EP2265757B1 - Vorrichtung zum vernadeln einer faserbahn - Google Patents

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EP2265757B1
EP2265757B1 EP09731796.0A EP09731796A EP2265757B1 EP 2265757 B1 EP2265757 B1 EP 2265757B1 EP 09731796 A EP09731796 A EP 09731796A EP 2265757 B1 EP2265757 B1 EP 2265757B1
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EP
European Patent Office
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way
crankshafts
bar support
control rod
installation
Prior art date
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Active
Application number
EP09731796.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2265757A1 (de
Inventor
Tilman Reutter
Andreas Plump
Andreas Mayer
Daniel Bu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hi Tech Textile Holding GmbH
Original Assignee
Hi Tech Textile Holding GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2265757A1 publication Critical patent/EP2265757A1/de
Application granted granted Critical
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles

Definitions

  • the invention relates to a device for needling a fibrous web according to the preamble of claim 1.
  • a generic device is from the DE 10 2005 012 265 A1 and the WO 2009/019111 A1 known.
  • the known device is used for solidification and structuring of fiber layers.
  • a fiber web is pierced with a plurality of needles, which are guided in an oscillating motion.
  • the needles are thus guided with an oscillating vertical movement in order to solidify the fiber material in the fiber web.
  • the fibrous web is continuously advanced with a feed, which is preferably carried out by rolling. Since the needles are not smooth but are provided with unidirectionally open barbs, single fiber are detected during insertion and reoriented within the fiber layer. As a result, a felting and solidification effect is achieved.
  • the needles are guided with a superimposed horizontal movement, which takes place superimposed on the vertical movement.
  • both the vertical movement and the horizontal movement of the needle bar are initiated by a crank mechanism on the needle bar.
  • the crank mechanism has two crank drives with two driven crankshafts.
  • the crankshafts are designed to be adjustable in their phase positions.
  • a guide means is additionally provided, which acts on the needle bar.
  • the vertical movements of the needle bar as well as the horizontal movement of the needle bar must be carried out unhindered.
  • the guide device is formed by a guide rod which is guided in a guide bush held on a machine frame.
  • the guide bushing is pivotally supported on the machine frame via a pivot bearing, so that, depending on the phase position of the crankshafts, an oblique position of the beam carrier via the pivot bearing of the guide device is possible.
  • the guideway of the beam support is determined by the stationary position of the pivot bearing of the guide device. This can be done only relatively small horizontal strokes, otherwise an excessive inclination of the beam support is achieved.
  • a device for needling a fibrous web characterized in that the guide means comprises a handlebar which is connected at one end by a hinge to the beam support, and which is coupled at the other end by a second pivot with a steering gear.
  • the invention has the particular advantage that the articulation of the beam support relative to the machine frame by a steering gear, which acts directly on a handlebar on the beam support.
  • a steering gear which acts directly on a handlebar on the beam support.
  • the interposition of the steering gear can be generated on the handlebar predetermined guideways, which are adapted to the requirements of needling.
  • the articulation point on the beam support provides a high degree of freedom on the beam support to accommodate any phase adjustments of the crankshaft.
  • the steering gear is formed from a plurality of gear means, which are held on a machine frame at least via a frame pivot bearing.
  • gear means which are held on a machine frame at least via a frame pivot bearing.
  • the steering gear can be formed on a pivot joints and pivot bearing guide means which requires a sufficient stability and a simple tribology. Both rotary bearings and hinges can be sealed against the environment in a simple manner, so that a reliable guidance of the beam support is guaranteed.
  • one of the gear means is designed as a drivable eccentric shaft, which is mounted in the frame pivot bearing and which is coupled via a connecting rod to the handlebar.
  • At least one of the gear means is formed as a rocker arm, which is held in a central region by a tilting bearing on the machine frame. With one end, a rocker arm via a rotary joint with the steering rod and with the opposite end by a second pivot joint to the connecting rod of the eccentric shaft is connected.
  • the caused by the handlebar to the beam support guideway can be just run depending on the vote of the lengths of the handlebar and the rocker arm.
  • connection of the handlebar through the pivot to the beam carrier is preferably at the beam center.
  • the vertical movement and the horizontal movement of the beam support can thus be safely and stably transmitted to the handlebar.
  • the phase adjustment device In order to increase the flexibility for adjusting the horizontal strokes, in particular with changed throughput speeds of the fiber web, the phase adjustment device according to a preferred embodiment of the invention, two servomotors, which are associated with the crankshafts of the crank mechanisms and which are formed independently controllable via a control device. In this way, for example, when changing materials, machine settings can be quickly and precisely adjusted to new specifications.
  • phase adjustment device can also be formed by a mechanical or hydraulic transmission.
  • the adjustment of the crankshafts can also be controlled by an actuator.
  • the adjustment of the crankshaft can be done both during operation with driven shafts and at standstill of the waves.
  • other constructive solutions of the phase adjustment device can also be used.
  • a first embodiment of the inventive apparatus for needling a fibrous web is shown schematically.
  • the embodiment of the device according to the invention Fig. 1 shows a beam support 2, which holds a needle bar 1 on its underside.
  • the needle bar 1 carries on its underside a needle board 3 with a plurality of needles 4.
  • the needle board 3 with the needles 4 is associated with a bed plate 26 and a scraper 25, wherein between the bed plate 26 and the scraper 25, a fiber web 27 is guided at a substantially constant feed rate.
  • the movement device of the fiber web 27 is characterized by an arrow.
  • crank mechanism 5 On the beam support 2 engages a crank mechanism 5.
  • the crank mechanism 5 is formed by two parallel juxtaposed crank drives 6.1 and 6.2.
  • the crank drives 6.1 and 6.2 have two parallel juxtaposed crankshafts 9.1 and 9.2, which are arranged above the beam carrier 2.
  • the crankshafts 9.1 and 9.2 each have at least one eccentric section for receiving at least one connecting rod.
  • Fig. 1 are arranged on a beam support 2 connecting rods 7.1 and 7.2, which are held with their connecting rods 10.1 and 10.2 to the crankshaft 9.1 and 9.2.
  • the connecting rods 7.1 and 7.2 are connected at their opposite ends by two pivot hinges 8.1 and 8.2 with the beam support 2.
  • the crankshaft 9.1 forms with the connecting rod 7.1 the crank drive 6.1 and the crankshaft 9.2 with the connecting rod 7.2 the crank drive 6.2 to guide the beam support 2 in an oscillating motion.
  • the crankshafts 9.1 and 9.2 is associated with a phase adjuster 11.
  • the phase adjustment device has two servo motors 12.1 and 12.2, which are assigned to the crankshafts 9.1 and 9.2.
  • the servomotors 12.1 and 12.2 are connected to a control device 13. Via the control device 13, the servomotors 12.1 and 12.2 can be activated independently of one another in order to rotate the crankshafts 9.1 and 9.2 in their bearings.
  • the phase angle between the two crankshafts 9.1 and 9.2 can be adjusted.
  • the pure vertical upward and downward movement of the needle bar 1 can thereby perform a superimposed horizontal movement of the beam support 2.
  • phase adjustment device 11 could alternatively be formed by a servomotor and an adjusting mechanism acting on the crankshafts 9.1 and 9.2. It is essential here that the crankshafts 9.1 and 9.2 are offset from one another by a phase angle in order to be able to carry out not only the vertical movement but also a horizontal movement for needling the fibrous web.
  • a guide device 14 which in this embodiment has a handlebar 15 which is connected via a first pivot 16.1 with the beam support 2 and a second pivot 16.2 with a steering gear 17.
  • the pivot 16.1 on the beam support 2 is formed in a middle of the beam, wherein the handlebar 15 is aligned substantially horizontally and connected to the laterally arranged steering gear 17.
  • the steering gear 17 is formed in this embodiment by an eccentric shaft 18 which is held in a frame pivot bearing 19 on a machine frame 20.
  • the eccentric shaft 18 is connected via a connecting rod 21 with a free end of a rocker arm 22.
  • the connection of the rocker arm 22 to the connecting rod is effected by the rotary joint 24.
  • a tilting bearing 23 is provided, on which the rocker arm 22 is pivotally supported on the machine frame 20. At a lower free end of the rocker arm 22, the handlebar 15 engages over the pivot 16.2 a.
  • the guide device 14 can be operated in this embodiment either with actively driven eccentric shaft 18 or with a freely adjustable eccentric shaft 18.
  • the eccentric shaft 18 also by a hinge be replaced.
  • the eccentric shaft 18 of the steering gear 17 is driven synchronously to the crankshaft 9.1 and 9.2.
  • a deflection of the handlebar 15, which is dependent on the size of the eccentricity of the eccentric shaft 18, can be initiated in the direction of movement of the fiber web 27.
  • a superimposed constant horizontal stroke is introduced to the beam support via the handlebar 15.
  • crankshaft 9.1 and 9.2 By means of a phase difference between the crankshaft 9.1 and 9.2, both an enlargement and a reduction of the horizontal stroke predetermined via the guide device can be set.
  • the crankshafts 9.1 and 9.2 can be driven in the same direction or in opposite directions. In the same direction drive the phase adjustment takes place in opposite directions. In the case of an opposite drive, however, the adjustment takes place in the same direction.
  • the translational movements of the beam support 2 are guided solely by rotational movement of the gear means of the guide device 14. This represents a particularly cost-effective machine design with high flexibility with regard to variable stroke adjustment with superimposed vertical and horizontal movements of the beam carrier.
  • FIG. 2 schematically illustrated embodiment of the device according to the invention is another way to guide the handlebar 15 to guide the beam support 2 via a steering gear 17.
  • the embodiment according to Fig. 2 is identical in construction and configuration of the crank mechanism 5, the beam support 2 and the devices held by the beam support 2 to the aforementioned embodiment, so that reference is made to the preceding description.
  • Fig. 1 is in the embodiment after Fig. 2 the guide device 14 is formed above the beam support 2 between the crank drives 6.1 and 6.2.
  • the steering gear 17 of the guide device 14 is formed in this embodiment by an eccentric shaft 18 and a rocker 28.
  • the eccentric shaft 18 is held in the frame pivot bearing (19) in the machine frame 20 and coupled to a drive, not shown here.
  • the eccentric shaft 18 is connected via a rotary joint 16.2 with the handlebar 15.
  • the rocker 28 is held by a pivot bearing 29 on the machine frame 20 and coupled to a free end via a further pivot 16.3 with the handlebar 15.
  • phase adjustment were represented by two servo motors 12.1 and 12.2.
  • Such a phase adjustment device is exemplary.
  • the adjustment of the crankshafts can take place both during operation with rotating shafts or at standstill with fixed shafts. So it is also possible, the crankshaft for adjusting a mechanical or hydraulic Assign gearbox.
  • a motor or actuator could be used to initiate the adjustment via the transmission to the waves.
  • the device according to the invention for needling a fibrous web thus offers a high degree of flexibility for guiding and for driving a needle bar.
  • flexible stroke settings for carrying out horizontal movements can be realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 10 2005 012 265 A1 und der WO 2009/019111 A1 bekannt.
  • Die bekannte Vorrichtung wird zur Verfestigung und Strukturierung von Faserlagen eingesetzt. Hierzu wird eine Faserbahn mit einer Vielzahl von Nadeln durchstoßen, die in einer oszillierenden Bewegung geführt sind. Bei dem Vorgang werden somit die Nadeln mit einer oszillierenden Vertikalbewegung geführt, um das Fasermaterial in der Faserbahn zu verfestigen. Bei diesem Vorgang wird die Faserbahn mit einem Vorschub stetig vorwärts bewegt, der vorzugsweise durch Walzen ausgeführt wird. Da die Nadeln nicht glatt sondern mit in Einstrichrichtung geöffneten Widerhäkchen versehen sind, werden beim Einstechen einzelne Faser erfasst und innerhalb der Faserlage umorientiert. Hierdurch wird ein Verfilzungs- und Verfestigungseffekt erzielt. Um während des Eintauchens der Nadeln in der Faserbahn aufgrund des Vorschubes der Faserbahn keine ungewünschten Verformungen zu erhalten, die beispielsweise zu einem Verzug oder eine Langlochbildung im vernadelten Material führen, werden die Nadeln mit einer überlagerten Horizontalbewegung geführt, die überlagert zu der Vertikalbewegung stattfindet.
  • Bei der bekannten Vorrichtung wird sowohl die Vertikalbewegung als auch die Horizontalbewegung des Nadelbalkens durch ein Kurbeltriebwerk an dem Nadelbalken eingeleitet. Hierzu weist das Kurbeltriebwerk zwei Kurbelantriebe mit zwei angetriebenen Kurbelwellen auf. Durch eine Phasenverstelleinrichtung sind die Kurbelwellen in ihren Phasenlagen verstellbar ausgebildet. Je nach Phasenlage der Kurbelwellen zueinander ergibt sich somit eine ellipsenähnliche Bewegungsform, in welcher die oszillierende Bewegung des Nadelbalkens ausgeführt wird. Um dabei möglichst ein stabiles Eintauchen der Nadeln in der Faserbahn zu erhalten, ist zusätzlich eine Führungseinrichtung vorgesehen, die an dem Nadelbalken angreift. Hierbei müssen jedoch einerseits die Vertikalbewegungen des Nadelbalkens als auch die Horizontalbewegung des Nadelbalkens ungehindert ausgeführt werden. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Führungseinrichtung durch eine Führungsstange gebildet, die in einer an einem Maschinengestell gehaltenen Führungsbuchse geführt ist. Die Führungsbuchse ist über ein Schwenklager schwenkbar am Maschinengestell gehalten, so dass je nach Phasenlage der Kurbelwellen eine Schrägstellung des Balkenträgers über das Schwenklager der Führungseinrichtung möglich ist. In Abhängigkeit vom Grad der Phasenverstellung ergeben sich somit unterschiedliche Schrägstellungen des Balkenträgers, die zu jeweils einer Horizontalbewegung mit bestimmten Hub führen. Hierbei ist die Führungsbahn des Balkenträgers durch die ortsfeste Lage des Schwenklagers der Führungseinrichtung bestimmt. Damit lassen sich nur relativ kleine Horizontalhübe ausführen, da ansonsten eine überhöhte Schrägstellung des Balkenträgers erreicht wird.
  • Im Stand der Technik sind grundsätzlich jedoch auch derartige Vorrichtungen bekannt, bei welcher die Vertikalbewegung des Nadelbalkens durch einen Vertikalantrieb und die Horizontalbewegung durch einen separaten Horizontalantrieb ausgeführt werden. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 30 532 A1 und aus der WO2007/134731 A1 bekannt. Der separate Horizontalantrieb der bekannten Vorrichtung ermöglicht zwar größere Bewegungsamplituden in horizontaler Richtung jedoch mit dem Nachteil komplizierter Mechaniken, die insbesondere bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten eine unzureichende Stabilität und eine unzureichende Führung des Nadelbalkens zur Folge hat.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die durch ein Kurbeltriebwerk erzeugten überlagerten Vertikal- und Horizontalbewegungen des Nadelbalkens mit flexibler Amplitudeneinstellung und stabiler Führung ausführbar sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn dadurch gelöst, dass die Führungseinrichtung eine Lenkstange aufweist, die an einem Ende durch ein Drehgelenk mit dem Balkenträger verbunden ist, und die an dem anderen Ende durch ein zweites Drehgelenk mit einem Lenkgetriebe gekoppelt ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
  • Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Anlenkung des Balkenträgers gegenüber dem Maschinengestell durch ein Lenkgetriebe erfolgt, das unmittelbar über eine Lenkstange auf den Balkenträger einwirkt. Durch die Zwischenschaltung des Lenkgetriebes lassen sich an der Lenkstange vorbestimmte Führungsbahnen erzeugen, die den Erfordernissen der Vernadelung angepasst sind. Je nach Ausrichtung der Lenkstange können sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung Schubzugkräfte aufgefangen werden, so dass eine stabile Führung des Balkenträgers möglich ist. Insbesondere der Anlenkpunkt am Balkenträger bietet einen hohen Freiheitsgrad an dem Balkenträger, um beliebige Phasenverstellungen der Kurbelwellen aufzunehmen.
  • Um mit möglichst hoher Flexibilität Führungseigenschaften an dem Balkenträger übernehmen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung das Lenkgetriebe aus mehreren Getriebemitteln gebildet, die zumindest über ein Gestelldrehlager an einem Maschinengestell gehalten sind. Insoweit lässt sich eine auf Drehgelenke und Drehlager basierende Führungseinrichtung ausbilden, die neben einer ausreichenden Stabilität auch eine einfache Tribologie erfordert. Sowohl Drehlager als auch Drehgelenke lassen sich gegenüber der Umgebung in einfacher Art und Weise abdichten, so dass eine betriebssichere Führung des Balkenträgers gewährleistet ist.
  • Um den Verstellbereich zur Einstellung eines horizontalen Hubes erheblich zu erweitern, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher eines der Getriebemittel als eine antreibbare Exzenterwelle ausgebildet ist, die in dem Gestelldrehlager gelagert ist und die über eine Pleuelstange mit der Lenkstange gekoppelt ist. So lässt sich bereits bei einem gleichphasigen Antrieb der Kurbelwellen ein Horizontalhub an dem Balkenträger einleiten, der entsprechend der Exzentrizität der Exzenterwelle in seiner Größe konstant ist. Durch Phasenverstellung der Kurbelwellen lässt sich nun dieser Horizontalhub vergrößern oder verkleinern. Damit besteht die Möglichkeit, relativ große Horizontalhübe und damit hohe Durchlaufgeschwindigkeiten ausführen zu können. Es ergibt sich somit eine Verdoppelung des möglichen Verstellbereiches.
  • Je nach Ausbildung des Lenkgetriebes zur Führung der Lenkstange lassen sich unterschiedliche Führungsbahnen des Balkenträgers realisieren. Bei einer ersten Variante ist zumindest eines der Getriebemittel als ein Kipphebel ausgebildet, welcher in einem mittleren Bereich durch ein Kipplager an dem Maschinengestell gehalten ist. Mit einem Ende ist ein Kipphebel über eine Drehgelenk mit der Lenkstange und mit dem gegenüber liegenden Ende durch ein zweites Drehgelenk mit dem Pleuel der Exzenterwelle verbunden. Die durch die Lenkstange an dem Balkenträger bewirkte Führungsbahn lässt sich je nach Abstimmung der Längen der Lenkstange und des Kipphebels gerade ausführen.
  • Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Anlenkung der Lenkstange über eine Schwinge auszubilden, die durch ein Drehlager mit dem Maschinengestell verbunden ist. Somit lässt sich die Lenkstange durch die Schwinge und die Pleuelstange der Exzenterwelle führen.
  • Um die Führungsstabilität des Balkenträgers zu verbessern, erfolgt die Anbindung der Lenkstange durch das Drehgelenk an den Balkenträger bevorzugt an der Balkenträgermitte. Die Vertikalbewegung sowie die Horizontalbewegung des Balkenträgers lässt sich somit sicher und stabil auf die Lenkstange übertragen.
  • Um die Flexibilität zur Einstellung der Horizontalhübe insbesondere bei veränderten Durchlaufgeschwindigkeiten der Faserbahn zu erhöhen, weist die Phasenverstelleinrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zwei Stellmotoren auf, die den Kurbelwellen der Kurbelantriebe zugeordnet sind und die unabhängig voneinander über einer Steuereinrichtung ansteuerbar ausgebildet sind. Damit lassen sich beispielsweise bei einem Materialwechsel Maschineneinstellungen schnell und präzise auf neue Vorgaben einstellen.
  • Grundsätzlich kann die Phasenverstelleinrichtung auch durch ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe ausgebildet sein. So lässt sich die Verstellung der Kurbelwellen beispielsweise auch durch einen Aktor steuern.
  • Die Verstellung der Kurbelwellen kann dabei sowohl während des Betriebes mit angetriebenen Wellen als auch im Stillstand der Wellen erfolgen. Somit lassen sich je nach Verstellungsart auch andere konstruktive Lösungen der Phasenverstelleinrichtung nutzen.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgen einige Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es stellen dar:
    • Fig. 1
    schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungemäßen Vorrichtung
    Fig. 2
    schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt einen Balkenträger 2, der an seiner Unterseite einen Nadelbalken 1 hält. Der Nadelbalken 1 trägt an seiner Unterseite ein Nadelbrett 3 mit einer Vielzahl von Nadeln 4. Dem Nadelbrett 3 mit den Nadeln 4 ist eine Bettplatte 26 und ein Abstreifer 25 zugeordnet, wobei zwischen der Bettplatte 26 und dem Abstreifer 25 eine Faserbahn 27 mit im wesentlichen konstanter Vorschubgeschwindigkeit geführt wird. Die Bewegungseinrichtung der Faserbahn 27 ist hierbei durch einen Pfeil gekennzeichnet.
  • An dem Balkenträger 2 greift ein Kurbeltriebwerk 5 an. Das Kurbeltriebwerk 5 ist durch zwei parallel nebeneinander angeordnete Kurbelantriebe 6.1 und 6.2 gebildet. Die Kurbelantriebe 6.1 und 6.2 weisen zwei parallel nebeneinander angeordnete Kurbelwellen 9.1 und 9.2 auf, die oberhalb des Balkenträgers 2 angeordnet sind. Die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 weisen jeweils mind. einen Exzenterabschnitt zur Aufnahme mindestens einer Pleuelstange auf. In Fig. 1 sind die an einem Balkenträger 2 angeordneten Pleuelstangen 7.1 und 7.2 gezeigt, die mit ihren Pleuelköpfen 10.1 und 10.2 an den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 gehalten sind. Die Pleuelstangen 7.1 und 7.2 sind mit ihren gegenüber liegenden Enden durch zwei Pleueldrehgelenke 8.1 und 8.2 mit dem Balkenträger 2 verbunden. Die Kurbelwelle 9.1 bildet mit der Pleuelstange 7.1 den Kurbelantrieb 6.1 und die Kurbelwelle 9.2 mit der Pleuelstange 7.2 den Kurbelantrieb 6.2, um den Balkenträger 2 in eine oszillierende Bewegung zu führen.
  • Den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 ist eine Phasenverstelleinrichtung 11 zugeordnet. Die Phasenverstelleinrichtung weist zwei Stellmotoren 12.1 und 12.2 auf, die den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 zugeordnet sind. Die Stellmotoren 12.1 und 12.2 sind mit einer Steuereinrichtung 13 verbunden. Über die Steuereinrichtung 13 lassen sich die Stellmotoren 12.1 und 12.2 unabhängig voneinander aktivieren, um die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 in ihren Lagern zu verdrehen. Somit lässt sich die Phasenlage zwischen den beiden Kurbelwellen 9.1 und 9.2 verstellen. Neben der reinen vertikalen Auf- und Abwärtsbewegung des Nadelbalkens 1 lässt sich dadurch eine überlagerte Horizontalbewegung an dem Balkenträger 2 ausführen. So wird bei Phasengleichheit der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 und synchronem Lauf eine annähernd vertikale Auf- und Abwärtsbewegung ausgeführt. Bei einem Versatz der Phasenlagen der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 wird über die Pleuelstangen 7.1 und 7.2 an dem Balkenträger 2 eine Schiefstellung eingeleitet, die bei fortschreitender Bewegung eine in Bewegungsrichtung der Faserbahn 27 gerichtete Bewegungskomponente erzeugt. Die Größe der Phasenverstellung zwischen der Kurbelwelle 9.lund 9.2 ist direkt proportional einer Hublänge der Horizontalbewegung. Der Hub der Horizontalbewegung lässt sich also über den Phasenwinkel der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 stufenlos einstellen.
  • An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die Phasenverstelleinrichtung 11 alternativ durch einen Stellmotor und ein auf die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 einwirkende Verstellgetriebe gebildet sein könnte. Wesentlich hierbei ist, dass die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 um ein Phasenwinkel versetzt zueinander angetrieben sind, um neben der Vertikalbewegung auch eine Horizontalbewegung zum Vernadeln der Faserbahn ausführen zu können.
  • Zur Führung der Bewegung des Balkenträgers 2 ist eine Führungseinrichtung 14 vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Lenkstange 15 aufweist, die über ein erstes Drehgelenk 16.1 mit dem Balkenträger 2 und über ein zweites Drehgelenk 16.2 mit einem Lenkgetriebe 17 verbunden ist. Das Drehgelenk 16.1 am Balkenträger 2 ist in einer Balkenmitte ausgebildet, wobei die Lenkstange 15 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und mit dem seitlich angeordneten Lenkgetriebe 17 verbunden. Das Lenkgetriebe 17 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Exzenterwelle 18 gebildet, die in einem Gestelldrehlager 19 an einem Maschinengestell 20 gehalten ist. Die Exzenterwelle 18 ist über eine Pleuelstange 21 mit einem freien Ende eines Kipphebels 22 verbunden. Die Anbindung des Kipphebels 22 an die Pleuelstange erfolgt durch das Drehgelenk 24. Im mittleren Bereich des Kipphebels 22 ist ein Kipplager 23 vorgesehen, an welchem der Kipphebel 22 schwenkbar an dem Maschinengestell 20 gehalten ist. An einem unteren freien Ende des Kipphebels 22 greift die Lenkstange 15 über das Drehgelenk 16.2 ein.
  • Die Führungseinrichtung 14 lässt sich in diesem Ausführungsbeispiel wahlweise mit aktiv angetriebenen Exzenterwelle 18 oder mit einer frei einstellbaren Exzenterwelle 18 betreiben. Alternativ kann die Exzenterwelle 18 auch durch ein Drehgelenk ersetzt werden. Bevorzugt wird jedoch zur Erhöhung der Flexibilität und Vergrößerung der Hubeinstellungen die Exzenterwelle 18 des Lenkgetriebes 17 synchron zu den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 angetrieben. Dadurch lässt sich eine von der Größe der Exzentrizität der Exzenterwelle 18 abhängige Auslenkung der Lenkstange 15 in Bewegungsrichtung der Faserbahn 27 einleiten. Neben der Führung des Balkenträgers 2 wird ein überlagerter konstanter Horizontalhub an dem Balkenträger über die Lenkstange 15 eingeleitet.
  • Durch eine Phasendifferenz zwischen der Kurbelwelle 9.1 und 9.2 lässt sich sowohl eine Vergrößerung als auch eine Verkleinerung des über die Führungseinrichtung vorgegebenen Horizontalhubes einstellen. Die Kurbelwellen 9.1 und 9.2 können dabei gleich- oder gegensinnig angetrieben werden. Bei gleichsinnigem Antrieb erfolgt die Phasenverstellung gegensinnig. Bei einem gegensinnigen Antrieb erfolgt die Verstellung dagegen gleichsinnig.
  • Unabhängig davon, ob die Führungseinrichtung mit angetriebener Exzenterwelle oder mit nicht angetriebener Exzenterwelle betrieben wird, werden die translatorischen Bewegungen des Balkenträgers 2 allein durch Drehbewegung der Getriebemittel der Führungseinrichtung 14 geführt. Dies stellt eine besonders kostengünstige Maschinenkonzeption mit hoher Flexibilität hinsichtlich variabler Hubeinstellung bei überlagerten Vertikal- und Horizontalbewegungen des Balkenträgers dar.
  • Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt eine weitere Möglichkeit dar, um die Lenkstange 15 zur Führung des Balkenträgers 2 über ein Lenkgetriebe 17 zu führen. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im Aufbau und Ausgestaltung des Kurbeltriebwerkes 5, des Balkenträgers 2 sowie der durch den Balkenträger 2 gehaltenen Einrichtungen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass zu der vorhergehenden Beschreibung Bezug genommen wird.
  • Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Führungseinrichtung 14 oberhalb des Balkenträgers 2 zwischen den Kurbelantrieben 6.1 und 6.2 ausgebildet. Das Lenkgetriebe 17 der Führungseinrichtung 14 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Exzenterwelle 18 und eine Schwinge 28 gebildet. Die Exzenterwelle 18 ist in dem Gestelldrehlager (19) in dem Maschinengestell 20 gehalten und mit einem hier nicht dargestellten Antrieb gekoppelt. Über eine Pleuelstange 21 ist die Exzenterwelle 18 über ein Drehgelenk 16.2 mit der Lenkstange 15 verbunden. Die Schwinge 28 ist durch ein Drehlager 29 an dem Maschinengestell 20 gehalten und mit einem freien Ende über ein weiteres Drehgelenk 16.3 mit der Lenkstange 15 gekoppelt. In dem Fall, dass die Exzenterwelle 18 durch einen Antrieb synchron zu den Kurbelwellen 9.1 und 9.2 angetrieben wird, erfolgt eine über die Schwinge 28 in die Lenkstange 15 überlagerte Schubbewegung, die über das Drehgelenk 16.1 in dem Balkenträger 2 eine überlagerte horizontale Bewegung mit konstantem Horizontalhub einleitet. Der Balkenträger 2 und damit der Nadelbalken 1 führen eine elliptische Bewegung aus. Die Drehzahl der Exzenterwelle 18 sowie die Drehzahl der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 des Kurbeltriebwerkes 5 sind in diesem Fall gleich, so dass sich ein von der Exzentrizität der Exzenterwelle 18 abhängiger horizontaler Hub an dem Nadelbalken einstellt. Durch Phasenverstellung der Kurbelwellen 9.1 und 9.2 lässt sich dieser Hub je nach Anforderung verkleinern oder vergrößern.
  • Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Exzenterwelle 18 mit der Pleuelstange 21 zu fixieren, so dass nur eine Drehbewegung ausführbar wäre. In einer derartigen Situation wirkt die Lenkstange 15 gegenüber dem Balkenträger 2 ausschließlich zur Führung der oszillierenden Bewegung des Balkenträgers 2.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 wurden die Phasenverstelleinrichtung durch zwei Stellmotore 12.1 und 12.2 dargestellt. Eine derartige Phasenverstelleinrichtung ist beispielhaft. Die Verstellung der Kurbelwellen kann sowohl im Betrieb mit drehenden Wellen oder im Stillstand mit feststehenden Wellen erfolgen. So besteht auch die Möglichkeit, den Kurbelwellen zur Verstellung ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe zu zuordnen. So könnte beispielsweise ein Motor oder Aktor genutzt werden, um die Verstellung über das Getriebe an den Wellen einzuleiten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn bietet somit eine hohe Flexibilität zur Führung und zum Antrieb eines Nadelbalkens. Insbesondere lassen sich flexible Hubeinstellungen zur Ausführung horizontaler Bewegungen realisieren.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Nadelbalken
    2
    Balkenträger
    3
    Nadelbrett
    4
    Nadeln
    5
    Kurbeltriebwerk
    6.1, 6.2
    Kurbelantrieb
    7.1, 7.2
    Pleuelstangen
    8.1, 8.2
    Pleueldrehgelenk
    9.1, 9.2
    Kurbelwelle
    10.1, 10.2
    Pleuelkopf
    11
    Phasenverstelleinrichtung
    12.1, 12.2
    Stellmotor
    13
    Steuereinrichtung
    14
    Führungseinrichtung
    15
    Lenkstange
    16.1, 16.2, 16.3
    Drehgelenk
    17
    Lenkgetriebe
    18
    Exzenterwelle
    19
    Gestelldrehlager
    20
    Maschinengestell
    21
    Pleuelstange
    22
    Kipphebel
    23
    Kipplager
    24
    Drehgelenk
    25
    Abstreifer
    26
    Bettplatte
    27
    Faserbahn
    28
    Schwinge
    29
    Drehlager

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Vernadeln einer Faserbahn (27) mit zumindest einem angetriebenen Nadelbalken (1), der an seiner Unterseite ein Nadelbrett (3) mit einer Vielzahl von Nadeln (4) aufweist, mit mindestens einem beweglichen Balkenträger (2) zum Halten des Nadelbalkens (1), mit einem Kurbeltriebwerk (5) zur oszillierenden Bewegung des Balkenträgers (2), wobei das Kurbeltriebwerk (5) zumindest zwei Kurbelantriebe (6.1, 6.2) mit zwei angetriebenen Kurbelwellen (9.1, 9.2) sowie eine Phasenverstelleinrichtung (11) zur Phasenverstellung der beiden Kurbelwellen (9.1, 9.2) aufweist, und mit einer an den Balkenträger (2) angreifenden Führungseinrichtung (14) zur Führung des Nadelbalken (1) während der oszillierenden Bewegung, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Führungseinrichtung (14) eine Lenkstange (15) aufweist, die an einem Ende durch ein Drehgelenk (16.1) mit dem Balkenträger (2) verbunden ist und die an dem anderen Ende durch ein zweites Drehgelenk (16.2) mit einem Lenkgetriebe (17) gekoppelt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Lenkgetriebe (17) mehrere Getriebemittel (22, 21, 18) zur Führung der Lenkstange (15) aufweist, die zumindest über ein Gestelldrehlager (19) an einem Maschinengestell (20) gehalten sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eines der Getriebemittel als eine antreibbare Exzenterwelle (18) ausgebildet ist, die in dem Gestelldrehlager (19) gelagert ist und die über eine Pleuelstange (21) mit der Lenkstange (15) gekoppelt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein anders Getriebemittel als ein Kipphebel (22) ausgebildet ist, der im mittleren Bereich durch ein Kipplager (23) an dem Maschinengestell (20) gehalten ist und der an seinen Enden mit der Lenkstange (15) und der Pleuelstange (21) verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein anderes Getriebemittel als Schwinge (28) ausgebildet ist, die durch ein Drehlager (29) mit dem Maschinengestell (20) verbunden ist, und dass das freie Ende der Schwinge (28) und die Pleuelstange (21) nebeneinander durch separate Drehgelenke (16.2, 16.3) mit der Lenkstange (15) verbunden sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Balkenträger (2) das Drehgelenk (16.1) zur Anbindung der Lenkstange (15) in der Balkenträgermitte aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Phasenverstelleinrichtung (11) zwei Stellmotoren (12.1, 12.2) aufweist, die den Kurbelwellen (9.1, 9.2) der Kurbelantriebe (6.1, 6.2) zugeordnet sind und die unabhängig voneinander über eine Steuereinrichtung (13) ansteuerbar ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Phasenverstelleinrichtung (11) durch ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe gebildet ist.
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