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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Nadelbalkenantrieb einer Nadelmaschine
und genauer gesagt auf ein Verfahren zum Betreiben einer Doppelnadelmaschine,
deren Nadelbalken nicht nur in Einstichrichtung der von ihnen gehaltenen
Nadeln, sondern auch in und entgegen der Fortbewegungsrichtung der
in der Nadelmaschine bearbeiteten Faservliesbahn beweglich sind.
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Beim
Nadeln eines Faservlieses werden die am Nadelbalken befestigten,
mit Widerhaken versehenen Nadeln in das auf einer Stichplatte unter
dem Nadelbalken liegende Faservlies eingestochen und aus ihm wieder
herausgezogen. Das Faservlies wird bei der Bearbeitung als Bahn
durch die Nadelmaschine hindurchbewegt.
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Aus
der
DE 1 803 342 A ist
eine Nadelmaschine bekannt, mit der es möglich ist, die Einstichlöcher der
Nadeln im zu verarbeitenden Faservlies größer zu machen, als es dem Nadeldurchmesser
entspricht. Dieses wird so bei der Herstellung einiger Schallschluckmaterialien
und bei der Verarbeitung besonderer Fasern ausgeführt. Der
angestrebte Erfolg wird dadurch erreicht, dass der Nadelbalken außer seiner
Einstichbewegung einer dieser überlagerte
Bewegung in Warenlaufrichtung und/oder quer zur Warenlaufrichtung
ausführt,
wobei die Frequenz der überlagerten
Bewegung wesentlich höher
gemacht werden kann, als die Frequenz der Einstichbewegung. Es versteht
sich, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Faservlieses bei einer
Nadelmaschine dieser Art begrenzt ist, wenn der angestrebte Erfolg erzielt
werden soll.
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Solange
die Vorschubgeschwindigkeit des Faservlieses im Vergleich zur Hubfrequenz
des Nadelbalkens gering ist, wirft der durch die in das Faservlies
eingestochenen Nadeln kurzzeitig hervorgerufene Bewegungsstillstand
des Faservlieses keine Schwierigkeiten auf. Mit dem Wunsch nach
Vergrößerung der
Vliesdurchlaufgeschwindigkeit durch die Nadelmaschine ergeben sich
jedoch Schwierigkeiten. Bei größerer Vorschubgeschwindigkeit
wird das Faservlies durch die in die Vliesbahn eingestochenen und
der Vorschubbewegung der Vliesbahn nicht folgenden Nadeln verzogen,
was in vielen Fällen
unerwünscht
ist. Außerdem
werden die Nadeln zyklisch elastisch verbogen und können Schaden
nehmen.
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Aus
der
DE 2 264 257 A ist
ein Verfahren zum Herstellen von Faservliesen mit Hilfe einer Nadelmaschine
bekannt, bei dem die das Fasermaterial durchdringenden Nadeln zusätzlich zu
ihrer Hin- und Herbewegung in Richtung der Nadelachsen in eine Translationsbewegung
in Fortbewegungsrichtung des Faservlieses versetzt werden. Bei diesem
Verfahren wird das Faservlies im eingestochenen Zustand der Nadeln
mittels einer intermittierenden Horizontalbewegung der die Nadeln
tragenden Nadelbretter fortbewegt, wobei die Unterbrechung der Horizontalverschiebung
jeweils synchron mit der Hauptbewegung erfolgt, die die Nadeln beim
Durchstechen und beim Verlassen des Fasermaterials ausführen. In
der Druckschrift ist eine Doppelnadelmaschine zur Ausführung des
Verfahrens beschrieben, in der einander gegenüberstehende Nadelbalken von
einem gemeinsamen Rahmen gehalten werden, der mit einem Vertikalantrieb
und zwei einander synchron umlaufenden, horizontal wirksamen Zusatz-Kurbeltrieben
verbunden ist. Diese Konstruktion macht es erforderlich, im eingestochenen
Zustand der Nadeln des einen, ersten Nadelbalkens den anderen, zweiten
Nadelbalken in Transportrichtung des Fasermaterials mitzubewegen
und nach dem Herausziehen der Nadeln des ersten Nadelbalkens aus
dem Fasermaterial in die Ausgangsposition zurückzubewegen, bevor die Nadeln
des zweiten Nadelbalkens ihrerseits am Fasermaterial wirksam werden
können. Gleiches
gilt für
den ersten Nadelbalken und seine Nadeln. Es müssen also nutzlos Massen bewegt
werden, in horizontaler Richtung mit einer Frequenz, die doppelt
so groß ist,
wie die Frequenz der vertikal zum Fasermaterial gerichteten Bewegungskomponente.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer Doppelnadelmaschine anzugeben, das einen hohen Vorschub des Faservlieses
pro Nadelbalkenhub zulässt
und eine schonende Behandlung des bearbeiteten Fasermaterials ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung und Besonderheiten einer nach dem
Verfahren arbeitenden Nadelmaschine sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
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Die
Erfindung verwendet einen Antrieb, bei dem am Nadelbalken außer den
dessen (vertikale) Nadelstichbewegung hervorrufenden Pleuelstangen zusätzliche
Pleuelstangen in gegenseitigem Abstand angebracht sind, die sich
im Wesentlichen parallel zur Laufrichtung der zu vernadelnden Faservliesbahn
erstrecken und einander synchron von einem zweiten Kurbeltrieb angetrieben
sind und dem Nadelbalken eine (horizontale) oszillierende Bewegung
in und entgegen der Laufrichtung der Faservliesbahn (nachfolgend
kurz Vlies genannt) verleihen. Mit den Ausdrücken "vertikal" und "horizontal" soll hier nur beispielhaft dem Umstand
Rechnung getragen werden, dass in Nadelmaschinen die Stichbewegung
der Nadeln vertikal zum Vlies verläuft und das Vlies in der Regel
horizontal durch die Maschine bewegt wird. Es ist möglich, dem
zweiten Kurbeltrieb einen relativ großen Hub zu verleihen, dessen
Bewegungsablauf mit dem vom ersten Kurbeltrieb hervorgerufenen Bewegungsablauf
so synchronisiert ist, dass der Nadelbalken in dem Zustand, in dem
seine Nadeln in das Vlies eingestochen sind, in Vorschubrichtung
des Vlieses wenigstens in einem Abschnitt der Vliesbewegung mit
dem Vlies mitbewegt wird. Ein Verzug des Vlieses durch die Nadeln
oder eine elastische Verbiegung der Nadeln durch die Bewegung des
Vlieses sind dadurch weitestgehend ausgeschlossen, und es wird möglich, bei
konstanter Hubfrequenz des Nadelbalkens die Vliesvorschubgeschwindigkeit
erheblich zu steigern.
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Üblicherweise
findet man bei Nadelmaschinen einen Zwillingsantrieb als ersten
Kurbeltrieb, d.h. zwei gegenläufig
und synchron miteinander angetriebene Kurbelwellen sind mit einer
Zwillingsanordnung aus zwei Nadelbalken verbunden, die an einer
gemeinsamen Konsole angebracht oder in anderer Weise starr miteinander
verbunden und in Vliesvorschubrichtung hintereinander angeordnet
sind. Wegen der Gegenläufigkeit
der beiden Kurbelwellen müssen
die Pleuelstangen des zweiten Kurbeltriebes gelenkig am Nadelbalken
angebracht sein, weil die vom zweiten Kurbeltrieb hervorgerufene
Horizontalbewegung des Nadelbalkens gleichzeitig eine erzwungene,
wenn auch geringe Kippbewegung während
der Auf- und Abbewegung desselben verursacht.
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Wenn
der erste Kurbeltrieb für
den Nadelbalken nur eine Kurbelwelle umfasst, ist für die Erzeugung
der Horizontalbewegung des Nadelbalkens vorteilhafterweise eine
Zwillingsanordnung mit zwei in Hubrichtung des ersten Kurbeltriebes
gesehen hintereinander liegenden, d.h. in der Praxis übereinander
angeordneten, zweiten Pleuelstangen mit zugehörigen Kurbelwellen vorgesehen,
wobei die zweiten Pleuelstangen gelenkig am Nadelbalken angebracht sind.
Wegen des gegenseitigen Massenausgleichs laufen die Kurbelwellen
der zweiten Pleuelstangen vorteilhafterweise gegenläufig um.
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Bei
Gegenläufigkeit
der beiden Kurbelwellen des zweiten Kurbeltriebes führt der
Nadelbalken bei seiner vom ersten Kurbeltrieb erzeugten Auf- und
Abbewegung eine leichte Kippbewegung aus, die den Nadelspitzen eine
zusätzliche,
parallel zur Vliestransportrichtung verlaufende Bewegungskomponente
verleiht, die sich der vom zweiten Kurbeltrieb hervorgerufenen Horizontalbewegung überlagert.
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Bei
Gleichläufigkeit
der beiden Kurbelwellen des zweiten Kurbeltriebes ist die vorgenannte
Kippbewegung nicht vorhanden, doch sind dann besondere Maßnahmen
für den
Massenausgleich des zweiten Kurbeltriebes erforderlich, beispielsweise durch
Ausgleichswellen.
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Wenn
der erste Kurbeltrieb nur eine Kurbelwelle umfasst und dessen Pleuelstangen
gelenkig mit dem Nadelbalken verbunden sind, dann sind die Pleuelstangen
des zweiten Kurbeltriebes starr mit dem Nadelbalken verbunden, sofern
der zweite Kurbeltrieb nur eine Kurbelwelle enthält.
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Wenn
der erste Kurbeltrieb nur eine Kurbelwelle umfasst und dessen Pleuelstangen
starr mit dem Nadelbalken verbunden sind, dann sind die Pleuelstangen
des zweiten Kurbeltriebes gelenkig mit dem Nadelbalken verbunden,
sofern der zweite Kurbeltrieb nur eine Kurbelwelle enthält.
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Vorzugsweise
ist die Hubhöhe
des zweiten Kurbeltriebes proportional zur Hubhöhe des ersten Kurbeltriebes
verstellbar, so dass längeren
Verweilzeiten der Nadeln im Vlies durch eine entsprechende Vergrößerung der
Mitführbewegung
des Nadelbalkens mit dem Vlies Rechnung getragen ist. Man kann aber
auch vorsehen, die Hubhöhe
des zweiten Kurbeltriebes unabhängig
vom ersten Kurbeltrieb zu verstellen, um auf diese Weise solchen
Unterschieden in der Verweildauer der Nadeln im Vlies Rechnung zu tragen,
die durch die jeweilige Vliesdicke bestimmt sind.
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Zur
Verstellung der Hubhöhen
des zweiten Kurbeltriebes kann man eine Doppel-Exzenteranordnung
wählen,
bei der auf einem (inneren) Exzenterzapfen, der mit der Kurbelwelle
dieses Kurbeltriebes fest verbunden ist, eine (äußere) Exzenterbüchse drehbar
angeordnet aber in verschiedenen wechselseitigen Drehstellungen
fest mit dem Exzenterzapfen kuppelbar ist, während der Kopf der Pleuelstange
drehbar auf der Exzenterbüchse
geführt
ist. Die Exzentrizität
dieser Exzenteranordnung hängt von
den Exzentrizitäten
von Exzenterzapfen und Exzenterbüchse
ab und kann nach Lösen
der gegenseitigen Kupplung durch Verdrehen der Exzenterbüchse gegenüber dem
Exzenterzapfen verstellt werden. Als alternative, konstruktiv sehr
einfache Lösung
kommt in Betracht, die Exzenterelemente auszutauschen, insbesondere
dann, wenn nur eine geringe Anzahl von Exzentergrößen benötigt wird
und nur selten Änderungen
auszuführen
sind.
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Vorzugsweise
ist die Phasenlage der Drehbewegung des zweiten Kurbeltriebes gegenüber derjenigen
des ersten Kurbeltriebes verstellbar. Hierdurch kann unterschiedlichen
Einstichwinkeln der Nadeln Rechnung getragen werden. Mit Einstichwinkel
wird in der einschlägigen
Technik jener Drehwinkelbereich der Kurbelwelle des den Nadelbalken
in Auf- und Abbewegung versetzenden (ersten) Kurbeltriebes bezeichnet,
während
dem die Nadeln in das zu bearbeitende Vlies eingestochen sind. Häufig beträgt dieser
Einstichwinkel 180°,
d.h. beispielsweise bei einem Kurbelwinkel von 90° nach OT
treten die Nadelspitzen in das Vlies ein, und bei einem Kurbelwinkel
von 90° nach
UT verlassen sie das Vlies wieder. Bei diesem Einstichwinkel wirkt
im Augenblick des Einstichs der Nadelspitzen in das Vlies die größte Kraft
auf die Nadeln ein. Je nach Vliesmaterial (Faserart, Vliesdicke)
kommen aber auch andere, insbesondere kleinere Einstichwinkel in
Betracht, insbesondere ein Einstichwinkel von 90°, wo dann die Nadeln beispielsweise
bei einem Kurbelwinkel von 135° nach
OT in das Vlies eintreten und bei einem Kurbelwinkel von 45° nach UT
wieder verlassen. In jedem Falle ist es günstig, wenn die vom zweiten
Kurbeltrieb hervorgerufene Horizontalgeschwindigkeit des Nadelbalkens
im Augenblicks des Einstichs der Nadelspitzen in das Vlies der Transportgeschwindigkeit des
Vlieses durch die Nadelmaschine weitestgehend entspricht, um eine
Verbiegung der Nadeln beim Einstechen zu vermeiden. Unterschiedliche
Einstichwinkel haben, wie zuvor am Beispiel erläutert, unterschiedliche Kurbelwinkel
des ersten Kurbeltriebes im Augenblick des Eindringens der Nadelspitzen
in das Vlies zur Folge, und an diese unterschiedlichen Kurbelwinkel
soll die Phasenlage des zweiten Kurbeltriebes anpassbar sein, um
optimale Verhältnisse
einstellen zu können.
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In
der Praxis besitzt die Nadelmaschine nur eine Antriebseinheit für den Nadelbalken,
die beide Kurbeltriebe antreibt. Eine Verstellung der Phasenlagen
der Kurbeltriebe lässt
sich dann dadurch erzielen, dass im Kraftübertragungsweg zwischen der
Antriebseinheit und einem der Kurbeltriebe ein Zwischengetriebe
mit einer lösbaren
Kupplungseinrichtung angeordnet ist, die es erlaubt, ein Antriebselement
und ein Abtriebselement unter unterschiedlichen gegenseitigen Drehstellungen
miteinander zu kuppeln. Das kann beispielsweise eine Klauenkupplung
oder eine Scheibenkupplung sein, oder ein Zahnriementrieb, der eine
Antriebsrolle und eine Antriebsrolle umfasst, die von einem gemeinsamen Zahnriemen
umschlungen werden, den man wahlweise aus einer der Rollen herausheben
kann, um die Rollen unabhängig
voneinander verdrehen zu können,
bevor man sie mittels des Zahnriemens wieder miteinander kuppelt.
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Gemäß einer
technisch sehr eleganten Alternative sind für den ersten und den zweiten
Kurbeltrieb jeweils eigene, voneinander unabhängige Antriebs-Elektromotoren
vorgesehen, die vorzugsweise in der Drehzahl regelbar sind. Den
beiden Elektromotoren ist eine Synchroneinrichtung zugeordnet, die einen
synchronen Lauf der Motoren sicherstellt. In der Synchroneinrichtung
ist eine verstellbare Phasenschiebereinrichtung enthalten. Dieser
Phasenschiebereinrichtung sind Signale von Detektoren zugeführt, die
die Drehbewegung der Abtriebswellen der Elektromotoren erfassen.
Die Phasenschiebereinrichtung dient dazu, durch Steuerung wenigstens eines
der Elektromotoren den synchronen Lauf derselben und eine vorbestimmte
gegenseitige Zeitlage der Detektorsignale beider Abtriebswellen
sicherzustellen. Durch Verstellung der Vorgabe für die gegenseitigen Zeitlage
der Detektorsignale lässt
sich die Drehphasenlage der Abtriebswelle des einen Elektromotors
gegenüber
derjenigen der Abtriebswelle des anderen Elektromotors verstellen.
Die Phaseneinstellung der Kurbeltriebe erfolgt bei dieser Lösung somit
rein elektrisch. Besonders vorteilhaft lässt sich diese Alternative
realisieren, wenn man als Antriebsmotoren Synchronmotoren einsetzt,
die von frequenzveränderlichen
Wechselspannungen versorgt sind. Die Synchroneinrichtung braucht
dann nur noch eine verstellbare Phasenschiebereinrichtung zu umfassen.
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Der
grundsätzliche
Bewegungsablauf beim Mitführen
eines Nadelbalkens ist vorliegend unter Bezugnahme auf eine Einfach-Nadelmaschine beschrieben
worden, d.h. einer solchen, bei der das Vlies nur von einer Seite
her genadelt wird. Die Erfindung bezieht sich indessen auf den Antrieb
von Doppelnadelmaschinen. Doppelnadelmaschinen sind solche, bei
denen in einer Vernadelungseinheit Nadelbalken zu beiden Seiten
des zu vernadelnden Vlieses angeordnet sind und Nadeln in das Vlies
entweder nacheinander oder gleichzeitig von beiden Seiten einstechen.
Eine Maschine dieser Art ist von der Anmelderin unter der Bezeichnung
DI-LOOM OUG-II in Verkehr gebracht worden. Sie enthält vier Nadelbalken,
die jeweils paarig zu beiden Seiten der Vernadelungszone angeordnet
sind.
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Wenn
bei dieser Maschine die beiden Nadelbalken eines Paares, die der
zu vernadelnden Vliesbahn beidseitig gegenüberstehen, im Gegentakt arbeiten,
d.h. die Nadeln abwechselnd in die Vliesbahn von oben und von unten
eintreten, ist die Zeitlage der Bewegungen, die die Nadelbalken
von ihren Horizontal- Kurbeltrieben
erhalten, gemäß der vorliegenden Erfindung
ebenfalls in Gegentakt abgestimmt, derart, dass bei Bewegung des
einen Nadelbalkens mittels seines Vertikal-Kurbeltriebs aus einer
Extremstellung in Richtung auf die Vernadelungszone sein zugehöriger Horizontal-Kurbeltrieb
ihn anfänglich
in einer gegen die Transportrichtung der Vliesbahn gerichteten Bewegung
antreibt, während
der andere Nadelbalken von seinem Horizontal-Kurbeltrieb gleichzeitig eine in Transportrichtung
der Vliesbahn verlaufende Bewegungskomponente erhält. Bei
einem solchen Gegentaktbetrieb braucht auf eine besondere Ausrichtung
der Nadeln des einen Nadelbalkens in Bezug auf die Nadeln des anderen
Nadelbalkens eines Nadelbalkenpaares nicht geachtet zu werden, weil eine
Kollision von Nadeln ausgeschlossen ist. Zwei Nadeln können gleichachsig
einander gegenüberstehen.
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Mit
der Erfindung lassen sich Vliesvorschublängen von 40 mm und mehr pro
Nadelbalkenhub erzielen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen
schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt:
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1 als
Ausschnitt aus einer Nadelmaschine schematisch den Nadelungsteil,
und
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2 als
Ausschnitt aus einer Nadelmaschine den Nadelungsteil in alternativer
Ausführungsart,
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3 als
Einzelheit eine verstellbare Exzentereinrichtung.
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4 eine
schematische Seitendarstellung einer Doppelnadelmaschine zur Ausführung des
Verfahrens nach der Erfindung,
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5 eine
schematische Darstellung der Bewegungsbahnen der Nadelspitzen bei
einer Doppelnadelmaschine, deren obere und untere Nadelbalken im
Gegentakt angetrieben sind, und
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6 schematisch
im Ausschnitt die Nadelanordnung an oberen und unteren Nadelbalken
einer im Gegentakt betriebenen Doppelnadelmaschine, mit ihren Nadeldurchtrittsschlitzen
in den zugehörigen
Schlitzplatten.
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Anhand
der 1 und 2 sollen zunächst einige Maschinendetails
erläutert
werden, die für
das Verständnis
der Erfindung nützlich
sind. Man erkennt in 1 eine Zwillingsanordnung aus
zwei Nadelbalken 1, die unten an einer Konsole 8 befestigt
sind, an der oben zwei Pleuelstangen 2 angelenkt sind,
deren Köpfe
auf Exzentern 3 drehbar gelagert sind, die von Kurbelwellen 4 angetrieben
sind. Die Kurbelwellen 4 sind in einem Maschinengestell 9 drehbar
gelagert und von einem Antrieb (nicht dargestellt) in Drehung versetzbar.
Die gelenkige Verbindung der Pleuelstangen 2 mit der Konsole 8 ist
mittels Pleuelbolzen 10 hergestellt.
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An
den Unterseiten der Nadelbalken 1 sind Nadelbretter befestigt,
die Nadeln 11 tragen, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen hier
nur einige dargestellt sind. Unter den Nadelbalken 1 befinden sich
ein Niederhalter 12 und Stichplatten 13, die in gegenseitigem
Abstand angeordnet sind. Der zwischen Niederhalter und Stichplatten
ausgebildete Spalt 14 nimmt die zu vernadelnde Vliesbahn
(nicht dargestellt auf), die von Zuführwalzen 15 stromaufwärts des
Spaltes 14 und Abführwalzen 16 stromabwärts des
Spaltes 14 durch diesen Spalt hindurchgefördert wird,
um in dem Spalt 14 einer Nadelung unterworfen zu werden.
Aus noch zu erläuternden Gründen sind
der Niederhalter 12 und die Stichplatten 13 mit
länglichen
Schlitzen für
den Durchtritt der Nadeln 11 versehen, wobei die Längserstreckung dieser
Schlitze in Förderrichtung
des Vlieses, in der Zeichnung von 1 von rechts
nach links verläuft.
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Seitlich
an der Konsole 8 ist mittels eines Pleuelbolzens 17 das
eine Ende einer Pleuelstange 5 angelenkt, deren Kopf am
anderen Ende auf einem Exzenter 6 drehbar gelagert ist,
der auf einer Kurbelwelle 7 befestigt ist, die in dem Maschinengestell 9 drehbar
gelagert ist und von einer Antriebseinrichtung (nicht dargestellt)
in Drehung versetzbar ist. Eine oberhalb der Kurbelwelle 7 im
Maschinengestell 9 angeordnete, synchron mit der Kurbelwelle 7 angetriebene
Ausgleichswellenanordnung 25 sorgt für eine dynamische Dämpfung der
von der Kurbelwelle 7 hervorgerufenen Schwingungen.
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Es
sei nochmals darauf hingewiesen, dass in der Zeichnung nur eine
Pleuelstange 5 dargestellt ist, das in Wirklichkeit aber
wegen der Längserstreckung der
Nadelbalken 1 an der Konsole 8 mehrere Pleuelstangen 5 angreifen,
die längs
der Konsole 8 verteilt sind und deren Exzenter 6 auf
der gemeinsamen Kurbelwelle 7 angeordnet sind und die phasengleich
und gleichhubig sind. Die Pleuelstange 5, der Exzenter 6, die
Kurbelwelle 7 und der Pleuelbolzen 17 bilden zusammen
einen zweiten Kurbeltrieb, der dazu bestimmt und in der Lage ist,
der Konsole 8 und den daran befestigten Nadelbalken 1 eine
oszillierende Bewegungskomponente in horizontaler Richtung, d.h.
in der Zeichnung von rechts nach links und von links nach rechts,
zu vermitteln.
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Der
erste Kurbeltrieb, bestehend aus den Pleuelstangen 2, Exzentern 3,
Kurbelwellen 4 und Pleuelbolzen 10, und der zweite
Kurbeltrieb, bestehend aus Pleuelstange 5, Exzenter 6,
Kurbelwelle 7 und Pleuelbolzen 17 sind mit gleicher
Drehzahl angetrieben und bewirken zusammen, dass im Betrieb der Nadelmaschine
die Konsole 8 mit den daran befestigten Nadelbalken 1 auf
einer geschlossenen Bahn bewegt wird, die je nach dem Umfang der
Exzentrizitäten
der Exzenter 3 und 6 kreisförmig oder elliptisch ist, wobei
die Ebene dieser überlagerten
Bewegungen senkrecht zur Längserstreckung
der Nadelbalken 1 verläuft.
Dabei sind die Phasenlagen der Drehbewegungen der Kurbelwellen 4 und 7 so
aufeinander abgestimmt, dass bei der Abwärtsbewegung der Nadelbalken 1 eine
Bewegung derselben in Vorschubrichtung des Faservlieses, in 2 von
rechts nach links, erfolgt, so dass auch im in das Vlies eingestochenen
Zustand der Nadeln 11 der Vorschub des Vlieses nicht von
den Nadeln behindert wird. Diese Horizontalbewegung hält auch
während
eines Teils der Aufwärtsbewegung
der Nadelbalken 1 an, während
die horizontale Rückbewegung
der Nadelbalken 1 in einen Zeitraum fällt, in der die Spitzen der Nadeln 11 das
Faservlies wieder verlassen haben.
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2 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der der erste Kurbeltrieb nur eine Kurbelwelle 4 umfasst, auf
der Exzenter 3 angeordnet sind, auf denen Pleuelstangen 2 drehbar
gelagert sind, die mittels Pleuelbolzen 10 an der Konsole 8 angelenkt
sind. Eine neben der Kurbelwelle 4 im Maschinengestell 9 angeordnete
Ausgleichswellenanordnung 25 sorgt für eine dynamische Dämpfung der
von der Kurbelwelle 4 hervorgerufenen Schwingungen. Wieder
zeigt die Zeichnung nur eine Pleuelstange 2, obgleich hervorzuheben
ist, dass wenigstens zwei solcher Pleuelstangen 2 mit zugehörigen Exzentern 3 auf
einer gemeinsamen Kurbelwelle 4 gelagert sind. An der Unterseite
der Konsole 8 sind parallel zueinander zwei Nadelbalken 1 angebracht.
Diese, ihre Nadeln 11, Niederhalter 12, Stichplatten 13,
Spalt 14, Zuführwalzen 15 und
Abzugswalzen 16 entsprechen der Anordnung von 1 und
brauchen hier nicht nochmals erläutert
zu werden.
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Im
Gegensatz zur Ausführungsform
nach 2 enthält
bei der Ausführungsform
nach 3 der zweite Kurbeltrieb eine Zwillingsanordnung
aus zwei Kurbelwellen 7, die übereinander angeordnet sind,
mit Exzentern 6 und Pleuelstangen 5, die an zwei übereinander
angeordneten Stellen an der Konsole 8 mittels Pleuelbolzen 17 angelenkt
sind. Die Kurbelwellen 7 sind vorzugsweise gegensinnig
angetrieben, ihre Exzenter sind dann um 180° gegeneinander versetzt. Sie
können
aber auch gleichsinnig angetrieben sein, wenn der notwendige Massenausgleich
durch spezielle Einrichtungen, wie etwa Ausgleichswellen (nicht
dargestellt) übernommen
wird. In diesem Falle sind die Exzenter 6 gleichsinnig
ausgerichtet.
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Wie
beim Beispiel nach 1 wird von den ersten und zweiten
Kurbeltrieben, bestehend einerseits aus Kurbelwelle 4,
Exzenter 3, Pleuelstange 2 und Pleuelbolzen 10 und
andererseits aus Kurbelwellen 7, Exzentern 6,
Pleuelstangen 5 und Pleuelbolzen 17, die Konsole 8 in
eine Bewegung versetzt, die eine geschlossene Bahn verfolgt, die
kreisförmig oder
elliptisch sein kann, je nach den Exzentrizitäten der Exzenter 3 und 6,
so dass die Nadelbalken 1 eine entsprechende Bewegung ausführen, durch
die die Nadeln 11 in das Vlies im Spalt 14 eingestochen
werden, wenn sich die Nadelbalken 1 gerade von rechts nach
links, d.h. in Vliestransportrichtung, bewegen.
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2 zeigt
auch eine mechanische Lösung für die Synchronisierung
des Antriebs der beiden Kurbeltriebe, von denen einer von einem
Motor (nicht dargestellt) angetrieben ist. Diese Lösung ist
durch einen Zahnriemen 26 gekennzeichnet, der auf den Kurbelwellen 4 und 7 drehfest
angebrachte Zahnriemenscheiben umschlingt. Der Zahnriemen 26 läuft im dargestellten
Beispiel weiterhin über
wenigstens zwei Umlenkrollen 27, von denen eine Umlenkrolle im
Weg des hinlaufenden Trums und die andere Umlenkrolle im Weg des
rücklaufenden
Trums des Zahnriemens 26 angeordnet ist. Wenn man die eine
Umlenkrolle 27 so verstellt, dass das zugehörige Trum des
Zahnriemens 26 länger
wird, und als Ausgleich die andere Umlenkrolle 27 so verstellt,
dass das ihr zugehörige
Trum des Zahnriemens 26 kürzer wird, ergibt sich eine Änderung
der relativen Drehphasenlage der Kurbeltriebe, ohne dass der Zahnriemen
von den auf den Kurbelwellen 4 und 7 befestigten
Zahnriemenscheiben abgehoben werden muss oder lösbare Kupplungselemente vorgesehen
sein müssen.
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3 zeigt
als Einzelheit eine Exzenteranordnung für eine Pleuelstange 5 des
zweiten Kurbeltriebes. Diese Exzenteranordnung weist einen mit einer
Kurbelwelle 7 fest verbundenen Exzenterzapfen 18 und
eine auf dem Exzenterzapfen 18 angeordnete und in verschiedene
Drehstellungen in Bezug auf den Exzenterzapfen 18 mittels
Bolzen 20 feststellbare Exzenterbüchse 19 auf. Der Exzenterzapfen 18 und die
Exzenterbüchse 19 bilden
zusammen den zweiten Exzenter 6. Auf der Exzenterbüchse 19 ist
der Kopf 21 der Pleuelstange 5 drehbar gelagert.
Die Bolzen 20 sind lösbar
in Bohrungen 22 in der Exzenterbüchse 19 bzw. 23 im
Exzenterzapfen 18 eingesetzt, wobei im vorliegenden Falle
der Exzenterzapfen 18 eine größere Anzahl solcher Bohrungen 23 aufweist. Durch
Drehverstellung der Exzenterbüchse 19 gegenüber dem
Exzenterzapfen 18 und Kupplung dieser Elemente mittels
der Bolzen 20 in ausgewählten gegenseitigen
Drehstellungen lässt
sich die wirksame Exzentrizität
des zweiten Exzenters 6 und somit der Hub der Horizontalbewegung,
den die Nadelbalken 1 ausführen, verändern. Die Verstellung der
Exzentrizität
erfolgt im dargestellten Beispiel dadurch, dass die Bolzen 20 aus
den Bohrungen 22 soweit herausgezogen werden, dass sie
sich aus den Bohrungen 23 im Exzenterzapfen 18 lösen. Der
Exzenterzapfen 18 kann dann gegenüber der Exzenterbüchse 19 verdreht
und durch Einschieben der Bolzen 20 in andere der Bohrungen 23 im
Exzenterzapfen 18 wieder mit der Exzenterbüchse 19 starr
verbunden werden. Um das gegenseitige Verdrehung von Exzenterzapfen 18 und
Exzenterbüchse 19 zu erleichtern,
kann man mit äguivalenten
Kupplungseinrichtungen (nicht dargestellt) den Kopf 21 der Pleuelstange 5 vorübergehend
mit der Exzenterbüchse 19 drehfest
kuppeln. Bei gelösten
Bolzen 20 lässt
sich dann durch Verdrehen der Kurbelwelle 7 der Exzenterzapfen
in diejenige Drehstellung bringen, die der gewünschten Größe der einzustellenden Exzentrizität des zweiten
Exzenters 6 entspricht.
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Die
Bewegung der Bolzen zum Lösen
und Wiederherstellen der von ihnen geschaffenen Verbindungen der
zugehörigen
Bauteile können
hydraulische oder pneumatische Einrichtungen verwendet werden, wie
sie im Pressenbau für
vergleichbare Zwecke üblich
sind. Auf eine detaillierte Erläuterung kann
daher an dieser Stelle verzichtet werden.
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4 zeigt
schematisch die wesentlichen Elemente einer Doppelnadelmaschine
in Zwillingsanordnung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Nadelmaschine umfasst einen Rahmen 9, in dessen oberen
Abschnitt zwei obere Vertikal-Kurbeltriebe 3o, 4o und
in dessen unteren Abschnitt zwei untere Vertikal-Kurbeltriebe 3u, 4u angeordnet
sind. Jeder Kurbeltrieb umfasst eine Kurbelwelle 4o bzw. 4u mit
einem Exzenter 3o bzw. 3u und einer Pleuelstange,
die einenends von den Exzentern angetrieben und andernends gelenkig
mit oberen bzw. unteren Nadelbalkenträgern 36 bzw. 37 verbunden
sind. An den Nadelbalkenträgern 36 und 37 sind
jeweils Nadelbalken 1 befestigt, die Nadelbretter 39 tragen,
die mit Nadeln 11 bestückt
sind, von denen hier nur wenige dargestellt sind. Die Nadeln 11 treten jeweils
durch Schlitzplatten 12, in denen Schlitze 42 (siehe 2)
ausgebildet sind, die sich in Transportrichtung der zu vernadelnden
Faservliesbahn (nicht dargestellt) erstrecken. Zwischen zwei einander
gegenüberstehenden
Schlitzplatten 12 befindet sich jeweils eine Vernadelungszone,
durch die zu vernadelnde Vliesbahn hindurchgeführt wird. Der Zuführung und
dem Abtransport dieser Vliesbahn dienen Zuführ- und Abzugswalzen 15 bzw. 16.
Man erkennt ferner im oberen und unteren Abschnitt des Rahmens 9 Ausgleichswellenanordnungen 46 zum Massenausgleich
der sich vertikal bewegenden Massen von Exzentern. Pleueln und damit
verbundenen Teilen. Anzumerken ist ferner, dass mittels Verbindern 47 die
oberen und unteren Nadelbalkenträger 36 und 37 jeweils
starr miteinander verbunden sind.
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Insoweit
ist die beschriebene Konstruktion konventionell. Sie unterscheidet
sich zudem von der nach 1 dadurch, dass der Niederhalter
von 1 durch eine zweite Stichplatte ersetzt ist.
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Zur
Ausführung
der Erfindung sind den oberen und unteren Nadelbalken 1 ein
oberer Horizontal-Kurbeltrieb 48 bzw. ein unterer Horizontal-Kurbeltrieb 49 zugeordnet.
Der obere Horizontal-Kurbeltrieb 48 besteht aus einem Exzenter 50,
der eine obere Pleuelstange 51 antreibt, dessen dem Exzenter 50 fernes
Ende an dem Verbinder 47 der oberen Nadelbalkenträger 36 angelenkt
ist, während
der untere Horizontal-Kurbeltrieb 49 aus einem unteren
Exzenter 52 mit darauf geführter unterer Pleuelstange 53 besteht,
deren dem Exzenter 52 abgewandtes Ende an dem Verbinder 47 der
unteren Nadelbalkenträger 37 angelenkt
ist. Antriebseinrichtungen für
die Exzenter 50 und 52 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt.
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Wie
aus 4 an Hand der gezeichneten Stellungen der oberen
und unteren Exzenter 3o bzw. 3u zu entnehmen ist,
sind die Vertikal-Kurbeltriebe
im Gegentakt angetrieben. Dementsprechend nehmen die oberen Nadelbalken 1 ihre
untere Endstellung ein, wenn sich auch die unteren Nadelbalken 1 in
ihrer unteren Endstellung befinden, d.h. die Nadeln 11 an
den oberen Nadelbrettern 39 sind in das Vlies (nicht dargestellt)
eingestochen, während
die Nadeln 11 an den unteren Nadelbrettern 39 vollständig aus dem
Vlies herausgezogen sind. Es ist ferner aus der Stellung der oberen
und unteren Exzenter 50 und 52 der Horizontal-Kurbeltriebe 48 und 49 zu
erkennen, dass die Drehwinkellagen um 180° gegeneinander versetzt sind.
Der Sinn dieser Maßnahme
wird unter Bezugnahme auf 5a bis 5d näher
erläutert.
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5a zeigt den der 4 entsprechenden Zustand,
bei dem die an den oberen Nadelbrettern 36 befestigten
Nadeln 11, nachfolgend mit "obere" Nadeln bezeichnet, in die Vliesbahn
V maximal eingestochen sind, die "unteren" Nadeln aber keine Berührung mit
der Vliesbahn V haben. Während
des anschließenden
Teilzyklus der Bewegung der Vertikal-Kurbeltriebe werden die oberen
Nadeln aus der Vliesbahn V herausgezogen, während die "unteren" Nadeln an die Vliesbahn herangeführt werden.
Wie der in 5b dargestellte Zustand
zeigt, sind dabei die "oberen" Nadeln horizontal
extrem nach links, also in Transportrichtung der Vliesbahn bewegt
worden, während
die "unteren" Nadeln entgegen
der Transportrichtung der Vliesbahn horizontal extrem nach rechts
bewegt worden sind. Im nachfolgenden Teilzyklus der Bewegung, dessen
Ende in 5c dargestellt ist, werden
die in die Vliesbahn V eingestochenen unteren Nadeln in Transportrichtung
der Vliesbahn bewegt, während
die oberen Nadeln entgegen dieser Transportrichtung bewegt werden.
Diese letztgenannten Bewegungskomponenten in horizontaler Richtung
dauern bis zu dem in 5d gezeigten
Ende des vierten Teilzyklus an, wo die unteren Nadeln die Vliesbahn
V wieder verlassen und die oberen Nadeln beginnen, in die Vliesbahn
V einzustechen. Im Anschluss daran werden die oberen und die unteren
Nadeln in die in 5a gezeigten Positionen
zurückbewegt.
Im in die Vliesbahn V eingestochenen Zustand machen somit die Nadeln 11 deren Horizontalbewegung
mit.
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Durch
die Gegenläufigkeit
der Bewegungen der Nadelbalken in horizontaler Richtung ist in vorteilhafter
Weise ein Massenausgleich der Nadelbalken in horizontaler Richtung
gegeben.
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Da
bei Gegentaktbetrieb die Nadeln 11 nicht miteinander kollidieren
können,
ist es möglich,
die oberen und unteren Nadelbretter identisch zu bestücken, wobei
die Nadeln ggf. auch gleichachsig angeordnet sein können. Ein
solches Bestückungsbild
ist in 6 dargestellt. 6 zeigt
einen Ausschnitt aus einer Schlitzplatte 12. Jeweils einer
Gruppe von Nadeln 11 ist ein gemeinsamer, sich in Vliestransportrichtung
erstreckender Schlitz 42 zugeordnet, der eine gewisse Überlänge aufweist,
um der in Vliestransportrichtung verlaufenden horizontalen Bewegungskomponente
der Nadelbalken und der von ihnen gehaltenen Nadeln Rechnung zu
tragen. Man erkennt in 6, dass die Schlitze in Vliestransportrichtung
aufeinander folgender Nadelgruppen seitlich gegeneinander versetzt
sind, um eine gleichmäßige Vernadelung
der Vliesbahn ohne Ausbildung von Streifen zu erhalten.
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Es
sei abschließend
erwähnt,
dass zur Erzielung eines Massenausgleichs die jeweils einander benachbarten
Vertikal-Kurbeltriebe 2 bzw. 3 vorteilhafterweise
zueinander gegenläufig
angetrieben sind. Bei im Gleichtakt angetriebenen oberen und unteren
Nadelbalken sind zweckmäßigerweise
auch die Horizontal-Kurbeltriebe
gegenläufig
angetrieben.