Baugruppe einer Kettenwirkmaschine

Abstract

 Es wird eine Baugruppe einer Kettenwirkmaschine angegeben mit Bauelementen, die durch einen Bolzen (2, 3) relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind.
Man möchte eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit einer Kettenwirkmaschine mit guter Laufruhe ermöglichen können.
Hierzu ist vorgesehen, dass der Bolzen (2, 3) einen Kern aus einem faserverstärkten Kunststoff und eine metallische Oberfläche aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Baugruppe einer Kettenwirkmaschine mit Bauelementen, die durch einen Bolzen relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind.

[0002] In Kettenwirkmaschinen werden bei der Produktion einer Wirkware Wirknadeln und Legenadeln relativ zueinander bewegt, um Maschen zu bilden. Zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen den Legenadeln und den Wirknadeln und gegebenenfalls auch noch anderer Elemente sind Lager- und Übertragungselemente, die im Folgenden kurz als Bauelemente bezeichnet werden, erforderlich. In der Regel sind derartige Elemente zu einer Baugruppe zusammengefasst. Innerhalb einer Baugruppe sind dann zumindest einige Bauelemente durch Bolzen miteinander verbunden. Diese Bolzen erlauben eine oszillierende Bewegung der Bauelemente relativ zueinander. Diese oszillierende Bewegung kann eine Drehbewegung oder auch eine translatorische Bewegung sein.

[0003] Um eine hohe Produktivität der Kettenwirkmaschine zu erreichen, betreibt man die Kettenwirkmaschine mit einer relativ hohen Arbeitsgeschwindigkeit. Kettenwirkautomaten können durchaus mit 4.000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Allerdings ergeben sich bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten vielfach Probleme mit der Laufruhe.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit einer Kettenwirkmaschine mit guter Laufruhe zu ermöglichen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe einer Kettenwirkmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Bolzen einen Kern aus einem faserverstärkten Kunststoff und eine metallische Oberfläche aufweist.

[0006] Ein derartiger Bolzen weist gegenüber den bisher verwendeten Metallbolzen zwar die gleiche Festigkeit und Stabilität, aber eine erheblich reduzierte Masse auf. Diese Massereduktion ergibt sich daraus, dass der faserverstärkte Kunststoff eine geringere spezifische Masse als die meisten Metalle aufweist. Die Verstärkungsfasern im Kunststoff sorgen aber dafür, dass die mechanische Stabilität gegenüber einem Bolzen aus Metall praktisch unverändert beibehalten werden kann. In vielen Fällen muss der Bolzen die Bauelemente nicht nur beweglich miteinander verbinden, sondern er gehört auch selbst zu bewegten Teilen, die bei einem Maschenbildungsvorgang beschleunigt und abgebremst werden müssen. Hier wirkt sich die geringe Masse des Bolzens positiv auf die Laufruhe aus.

[0007] Vorzugsweise ist die metallische Oberfläche durch eine Hülse gebildet, die den Kern umgibt. Dies erleichtert die Herstellung. Die metallische Oberfläche kann durch die Hülse ausreichend stabil gemacht werden. Darüber hinaus ist es bei der Verwendung einer Hülse möglich, eine abschließende Bearbeitung oder Endbearbeitung durchzuführen, um eine metallische Oberfläche mit einer gewünschten Güte zu erhalten.

[0008] Vorzugsweise sind der Kern und die Hülse kraftschlüssig miteinander verbunden. Der Kern kann beispielsweise in die Hülse eingepresst sein. Es ist auch möglich, die Hülse auf den Kern aufzuschrumpfen. Hierbei wird die metallische Hülse erwärmt und der Kern wird abgekühlt. Die beiden Teile lassen sich dann ineinander fügen. Wenn sie wieder eine gemeinsame Temperatur erreicht haben, sind sie dauerhaft und fest miteinander verbunden.

[0009] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Kern und die Hülse stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Hülse und der Kern können beispielsweise miteinander verklebt werden.

[0010] Vorzugsweise weist der Kern Verstärkungsfasern auf, die in Axialrichtung des Bolzens verlaufen. Diese axial gerichteten Verstärkungsfasern wirken einer Durchbiegung des Bolzens im Betrieb entgegen.

[0011] Auch ist von Vorteil, wenn der Kern Verstärkungsfasern aufweist, die in Umfangsrichtung verlaufen. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern wirken einer Ovalisierung des Bolzens im Betrieb entgegen.

[0012] Hierbei ist bevorzugt, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern im Bereich des Außendurchmessers des Kerns angeordnet sind. Je weiter außen die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern angeordnet sind, desto besser ist ihre Wirkung gegen eine Ovalisierung des Kerns.

[0013] Vorzugsweise bilden die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern eine ringförmige Schicht, deren radiale Erstreckung geringer ist als die radiale Erstreckung der Hülse. Damit steht zwar einerseits eine ausreichende Verstärkung des Kerns gegen Ovalisierung zur Verfügung. Gleichzeitig verbleibt aber ein ausreichender Raum für axial verlaufende Verstärkungsfasern, die der Durchbiegung des Bolzens entgegenwirken.

[0014] Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern als Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern ausgebildet. Diese Werkstoffe haben sich zur Verstärkung des Kunststoffs in dem Bolzen bewährt.

[0015] Vorzugsweise weist der Kern einen Matrixwerkstoff auf, der aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe oder der Gruppe der duroplastischen Kunststoffe gewählt ist. Als Matrixwerkstoff kann man beispielsweise Epoxid oder Polyester oder ein Polyamid verwenden.

[0016] Vorzugsweise weist die Hülse eine radiale Dicke auf, die maximal 15 % des Durchmessers des Bolzens beträgt. Die Hülse nimmt also nur einen relativ geringen Teil des Volumens des Bolzens ein, so dass man die gewichtsreduzierenden Vorteile des Kunststoff-Kerns gut ausnutzen kann.

[0017] Vorzugsweise ist die Baugruppe als Kurbeltrieb ausgebildet.

[0018] Die Baugruppe kann auch als Barrentraghebelanordung ausgebildet sein.

[0019] Die Baugruppe kann auch als Legebarrenführung ausgebildet sein.

[0020] Schließlich kann die Baugruppe auch als Führung an Rollenführungsträgern ausgebildet sein.

[0021] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1

einen Barrentraghebel für Legebarrenführungen,

Fig. 2

einen Rollenführungsträger,

Fig. 3

einen Kurbeltrieb,

Fig. 4

eine erste Ausgestaltung eines Bolzens im Schnitt und

Fig. 5

eine zweite Ausgestaltung eines Bolzens im Schnitt.

[0022] Fig. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung einen Barrentraghebel 1, an dem Legebarren aufgehängt werden können. Der Barrentraghebel 1 ist an einem Bolzen 2, der hier einen Achsbolzen bildet, drehbeweglich gelagert. Er kann um den Bolzen 2 kleinere oszillierende Schwenkbewegungen durchführen.

[0023] Der Barrentraghebel weist weiterhin eine Reihe von Führungsbolzen 3 auf. Dargestellt sind acht Führungsbolzen 3. Jeweils zwei Führungsbolzen 3 tragen einen Legebarrenrahmen 4, an dem eine Legebarre befestigt werden kann. Die Legebarrenrahmen 4 sind auf dem Führungsbolzen 3 in Axialrichtung der Führungsbolzen 3 beweglich. Durch die Bewegung der Legebarrenrahmen 4 gegenüber dem Barrentraghebel 1 wird eine Bewegung der Legebarre in Versatzrichtung ermöglicht.

[0024] Fig. 2 zeigt einen Rollenführungsträger 5 mit Führungsbuchsen 6, auf denen ein Element 7 in Längsrichtung oszillierend bewegt werden kann. Die Führungsbuchsen 6 sind in einem Traghebel 8 festgelegt und gegen eine translatorische Bewegung und gegen eine rotatorische Bewegung gesichert, beispielsweise durch Klemmschrauben 9. Da auch der Traghebel 8 im Betrieb bewegt wird, ist es wünschenswert, alle an der Bewegung beteiligten Massen so gering wie möglich zu halten.

[0025] Fig. 3 zeigt einen Kurbeltrieb 10 mit einem Exzenter 11, der mit Stößelstangen 12, 13 verbunden ist, wobei die Stößelstangen über Passbolzen 14 mit Zwischenelementen 15 verbunden sind, die ihrerseits wiederum mit dem Exzenter 11 verbunden sind.

[0026] Die in den genannten Anwendungen verwendeten Bolzen 2, Führungsbolzen 3, Führungsbuchsen 6 und Passbolzen 14 können im Wesentlichen baugleich ausgebildet sein. Natürlich werden sie sich in der Länge und im Durchmesser unterscheiden.

[0027] Der Aufbau eines derartigen Bolzens 2 ist in einer schematischen Schnittansicht in Fig. 4 dargestellt. Der Bolzen 2 weist eine metallische Oberfläche 16 auf, die an der radialen Außenseite einer Hülse 17 ausgebildet ist. Die Hülse 17 ist aus einem Metall gebildet. Innerhalb der Hülse 17 ist ein Kern 18 angeordnet, der in Axialrichtung verlaufende Verstärkungsfasern 19 aufweist. Der Kern 18 ist also aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet.

[0028] Die Hülse 17 weist eine radiale Dicke auf, die maximal 15 % des Durchmessers des Bolzens 2 beträgt. Dadurch wird ein relativ großer Volumenanteil des Kolbens durch den faserverstärkten Kunststoff gebildet. Da der faserverstärkte Kunststoff eine deutlich geringere spezifische Masse als das Metall der Hülse 17 aufweist, wird durch die Kombination der Hülse 17 mit dem Kern 18 aus faserverstärktem Kunststoff eine erhebliche Massenreduktion gegenüber einem Bolzen erreicht, der vollständig aus einem Metall gebildet ist.

[0029] Die mechanischen und geometrischen Eigenschaften eines Bolzens aus Metall werden jedoch im Prinzip beibehalten. Da unter Verwendung eines derartigen Bolzens 2 weniger Masse bewegt, also beschleunigt und abgebremst werden muss, kann man die Laufruhe einer Kettenwirkmaschine erheblich verbessern. Unter Umständen ergibt sich sogar eine Verminderung des Energiebedarfs.

[0030] Als Verstärkungsfasern kommen beispielsweise Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern infrage. Der Matrixwerkstoff kann ein duroplastischer Kunststoff, z.B. Epoxid oder Polyester, oder ein thermoplastischer Kunststoff, z.B. Polyamid, sein.

[0031] Bevorzugt wird ein kohlenstofffaserverstärktes Epoxidharz (CFK). Die Verstärkungsfasern 19 verlaufen bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 ausschließlich in axialer Richtung des Bolzens 2, um die Durchbiegung des Bolzens 2 im späteren Betrieb zu minimieren.

[0032] Bei einer in Fig. 5 dargestellten abgewandelten Ausgestaltung eines Bolzens 2, bei der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind zusätzlich Verstärkungsfasern 20 vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Kerns 18 verlaufen, um eine Ovalisierung des Bolzens 2 im Betrieb klein zu halten. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern 20 sind im Bereich des Außendurchmessers des Kerns 18 angeordnet. Diese Verstärkungsfasern 20 bilden eine ringförmige Schicht, deren radiale Erstreckung geringer ist als die radiale Erstreckung der Hülse 17.

[0033] Der Kern 18 kann beispielsweise aus Abschnitten von Rundstäben, die im Pultrusions- bzw. Pulwinding-Verfahren hergestellt werden, gebildet sein.

[0034] Die metallische Hülse 17 kann aus Abschnitten aus metallischem Stangenmaterial, z.B. Rohr- oder Rundmaterial mit massivem Querschnitt, das axial gebohrt wird, hergestellt werden. Diese Abschnitte werden anschließend entsprechend der mechanischen geometrischen Anforderungen behandelt und/oder bearbeitet, z.B. gedreht und gehärtet. Wenn eine thermische Behandlung der Hülse 17 erforderlich ist, erfolgt diese vor dem Verbinden mit dem Kern 18.

[0035] An der Außenfläche der Hülse 17 kann ein Aufmaß in radialer Richtung für die Endbearbeitung der Oberfläche 16, z.B. Schleifen und/oder Polieren, vorgesehen werden. Der Innendurchmesser der Hülse 17 wird in Abhängigkeit der Verfahrensweise gewählt, wie die Hülse 17 mit dem Kern 18 verbunden wird.

[0036] Eine Möglichkeit der Verbindung besteht durch einen Kraftschluss. Hier wird der innere Durchmesser der Hülse 17 etwas kleiner ausgeführt als der Außendurchmesser des Kerns 18. Die Hülse 17 und der Kern 18 können dann unter Kraftaufwand ineinander gefügt werden, z.B. durch Einpressen.

[0037] Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Hülse 17 zu erwärmen und den Kern 18 abzukühlen. Die beiden Teile lassen sich ineinander fügen. Wenn sie wieder eine gemeinsame Temperatur erreicht haben, sind sie dauerhaft und fest miteinander verbunden.

[0038] Zusätzlich oder alternativ zum Kraftschluss kann man auch den Kern 18 und die Hülse 17 durch Kleben miteinander verbinden.

[0039] Nach dem Verbinden der Hülse 17 mit dem Kern 18 erfolgt die Endbearbeitung des so hergestellten Bolzen-Rohlings.

[0040] Der Bolzen 2 weist aufgrund des großen Dichteunterschieds des Werkstoffs, der bei Stahl und CFK beispielsweise 5:1 beträgt, eine erheblich geringere Masse als ein Stahlbolzen auf, hält jedoch denselben mechanischen und geometrischen Anforderungen stand. Dadurch werden oszillierend beschleunigte Massen reduziert, was zu verringerten Vibrationen, also einer Steigerung der Laufruhe und einer verringerten Belastung für die Nachbarbauteile führt. Weiterhin können durch die geringeren beschleunigten Massen Antriebsleistungen gesenkt werden, was zu einem verringerten Energieverbrauch der Kettenwirkmaschine führt.

Ansprüche

1. Baugruppe einer Kettenwirkmaschine mit Bauelementen, die durch einen Bolzen (2, 3, 6, 14) relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (2, 3, 6, 14) einen Kern (18) aus einem faserverstärkten Kunststoff und eine metallische Oberfläche (16) aufweist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Oberfläche (16) durch eine Hülse (17) gebildet ist, die den Kern (18) umgibt.

3. Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) und die Hülse (17) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

4. Baugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) und die Hülse (17) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) Verstärkungsfasern (19) aufweist, die in Axialrichtung des Bolzens (2) verlaufen.

6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) Verstärkungsfasern (20) aufweist, die in Umfangsrichtung verlaufen.

7. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern (20) im Bereich des Außendurchmessers des Kerns (18) angeordnet sind.

8. Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern (20) eine ringförmige Schicht bilden, deren radiale Erstreckung geringer ist als die radiale Erstreckung der Hülse (17).

9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (19, 20) als Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern ausgebildet sind.

10. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) einen Matrixwerkstoff aufweist, der aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe oder der Gruppe der duroplastischen Kunststoffe gewählt ist.

11. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) eine radiale Dicke aufweist, die maximal 15% des Durchmessers des Bolzens (2) beträgt.

12. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kurbeltrieb (10) ausgebildet ist.

13. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Barrentraghebelanordnung (1) ausgebildet ist.

14. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Legebarrenführungen ausgebildet ist.

15. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Führung an Rollenführungsträgern (5) ausgebildet ist.

Zeichnung