Zangenaggregat für eine Kämmaschine

Abstract

 Das Zangenaggregat besitzt einen Unterzangenrahmen (11,12), der eine Unterzangenplatte (15) trägt. Mit der Unterzangenplatte (15) wirkt eine Oberzangenplatte (16) zusammen, die von zwei bezüglich des Unterzangenrahmens (11, 12) schwenkbaren Armen (18) getragen ist. Zumindest Teile dieses Zangenaggregates, z.B. die Unterzan­genplatte (15) und die Oberzangenplatte (16), bestehen aus Fa­serverbundwerkstoff. Damit ist das Aggregat leichter als ein solches, das vollständig aus Metall besteht. Es kann daher in der Kämmaschine mit höheren Kammspielzahlen hin und her bewegt wer­den.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Zangenaggregat für eine Kämmaschine, mit einer Unterzange, die zwei in der Kämmaschine anbringbare Seitenarme und eine von diesen gehaltene Unterzan­genplatte aufweist, und mit einer Oberzange, die zwei bezüglich der Unterzange schwenkbare Arme und eine von diesen gehaltene Oberzangenplatte aufweist.

[0002] Ein solches Zangenaggregat wird in einer üblichen Kämmaschine zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung jeweils während eines sog. Kammspiels hin und her be­wegt. In der zurückgezogenen Stellung ist die Zange geschlossen, d.h. der vordere Rand der Oberzangenplatte ist gegen den vorderen Rand der Unterzangenplatte gepresst, um einen Faserbart festzu­klemmen, der dann von einem rotierenden Rundkamm ausgekämmt wird.

[0003] Heute übliche Kämmaschinen arbeiten mit Kammspielzahlen von bis zu etwa 300 pro Minute. Einer an sich wünschbaren weiteren Erhö­hung der Kammspielzahl steht u.a. die relativ grosse Masse des zu bewegenden, in der Regel aus Metall bestehenden Zangenaggregates entgegen.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Masse des eingangs angegebenen Zangenaggregates zu reduzieren, so dass mit dem Zan­genaggregat höhere Kammspielzahlen, z.B. etwa 360 pro Minute oder gegen 400 pro Minute, erreicht werden können, ohne dass uner­wünscht grosse Kräfte und unerwünscht starke Vibrationen auftre­ten.

[0005] Das erfindungsgemässe Zangenaggregat, mit dem die Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Zan­genaggregates aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

[0006] Zweckmässig können zumindest die Oberzangenplatte und/oder die Unterzangenplatte jeweils wenigstens zum Teil aus Faserverbund­werkstoff bestehen. Die Zangenplatten können dabei im wesent­lichen die gleichen Abmessungen haben wie die bekannten, nur aus Stahl bestehenden Zangenplatten. Da die Dichte des Faserverbund­werkstoffs jedoch wesentlich geringer ist als diejenige von Stahl, können die Zangenplatten entsprechend wesentlich leichter sein. Trotzdem ist mit geeigneten Faserverbundwerkstoffen, ins­besondere Kohlefaser- oder Aramid- oder Para-­Aramidfaserverbundwerkstoffen, die erforderliche Festigkeit der Zangenplatten ohne weiteres erreichbar. Um im Bereich der vor­deren Ränder der Zangenplatten, d.h. im Bereich der Klemmkanten, eine ausreichende Verschleissfestigkeit zu gewährleisten, können die Zangenplatten in diesem Bereich mit Metall beschichtet sein. Stattdessen ist es auch möglich, die Zangenplatten jeweils aus einer Tragplatte aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten Klemmleiste aus Stahl zusammenzusetzen.

[0007] Für das Bewegen der Unterzange können hin und her schwenkbare Zangenantriebsarme vorgesehen sein, an welchen die Seitenarme der Unterzange angelenkt sind. Auch diese Zangenantriebsarme können zweckmässig wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff be­stehen.

[0008] Im Bereich der Krafteinleitung z.B. bei den Lagerstellen der Seitenarme der Unterzangen ist es sehr schwierig mit Kompositmaterial eine vernünftige und kostengünstige Ausführung auszubilden, zumal an diesen Stellen meistens noch mechanische Nacharbeitung erforderlich ist.
Es wird deshalb weiterhin vorgeschlagen, die Seitenarme aus me­tallischem Werkstoff, z.B. aus Aludruckguss, zu fertigen, welche über eine Klebeverbindung über einen aus Kompositmaterial beste­henden Quersteg miteinander verbunden sind. Zur Längs- und Quer­stabilisierung und zur Erhöhung der Drehsteifigkeit der Querver­bindung wird vorgeschlagen den Quersteg aus Faserverbundwerkstoff ausgebildeten Profilen herzustellen, wobei diese Profile über eine weitere Faserverbundwerkstofflage miteinander zu einer kom­pakten Einheit verbunden sind. Dadurch wird die Herstellung eines aus Faserverbundwerkstoff mit Verrippungen versehenen Quersteges ermöglicht. Vorteilhafterweise sind die Seitenarme über eine Klebestelle mit dem Quersteg verbunden.

[0009] Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Zangenaggregates sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Zangenaggregat,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Aggregat von Fig. 1

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein anderes erfindungsgemässes Zangenaggregat,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das Aggregat von Fig. 3 und

Fig. 5 einen ähnlichen Vertikalschnitt wie Fig. 4, jedoch mit anders ausgeführten Zangenplatten.

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein anderes erfindungsgemässes Zangenaggregat

Fig. 7 einen Vertikalschnitt x-x durch das Aggregat nach Fig. 6

[0010] Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zangenaggregat besitzt eine Unterzange mit einem Unterzangenrahmen, der aus zwei durch einen Quersteg 1 miteinander verbundenen Seitenarme 2 und 3 besteht. Der Quersteg 3 trägt eine sich nach vorn erstreckende Unterzan­genplatte 5. Mit der Unterzangenplatte 5 wirkt eine Oberzangen­platte 6 zusammen, die von zwei Armen 8 und 9 getragen ist, welche mit dem Unterzangenrahmen 1, 2, 3 um eine Achse A schwenkbar verbunden sind.

[0011] Damit das Zangenaggregat möglichst leicht ist, bestehen die vor­stehend beschriebenen Teile, also der Quersteg 1, die Seitenarme 2 und 3, die Unterzangenplatte 5, die Oberzangenplatte 6 und die schwenkbaren Arme 8 und 9, aus Faserverbundwerkstoff. Der Faser­verbundwerkstoff ist ein mit Fasern, insbesondere Kohlefasern oder Aramid- oder Para-Aramidfasern ("KEVLAR"-Fasern) verstärkter Kunststoff, der eine hohe Festigkeit aufweist.

[0012] Der Quersteg 1 und die Seitenarme 2 und 3 sind mit Versteifungs­rippen 1a bzw. 2a bzw. 3a versehen. Die schwenkbaren Arme 8 und 9 der Oberzange 6, 8, 9 können ähnliche Versteifungsrippen (nicht dargestellt) aufweisen.

[0013] Die Faserverbundwerkstoffe können einen hohen Elastizitätsmodul aufweisen, der mit demjenigen von Stahl vergleichbar ist, z.B. etwa 200 kN/mm2, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.

[0014] Es ist aber auch möglich, für die Unterzangenplatte 5 und/oder für die Oberzangenplatte 6 einen Faserverbundwerkstoff mit we­sentlich niedrigerem Elastizitätsmodul zu verwenden, z.B. mit einem Elastizitätsmodul von etwa 25 kN/mm2, wieder gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Verstärkungsfasern im Werkstoff verläuft. In den Zangenplatten 5 und 6 verläuft zweckmässig wenigstens ein Teil der Verstärkungsfasern in der Richtung von vorn nach hinten, d.h. senkrecht zu den vorderen Rändern (Klemmkanten) der Zangenplatten. Eine Zangenplatte aus einem solchen Faserverbundwerkstoff mit relativ niedrigem Ela­stizitätskoeffizient wird dann im Betrieb durch die Klemmkraft, mit der die vorderen Ränder der Zangenplatten 5 und 6 bei ge­schlossenem Zangenaggregat gegeneinandergepresst werden, z.B. etwa 12 bis 15 N/cm, elastisch durchgebogen, z.B. etwa 0,5 mm Auslenkung beim vorderen Rand. Mit einer solchen Durchbiegung kann die Geräuschentwicklung beim Schliessen des Zangenaggregates vermindert werden, da ein Teil der mechanischen Energie beim Schliessen des Zangenaggregates vorübergehend in der elastischen Verformung gespeichert wird und erst beim Öffnen des Zangenag­gregates wieder frei wird. Diese Überlegungen gelten auch für die im Nachstehenden noch beschriebenen anderen Ausführungsformen der Erfindung.

[0015] In der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 ist die Unterzange, d.h. der Unterzangenrahmen 1, 2, 3 und die Unterzangenplatte 5, einstückig ausgebildet. Ebenso ist die Oberzangen 6, 8, 9 einstückig ausgebildet. Es wäre aber natürlich auch möglich, eine oder beide der Zangenplatten 5 und 6 gesondert herzustellen und dann am Unterzangenrahmen 1, 2, 3 bzw. an den schwenkbaren Armen 8 und 9 zu befestigen, z.B. ähnlich wie in der Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4.

[0016] das Zangenaggregat gemäss Fig. 3 und 4 besitzt wieder eine Un­terzange mit einem Unterzangenrahmen, der aus zwei durch einen Quersteg 11 miteinander verbundenen Seitenarmen 12 und 13 be­steht. Am Quersteg 11 ist, z.B. mit Schrauben 14, eine sich nach vorn erstreckende Unterzangenplatte 15 befestigt. Eine Oberzan­genplatte 16 ist, z.B. mit Schrauben 17, an zwei Armen 18 und 19 befestigt, die mit dem Unterzangenrahmen 11, 12, 13 um eine Achse A schwenkbar verbunden sind. Die Unterzangenplatte 15 und die Oberzangenplatte 16 bestehen aus Faserverbundwerkstoff, wie für die Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 beschrieben, während der Unterzangenrahmen 11, 12, 13 und gewünschtentfalls auch die schwenkbaren Arme 18 und 19 aus Metall bestehen können.

[0017] Die vorderen Ränder bzw. Klemmkanten der beiden Zangenplatten 15 und 16 sind in der üblichen Weise so geformt, dass sie bei geschlossenenm Zangenaggregat ineinandergreifen und einen fest­geklemmten Faserbart nach unten umbiegen. Die erforderlichen Formen der vorderen Ränder können in den aus Faserverbundwerk­stoff bestehenden Zangenplatten 15 und 16 durch spanabhebende Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen, erzeugt werden. Besser ist es aber, insbesondere bei der Unterzangenplatte 15, wenn man die beim vorderen Rand erforderliche Vertiefung durch Prägen bzw. Einpressen im Zuge der Zerstellung der Platte, vor der vollstän­digen Aushärtung des Faserverbundwerkstoffs, erzeugt. So kann ein Durchtrennen von Verstärkungsfasern des Faserverbundwerkstoffs, das zu einer zusätzlichen Beeinträchtigung der Festigkeit im Be­reich der Verteifung führen würde, vermieden werden.

[0018] Die Unterzangenplatte 15 und die Oberzangenplatte 16 können im Bereich ihrer vorderen Ränder bzw. Klemmkanten mit Metall (nicht dargestellt) beschichtet sein, um den Verschleisswiderstand zu erhöhen. Das gilt natürlich auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2.

[0019] Stattdessen kann man auch die Zangenjplatten aus zwei Teilen zu­sammensetzen, nämlich jewiels aus einer Tragplatte aus Faserver­bundwerkstoff und einer an der Tragplatte befestigten, den vor­deren Rand der Zangenplatte bildenden Klemmleiste aus Metall, vorzugsweise Stahl. Eine soclhe Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 5 zeigt die gleichen Teile wie Fig. 4 mit der Ausnahme, dass die Zangenplatten 15 und 16 durch zusammenge­setzte Zangenplatten 25 bzw. 26 ersetzt sind. Die Unterzangen­platte 25 besteht aus einer Tragplatte 25a aus Faserverbundwerk­stoff, die am Quersteg 11 befestigt ist, und aus einer an der Tragplatte 25a befestigten, z.B. festgeklebten, Klemmleiste 25b aus Stahl. Ähnlich besteht die Oberzangenplatte 26 aus einer Tragplatte 26a aus Faserverbundwerkstoff, die an den Armen 18 und 19 (Fig. 3) befestigt ist, und aus einer Klemmleiste 26b aus Stahl, die an der Tragplatte 26a befestigt ist, z.B. festgeklebt.

[0020] In Fig. 5 ist auch noch einer der beiden Zangenantriebsarme 27 dargestellt, an denen die Seitenarme 12, 13 der Unterzange ange­lenkt sind. Die Zangenantriebsarme 27 sitzen in üblicher Weise auf einer Zangenwelle 28 und werden von dieser hin und her ge­schwenkt, um im Betrieb der Kämmaschine die Unterzange hin und her zu bewegen. Auch diese hin und her schwenkenden Zangenan­triebsarme können zweckmässig wenigstens teilweise, etwa mit Ausnahme von Lagerbüchsen, aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

[0021] Schliesslich kann auch noch die hin und her schwenkende Zangen­welle 28 aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

[0022] Eine weitere Ausführung zeigen die Fig. 6 und 7. Diese Ausführung unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen Beispiel nach Fig. 1 dadurch, dass die Unterzange nicht mit einem Unterzangenrahmen als Ganzes aus Faserverbundwerkstoff ausgebil­det ist, sondern hierbei werden Seitenarme 2, 3 aus einem metal­lischen Werkstoff, z.B. aus einem Alu-Druckguss verwendet. Der Quersteg 20 der die beiden Seitenarme 2, 3 aber jeweils eine Klebeverbindung K miteinander verbindet, ist aus Faserverbund­werkstoff, bzw. aus einem Kompositmaterial, ausgebildet.

[0023] Zur Erzielung einer erhöhten Biegesteifigkeit, sowie eines ver­drehfesten Quersteges ist der Quersteg 20 mit aneinander gefügten aus Kompositmaterial bestehenden U-förmigen Profilen 21 versehen, welche wiederum über eine weitere Verbundwerkstofflage 22 mit­einander zu einem einstückigen Quersteg 20 zusammengefasst sind. Diese Kombinationvon Verbundwerkstofflagen ist fertigungsgemäss erforderlich, da eine derartige wabenförmige Struktur mit nur einer Lage nicht ohne weiteres herstellbar ist.
An dem Quersteg 20 ist die Zangenplatte 23 über eine Klebever­bindung K befestigt. Durch diese Werkstoffkombination von den Seitenarmen 2, 3 und dem Quersteg 20 ist es möglich, die Lager­stellen für die Krafteinleitung in die Unterzange mit einer be­herrschbaren Technik so auszubilden, dass sie den Festigkeits- und Funktionsanforderungen entspricht. Andererseits wird durch die Verwendung eines entsprechenden Quersteges aus Kompositmaterial das Gewicht der Unterzange erheblich verringert, was die bereits beschriebenen Vorteile ergibt.

Ansprüche

1. Zangenaggregat für eine Kämmaschine, mit einer Unterzange, die zwei in der Kämmaschine anbringbare Seitenarme (2, 3, 12, 13) und eine von diesen gehaltene Unterzangenplatte (5, 15, 25) aufweist, und mit einer Oberzange, die zwei bezüg­lich der Unterzange schwenkbare Arme (8, 9, 18, 19) und eine von diesen gehaltene Oberzangenplatte (6, 16,26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Zangenag­gregates aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

2. Zangenaggregat nach Anspruch 1, mit hin und her schwenkbaren Zangenantriebsarmen (27), an welchen die Seitenarme (2, 3, 12, 13) der Unterzange angelenkt sind, dadurch gekennzeich­net, dass auch die Zangenantriebsarme (27) wenigstens teil­weisen aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

3. Zangenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, dass der Faserverbundwerkstoff ein Kohlefaserverbundwerkstoff ist.

4. Zangenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, dass der Faserverbundwerkstoff ein Aramid- oder Para-­Aramidfaser-Verbundwerkstoff ist.

5. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff einen Ela­stizitätsmodul von 10 bis 80 kN/mm2 aufweist, vorzugsweise etwa 25 kN/mm2, gemessen in einer Richtung, in der wenig­stens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.

6. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff einen Ela­stizitätsmodul von etwa 200 kN/mm2 aufweist, gemessen in einer Richtung, in der wenigstens ein Teil der Fasern in dem Werkstoff verläuft.

7. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberzangenplatte (6, 16, 26) wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff besteht.

8. Zangenaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch die schwenkbaren Arme (8, 9) aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

9. Zangenaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6) mit den schwenkbaren Armen (8, 9) einstückig verbunden ist.

10. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Unterzangenplatte (5, 15, 25) wenigstens teilweise aus Faserverbundwerkstoff besteht.

11. Zangenaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Seitenarme (2, 3) aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

12. Zangenaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterzangenplatte (5) mit den Seitenarmen (2, 3) einstückig verbunden ist.

13. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6,16) und /oder die Unterzangenplatte (5, 15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten durch Fräsen verformt sind.

14. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6, 16) und / oder die Unterzangenplatte (5, 15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten durch Prägen verformt sind.

15. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (6, 16) und/oder die Unterzangenplatte (5,15) jeweils im Bereich ihrer Klemmkanten mit Metall beschichtet sind.

16. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberzangenplatte (26) und/oder die Unterzangenplatte (25) jeweils zusammengesetzt sind aus ei­ner Tragplatte (26a, 25a) aus Faserverbundwerkstoff und ei­ner an der Tragplatte befestigten Klemmleiste (26b. 25b) aus Faserverbundwerkstoff und einer an der Tragplatte befe­stigten Klemmleiste (26b, 25b) aus Metall, vorzugsweise Stahl.

17. Zangenaggregat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmleiste (26b, 25b) an der Tragplatte (26a, 25a) festgeklebt ist.

18. Zangenplatte für ein Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zum Teil aus Faserverbundwerkstoff bestehlt.

19. Zangenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Unterzange aus metallischen Seitenarmen besteht (2, 3), welche aber einen aus Faserver­bundwerkstoff ausgebildeten Quersteg (20) miteinander ver­bunden sind, welche die Unterzangenplatte (23) trägt.

20. Zangenaggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Quersteg (20) aus einzelnen aus Faserverbundwerk­stoff gebildeten Profilen (21) besteht, welche aber minde­stens eine weitere Faserverbundwerkstofflage (22) miteinan­der zu einer einstückigen, festen Einheit verbunden sind.

21. Zangenaggregat nach Anspruch 19 oder 20 dadurch gekenn­zeichnet, dass der Quersteg (20) mit den Seitenarmen (2, 3) über eine Klebeverbindung (K) verbunden ist.

Zeichnung