[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für die Abreisswalzen einer
Kämmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Beim Auskämmvorgang einer Kämmaschine wird das aus einem Zangenaggregat herausragende
Ende (kurz "Faserbart" genannt) einer Watte durch ein Kammsegment eines unterhalb
der Zange drehbar gelagerten Rundkammes ausgekämmt. Das Zangenaggregat ist so gelagert,
so dass es eine Schwingbewegung ausführen kann. In seiner hinteren Stellung, wo die
Auskämmung des Faserbartes stattfindet, ist die Zange geschlossen. Bei der Vorwärtsbewegung
der Zange in Richtung zu einem drehbar gelagerten Abreisswalzenpaar öffnet sich die
Zange und das Ende des herausragenden und ausgekämmten Faserbartes wird auf das Ende
eines aus den Abreisswalzen herausragenden Faservlieses aufgelegt. Während diesem
Vorgang gelangt der Faserbart in den Wirkungsbereich eines Fixkammes. Das Abreisswalzenpaar
führt während eines Kammspieles eine Pilgerschrittbewegung durch und ist mit einer
entsprechenden Antriebseinrichtung gekoppelt, um diese Bewegung durchzuführen. Sobald
das Ende des aus der Zange herausragenden Faserbartes auf dem Ende des teilweise von
den Abreisswalzen zurückbeförderten Endes des Faservlieses aufliegt, führen die Abreisswalzen
eine Reversierbewegung durch. Dabei wird das Faserbartende mitgenommen und gelangt
in den Klemmpunkt der Abreisswalzen. Bei weiterer Drehbewegung der Abreisswalzen wird
nun über diesen Klemmpunkt ein Faserpaket auf dem Watteende der aus der Zange herausragenden
Watte herausgezogen und mit dem Vliesende verlötet (bzw. verbunden). Das herausgezogenen
Faserpaket ist beim Abreissvorgang durch die Nadelreihe eines Fixkammes hindurchgezogen
worden, wodurch zusätzlich zur Auskämmarbeit des Rundkammes noch Kurzfasern, Nissen
und sonstige Verschmutzungen abgeschieden werden. Nachdem das abgezogene Faserpaket
mit dem Vliesende verlötet ist, wird die Drehrichtung der Abreisszylinder wieder reversiert
und das neu gebildete Vliesende um einen Teilbetrag wieder in Richtung des Zangenaggregates
verschoben für den nächsten Ansetzvorgang.
[0002] In der Literatur "Die Kurzstapelspinnerei - W.Klein; Band 3 von The Textile Institute
(ISBN 3-908.059-01-1) ist auf der Seite 31 das Zusammenspiel des Bewegungsablaufes
von der Zange, den Abreisswalzen und der Kämmaggregate bildlich in einer Graphik dargestellt
worden. Auf den Seiten 8 bis 10 ist der Ablauf während eines Kämmspieles näher erläutert
worden.
[0003] Aus der CH-PS 499 635 ist eine mechanische Antriebseinrichtung für die Durchführung
der Pilgerschrittbewegung für die Abreisswalzen zu entnehmen, welche in dieser Form
noch bei den heutigen Kämmaschinen, die bis zu 350 Kammspiele pro Minute (K/min) durchführen,
verwendet wird.
Es besteht nun die Forderung die Leistung und damit die Kammspielzahl der Kämmaschine
zu erhöhen.
Mit dem in der CH-PS 499 635 gezeigten Getriebe war man mit der bisherigen Konstruktion
an eine Grenze gestossen, wo die erforderlichen Beschleunigungen der Abreisswalzen
zur Durchführung der Pilgerschrittbewegung eine Erhöhung der Kammspielzahl nicht mehr
mechanisch vertretbar waren. D.h. bei einer Erhöhung der Beschleunigungskräfte wären
die mechanischen Belastungen, insbesondere für die Lagerungen der mechanischen Elemente
zu gross geworden. Zusätzlich wäre der Lärmpegel auf ein zu hohes Mass angestiegen.
[0004] Zur Lösung dieser Probleme hat man versucht den rein mechanischen Antrieb durch einen
elektromotorischen Einzelantrieb zu ersetzen. Eine derartige Lösung ist z.B. in der
EP-PS 374 723 beschrieben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Antriebsform zwar
einige Vorteile bringt insbesondere hinsichtlich der Einstellmöglichkeit, jedoch sind
bei einer Erhöhung der Kammspielzahl sehr leistungsfähige Motoren notwendig, die einerseits
relativ teuer sind und andererseits eine aufwendige Steuerung benötigen, um den Synchronlauf
mit den übrigen am Kämmprozess beteiligten Elemente zu gewährleisten.
[0005] Die bisherigen Erhöhungen der Kammspielzahlen mit der Lösung die seit 1971 durch
die CH-PS 499 635 bekannt ist, konnten insbesondere durch die Reduzierung der Massen
einzelner Elemente, wie der Zange, der Abreisszylinder usw., erzielt werden. Doch
hier ist man mit dem heutigen Wissensstand an eine Grenze gestossen, die eine weitere
Massenreduzierung ohne Einbusse mechanischer Festigkeitswerte nicht mehr zulassen.
Aufgabe der Erfindung war es nun eine Lösung zur Erhöhung der Kammspielzahl und somit
der Leistung der Kämmaschine zu finden, die einerseits zuverlässig ist und andererseits
nicht teuer ist.
Da man mit der bisher verwendeten rein mechanischen Lösung (CH-PS 499 635) eine zuverlässige
und weltweit im Einsatz befindliche Lösung hatte, hat man versucht auf dieser Basis
eine Lösung zu finden, die eine Leistungssteigerung möglich macht. Dabei wurde über
unzählige Computersimulationen und -berechnungen herausgefunden, dass bei einer ganz
bestimmten Auslegung von Verhältnissen von Hebellängen im Bereich des Exzenters eine
Herabsetzung der Beschleunigung der Abreisswalzen selbst bei Erhöhung der Kammspielzahl
möglich ist.
D.h. durch eine gezielte Auswahl von Herbellängen im Verhältnis zueinander ist es
gelungen auf der Basis des bisher bewährten Systems gelungen die Leistung der Maschine,
bzw. die Kammspielzahl zu erhöhen.
[0006] Zur Lösung der Aufgabe wird nunmehr vorgeschlagen, dass das Verhältnis zwischen dem
Abstand des Anlenkpunktes der Zugstange am Exzenter zu dessen Drehpunkt zum Abstand
zwischen der Mitte der Schwinge und dem Drehpunkt des Exzenters grösser als 3,5 gewählt
ist.
Der Antriebsbereich beim Exzenter mit den Hebellängen der Schwinge zur nachfolgenden
Koppel und Steuerhebel und der Zugstange wirkt wie ein Verstärkerglied zur optimalen
Übertragung der Antriebskraft unter Einhaltung kinematischer Vorgaben bezüglich der
Pilgerschrittbewegung der Abreisswalzen. Eine vorteilhafte Lösung hat sich herausgestellt,
wenn das zuvor beanspruchte Verhältnis sich zwischen 4 und 5 befindet.
[0007] Weiterhin vorteilhaft auf die Absenkung der Beschleunigungskurve hat sich erwiesen,
wenn die Verbindungslinien vom Anlenkpunkt der Koppel an der Schwinge und von der
Mitte der Schwinge zum Anlenkpunkt des Stützhebels an der Schwinge einen Winkel bilden,
der grösser als 18° beträgt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass des eingeschlossene Winkel zwischen 20° und
35° beträgt.
Weitere Vorteile der Erfindung sind anhand eines nachfolgend beschriebenen und gezeigten
Ausführungsbeispieles zu entnehmen.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Antriebsvorrichtung mit dem ungleichförmig angetriebenen Exzenter und einem Differentialgetriebe
im Aufriss,
- Fig. 2
- die Antriebsvorrichtung der Fig. 1 im Seitenriss entlang der Linie II-II von Fig.
1 und
- Fig. 3
- die Antriebsvorrichtung der Fig. 1 in schematischer, ebener Darstellung.
- Fig. 4
- eine graphische Darstellung des Beschleunigungsverlaufes der Abreisswalzen
[0008] Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird eine im Maschinengestell 7 einer Kämmaschine
gelagerte Rundkammwelle 1 von einer Antriebswelle 25 über ein auf dieser sitzendes
Zahnrad 26 und ein auf der Rundkammwelle 1 sitzendes Zahnrad 3 angetrieben. Die Antriebswelle
25 erhält ihren Antrieb von einem Motor (nicht gezeigt) über eine Keilriemenscheibe
24. Auf der Rundkammwelle 1 sitzt eine mit dem Zahnrad 3 über eine Stellschraube 6
verbundene Stellscheibe 4, auf der mittels eines Zapfens 5, wie auch Fig. 2 zeigt,
eine Zugstange 10 an einem Anlenkpunkt E angelenkt ist. Wie die Fig. 2 und 3 weiter
zeigen, greift die Zugstange 10 mittels eines Zapfens 9 an einem Anlenkpunkt D an
einem Exzenter 8 an. Wird dem Exzenter 8 von der Rundkammwelle 1 über die Stellscheibe
4 und die Zugstange 10 eine Bewegung erteilt, so wird, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich
ist, diese Bewegung von dem Exzenter 8 auf eine Schwinge 11 übertragen, die einerseits
mittels eines Zapfens 15 an einem Stützhebel 14 in einem Stützhebelgelenkpunkt J angelenkt
ist, wobei der Stützhebel 14 auf einer Zangenantriebsachse 22 gelagert ist, während
die Schwinge 11 am gegenüberliegenden Umfangspunkt über einen Zapfen 12 an einem Anlenkpunkt
G mit einer Koppel 16 gelenkig gebunden ist, die über einen Zapfen 19 mit einem Anlenkpunkt
F an einen Steuerhebel 17 angelenkt ist. Der Steuerhebel 17 ist fest mit einer Achse
20 eines Differentialgetriebes 21 verbunden. Ein Steg 30' des Differentialgetriebes
21 enthält, wie Fig. 1 weiterhin zeigt, von einem auf der Rundkammwelle 1 sitzenden
Zahnrad 27 über ein auf einem am Maschinengestell 7 befindlichen Zapfen 29 gelagertes
Zwischenrad 28 und ein Stegrad 30 eine in ein- und derselben Richtung und mit gleichbleibender
Drehgeschwindigkeit wirkende Drehbewegung. Diese Drehbewegung wird einem im Differentialgetriebe
21 und mit dessen Steg 30' verbundenen Planetenrad 32, das auf einem der Differentialgetriebeachse
20 festsitzenden Sonnenrad 31 abrollt und mit einem Planetenrad 32' verbunden ist,
mitgeteilt und über ein auf der Differentialgetriebeachse 20 drehbar gelagertes und
mit einem Zahnrad 34 verbundenes Sonnenrad 33 und weiter über ausserhalb des Differentialgetriebes
21 gelagerte Zahnräder 35 bzw. 36 und 37 auf Abreisswalzen 23 übertragen.
[0009] Durch Bewegungen des Exzenters 8 führt die Schwinge 11 exzentrische Bewegungen aus,
die durch die am Anlenkpunkt G auf der Schwinge 11 angebrachte Koppel 16 über den
Anlenkpunkt F auf den Steuerhebel 17 und damit auf die Differentialgetriebeachse 20
des Differentialgetriebes 21 übertragen werden, in diesem der von der Rundkammwelle
1 aus in ein- und derselben Richtung und mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit
erzeugten Drehbewegung überlagert auf die Abreisswalzen übertragen.
[0010] Die Verbindungsgerade V
G (Fig.3) zwischen dem Stützhebelgelenkpunkt J und dem Anlenkpunkt G der Schwinge 11
bildet einen spitzen Winkel α mit der Geraden zwischen dem Stützhebelgelenkpunkt J
und dem Zentrum C der Schwinge 11. Da die Schwinge 11 am Stützhebelgelenkpunkt J um
einen Anlenkpunkt K des Stützhebels 14 an der Zangenantriebsachse 22 schwenkbar ist,
wird der Mittelpunkt C der Schwinge 11 bei Bewegung des Exzenters 8 auf einer Kreisbahn
K
Z mit einem Mittelpunkt B bewegt, wodurch der Anlenkpunkt G sich entlang einer ellipsenähnlichen
Bahn E
B bewegt. Die Bewegungen des Anlenkpunktes G entlang der ellipsenähnlichen Bahn E
B erzeugen infolge der Koppel 16 für den Anlenkpunkt F Kreisbewegungen gemäss einer
Kreisbahnkurve K
S, wobei der Anlenkpunkt F und damit der Steuerhebel 17 um einen Drehpunkt H schwingen.
Die ellipsenähnliche Bahn E
B kann daher als Koppelkurve bezeichnet werden.
[0011] Wie Fig. 3 weiterhin zeigt, fallen die Mitten A der Rundkammwelle 1 und B des Exzenters
8 nicht zusammen. Es werden sich deshalb bei Drehung der Zugstange 10 der Anlenkpunkt
E derselben auf einer Kreisbahn K
E um den Mittelpunkt A der Mitte der Rundkammwelle 1 und der Anlenkpunkt D derselben
auf einer Kreisbahn K
D um den Mittelpunkt B, der Mitte des Exzenters 8, drehen. Der Exzenter 8 wird daher
ungleichmässig angetrieben. Die Drehbewegungen erzeugen wegen des Stützhebels 14 für
die Mitte C der Schwinge 11 eine Bewegung auf der Kreisbahn K
Z mit dem Mittelpunkt B, der Drehachse des Exzenters 8, und für den Anlenkpunkt G Bewegungen
auf de ellipsenähnlichen Bahn E
B, wobei der Anlenkpunkt G einen Umlauf von G' über G" und G"' wieder nach G' vollführt.
Beispielsweise entsprechen einer Lage des Anlenkpunktes D bei D' bzw. des Anlenkpunktes
E bei E', die Lagen der Schwingenmitte C bei C', des Stützhebelgelenkpunktes J bei
J' und des Anlenkpunktes G bei G' (gestrichelt gezeichnet). Der Bereich G' bis G",
den der Anlenkpunkt G auf der ellipsenähnlichen Bahn E
B durchläuft, bewirkt demnach über die Bewegungen des Anlenkpunktes F und den Steuerhebel
17 eine schnelle Rückwärtsbewegung der Abreisswalzen 23 (Rückliefern), der Bereich
G" bis G"' eine Vorwärtsbewegung der Abreisswalzen 23 (Abreissen des Fasermaterials)
und der Bereich G"' bis G' einen Stillstand der Abreisswalzen 23.
[0012] Einer Bewegung des Anlenkpunktes G auf der ellipsenähnlichen Bahn E
B von G' nach G" entspricht eines Bewegung des Anlenkpunktes F auf der Kreisbahn von
F nach F", wodurch der Steuerhebel 17 eine schnelle Bewegung durchführt, was zur Folge
hat, dass die Abreisswalzen eine Rückwärtsbewegung vollführen, die bis zum Erreichen
von G" des Anlenkpunktes G anhält. Infolge der weiteren Bewegung des Anlenkpunktes
G von G" in Richtung auf G"' bewegt sich der Anlenkpunkt F von der Lage F" auf der
Kreisbahn K
S wieder in Richtung F. Der Steuerhebel 17 dreht sich dabei in umgekehrter Richtung
zurück und erteilt damit den Abreisswalzen eine Vorwärtsbewegung, die so lange andauert,
bis der Anlenkpunkt G auf der elliptischen Bahn E
B die Lage G"' und damit der Anlenkpunkt F auf der Kreisbahn K
S die Lage F erreicht hat. Bei einer Bewegung des Anlenkpunktes G auf der ellipsenähnlichen
Bahn E
B zwischen G"' und G' verbleibt der Anlenkpunkt F in seiner Lage bei F, was praktisch
einem Stillstand des Steuerhebels 17 und damit der Differentialgetriebeachse 20 und
darüber hinaus der Abreisswalzen 23 in bezug auf die zusätzliche, dem Differentialgetriebe
21 und damit den Abreisswalzen erteilte überlagerte Drehbewegung entspricht. Damit
der Anlenkpunkt F in der Lage F verweilt, muss sich dabei der Anlenkpunkt G im Abschnitt
G"' G' der ellipsenähnlichen Bahn E
B auf einer angenäherten Kreisbahn um den Anlenkpunkt F bewegen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich
ist, entspricht die Strecke G"' G' der ellipsenähnlichen Bahn E
B einer Kreisbahn mit ihrem Mittelpunkt am Anlenkpunkt F. Bei einer Bewegung des Anlenkpunktes
E auf der Kreisbahn K
E um den Mittelpunkt A der Rundkammwelle 1 von mehr als 180° wird sich infolge des
ungleichmässig angetriebenen Exzenters 8 der Anlenkpunkt D der Zugstange 10 um weniger
als 180° auf der Kreisbahn K
D drehen und der Anlenkpunkt G sich im Abschnitt von G"' nach G' der ellipsenähnlichen
Bahn E
B auf einer bewegen, die weniger als 180° überstreicht, wodurch der Steuerhebel 17
um mehr als 180° eines Kammspieles zum Stillstand kommt. In der gezeigten Antriebsvorrichtung
wird durch den ungleichmässigen Antrieb des Exzenters 8 die Verweilzeit des Anlenkpunktes
F über 180° eines Kammspieles ausgedehnt, was durch ein einfaches Kurbelgetriebe,
bei dem das Zentrum der Rundkammwelle und das Zentrum des Exzenters 8 zusammenfallen,
nicht erreicht wird.
[0013] Die durch den umlaufenden Exzenter 8 über das auf der Kreisbahn K
Z schwingende Zentrum C der Schwinge 11 erzeugte Bewegungsbahn des Anlenkpunktes G
bewirkt somit die Hin- und Herbewegung des Anlenkpunktes F auf der Kreisbahn K
S zwischen den Lagen F und F", die über den Steuerhebel 17 und die Differentialgetriebeachse
20 auf das Differentialgetriebe 21 und nachfolgend auf die Abreisswalzen übertragen
werden, wodurch dieselben eine schnelle Rückwärtsbewegung und anschliessend eine Vorwärtsbewegung
ausführen, und über die Verweilzeit des Anlenkpunktes F in der Lage F, die der Wegstrecke
des Anlenkpunktes G auf der elliptischen Bahn E
B zwischen G"' und G' entspricht, zum Stillstand kommen. Die Einstellung des jeweiligen
Zeitpunktes, an dem Rückwärts- und Vorwärtsbewegung und Stillstand für die Abreisswalzen
23 ausgelöst werden, erfolgt mittels der Stellschraube 6 an der Stellscheibe 4, wodurch
die Punkte G', G" und G"' in gewünschtem Masse verschoben und fixiert werden können.
Eine Beeinflussung der Pilgerschrittbewegung kann auch dadurch erzielt werden, indem
der Anlenkpunkt E an der Stellscheibe 4 nicht nur gegenüber dem Antriebszahnrad 3
für die Rundkammwelle 1 winkelverstellt wird, sondern auch durch Ändern der Länge
der Zugstange 10 durch Auswechseln derselben oder durch Verwendung einer in der Länge
verstellbaren Zugstange 10 und es kann der Angriffspunkt E der Zugstange 10 an der
Stellscheibe 4 radial verstellbar eingerichtet werden, so dass damit der Kurbelradius
für die Bewegungen des Exzenters verändert wird. Auf diese Weise lassen sich die Verhältnisse
weitestgehend beherrschen. Hinweise auf die zuletzt angesprochenen Einstellungen sind
auch der korrespondierenden US-PS 3,584,346 aus den Figuren 4 und 5 nebst deren Beschreibungen
zu entnehmen.
[0014] In Fig. 4 wird der Beschleunigungsverlauf (m/s
2) über der Dauer eines Kammspieles aufgezeigt. Ein Kammspiel ist dabei in 40 Indexe
aufgeteilt, d.h. ein mit konstanter Drehzahl umlaufender Rundkamm hat eine ganze Umdrehung
innerhalb dieser 40 Index durchgeführt.
Die mit durchgezogenem Strich gezeichnete Kurve zeigt den Verlauf der Beschleunigung
der Abreisswalzen während eines Kammspieles mit der erfindungsgemäss vorgeschlagenen
Antriebseinrichtung mit 400 K/min. Hingegen zeigt die strichpunktierte Kurve den Beschleunigungsverlauf
der Abreisswalzen mit 350 K/min der bisherigen Lösung.
Aus diesem Kurvenverlauf ist zu entnehmen, dass bis zum Index 17 die Beschleunigung
am höchsten angestiegen ist. Etwa bei Index 16 beginnt der Abreiss- und Lötvorgang,
wobei die Drehrichtung der Abreisswalzen reversiert wird, um ein Faserpaket aus dem
Ende des von der Zange vorgelegten Faserbartes abzuziehen und mit dem Ende der gebildeten
Vliesschicht zu verlöten. Ca. bei Index 24 ist der Abreissvorgang beendet.
Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist die Beschleunigung zwischen der Kurve mit
den erfindungsgemäss beanspruchten Lösung (Durchgezogene Linie) und der Kurve der
bisherigen Lösung mit der strichpunktierten Darstellung im oberen Bereich eine Differenz
x und im unteren Bereich eine Differenz y zu entnehmen, obwohl die neue Lösung bereits
mit 400 K/min betrieben wird.
D.h. durch die erfindungsgemäss ausgeführte Getriebeeinheit mit den speziell ausgeführten
Getriebeverhältnissen ist es möglich die notwendige Beschleunigung der Abreisswalzen
herabzusetzen und somit gleichfalls die Beschleunigungskräfte zu minimieren. Dadurch
ist es möglich die Kammspielzahlen zu erhöhen, ohne dass die mechanischen Kräfte auf
die Antriebselemente und deren Lagerungen über die bisherigen ansteigen.
1. Antriebsvorrichtung für Abreisswalzen (23) an einer Kämmaschine mit einem Differentialgetriebe
(21), dessen eine Eingangswelle mit einem der Eingangswelle eine gleichförmige Drehbewegung
erteilenden Antrieb und dessen andere Eingangswelle mit einer eine zusätzliche Drehbewegung
erteilenden Steuervorrichtung verbunden ist, mit einem am Gestell gelagerten Exzenter
(8), der über eine Zugstange (10) mit eine dem Exzenter eine ungleichförmige Drehbewegung
konstanter Antriebsdrehzahl erteilenden und gegenüber dem Exzenterdrehpunkt (B) versetzt
gelagerten Kurbel (A,E) verbunden ist, wobei der Exzenter (8) eine an einem Umfangspunkt
(J) über einen drehbar am Gestell gelagerten Stützhebel (14) gelenkig abgestützte
Schwinge (11) trägt, welche zur Übertragung einer ihr vom Exzenter erteilten Bewegung
über eine Koppel (16) mit einem Steuerhebel (17) der genannten anderen Eingangswelle
(20) für die zusätzliche Drehbewegung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis zwischen dem Abstand des Anlenkpunktes
(D) der Zugstange (10) am Exzenter (8) zu dessen Drehpunkt (B) zum Abstand zwischen
der Mitte (C) der Schwinge (11) und dem Drehpunkt (B) des Exzenters (8) grösser als
3,5 gewählt ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen
dem Abstand des Anlenkpunktes (D) der Zugstange (10) am Exzenter (8) zu dessen Drehpunkt
(B) zum Abstand zwischen der Mitte (C) der Schwinge (11) und dem Drehpunkt (B) des
Exzenters (8) vorzugsweise zwischen 4 und 5 gewählt ist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungslinien vom Anlenkpunkt (G) der Koppel (16) an der Schwinge (11) und
von der Mitte (C) der Schwinge (11) zum Anlenkpunkt (J) des Stützhebels (14) an der
Schwinge (11) einen Winkel bilden, der grösser als 18° beträgt.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene
Winkel vorzugsweise zwischen 20° und 35° beträgt.