[0001] 本发明涉及具有独立权利要求所述特征的针刺机和针刺方法。

[0002] 在实践中已知这种用于无纺布纤维幅材的针刺机并在图1中示出。该针刺机具有针刺单元，该针刺单元具有摆动运动的针，用于刺穿、针刺和加固无纺布纤维幅材。针刺单元具有升降驱动器和由其换向驱动的、平行的、被线性引导的传动杆(Treibstangen)，用于使针运动。在此，针沿升降方向(Hubrichtung，行程方向)进行直线和摆动(oszillierende)运动。传动杆也在沿该升降方向运动，其在此是以其纵轴线平行于升降方向地定向。在此，针刺穿垂直于横向于升降方向供给并运动的无纺布纤维幅材。

[0003] 由专利文献DE19650697A1已知一种针刺机，其具有曲柄传动机构(Kurbeltriebwerken)和与其连杆直接连接的针梁(Nadelbalken)，其中，针梁的竖直升降运动通过附加的水平驱动器与横向运动叠加。

[0004] 由专利文献WO2009/127520A1已知这种针刺机的进一步改进变型，其具有升降驱动器，曲柄传动机构以及与其连杆直接铰接连接的、用于针的承载梁(Tragbalken)。承载梁的竖直升降运动通过导杆传动装置(Lenkergetriebe)与水平运动叠加。

[0066] 本发明涉及一种针刺机(1)和一种针刺方法，用于针刺和固结无纺布纤维幅材(2)。

[0067] 图1示出了一种根据现有技术的用于针刺和固结无纺布纤维幅材(2)的针刺机(1)，纤维幅材沿运行方向(3)供应给针刺机(1)并穿过针刺机(1)。

[0068] 针刺机(1)具有至少一个针刺单元(5)，该针刺单元具有摆动运动的针(11)，用于针刺和固结无纺布纤维幅材(2)。针刺单元(5)包括升降驱动器(6)，该升降驱动器换向地驱动两个平行且分别在线性引导件(17)中被直线引导的传动杆(15，16)。传动杆(15，16)执行同步摆动的升降运动，例如竖直升降运动。

[0069] 传动杆(15，16)在一个端部、例如在上端部与升降驱动器(6)连接，并且在其相应的另一端部、特别是在下端部与针(11)连接。在所示出的实施方式中，在传动杆(15，16)的所述端部上分别布置有针梁(9)，该针梁具有例如可更换的针床(10)和安装在针床处的针(11)。针梁(9)和针(11)关于无纺布纤维幅材(2)横向地并且是横向于运行方向(3)地延伸。针(11)的升降运动和刺入运动垂直于无纺布纤维幅材(2)并且垂直于运行方向(3)。

[0070] 根据图1，升降驱动器(6)具有两个传动机构(22，23)，它们分别被构造为曲柄传动机构并且具有被旋转驱动的曲轴(24)和安装在该曲轴上的偏心轮(25)。此外，曲柄传动机构分别包括一个连杆(26)，该连杆在其一个端部、例如下端部上通过关节(28)与所配属的传动杆(15，16)铰接地连接。在另一端部上，连杆(26)通过连杆轴承(27)与偏心轮(25)可转动地连接。在曲轴(24)和偏心轮(25)转动运动时，连杆(26)分别进行沿着传动杆(15，16)指向的升降运动以及叠加的枢转运动。无纺布纤维幅材(2)优选是直的，并且例如在穿孔的刮擦器(13)与针刺基底(14)之间被水平地引导。针刺单元(5)的上述组件布置在针刺机(1)的机架(4)中。针刺单元(5)还可以具有多个传动机构(22，23)，这些传动机构横向于运行方向(3)和视图平面依次布置在共有的曲轴(24)上并由该曲轴共同驱动。

[0071] 图2至图7示出了根据本发明的针刺机(1)以及针刺单元(5)。图2示出了示意性前视图，图4示出了透视图。在图5中示出了针尖相对于无纺布纤维幅材(2)的椭圆形的运动轨迹。图6和图7描述了承载梁(8)及其在传动杆(15，16)上的连接。图8至图15以及图16至图23分别示出了一个运动周期。

[0072] 根据本发明的针刺机(1)可以包含图1所示针刺机(1)的部件，其中，一致的组件以相同的附图标记表示。

[0073] 根据本发明的针刺机(1)具有机架(4)，该机架具有至少一个针刺单元(5)和升降驱动器(6)，该升降驱动器用于换向地驱动平行的且在引导器(17)中被线性引导的传动杆(15，16)，以移动针(11)。例如根据图2，引导器(17)可以具有多个、例如两个引导和支承位置，它们相互间隔开地沿杆纵向方向布置。

[0074] 针(11)通过传动杆(15，16)摆动地沿例如竖直的升降方向上下运动，并且刺入沿运行方向(3)供给的无纺布纤维幅材(2)中。针是大量存在的，在此为了清楚起见附图中仅示出了少量的针(11)。

[0075] 图1至图4示出了刮擦器(13)的布置，其具有用于沉入的(durchtauchenden)针(11)的通孔(29)。根据图3，通孔(29)被构造为沿运行方向(3)取向的长孔。此外还示出了针刺基底(14)的布置，该针刺基底同样具有开口、特别是长孔，用于在针(11)穿过无纺布纤维幅材(2)时容纳它们。

[0076] 在附图中示出了针刺机(1)的简化设计，其仅具有一个针刺单元(5)。在未示出的另一种变型中，针刺机(1)可以被构造为多级的并且具有多个针刺单元(5)，这些针刺单元沿运行方向(3)依次地布置。它们可以位于相同的机架(4)上。

[0077] 优选地，所示出的针刺单元(5)沿运行方向(3)看位于多级针刺机(1)的起始区域处，在此，所供给的无纺布纤维幅材(2)尚未固结或仅略微固结。沿运行方向(3)紧随其后的针刺单元能够以其它的方式构造，例如根据图1构造。它们可以通过纯线性的针运动作用在已经至少部分固结的无纺布纤维幅材(2)上。

[0078] 这种包括一个或多个针刺单元(5)的布置可以使用在示例性示出的单侧针刺无纺布纤维幅材(2)以及单侧刺入和更换针(11)的情况。所述布置也可以使用于两侧针刺的情况。

[0079] 在根据本发明的针刺单元(5)中，用于传动杆(15，16)的升降驱动器(6)可以任意地构造。针刺单元(5)具有例如至少两个沿运行方向(3)分别依次布置的、优选直的传动杆(15，16)，这些传动杆具有位于机架(4)上的线性引导器(17)。升降驱动器(6)包括例如用于每个传动杆(15，16)的一个传动机构(22，23)。这些传动机构(22，23)通过专有的马达或者通过共有的马达和分配传动装置来驱动。马达优选地被构造为可控电动机，特别是交流电动机或三相交流电动机。

[0080] 传动机构(22，23)可以例如根据图2和图4构造为曲柄传动机构并且具有曲轴(24)，该曲轴具有偏心轮(25)以及连杆(26)，该连杆在其自由的端部上通过关节(28)与所配属的传动杆(15，16)铰接地连接。曲柄传动机构的构造可以与上述图1中的相同。

[0081] 替代地，曲柄传动机构也可以具有被压弯的曲轴(24)，如图2中所示。在此，偏心轮(25)由曲轴(24)的曲拐形成。

[0082] 对传动杆(15，16)的换向驱动与沿着杆纵轴线和引导器(17)的升降运动可以同向和同相地进行。传动杆(15，16)在此是同步地上下运动。这可以是与图1中相同的运动学。另一方面，传动杆(15，16)也能够以相位角 进行相位偏移运动，如图8和图16中所示。相位角可以例如高达30°或更大。

[0083] 在图2中示意性示出的升降驱动器(6)可以具有相位调节器(7)，用于设定和根据需要调节相位角 相位调节器(7)能够以不同的方式构造。当用于传动杆布置的是具有分配传动装置的共有驱动马达时，可以将相位调节器(7)例如布置在分配传动装置上。分配传动装置可以例如被构造为齿轮传动装置或者齿形带传动装置。在齿轮传动装置中，相位调节可以例如通过斜齿中间齿轮的移动来实现。对于齿形带传动装置，可以改变传动机构(22，23)之间的齿形带距离(Zahnriemenweg)。

[0084] 如果传动机构(22，23)是直接通过专有的驱动马达来驱动，则相位调节器(2)可以布置在驱动马达的控制器中并设定或调节驱动马达的相对相位角度或相位偏移。此外，还存在其它的设计选项。

[0085] 传动杆(15，16)在本发明中与承载梁(8)铰接地连接，该承载梁沿运行方向(3)延伸。传动杆(15，16)和承载梁(8)的连接分别通过梁轴承(18，19)实现。梁轴承(18，19)具有至少一个关节组件并且允许承载梁(8)相对于相应的传动杆(15，16)进行枢转运动。

[0086] 梁轴承(18，19)被不同地构造。它们具有不同数量的运动自由度。一个梁轴承(18)比另一个梁轴承(19)多至少一个运动自由度。沿运行方向(3)观看，具有更多运动自由度的梁轴承(18)优选在承载梁(8)上布置下游，而另一个梁轴承(19)布置在上游。

[0087] 例如，具有较小运动自由度范围的梁轴承(19)被构造为具有单个旋转自由度的转动轴承。支承轴线横向于运行方向(3)以及横向于视图平面布置。

[0088] 在所示出的实施方式中，具有较大运动自由度范围的另一个梁轴承(18)具有多一个的自由度。在图2至图7的实施例中，该梁轴承被构造为可转动的偏心轴承(20)，其支承轴线横向于运行方向(3)并且平行于另一个梁轴承(19)的支承轴线。偏心轴承(20)例如由梁轴承(18)的轴承销和布置在其上的偏心盘构成，该偏心盘可转动地安装在传动杆的下端部上。图4说明了这种具有透明示出的承载梁(8)的布置。与承载梁(8)连接的梁轴承(18，19)的轴承销可以根据图7相同地构造，并且以相同的高度布置在承载梁(8)上。替代地，偏心轴承(20)也可以有另外的构造。在如图8至图15所示的运动周期中，梁轴承(18)被构造为偏心轴承(20)。

[0089] 另一方面，梁轴承(18)的附加自由度也可以是平移自由度。其可以是沿着承载梁(8)和运行方向(3)取向。在这种设计方案中，梁轴承(18)可以被构造为滑动轴承(21)。通过滑动轴承(21)，所配属的传动杆(15)一方面是可转动的，另一方面沿着所述自由度方向可移动地与承载梁(8)连接并安装。图16至图23示意性说明了这种设计。

[0090] 根据本发明的针刺单元(5)可以具有多个横向于运行方向(3)依次布置的承载梁(8)以及传动杆对(15，16)和传动机构(22，23)。图6示意性说明了这种布置。在一种未示出的变型中，代替所示出的多个窄承载梁(8)地，可以提供单个的宽承载梁(8)，两对或多对传动杆(15，16)作用在该承载梁上。

[0091] 平行的并且分别沿运行方向(3)依次布置的传动杆(15，16)的多个传动杆对可以通过共有的驱动马达或各自对应的升降驱动器(6)的驱动马达被转动地驱动。横向于运行方向(3)依次布置的传动杆对可以在此具有共有的曲轴(24)或其他共有的驱动装置。

[0092] 在根据本发明的针刺机(1)中和针刺方法中，针(11)可以直接布置在承载梁(8)上。承载梁(8)可以横向地沿无纺布纤维幅材(2)并且横向于运行方向(3)地延伸。在所示出的和优选的实施方式中，针(11)与承载梁(8)间接地连接。例如根据图6和图7，这些针是安装在与针梁(9)刚性或可更换地连接的针床(10)上。针梁(9)被紧固在优选多个的承载梁(8)上，并且例如横向地沿无纺布纤维幅材(2)并且横向于运行方向(3)地延伸。

[0093] 在换向驱动器的相位偏移 和传动杆(15，16)的摆动运动的情况下，梁轴承(18)的附加运动自由度是有效的。在相位偏移 的情况下，传动杆(15，16)的运动除了相位相反以外基本上是同向地，其中一个传动杆领先于另一个传动杆。

[0094] 在所示出的实施方式中，例如沿运行方向(3)位于下游的传动杆(15)领先于位于上游的传动杆(16)。这种领先的运动会导致承载梁(8)的倾斜。这例如在图3中被示意性地示出，其中传动杆(15)的领先的向上运动通过箭头表示。承载梁(8)的倾斜会在升降驱动器(6)的运动周期期间改变，特别在传动机构(22，23)的一个360°转动期间改变。这可以从下面所阐述的图8至图15和图16至图23的运动序列中看出。

[0095] 在这些周期中，承载梁(8)围绕具有低数量自由度的梁轴承(19)进行围绕所述支承轴线的枢转运动。另一个梁轴承(18)通过其附加的运动自由度补偿改变的倾斜位置，并且还补偿传动杆(15，16)在承载梁(8)上由于相位偏移而变化的联接位置的间距。

[0096] 在所述相位偏移 的情况下，例如沿运行方向(3)位于下游的传动杆(15)沿运动方向比另一个传动杆(16)领先所述相位角 具有附加运动自由度的梁轴承(18)也优选地布置在领先的传动杆(15)上。

[0097] 在所示出的实施例和运动周期中，传动机构(22，23)是反向地旋转，从振动原因来说这是有利的。转动方向是可选择的。例如，领先的传动机构(22)顺时针旋转，而另一个传动机构(23)逆时针旋转。旋转方向可以交换。

[0098] 在另一种运动学变型中，传动机构(22，23)可以同向地旋转。可以更改更多的运动学参数，例如相位偏移或相位角 的方向。

[0099] 图8示出了具有偏心轴承(20)的运动周期。在图8中示出的初始位置上，传动机构(22)和连杆(26)以及传动杆(15)已经沿所示出的转动方向从连杆(26)和传动杆(15)的伸出位置(Streckstellung)移动了角度 另一个传动杆(16)及其连杆(26)仍处于该伸出位置。图9至图15示出了转动和角度步进为45°的其他运动阶段(Bewegungsphasen)。

[0100] 在图8的初始位置上，承载梁(8)相对于其正常平行于运行方向(3)的方向已经处于略微的倾斜姿态 通过图9至图11所示的进一步驱动和曲柄行程，倾斜发生改变并增大，其中承载梁(8)沿运行方向(3)观看是相对于无纺布纤维幅材(2)向下倾斜。承载梁(8)的下游的端部和传动杆(15)在向下行程中领先，并且比上游的承载梁端部和传动杆(16)更靠近无纺布纤维幅材(2)。图10示出了在无纺布纤维幅材(2)中的刺入。

[0101] 根据转动或角位置，倾斜度逐渐增加，然后再次缩小。在约180°的转动和驱动角度之后，根据图12至图15，倾斜发生反转，其中承载梁(8)相对于运行方向(3)是倾斜向上地指向。从该反转起，传动杆(15)在向上运动中领先于另一传动杆(16)。在图15的周期结束时，承载梁(8)再次基本上平行于运行方向(3)并且平行于被直线引导的无纺布纤维幅材(2)。

[0102] 图16至图23以相同的45°步进描述了相同的运动周期，并在此描述了滑动轴承(21)的运动。

[0103] 图8至图23还说明了承载梁(8)、针梁(9)和针床(10)的设计的变型。在连接传动杆(15，16)的承载梁(8)上，在背对传动杆(15，16)的一侧，特别是下侧，沿运行方向(3)依次布置两个针梁(9)，这两个针梁分别具有一个针床(10)。在图6和图7所示的变型中，示出了单个的并且是共有的针梁(9)，其具有针床(10)。

[0104] 图3和图5示出了在前述的图8至图23的运动周期中所执行的针(11)的运动轨迹(12)。根据沿着升降方向的摆动升降运动以及叠加的承载梁(8)的枢转运动，得到针(11)的针尖的椭圆形运动轨迹(12)。针尖沿运行方向(3)看是在上游刺入优选连续运动的无纺布纤维幅材(2)中，并且在下游再从无纺布纤维幅材(2)中退出。在此，它们在其运动轨迹(12)上是局部几乎无阻力地与无纺布纤维幅材(2)一起沿运行方向(3)运动。在该椭圆形的运动轨迹(12)上，针(11)的斜度仅略微地变化。

[0105] 替代地或附加地，可以对无纺布纤维幅材(2)进行两侧针刺。在这种情况下，可以在无纺布纤维幅材(2)的另一侧、例如下侧布置另一个针刺单元(5)。由此，可以省略针刺基底(14)，并由其它的针刺单元(5)及其刮擦器(13)来替代。两侧的针刺单元(5)优选以例如180°的相对相位偏移来工作，使得当一个针刺单元(5)的针(11)进入无纺布纤维幅材(2)中时，另一个针刺单元(5)的针(11)已经离开或离开纤维幅材(2)。

[0106] 所示出的和所描述的实施例的变型能够以多种方式来实现。梁轴承(18，19)的关于运行方向(3)的布置可以替换，其中位于上游的梁轴承(19)获得附加的运动自由度。传动杆(15，16)之间的相位移动 也可以改变并且例如被更换，其中，例如位于上游的传动杆(16)领先于位于下游的传动杆(15)。

[0107] 此外，进一步的变化选项涉及升降驱动器(6)的设计。可以使用平移驱动器来代替所示出的摆动的传动杆(15，16)的旋转驱动器。此外，还存在升降驱动器(6)的其它设计选项。