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Die
Erfindung betrifft eine Knotereinrichtung und ein Verfahren zur
gleichzeitigen Bildung von zwei Knoten, wie sie beispielsweise für Großballenpressen
benutzt wird, um mittels zweier Bindegarnstränge, einem Ober- und einem
Unterfaden, an umspannten, quaderförmigen Pressballen einen Endknoten
des gepressten Ballens zu bilden und gleichzeitig einen Anfangsknoten
für einen
neuen Ballen zu erzeugen.
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Derartige
Großballenpressen
sind landwirtschaftliche Maschinen, in denen beispielsweise Stroh,
Heu, Silage und nachwachsende Rohstoffe zu kompakten Ballen gepresst
werden, welche dann mit Fäden
bzw. Bindegarn umschlungen und weitgehend in der gepressten Form
fixiert gehalten werden. Weitere Anwendungsgebiete für gattungsgemäße Knotereinrichtungen
sind Müll-,
Papier- oder Abfallpressen.
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Im
Stand der Technik sind so genannte Einfadensysteme bekannt, welche
mit nur einer Bindegarnrolle auskommen und einzelne Knoten bilden. Diese
Systeme arbeiten folglich mit einer Fadenzuführung und besitzen auch nur
einen Knoterschnabel. Durch das Einpressen des Erntegutes in eine
Fadenlänge
beim Einfadensystem sind die hohen Reibkräfte zwischen Pressballen und
Fäden nachteilig und
führen
häufig
zum Herausreißen
der Fäden
aus dem Fadenhalter bzw. zum Zerreißen der Fäden.
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Um
die Effizienz der Maschinen zu erhöhen, wurden Systeme entwickelt,
welche größere Pressdrücke am Pressballen
erreichen, was die Effizienz der Lagerung und des Transports der
Pressballen erhöhte.
Diese Systeme werden als Zweifadensysteme bezeichnet, die in unterschiedlichen
Ausführungen mit
einem Knoterschnabel und getrennten Fäden arbeiten. Die Fäden werden
nach ihrer Lage als Oberfaden und Unterfaden bezeichnet. Die Knoten,
die End- und Anfangsknoten, werden mit einer oder zwei Knüpferwellenumdrehungen nacheinander
gebildet. Weitere Zweifadensysteme weisen bereits zwei Knoterschnäbel zur
weitgehend zeitgleichen bzw. zeitversetzten Bildung von zwei Knoten
auf.
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Eine
Vorrichtung dieser Art wird in der
DE 28 20 241 A1 beschrieben. Daraus ist ein
Verfahren zum Anordnen einer Schnur um einen Ballen und eine Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens bekannt, bei der zwei Knoten nacheinander erzeugt werden.
Die Knotervorrichtung knüpft
mit zwei separaten Knoterschnäbeln,
die den gleichen Drehsinn haben, selbstständig einen End- und einen Anfangsknoten
zeitversetzt.
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Die
Ausführung
der beiden Knoter als separate und unabhängig voneinander wirkende Elemente
hat zur Folge, dass auch separate Knoterscheiben, welche auch als
Knüpferscheiben
bezeichnet werden, bis hin zu separaten Knoterantriebssystemen erforderlich
sind, um die gewünschten
zwei Knoten in zumindest teilweise übereinstimmenden Zeitabläufen zu
knüpfen.
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Der
Nachteil dieser Vorrichtung besteht ersichtlich darin, dass die
beiden Knoterschnäbel
nicht zeitgleich in Bewegung gesetzt werden können und die Bewegung auch
nicht zeitgleich endet. Weiterhin nachteilig ist ein hoher konstruktiver
und somit auch Kostenaufwand, um die Knoter separat anzutreiben und
zu synchronisieren. Mechanisch aufwändige Lösungen haben immer auch den
Nachteil der höheren Störanfälligkeit.
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Die
nacheinanderfolgende Bildung von zwei Knoten in einem Paar von Strängen während eines vollständigen Betriebszyklus
wird auch in der
DE
60 2005 000 693 T2 offenbart, die einen Bindemechanismus
für eine
Ballenpresse beschreibt.
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Aus
der
DE 10 2004
055 134 A1 geht ebenfalls eine Bindeeinrichtung für Großballenpressen
mit zwei Bindegarnsträngen
hervor. Dabei wird das einen Ballen umschlingende Bindegarn an zwei
voneinander entfernten Stellen mit je einem Knoten, die zeitversetzt
gebildet werden, miteinander verbunden. Jeder Knoteneinrichtung
ist eine Bindegarnklemmeinrichtung zugeordnet. Der Bindegarnstrang
ist während
der Zeitdauer des Knotenabzuges bewegungssicher festgeklemmt.
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Weiterhin
ist aus der
DE
10 2007 000 678 B3 , als nachveröffentlichter Stand der Technik,
bekannt, dass bei Knotereinrichtungen zur gleichzeitigen Bildung
von zwei Knoten mit zwei parallel wirkenden Knoterschnäbeln mit
Hilfe eines zwischen beiden Knoterschnäbeln angeordneten mittleren
Fadenandrückers
eine Fadenreserve in Form eines Fadendreiecks gebildet wird. Diese
Fadenreserve wird bei Knotereinrichtungen nach dem Stand der Technik
zur Knotenbildung benötigt,
damit den Knoterschnäbeln auch
dann noch genügend
freie Fadenlänge
für den Knotvorgang
zur Verfügung
steht, wenn durch die Umschlingung der Knoterschnäbel ein
Nachziehen der Fäden
von den äußeren Strängen her
durch die Schlaufe eine hohe Belastung für die Fäden bedeutet.
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Allerdings
ist mit dieser Lösung
der Nachteil verbunden, dass über
ein lockeres oder zu straff gespanntes Fadendreieck eine definierte,
sicher reproduzierbare Fadenlage nicht zu erreichen ist mit der Folge
von auftretenden Fehlbindungen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knotereinrichtung für Großballenpressen
zur Verfügung
zu stellen, die mit geringem konstruktivem und apparativem Aufwand
effizient gleichzeitig zwei Knoten bei hoher Funktionssicherheit
der Bindung erzeugen kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Knotereinrichtung zur gleichzeitigen
Bildung von zwei Knoten nach dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren
nach Anspruch 13 gelöst.
Ein Knoterritzel, ein Stirnrad und ein Knoterschnabel sind auf einer Antriebswelle
angeordnet und auf einer zur Antriebswelle beabstandeten Abtriebswelle
sind ein zweites Stirnrad und ein zweiter Knoterschnabel angeordnet, wobei
die zwei Stirnräder
miteinander in Eingriff stehen und die beiden Wellen mit den Knoterschnäbeln damit
gleichzeitig und gegensinnig bewegbar ausgebildet sind, wobei die
Antriebswelle über
das Knoterritzel antreibbar ausgebildet ist.
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Die
beiden Knoterschnäbel
sind in ihrer Form spiegelbildlich bzw. spiegelsymmetrisch zu einer
Mittelebene zwischen den beiden Knoterschnäbeln ausgeführt.
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Weiterhin
sind vorteilhaft zwei seitliche Fadenandrücker benachbart zu den beiden
Knoterschnäbeln
vorgesehen und diesen zugeordnet.
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Der
Abstand beider Knoterschnäbel
zueinander bestimmt die Art des gebildeten Knotens mit. Bei einem
kleineren Abstand der Wellen zueinander werden Knoten mit durchgezogenem
Fadenende gebildet. Bei einem größeren Abstand
der Wellen zueinander werden Knoten mit eingebundenem Fadenende
gebildet, welche einen höheren
Widerstand gegen das Aufziehen der Knoten haben. Erfahrungsgemäß werden
in einem Übergangsbereich
des Abstands in Abhängigkeit
diverser weiterer Parameter sowohl durchgezogene Knoten als auch
Schlaufenknoten gebildet.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Knoterritzel
durch eine auf einer Knüpferwelle
angeordneten Knüpferscheibe
angetrieben, wobei die Knüpferscheibe
eine mit dem Knoterritzel korrespondierende Verzahnung sowie eine
Nockenbahn für
ein Getriebe aufweist.
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Vorteilhaft
weist die erfindungsgemäße Knotereinrichtung
weiterhin einen Fadenhalter auf, der seinerseits aus einem Klemmsegment
und einer Fängerscheibe
besteht und über
das Getriebe angetrieben wird. Klemmsegment und Fängerscheibe greifen
ineinander und bilden dadurch den Fadenhalter, der die Funktion
hat, die Fäden
zu positionieren, gezielt zu bewegen und mit einer definierten Kraft festzuhalten
bzw. zu klemmen.
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Die
beiden, den Knoterschnäbeln
zugeordneten und eine Einheit bildenden Fängerscheiben weisen mindestens
eine Kerbe auf, die in der Ausgangsstellung gemeinsam mit dem Klemmsegment vor
dem Einleiten der Drehbewegung eine Vertiefung bildet, in die die
Fäden,
der Ober- und der Unterfaden, eingelegt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Fängerscheibe
nur eine Kerbe auf und bewegt sich in einer Schwenkbewegung vor
und zurück.
Sie schwenkt für
die Arbeitsschritte „Fäden klemmen” und „Fäden schneiden” und „Fäden auswerfen” zunächst vorwärts und
nach dem Auswerfen der Fäden
wieder zurück
in die Ausgangsstellung. Dann kann die Kerbe wieder neue Fäden für den nächsten Knotenbildungsprozess
aufnehmen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung weist die Fängerscheibe vier derartige
Kerben auf und bewegt sich schrittweise rotierend. Eine Rückwärtsbewegung
erfolgt dann nicht.
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Die
Fängerscheibe
wird zum Knotenbildungsprozess in einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung durch das Getriebe angetrieben, das von der Nockenbahn
auf der Knüpferscheibe,
einem Hebel und einer Koppelstange gebildet ist. Das jeweils ausgebildete
Getriebe führt
zu einer Schwenkbewegung oder beispielsweise zu einer Vierteldrehung
jeder der beiden Fängerscheiben.
In einer alternativen Ausgestaltung wird das Getriebe von einer separaten
Kurvenscheibe an der Knüpferwelle,
dem Hebel und der Koppelstange gebildet.
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Das
Klemmsegment fungiert als Wirkpartner im Fadenhalter passiv und
ist durch einen Federmechanismus vorgespannt. Dabei wirkt jeweils
eine Schraubenfeder als Schraubendruckfeder auf jedes der Klemmsegmente
beider Knotereinrichtungen gleichermaßen. In einer vorteilhaften
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Knotereinrichtung
ist die Spannung jeder einzelnen Feder separat einstellbar, so dass
jede Knotereinrichtung einzeln angepasst werden kann.
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Wird
diese Ausgestaltung derart weitergebildet, dass die Spannung der
Schraubenfeder während
des Knotenbildungsprozesses kontrolliert variiert, kann das lose
Fadenende zu einem vorbestimmten Zeitpunkt aus der Klemmung gelöst werden,
so dass sich ein durchgezogener Knoten bildet. Wird das lose Fadenende
jedoch länger
im Fadenhalter geklemmt, wird die Schlaufe verknotet und es entsteht
ein stabiler Schlaufenknoten, der keine scharfen Kanten aufweist
und somit die Fäden
geringer belastet. Neben dem Abstand der beiden Knüpferschäbel kann über die
gesteuerte Federspannung die Art des Knotens beeinflusst werden.
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Mit
der Vorspannung durch die Schraubenfeder drückt das Klemmsegment die Fäden in die
Fängerscheibe.
Je nach Vorspannung werden die Fäden somit
dort mehr oder weniger stark geklemmt.
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Im
Bereich zwischen beiden Fadenhaltern ist weiterhin ein einzelnes,
passives, feststehendes Messer zum Durchschneiden der Fäden angebracht. Die
Ausbildung eines feststehenden Messers ist von besonderem Vorteil,
da der Schneidprozess überraschender
Weise damit besonders verlässlich
und reproduzierbar ausgeführt
werden kann.
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Den
Knoterschnäbeln
zugeordnet ist ein Knotenabzieher, welcher in doppelter Ausführung für beide
Knoterschnäbel
vorgesehen ist, demzufolge doppelt wirkend ist. Der Knotenabzieher
dient zur Fertigstellung der Knoten nach der Bildung der Schlaufen.
Der Knotenabzieher ermöglicht
ein Abziehen der gebildeten Knoten von den Knoterschnäbeln und
beendet damit den Bindeprozess, ehe nach Bildung des nachfolgenden
Ballens der Prozess der Fadenholung und Knotenbildung von vorn beginnt.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der parallelen
Beabstandung von Antriebs- und Abtriebswelle. Alternativ dazu können durch
eine geeignete Verzahnung die Antriebs- und Abtriebswelle in einem
Winkel zueinander ausgeführt werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Erzeugung von zwei Knoten wird dadurch realisiert, dass bei
einer Umdrehung der Knüpferwelle
eine Nadel mittels einer Einschwenkbewegung den Unterfaden zum Oberfaden
führt und
die Fäden
an den Knoterschnäbeln
positioniert. Zugleich werden die Fäden in eine Öffnung gelegt,
die durch Klemmsegment und Fängerscheibe
gebildet wird, wenn letztere sich in einer entsprechenden Position
befindet. Nachfolgend dreht sich die Fängerscheibe in das Klemmsegment
hinein, mit dem sie ständig
im Eingriff steht und einen Fadenhalter bildet, in dem die Fäden geklemmt
werden können.
Zu diesem Zweck ergreift die sich drehende Fängerscheibe die in der Öffnung liegenden
Fäden und
zieht sie mit der Schwenkbewegung in den Fadenhalter hinein. Dort werden
die Fäden
geklemmt, so dass sie beim Knotvorgang ausreichend Spannung erhalten
ohne so fest gehalten zu werden, dass sie beim Nachziehen der Fäden beim
Knotvorgang reißen
würden.
Die Fängerscheibe
vollführt
somit bei jedem Knotvorgang eine Schwenkbewegung in Anhängigkeit
von der Nockenform auf der Knüpferscheibe.
In einer alternativen Ausführungsform
vollführt
die Fängerscheibe
eine drehende Vorwärtsbewegung.
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Parallel
dazu drehen sich die Knoterschnäbel
und bilden die Schlaufen. Bis zu einer dreiviertel Umdrehung der
Knoterschnäbel
werden die Fäden von
außerhalb
der Knoteinrichtung her eingezogen. Ist die Drehbewegung jedoch
deutlich weiter, entsteht eine Hemmung der Fäden und ein Durchziehen von
außen
ist nur noch unter hoher Belastung der Fäden möglich. Die Folge sind Fadenrisse
oder zumindest Schädigungen.
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Wird
die Fängerscheibe
mit den geklemmten Fäden
weiterbewegt, zieht die Fängerscheibe
die Fäden
im Bereich zwischen beiden Fadenhaltern über ein einzelnes, passives,
feststehendes Messer. Dabei werden die Fäden in diesem Bereich ohne
Erzeugung eines Reststückes
durchschnitten und die beiden Fadenenden, an denen gleichzeitig
Knoten gebildet werden sollen, werden voneinander getrennt.
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Damit
sind die beiden Fadenenden getrennt und frei im Fadenhalter geklemmt.
Die zur vollständigen
Bildung der Schlaufen weitere nötige
Fadenlänge
erhalten die Knoterschnäbel
nun aus dem Fadenhalter. Dort werden die Fäden zwar immer noch geklemmt,
jedoch nur so stark, dass sie durch die Knoterschnäbel in der
benötigen
Länge noch
herausgezogen werden können.
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Beide
Schlaufen sind durch die verbliebenen Fadenenden immer noch im Fadenhalter
geklemmt, sofern sie beim Knotvorgang nicht herausgezogen wurden.
Sie sollen nun vollständig
aus der Klemmeinrichtung gelöst
werden. Das erfolgt, in dem die Fängerscheiben so weit gedreht
werden, dass die Fadenenden aus den Fadenhaltern herausgeschoben
werden.
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Nach
der Drehung der Knoterschnäbel
sitzt die gebildete Fadenschlaufe noch auf dem Knoterschnabel. Die
beiden gebildeten Schlaufen werden mittels der den Knoterschnäbeln zugeordneten,
doppelt wirkenden Knotenabzieher nachfolgend abgezogen. Die Nadel
schwenkt dann in die Ausgangsstellung zurück.
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Damit
sind beide Knoten frei, der Knotvorgang ist beendet und die Knotereinrichtung
bereit zur Bildung zweier neuer Knoten.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung weist parallel zum Fadenhalter
eine aktive Gegenschneide auf. Auch in dieser Ausführung sind
Fadenhalter und aktive Gegenschneide doppelt ausgeführt. In
der Mitte zwischen beiden gleich gestalteten Teilen ist der Antrieb
der Fängerscheibe
vorgesehen. Dieser Antrieb erfolgt über die Koppelstange, den Hebel der
an seinem oberen Ende eine Nockenrolle aufweist. Die Nockenrolle
steht im Eingriff mit einer Nockenbahn, die von einem Fängerritzel über eine
Welle angetrieben wird. Durch unterschiedliche Formen der Nockenbahn
können
verschiedene Zyklen während
der Schwenkbewegung erzielt werden. Das Fängerritzel steht im temporären Eingriff
mit der Verzahnung der Knüpferscheibe,
welche ihrerseits durch die Knüpferwelle
angetrieben wird. Durch das aus dem vorgenannten Elementen gebildete
Getriebe wird eine Schwenkbewegung hervorgerufen, die die funktionelle
Bewegung der Fängerscheibe
ermöglicht
und im Zusammenwirken mit Klemmsegment und Messer das Halten und
Schneiden der Fäden realisiert.
Mit dem Einfügen
der aktiven Gegenschneide zwischen die Fängerscheiben des Fadenhalters
ergibt sich eine Aufweitung des Abstandes der beiden Knoterschnäbel.
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Deshalb
weist diese Ausgestaltung der Erfindung eine Räderkette auf. Unter einer Räderkette wird
eine Anordnung von Zahnrädern
verstanden, die in der Art eines Getriebes zusammenwirken. In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
handelt es sich um Stirnräder
mit parallel zueinander verlaufenden Wellen und Achsen. Die Zahnräder stehen
miteinander in Eingriff. Bildet eine gerade Anzahl Zahnräder die
Räderkette,
ist die Drehrichtung des ersten Zahnrades der Kette gegenläufig zur
Drehrichtung des letzten Zahnrades, bei ungerader Anzahl ist die
Drehrichtung gleich. Über
die Räderkette
wird die Drehbewegung der Knüpferwelle
und der Knüpferscheibe von
der Antriebswelle auf die Abtriebswelle, an denen die Knoterschnäbel befestigt
sind, übertragen. Die
Wellen bewegen sich in gegenläufigem
Drehsinn, weil die Anzahl der Zahnräder der Räderkette geradzahlig ist. Das
erste Zahnrad der Räderkette
ist auf der Antriebswelle montiert, es folgen zwei Zahnräder, die
von Achsen gestützt
sind, das letzte Zahnrad ist auf der Abtriebswelle befestigt.
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Die
aktive Gegenschneide weist auf ihrem Umfang Kerben auf, welche die
Fäden aufnehmen. Die
in der aktiven Gegenschneide aufgenommenen und in den Fängerscheiben
des Fadenhalters gehaltenen Fäden
werden während
der Schwenkbewegung der aktiven Gegenschneide gegen das Messer gedrückt und
im Verlauf des Knotvorgangs zertrennt.
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Vorteilhaft
bei der dargestellten Erfindung ist insbesondere die konstruktiv
relativ unaufwändige Gestaltung
der Knotereinrichtung, welche in der Lage ist, zwei Knoten zeitgleich
und parallel zu bilden. Dabei wird konzeptionsgemäß ausgenutzt,
dass nur ein Knoterschnabel direkt angetrieben wird und innerhalb
des Antriebsstranges des ersten Knoterschnabels über ein Stirnrad der zweite
Knoterschnabel parallel und gegensinnig sich drehend angetrieben wird.
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Weiterhin
vorteilhaft ist die Lösung
ohne Bildung einer losen Fadenreserve. Stattdessen wird eine Fadenreserve
im Fadenhalter gehalten. Damit kann neben der Fixierung der Fadenenden
ohne zusätzlichen
apparativen Aufwand die zum Knotvorgang erforderliche Fadenreserve
gebildet werden. Durch die Federspannung am Klemmsegment kann die
Fadenspannung einzeln für
jeden Knoter variiert werden.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, dass eine hohe Bindesicherheit erreicht wird und
dass beim Trennen der Fäden
Reststücke
vermieden werden. Dies erhöht die
Sicherheit zur Vermeidung von Unfällen beim Füttern von Tieren mit den Großballen,
da Unfälle
und Probleme verursachende Fadenreststücke vermieden werden. Auch
wird die Betriebssicherheit der Bindesysteme erhöht, da ein Verstopfen und Blockieren
durch Reststücke
und Fadenreste nicht mehr erfolgen kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
mit Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen. Es zeigen:
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1:
Knotereinrichtung, eingebaut in eine Großballenpresse,
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2:
Vollansicht der Knoteinrichtung in Perspektive,
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3:
Knotereinrichtung, Seitenansicht,
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4:
Detail Knotereinrichtung, Seitenansicht im Schnitt,
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5:
Knotereinrichtung ohne Knotenabzieher und Getriebe, Rückansicht,
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6:
Knotereinrichtung mit alternativem Antrieb der Fängerscheibe,
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7:
Knotereinrichtung mit alternativem Antrieb der Knoterschnäbel,
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8:
Knotereinrichtung mit Gegenschneide in Seitenansicht,
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9:
Knotereinrichtung mit Gegenschneide in Rückansicht,
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10:
Knotereinrichtung mit freigelegter Gegenschneide und alternativem
Antrieb der Fängerscheibe,
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11:
Knotereinrichtung mit Gegenschneide in perspektivischer Ansicht,
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12:
Detail Knotereinrichtung, Fängerscheibe
und Gegenschneide.
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In 1 ist
eine Knotereinrichtung einer Großballenpresse im Ausschnitt
schematisch dargestellt. Zentrum der Ansicht ist die Knotereinrichtung 1, welche
oberhalb des Presskanals der Großballenpresse angeordnet ist.
Die gattungsgemäßen Großballenpressen
nutzen einen Oberfaden 15 und einen Unterfaden 16,
welche das Pressgut, den Großballen 17,
umschließen.
Die Knotereinrichtung 1 ist räumlich über und vor dem fertig gepressten
Großballen 17 angeordnet
und knotet den Endknoten des fertigen Pressballens 17 sowie
gleichzeitig den Anfangsknoten des nächsten zu pressenden Ballens.
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Eine
Nadel 8 führt
den Ober- und Unterfaden 15, 16 in die Knotereinrichtung 1 ein
und hält
die parallel geführten
Fäden während des
Knotens oberhalb der Knoterschnäbel 2 nahezu
in Ruhelage.
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Die
seitlichen Fadenandrücker 9,
jeweils außen
benachbart zu den Knoterschnäbeln 2 angeordnet,
fixieren die beiden Fäden 15 und 16 jeweils
während
des Knotenbildungsprozesses. Gleichfalls fixiert der doppelt ausgeführte Fadenhalter 24 die
beiden Fäden 15 und 16,
die sich zunächst
in der in Ausgangsstellung geöffneten
Kerbe des Fadenhalters 24 befinden. Nach weiterer Bewegung
der Fängerscheibe 22 werden
die beiden Fäden 15 und 16 sicher
fixiert im labyrinthartigen Fadenhalter 24, gebildet von Fängerscheibe 22 und
Klemmsegment 23.
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Das
Klemmsegment 23 als Wirkpartner der Fängerscheibe 22 im
Fadenhalter 24 funktioniert passiv und ist durch einen
Federmechanismus vorgespannt. Dabei wirken in der dargestellten
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Knotereinrichtung 1 zwei
Schraubenfedern 25 als Schraubendruckfedern direkt auf
jedes Klemmsegment 23 beider Fadenhalter 24. Der
Federmechanismus ist so gestaltet, dass die Federkraft und damit
die Vorspannung eingestellt werden kann. Mit dieser Vorspannung
drückt
das Klemmsegment 23 die Fäden 15, 16 in
die Fängerscheibe 22.
Je nach Vorspannung werden die Fäden somit
mehr oder weniger stark geklemmt.
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Der
Antrieb der Knotereinrichtung 1 erfolgt über die
Drehung der Knüpferwelle 3,
auf welcher die Knüpferscheibe 4 und
die Kurvenscheibe 11 sitzt und welche die Drehbewegung über weitere
Elemente auf die Knoterschnäbel 2 zur
Bildung der Knoten überträgt.
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2 zeigt
eine vollständige
Ansicht der Knoteinrichtung 1 in Perspektive mit dem Knotenabzieher 12.
Dieser ist zur besseren Sichtbarkeit der anderen Elemente bei den 3, 4, 5, 6 und 10 weggelassen.
In der dargestellten Position ist der Knotenabzieher 12 zurückgeschwenkt.
Nachdem die Schlaufe gebildet ist und auf den Knoterschnäbeln 2 liegt,
wobei die Zungen 19 die Schlaufe halten, schwenkt der auf
einer Welle gelagerte, doppelt wirkende Knotenabzieher 12 nach vorn,
zieht die Schlaufe von beiden Knoterschnäbeln 2 ab und vollendet
damit den Knotenbildungsprozess.
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Das
Getriebe zur Erzeugung der Bewegung der Fängerscheibe 22 des
Fadenhalters 24 wird aus der Kurvenscheibe 11,
der Nockenrolle 26, dem Hebel 21 und der Koppelstange 27 gebildet.
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3 zeigt
die Knotereinrichtung 1 in Seitenansicht. Die Details des
unteren Bereichs zur Knotenbildung sind in 4 vergrößert dargestellt. 3 lässt die
Funktion der Kurvenscheibe 11 erkennen, die mit der Knüpferwelle 3 verbunden
ist und das Getriebe bewegt. Das erfolgt über den am Knoterrahmen 20 gelagerten
Hebel 21, dessen oberes Ende eine Nockenrolle 26 aufweist,
die mit der Kurvenscheibe 11 in Eingriff steht, ohne zwangsgeführt zu sein.
Das untere Ende weist eine Koppelstange 27 auf, die die
Schwenkbewegung der Fängerscheibe 22 hervorruft.
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Das
Getriebe ist über
die Nockenrolle 26 am Hebel 21 mit der Kurvenscheibe 11 verbunden.
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In 4 ist
der untere Teil der Knotereinrichtung 1 vergrößert und
in Seitenansicht im Schnitt dargestellt. Dabei wird insbesondere
die Wirkstelle von Fängerscheibe 22 und
Klemmelement 23 des Fadenhalters 24 gezeigt, zudem
das feststehende, justierbare Messer 10, die Schraubenfeder 25 sowie
das Getriebe, das die Fängerscheibe 22 über die
Koppelstange 27 antreibt, von einer Kurvenscheibe 11 bewegt
wird und jeweils eine Schwenkbewegung der Fängerscheibe 22 hervorruft.
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Die
Fängerscheiben 22 weisen
Kerben auf, die in der Ausgangsstellung vor dem Einleiten der Drehbewegung
gemeinsam mit der Klemmeinrichtung 23 eine kerbenartige Öffnung bilden,
in die die Fäden 15, 16 eingelegt
werden, um sicher in den Fadenhalter 24 gezogen werden
zu können.
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Die
Fängerscheibe 22 wird
zum Knotvorgang durch ein Getriebe angetrieben, das die Schwenkbewegung
erzeugt und die Bewegung von einer Kurvenscheibe 11 über die
Nockenrolle 26 und den Hebel 21 sowie die Koppelstange 27 auf
die Fängerscheibe 22 überträgt. Dadurch
kann diese Arbeitsbewegung ohne zusätzliche Antriebseinrichtung realisiert
und die Knotereinrichtung 1 trotz komplexerer Funktionalität technisch
vereinfacht werden.
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Das
Klemmsegment 23 als Wirkpartner der Fängerscheibe 22 im
Fadenhalter 24 wirkt passiv und ist durch einen Federmechanismus
vorgespannt. Dabei wirkt in einer vorteilhaften Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Knotereinrichtung 1 je
eine Schraubenfeder 25 als Schraubendruckfeder gegen das Klemmsegment
der jeweiligen Knotereinrichtungen 1.
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Mit
dieser Vorspannung drückt
das Klemmsegment 23 die Fäden 15, 16 in
den Fadenhalter 24. Je nach Vorspannung werden die Fäden 15, 16 somit mehr
oder weniger stark geklemmt.
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Wird
die Fängerscheibe 22 mit
den geklemmten Fäden 15, 16 weiterbewegt,
zieht sie die Fäden
im Bereich zwischen beiden Fadenhaltern 24 über ein
einzelnes, passives, feststehendes Messer 10. Dabei werden
die Fäden 15, 16 in
diesem Bereich durchschnitten und die beiden Fadenenden, an denen
gleichzeitig Knoten gebildet werden sollen, voneinander getrennt.
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Die
einzelnen Elemente der Knotereinrichtung 1 können alternativ
zur dargestellten Antriebsform einzeln oder gemeinsam durch Motoren
angetrieben werden. Hierfür
können
elektrische, hydraulische oder pneumatische Motoren verwendet werden.
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In 5 ist
die Knotereinrichtung 1 in Rückansicht ohne Knotenabzieher 12 dargestellt.
Die Knotereinrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus zwei
Wellen 13, 14 mit den zugeordneten Knoterschnäbeln 2.
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Die
erste Welle ist die Antriebswelle 13, welche mit einem
Knoterritzel 6, einem Stirnrad 7 und einem Knoterschnabel 2.1 als
Antriebsstrang ausgebildet ist.
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Die
unteren Wellenenden der Antriebswelle 13 und der nicht
dargestellten Abtriebswelle 14 werden von den beiden spiegelbildlich
geformten Knoterschnäbeln 2 gebildet,
die sich damit gleichfalls gegensinnig drehen.
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In
der dargestellten Ausführung
ist die Abtriebswelle 14 parallel zur Antriebswelle 13 angeordnet.
Die Antriebs- und die Abtriebswelle 13, 14 stehen
in Wirkverbindung über
die Stirnräder 7.
Das Stirnrad 7 des Antriebsstranges 13 steht mit
dem Stirnrad 7 des Abtriebsstranges 14 in Eingriff
und überträgt die Drehbewegung
dadurch auf den Abtriebsstrang 14 und dessen Knoterschnabel 2.2.
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In 6 ist
eine alternative Ausgestaltung des Antriebs der Fängerscheibe 22 dargestellt.
Gezeigt wird die Knotereinrichtung 1, längs geschnitten und lässt die
Funktion der Knüpferscheibe 4 erkennen,
die mit der Knüpferwelle 3 verbunden
ist und das Getriebe zum Antrieb der Fängerscheibe 22 über den
am Knoterrahmen 20 gelagerten Hebel 21 und die
daran befestigte Nockenrolle 26 bewegt. Die Nockenrolle 26 steht
dazu mit der Kurvenbahn auf der Knüpferscheibe 4 in Eingriff.
Das untere Ende des Hebels 21 weist die Koppelstange 27 auf,
die die Schwenkbewegung der Fängerscheibe 22 hervorruft, die
am Knoterrahmen 20 drehbeweglich befestigt ist.
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Die
Bewegungsübertragung
innerhalb der Knotereinrichtung 1 lässt sich somit zusammenfassend
folgendermaßen
beschreiben. Über
die Knüpferwelle 3 wird
die Knüpferscheibe 4 bewegt,
welche in einem Umfangsbereich eine Verzahnung 5 aufweist.
Die Verzahnung 5 korrespondiert mit dem in der Darstellung
verdeckten Knoterritzel 6 und treibt dieses an. Die über das
Knoterritzel 6 angetriebene, gleichfalls in der Figur nicht
erkennbare Antriebswelle 13 bewegt das zugehörige Stirnrad 7.
Mit dem Stirnrad 7 der Antriebswelle 13 steht
das Stirnrad 7 der Abtriebswelle 14 in Eingriff,
so dass bei einer Bewegung der Antriebswelle 13 gleichzeitig
und gegensinnig die Abtriebswelle 14 bewegt wird.
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Die
Bewegung der Fängerscheibe 22 des Fadenhalters 24 wird
mit der Bewegung der Knüpferwelle 3 synchronisiert über eine
Kurvenbahn auf der Knüpferscheibe 4 und
ein Getriebe bewegt. Der Hebel 21 des Getriebes ist drehbeweglich
am Knoterrahmen 20 gelagert.
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In
der dargestellten Ausgestaltung der Erfindung sind die Antriebswelle 13 und
die Abtriebswelle 14 parallel zueinander beabstandet. Zwischen
ihnen wirkt der nicht dargestellte Fadenhalter 24 und klemmt
die beieinander liegenden Fäden,
den Oberfaden 15 und Unterfaden 16, so fest ein,
dass die Fäden
noch durch die nicht dargestellten sich drehenden Knoterschnäbel 2 herausgezogen
und als Fadenreserve wirksam werden können, wenn die Fadenspannung
bei der Umschlingung der Knoterschnäbel 2 entsprechend
hoch ist. Das ist erfindungsgemäß nach einer
Umdrehung von etwa 270° der
Knoterschnäbel 2 der
Fall.
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Durch
die weitere Bewegung der Fängerscheibe 22 werden
die Fäden 15, 16 durch
den Fadenhalter 24 und gegen das Messer 10 gedrückt, wodurch
es zum Schnitt kommt und die Fadenenden bereits vor der Bildung
des Knotens getrennt vorliegen und dabei noch von den zwei Fadenhaltern 24 gehalten
werden.
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Die 7 beschreibt
eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Knotereinrichtung. Hierbei
ist eine Räderkette 28 dargestellt.
Die Räderkette 28 wird
von der Antriebswelle 13 angetrieben, sie steht mit den
Stirnrädern 7 in
Eingriff und treibt die beiden Knoterschnäbel 2 an. Durch die
erfindungsgemäße Verknüpfung der
Räderkette 28 ist
der Drehsinn der Knoterschnäbel 2 gegenläufig.
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Die
Antriebswelle 13 wird angetrieben durch die Knüpferscheibe 4,
der daran befindlichen Verzahnung 5 und dem mit dieser
Verzahnung 5 in Eingriff stehenden Knoterritzel 6.
Die Knüpferscheibe 4 mit der
Verzahnung 5 treibt zudem das Fängerritzel 31 an,
das über
eine Welle mit der Nockenbahn 30 verbunden ist. Der Knoterrahmen 20 hält die abgebildeten
Bauteile und dient der Kraftübertragung.
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Am
Knoterrahmen 20 der Knotereinrichtung 1 sind die
ebenfalls spiegelbildlich geformten Schließer 18 zur Steuerung
der Bewegung der Zungen 19 der Knoterschnäbel 2 über an diesen
vorgesehenen Nocken angeordnet.
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Die 8 zeigt
die Knotereinrichtung 1 in der Seitenansicht. Die Nockenbahn 30 ist
im Eingriff mit der Nockenrolle 26 dargestellt. Diese Funktionseinheit
führt zur
programmgemäßen Bewegung
des Hebels 21 und der mit diesem gelenkig verbundenen Koppelstange 27,
welche die Fängerscheibe 22 antreibt.
Der durch die Form der Nockenbahn 30 vorgegebene Bewegungsablauf
führt dazu,
dass die Fängerscheibe 22 die
Fäden im
Klemmsegment 23 klemmt sowie in einem späteren Verfahrensschritt gegen
das Messer 10 drückt,
das den Schnitt vornimmt.
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In
der 8 ist ebenfalls der Knoterschnabel 2.2 zu
erkennen, der über
die Räderkette 28 und
das Stirnrad 7 angetrieben wird. Die Zunge 19 des Knoterschnabels 2 ist
in geöffneter
Stellung dargestellt.
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9 zeigt
die Knotereinrichtung 1 in der Rückansicht. Die Knüpferwelle 3 steht
in formschlüssiger
Verbindung mit der Knüpferscheibe 4 deren Verzahnung 5 im
Eingriff mit dem Fängerritzel 31 steht.
Dieses ist über
eine Welle mit der Nockenbahn 30 verbunden, die die Nockenrolle 26 auf
einer vorgegebenen Kurvenbahn bewegt. Die Nockenrolle 26 ist
ihrerseits mit dem Hebel 21 verbunden. Über ein Gelenk wird die Bewegung
zum Fadenhalter 24 übertragen.
Dabei bewegt das Getriebe, das durch die zuvor genannten Elemente
gebildet wird, die Fängerscheibe 22 des
Fadenhalters 24, die dadurch eine funktionell vorteilhafte
Schwenkbewegung ausführt. Die
Schwenkbewegung der Fängerscheibe 22 wird derart
ausgeführt,
dass die Fäden 15, 16 zur
Schlaufenbildung auf den Knoterschnäbeln 2 im Fadenhalter 24 geklemmt
werden.
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10 zeigt
eine Seitenansicht der Knotereinrichtung 1. Im oberen Bereich
sind die Nockenbahn 30 und die mit ihr in Eingriff stehende
Nockenrolle 26 dargestellt. Die Form der Nockenbahn 30 bestimmt
den Bewegungszyklus der Nockenrolle 26 und mit ihr die
Bewegung der Fängerscheibe 22,
die über
den Hebel 21 und die Koppelstange 27 bewegt wird.
Im oberen Bereich der Figur sind weiterhin die Knüpferscheibe 4 und
die Knüpferwelle 3 erkennbar, die
mit dem Knoterrahmen 20 beweglich verbunden sind.
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Die
Fängerscheibe 22 und
die aktive Gegenschneide 29 sind als Einheit ausgebildet.
Die aktive Gegenschneide 29 ist mit der Fängerscheibe
bewegungsgekoppelt. Beide vollführen
im Ausführungsbeispiel
dieselbe Bewegung, denn die Fängerscheibe 22 und
die aktive Gegenschneide 29 sind formschlüssig miteinander
verbunden. Die aktive Gegenschneide 29 führt somit
dieselbe Schwenkbewegung aus und drückt dadurch die Fäden 15, 16 auf
das Messer 10, wodurch die Fäden 15, 16 geschnitten werden.
Nach dem Schnitt werden die Fadenenden noch immer im Fadenhalter 24 geklemmt,
was durch die Zusammenwirkung von Klemmsegment 23 und Fängerscheibe 22 erfolgt.
Die Intensität
der Klemmung im Fadenhalter 24 wird eingestellt über die
Vorspannung der Schraubenfeder 25.
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Der
Schließer 18 wirkt
auf den nicht dargestellten Knoterschnabel 2 und öffnet und
schließt dessen
Zunge 19.
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Die 11 zeigt
die Knotereinrichtung 1 in perspektivischen Darstellung.
In dieser Figur sind die vorgenannten Elemente zu erkennen. Die
Knotenabzieher 12, die die Schlaufen vom Knoterschnabel 2 abziehen
und damit zur Knotenbildung führen,
sind ebenso dargestellt wie der Knoterrahmen 20 und die Kraftübertragung
von der Knüpferwelle 3 zur
Fängerscheibe 22 des
Fadenhalters 24. Dabei wird die Drehbewegung der Knüpferwelle 3 auf
die Knüpferscheibe 4 übertragen.
Von da aus erfolgt die Übertragung
mittels der Verzahnung 5 auf das Fängerritzel 31 und
die Nockenbahn 30. Diese steht im Eingriff mit der Nockenrolle 26.
Der Hebel 21 ist für
eine Bewegung gemäß der Ausformung
der Nockenbahn 30 und weiter über die Koppelstange 27 auf
die Fängerscheibe 22 und
die mit dieser verknüpft
die aktive Gegenschneide 29 ausgelegt.
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Die
aktive Gegenschneide 29 ist paarig gestaltet, so dass sich
zwischen beiden spiegelgleichen Elementen der aktiven Gegenschneide 29 eine schlitzartige Öffnung ausbildet,
in die das Messer 10 eingreift. Durch die schwenkende Bewegung
von Fängerscheibe 22 und
aktiver Gegenschneide 29 werden die in Fadenhalter 24 geklemmten
Fäden 15, 16,
die in einer Kerbe der aktiven Gegenschneide 29 liegen,
gegen das Messer 10 gedrückt und zerschnitten.
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Beide
Fadenenden werden auch danach noch im Fadenhalter 24 geklemmt.
Durch die weitere Drehbewegung der Knoterschnäbel 2, angetrieben durch
die Räderkette 28,
werden die Fäden
mit ihren Enden weiter aus dem Fadenhalter 24 herausgezogen.
Um die fertig gebildeten Schlaufen freizugeben, erfolgt eine weitere
Schwenkbewegung der Fängerscheibe 22 mit
dem Ziel, die Fadenenden nach unten aus der Klemmung im Klemmsegment 23 herauszuschieben.
Danach erfolgt der Knotenabzug, indem der Knotenabzieher 12 die
gebildeten Schlaufen von den nicht dargestellten Knoterschnäbeln 2 abstreift und
diese zu einem Knoten zusammengezogen werden. Damit sind beide Knoten
fertig gebildet.
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12 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
eines Bereiches der Knotereinrichtung 1, wie sie in 11 dargestellt
ist. Besonders gut zu erkennen sind hierbei der Fadenhalter 24 mit
den Fängerscheiben 22,
der aktiven Gegenschneide 29, die mit der Koppelstange 27 verbunden
ist. Ebenfalls gezeigt wird der Knoterschnabel 2 und die
Räderkette 28,
die zu seinem Antrieb dient. Weiterhin sind der Knotenabzieher 12,
der Knoterrahmen 20 und der Hebel 21 in der Figur
sichtbar.
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Die
Funktion der Knotereinrichtung 1 und ihre Wechselwirkung
zur Großballenpresse
zur Bildung von Press- oder Großballen 17 wird
nachfolgend auszugsweise beschrieben.
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Der
Großballen 17 wird
im nicht vollständig dargestellten
Presskanal in 1 geführt und von einem Oberfaden 15 und
einem Unterfaden 16 umschlungen. Die beiden Fäden 15, 16 werden
durch eine Bewegung der Nadel 8 gemeinsam durch die Knotereinrichtung 1 hindurch
geführt
und über
den Knoterschnäbeln 2 positioniert.
Der Knoterschnabel 2.1 formt den Abschlussknoten für den fertigen
Großballen 17 und
der Knoterschnabel 2.2 formt den Anfangsknoten für den nächsten zu
bildenden Großballen 17.
Die Fadenreserve zur Bildung der Knoten wird durch Einziehen der
Fäden 15, 16 in
den Fadenhalter 24 gebildet.
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Die
Energie zur Bildung der Knoten wird in der dargestellten Ausführungsform
von der Bewegung der Knüpferwelle 3 auf
die Knüpferscheibe 4 übertragen.
Die Knüpferscheibe 4 ist
zu diesem Zweck auf der Knüpferwelle 3 derart
fixiert, dass eine Übertragung
der Drehbewegung möglich
ist. Die Knüpferscheibe 4 weist
eine Verzahnung 5 – zumindest
auf einem Teilbereich ihres äußeren Umfangs – auf, über welche
das Knoterritzel 6 angetrieben wird. Das Knoterritzel 6 überträgt die Drehbewegung
an den Antriebsstrang, die Antriebswelle 13, auf welcher auch
das Stirnrad 7 und der Knoterschnabel 2.1 sitzen. Über das
Stirnrad 7 der Antriebswelle 13 wird die Drehbewegung
an ein benachbartes und mit dem ersten Stirnrad 7 im Eingriff
stehendes zweites Stirnrad 7 übertragen, welches wiederum
mit einer Abtriebswelle 14 verbunden ist. Die derart angetriebene Abtriebswelle 14 überträgt die Drehbewegung
auf den mit der Abtriebswelle 14 verbundenen zweiten Knoterschnabel 2.2.
In einer Ausgestaltung der Erfindung treibt die Antriebswelle 13 die
Räderkette 28 an, von
der aus die Drehbewegung auf die beiden Knoterschnäbel 2 übertragen
wird.
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In
zeitlichem Vorlauf zum Knotenbildungsprozess bewegt die Fängerscheibe 22 die
Fäden 15, 16 weiter
durch den Fadenhalter 24, zunächst gegen das Messer 10,
was zur Trennung der beiden Fadenenden führt. Nach dem Schlaufenbildungsprozess werden
die Fadenenden aus dem Fadenhalter 24 herausgedrückt. Das
geschieht um sicherzustellen, dass die Fadenenden den Fadenhalter 24 auch
dann verlassen haben, wenn sie beim Schlaufenbildungsprozess nicht
aus ihm herausgezogen wurden.
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Nachfolgend
schließt
sich das Abziehen der Knoten von den Knoterschnäbeln 2 durch diesen
zugeordnete Knotenabzieher 12 an. Die Nadel 8 schwenkt
zurück
in die Ausgangslage und der nächste
Zyklus kann beginnen.
-
- 1
- Knotereinrichtung
- 2
- Knoterschnabel
- 2.1
- Knoterschnabel
Abschlussknoten
- 2.2
- Knoterschnabel
Anfangsknoten
- 3
- Knüpferwelle
- 4
- Knüpferscheibe
- 5
- Verzahnung
- 6
- Knoterritzel
- 7
- Stirnrad
- 8
- Nadel
- 9
- seitliche
Fadenandrücker
- 10
- Messer
- 11
- Kurvenscheibe
- 12
- Knotenabzieher
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Abtriebswelle
- 15
- Oberfaden
- 16
- Unterfaden
- 17
- Großballen,
Pressballen
- 18
- Schließer
- 19
- Zunge
- 20
- Knoterrahmen
- 21
- Hebel
- 22
- Fängerscheibe
des Fadenhalters
- 23
- Klemmsegment
des Fadenhalters
- 24
- Fadenhalter
- 25
- Schraubenfeder
- 26
- Nockenrolle
- 27
- Koppelstange
- 28
- Räderkette
- 29
- aktive
Gegenschneide
- 30
- Nockenbahn
- 31
- Fängerritzel