CN113260748B

CN113260748B - 剑杆

Info

Publication number: CN113260748B
Application number: CN202080007513.9A
Authority: CN
Inventors: K.布鲁因诺格; F.拉韦林吉恩; D.弗朔尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: EP3911787A1; BE1026970A1; EP3911787B1; WO2020148605A1; BE1026970B1; CN113260748A

Abstract

一种用于织机的剑杆(1)，该剑杆(1)包括：型材保持架(2)，该该型材保持架限定具有底部(4)和相对于底部竖立的侧壁(5)的安装腔(3)；以及安装在安装腔(3)内并由热塑性材料制成的具有多个齿(7)的齿条(6)，其中该型材保持架(2)由热塑性材料制成，该热塑性材料与齿条(6)的热塑性材料相容，并且是由主要沿型材保持架(2)的纵向延伸的增强纤维增强的，其中该齿条(6)化学结合至型材保持架(2)。

Description

剑杆

技术领域

本发明涉及一种用于织机的剑杆，该剑杆包括：型材保持架，该型材保持架限定具有底部和相对于底部竖立的侧壁的安装腔；以及设置在安装腔内的由热塑性材料制成的具有多个齿的齿条。

背景技术

相对于安装腔，底部和侧壁在此被认为是型材保持架本身。在剑杆在织机中安装好的状态下，该安装腔不是向上敞开而是侧向敞开的，并且所述底部不是布置在底部而是在剑杆中处于侧向。

剑杆织机包括用于将纬纱插入经纱之间的梭口以形成织物的一个或多个剑头。这些剑头配装在剑杆上，并在剑杆织机内借助于该剑杆穿过梭口。本发明所涉及的剑杆设有用于驱动这种运动的齿条。

剑头最重要的功能是定位纬纱。

一方面，纬纱必须沿纬向正确定位。为了驱动，小齿轮的齿必须能够准确地啮合在剑杆的齿条的齿内。为了导引和携带剑头，剑杆必须有足够硬且平直的结构。

此外，纬纱必须沿竖向和经向正确定位。为了导引和携带剑头，剑杆也必须有足够硬且平直的结构。

为了使织机的速度更快，需要使所述剑杆更轻，但仍要足够硬以确保剑头的正确定位。

DE 1 535 491 A1中公开了具有安装在型材保持架中的齿条的剑杆的一个例子。在这种情况下，齿条粘接在型材保持架中，但这是一种相当薄弱的接头。因此，在DE 1 710293 B1中，想到了为齿条提供侧壁，以产生更好的粘合接头。但是，一个缺点是齿条的这些侧壁需要额外的材料，因而齿条和带齿型材的组合较重。

在EP 0 394 639 A1和DE 101 20 954 A1中，齿条没有侧壁。齿条借助于模具从板形成，从而它们获得了一种波状轮廓。此外，它们还配有适当的纤维增强材料，以使整个剑杆较轻。如EP 0 394 639 A1所述，这种齿条也安装在型材保持架中，以确保必要的刚度。

在DE 196 08 254 A1中，型材保持架的底部被省略，从而能够产生更轻的剑杆。但是，生产这种剑杆相当复杂且昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供另一种较轻的剑杆。

此目的通过提供一种剑杆实现的，该剑杆包括：

-型材保持架，该型材保持架限定具有底部和相对于底部竖立的侧壁的安装腔；

-以及设置在安装腔内的由热塑性材料制成的具有多个齿的齿条；

其中所述型材保持架由热塑性材料制成，该热塑性材料与齿条的热塑性材料相容，并且是以主要沿型材保持架的纵向延伸的增强纤维增强的，并且其中所述齿条与型材保持架化学结合。

相容的热塑性塑料是可通过化学方式相互结合(可焊接)的热塑性塑料。在这种化学结合中，分子从型材保持架和/或齿条扩散，从而该型材保持架和齿条通过分子的缠结结合在一起或“钩在一起”。例如，与粘接相比，没有添加额外的成分来产生这种接头。

这种化学结合比通常在已知齿条中使用的接头更有效。

借助于这种化学结合，齿可精确地连接在型材保持架上，并且与该型材保持架良好结合。因此，能够最大限度地避免质量过大。

采用化学结合，接头几乎与型材保持架和齿条的基体材料一样坚固。这样，不同的部分可形成一个坚固的整体，而多余材料较少。这些部分共同确保了必要的刚度和抗扭性，虽然各个部分不是那么强。通过化学结合，型材保持架和齿条几乎形成一个整体，不过，具体特性仍可归因于其不同的部分。

通过主要沿型材保持架的纵向施加型材保持架的增强纤维，获得了在纵向上具有最大刚度的较轻型材保持架。然后，尽可能多的增强纤维应沿型材的纵向取向，优选其角度为0°。可选地，还可沿另一个方向施加有限比例的增强纤维，以在一定程度上限制型材保持架的易裂性，前提是平均来说型材保持架中存在的所有增强纤维主要沿纵向延伸。为此，型材保持架例如可由不同的层构成，这些层可以是具有不同取向的单向纤维或其中已经存在不同的纤维方向的织物层的组合。

由于这些主要沿纵向延伸的增强纤维以及齿条与型材保持架的化学结合，能产生特别轻的齿条，但是该齿条有足够的刚度保证精确定位。

优选在型材保持架中沿纵向延伸的增强纤维的纤维体积分数在35％和75％之间，更优选在40％和70％之间。

在型材保持架中沿着除了纵向之外的其它方向延伸的增强纤维的纤维体积分数优选最多为15％，更优选最多为7％。

在一个优选实施例中，所述齿条包括多个齿单元，其中每个齿单元包括齿条的一个或多个齿。在这种实施例中，每个齿单元化学结合至型材保持架。

由于齿条是以多个齿单元的形式设置的，因此更容易将齿化学结合至型材保持架，而不需要复杂地接合不同的长部件，例如，在这种接合中，扭曲和末端效应更难控制。

优选通过在生产过程的便利性与生产过程中接合不同部件时对复杂性的控制之间进行深思熟虑的折衷来选择齿的数量。

为了减轻质量，优选使各个齿单元尽可能多，并且每个齿单元包括的齿尽可能少。

优选齿单元最多包括24个齿。更优选最多包括16个齿、最多包括8个齿、或最多包括4个齿。

齿条优选化学结合至型材保持架的底部和侧壁。

通过将齿条化学结合至型材保持架的底部和侧壁，可提高由型材保持架和齿条构成的组件的扭转刚度。通过这种方式，对于增强纤维主要沿纵向布置的型材保持架，齿条可补偿该型材保持架的可能弱化的扭转刚度。

采用多个齿单元时，优选每个齿单元化学结合至底部和侧壁。在任何情况下，齿条的每个齿优选化学结合至型材保持架的底部和侧壁。

齿条的齿限定齿孔。在这些齿孔的高度处，齿条优选构造为至少部分地没有侧壁，以限制多余材料。但是，在这些齿孔的高度处部分地设有侧壁的情况下，这些侧壁可制造为具有最小厚度。但是，优选齿条在这些齿孔的高度处几乎完全没有侧壁。

更优选使用增强纤维增强齿条的齿。利用这些增强纤维，在获得相同的强度和耐磨性的同时，齿条可做得较轻。

为了确保齿容易制造，所述纤维优选选择为具有小于齿的相应尺寸的长度。其范围可从纤维到纳米粒子。

齿的这些增强纤维优选分别在相应的齿中独立地延伸。通过这种方式，可使剑杆尽可能轻，并且在齿之间几乎不发生任何力的相互传递，而作用在齿上的力直接传递至型材保持架。

因此，型材保持架不仅为剑杆提供刚度，而且更直接地吸收由运动传递导致的力。

优选齿的这些增强纤维按随机取向布置，以确保整体强度(各向同性行为)。为了实现耐磨性，这些增强纤维优选与齿表面相切，但是具有随机取向。

例如，可选择聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺12或聚邻苯二甲酰胺(PPA)作为型材保持架和/或齿条的热塑性基体材料。这些材料具有较低密度、较低硬度、较低熔点和良好的摩擦性能。

可选地，可选择回收材料作为所述热塑性材料。例如，可对现有的剑杆进行研磨处理，其中，可选地可向其材料补充纤维材料和/或附加的基体材料。

例如，可选择碳、芳族聚酰胺和/或玻璃纤维作为增强纤维的材料。

优选使用碳纤维作为齿的增强纤维。因此，重量可保持较轻，并确保必要的强度和刚度。

齿的可选增强纤维优选以10％和50％之间的碳纤维比例施加。该碳纤维比例更优选在10％和30％之间。

所选择的纤维比例优选较低，以获得良好的阻尼特性并为齿赋予必要的韧性。纤维比例越低，就越容易吸收齿条的齿相对于小齿轮的齿的啮合比的几何偏差。该小齿轮啮合在齿条中以实现驱动。

可选地，还可向齿的材料添加润滑添加剂，例如聚四氟乙烯(PTEE)或聚乙烯(PE)。

为了限制这些添加剂对齿条与剑杆型材之间的结合可能造成的不利影响，齿例如可分两步形成。在第一步中，齿例如可通过注射成型制造。它们可在注射成型期间或者随后结合至型材保持架。在第二步中，例如可将添加有润滑添加剂的一层很薄的材料喷涂在齿条的表面上。

此外，可选地还可在型材保持架的外侧施加耐磨层，例如通过粘接、共挤或焊接来施加。

优选选择碳纤维作为型材保持架的增强纤维。由此可减轻重量并保证必要的强度和刚度。

型材保持架的增强纤维优选以50％和80％之间的碳纤维比例施加，更优选以65％和70％之间的碳纤维比例施加。

通过在型材保持架中采用较高的纤维百分比，该型材保持架可制成较薄壁的。随着壁变薄，易裂性会提高。但是，由于使用热塑性塑料作为基体材料，这种易裂性比在现有技术中通常选择的热固性塑料的情况好。由于型材保持架与齿条之间的良好结合，因此还能部分地补偿这种易裂性。

本发明的剑杆的齿条优选制造为比型材保持架柔软。

由于齿条比较柔软，因此能更好地分配接触力并改善力的传递。

齿条的齿更优选是中空的或者由较轻、较柔韧的芯材制成，这一方面是为了改善剑杆的声学特性，另一方面是为了进一步减少其材料，从而获得更轻的剑杆。在此，齿的腔体优选可设置在齿的芯层中，从而在周围仍有大致足够的材料。一方面，优选与型材保持架的底部和侧壁保持尽可能大的接触面积，以实现化学结合。另一方面，优选保持尽可能大的接触面积，以便齿条的齿与用于驱动齿条的小齿轮的齿啮合。

有多种制造本发明的剑杆的型材保持架的方法。

型材保持架例如可通过拉挤成型制成。因此，在生产线上可生产多个剑杆，然后将其切割成一定长度。拉挤成型允许结合大量增强纤维，并允许对型材的平直度进行良好的控制。

或者，型材保持架例如可通过连续压缩成型(CCM)制成。

齿条例如可通过注射成型或压制而在一个部分或不同部分(例如所述齿单元)中形成。

还有多种在型材保持架与齿条之间进行化学结合的方法，例如通过压制、焊接或包覆成型进行。

在一个特定实施例中，通过焊接实现化学结合。在焊接时，对型材保持架的热塑性材料和齿条的热塑性材料进行加热，以使其熔化在一起并在冷却后产生接头。为此，例如可通过超声波焊接、激光焊接或感应焊接将齿条焊接到型材保持架上。在感应焊接中，例如可在需要嵌入件以形成接头的各个位置利用嵌入件产生热量。这还允许将整个齿条紧固到型材保持架上，其中材料的变形可受到控制。利用多个齿单元，超声波焊接或激光焊接使得在连续过程中制造剑杆更加容易。型材保持架可制成任何长度并带有齿，之后可切割成一定长度以形成剑杆。

在一个优选实施例中，通过在型材保持架顶部进行齿条的注射成型来实现化学结合。这种生产技术也称为包覆成型。

原则上说，可在用于形成型材保持架的冷却过程完成之前施加齿条，这能确保在两个部分之间形成特别良好的接头。因此，可避免型材保持架和剑杆的单独组装，因为剑杆的生产过程本身同时也是组装过程。

但是，也可在型材保持架已经形成并冷却之后对型材保持架进行二次加热，以通过注射成型在型材保持架上施加齿条，从而能更容易地独立控制这两个生产过程。

优选齿条通过包覆成型在多个齿单元中制成。利用通过注射成型施加在型材保持架的顶部的多个齿单元，能够更容易地在一个连续的过程中生产剑杆，并制造为任何长度。但是，也可对齿条进行注射成型，例如通过

技术进行，如WO 2018/172128 A1所述。然后可在生产线上生产型材保持架。采用型材保持架的连续生产方式，在型材保持架的生产过程中，优选在用于形成型材保持架的冷却过程尚未完成时，可通过注射成型在该型材保持架的顶部施加齿单元或整个齿条。通过注射成型施加的较小齿单元，为齿的设计和材料选择提供了更多可能性。可在较短部件的注射成型中而不是在较长部件的注射成型中使用较高等级的材料。

也可在剑杆的整个长度上设置齿。这能提高刚性和抗裂性。例如，可对剑头或剑跟紧固区域的高度处的齿进行局部加工，以产生与所述剑头或所述剑跟的互锁接头。

在一个有利的实施例中，型材保持架和齿单元包括相同的热塑性材料。这样，剑杆的回收也是可能的，其中，例如可使用经过研磨的剑杆作为原材料，通过添加额外的热塑性基体材料来产生新的齿单元。

优选对型材保持架进行一种或多种表面处理，以获得较粗糙的有纹理和/或更清洁的表面，从而提高型材保持架与齿条之间的附着力。为此，可从多种处理方法进行选择。

可对型材保持架的表面进行清洁，并且可选地对其进行准备，例如用溶剂或水基液体进行或者通过等离子体清洁进行。通过施加等离子体涂层能进一步改善化学结合。

典型的机械表面处理例如有粗化、喷砂或喷丸，或者使用糙面夹套进行热轧以在表面上施加浮凸结构。也可通过激光或等离子体来施加图案或浮凸结构。

或者或另外，在通过拉挤成型制造型材保持架时，可利用剥离层来获得较粗糙的表面，并且随后可移除或不移除剥离层。这种剥离层是一层尼龙或聚酯织物，这层尼龙或聚酯织物在制造过程中施加到表面上。也可在型材保持架上共挤一层很薄的聚合物。

本发明的目的还是通过提供一种包括本发明的剑杆的织机实现的。

现在将基于本发明的剑杆的一个优选实施例的以下详细说明来更详细地说明本发明。这些说明的目的仅是提供一些示例性实例，并指出本发明的更多优点和特征，因此这些说明不应理解为对本发明的应用范围或在权利要求中所限定的专利权的限制。

附图说明

在此详细说明中，将利用附图标记来参照附图进行说明，在附图中：

-图1以截面图示出了用于本发明的剑杆的齿条；

-图2以截面图示出了用于本发明的剑杆的型材保持架；

-图3以截面图示出了本发明的剑杆的一个实施例，该剑杆具有图1所示的齿条和图2所示的型材保持架；

-图4以纵向截面图示出了图3中的剑杆；

-图5以纵向截面图示出了图4中的剑杆，其中在剑头和剑跟紧固区域中带有加工的齿；

-图6以透视图示出了图3的剑杆的一部分。

具体实施方式

所示的剑杆(1)包括型材保持架(2)，齿条(6)配装在该型材保持架中。

型材保持架(2)由作为基体材料的热塑性材料通过拉挤成型制成，所述热塑性材料是用沿着型材保持架(2)的纵向施加的增强纤维增强的。

可选择聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺12或PPA材料作为热塑性材料。或者，例如也可使用聚醚醚酮(PEEK)。

所述增强纤维是碳纤维，它是按50％和80％之间的碳纤维比例以相对于纵向大约为0°的角度施加的。优选所述碳纤维是按55％和75％之间的碳纤维比例施加的。

或者，一部分碳纤维也可按相对于纵向成45°和/或90°的角度施加。沿纵向延伸的碳纤维的比例优选在40％和55％之间。

也可选择芳族聚酰胺和/或玻璃纤维而不是碳纤维作为增强纤维的材料。

在拉挤成型期间，可使用沿纵向延伸的增强纤维对型材保持架(2)进行增强，方法是将这些增强纤维从线轴上解开，使它们通过熔融基体材料的熔池，然后将它们拉过加热的模具。

沿着除了纵向之外的方向的增强纤维可在拉挤成型中以编织或非编织布的形式施加在型材保持架(2)的外侧面上和/或引入到型材保持架内侧的安装腔中，以提高夹持器型材(2)的弯曲强度。这种纤维增强布例如可以是0.15毫米厚，因此在厚度为0.8毫米的基础型材的内侧面和外侧面上施加这种布可形成厚度为1.1毫米的型材保持架(2)。

或者，也可通过将基体材料注入到增强纤维束中而在拉挤成型的过程中产生型材保持架。

在另一个实施例中，型材保持架(2)例如也可由多层热塑性材料制成，例如，在一个连续过程中利用辊将这些热塑性材料压在型材保持架(2)上。各个层可分别独立制造，例如通过拉挤成型进行。因此，型材保持架例如可由8层热塑性材料制成，每层大约0.136毫米厚，这些层共同形成大约1.1毫米厚的型材保持架。

型材保持架(2)包括底部(4)和竖立在该底部(4)两侧的两个侧壁(5)，这些部分共同限定安装腔(3)。齿条(6)安装在该安装腔(3)中。

所示的齿条(6)由多个齿单元(8)组成，其中每个齿单元(8)包括四个齿(7)。在每个齿单元(8)内，齿条(6)在齿孔(9)的高度处包括具有最小厚度的侧壁(11)，在型材保持架的壁厚选择为1.6毫米至1.7毫米的情况下，该最小厚度例如可以是0.1毫米至0.3毫米。在两个相继的齿单元(8)之间存在自由空间(12)，在该自由空间中齿条(6)没有侧壁(11)。

齿单元(8)由作为基体材料的热塑性材料通过注射成型制成，该热塑性材料是用增强纤维增强的。可选择与型材保持架(2)的材料相容的材料作为热塑性材料。所述增强纤维是碳纤维，其碳纤维比例在10％和30％之间。这些增强纤维仅施加在相应的齿(7)中，并且，为此其长度小于齿(7)的相应尺寸。这些增强纤维是按随机取向施加的，以确保整体强度(各向同性行为)。为了实现耐磨性，这些增强纤维与表面相切，但是具有随机取向。

在用于形成型材保持架(2)的冷却过程完成之后，对型材保持架(2)进行二次加热，并且通过注射成型在型材保持架(2)上直接施加齿单元(8)。通过这种方式，齿单元(8)在其与型材保持架(2)完全接触的表面上化学结合至该型材保持架(2)，即，结合至型材保持架(2)的底部(4)和两个侧壁(5)。

型材保持架(2)在连续过程中通过拉挤成型制成，其中齿单元(8)通过包覆成型连续施加在型材保持架(2)上。然后，将由型材保持架(2)和齿单元(8)构成的组件切割成一定长度，以形成剑杆(1)。然后，在对剑头和剑跟进行紧固的区域(10)中对齿进行加工，更具体地说是锉平，如图5所示。

Claims

1.用于织机的剑杆(1)，包括：

-型材保持架(2)，该型材保持架(2)限定具有底部(4)和相对于底部竖立的侧壁(5)的安装腔(3)；

-安装在安装腔(3)内的由热塑性材料制成的具有多个齿(7)的齿条(6)；其中

-型材保持架(2)由热塑性材料制成，该热塑性材料与齿条(6)的热塑性材料相容；

-以及其中该齿条(6)化学结合至型材保持架(2)，

其特征在于，所述热塑性材料是由主要沿型材保持架(2)的纵向延伸的增强纤维增强的，并且所述齿条(6)包括多个齿单元(8)，其中每个齿单元(8)包括齿条(6)的一个或多个齿(7)，并且每个齿单元(8)化学结合至型材保持架(2)。

2.如权利要求1所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿单元(8)最多包括24个齿(7)。

3.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿条(6)化学结合至型材保持架(2)的底部(4)和侧壁(5)。

4.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿条(6)的齿(7)限定齿孔(9)，并且，在这些齿孔(9)的高度处，齿条(6)至少部分地没有侧壁(11)。

5.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿条(6)的齿(7)是以增强纤维增强的。

6.如权利要求5所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿(7)的增强纤维分别在相应的齿(7)中独立地延伸。

7.如权利要求5所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿(7)的增强纤维是以10％和50％之间的碳纤维比例施加的碳纤维。

8.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述型材保持架(2)的增强纤维是碳纤维。

9.如权利要求8所述的剑杆(1)，其特征在于，所述型材保持架(2)的增强纤维是以50％和80％之间的碳纤维比例施加的。

10.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿条(6)比型材保持架(2)更柔韧。

11.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述齿条(6)的齿(7)被制成中空的。

12.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述化学结合是通过焊接实现的。

13.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述化学结合是通过在型材保持架(2)顶部对齿条(6)进行注射成型实现的。

14.如权利要求1或2所述的剑杆(1)，其特征在于，所述型材保持架(2)和所述齿条(6)包括相同的热塑性材料。

15.织机，包括如前述权利要求之一所述的剑杆(1)。