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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kettfadenzufuhr an Strickmaschinen.
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Mehrlagengestricke verbinden die Vorteile unverstärkter Gestricke, wie zum Beispiel eine gute Drapierbarkeit, sowie die Vorteile klassischer Gelegekonstruktion, hier insbesondere das Vorhandensein von gestreckten Verstärkungsfadenlagen aus Kettfäden und Schussfäden. Sie erzielen als Verstärkungshalbzeuge für Faserverbundwerkstoffe hohe Verbundsteifigkeiten. Mehrlagengestricke sind durch gestreckt angeordnete Verstärkungsfäden in mehreren Lagen und unterschiedlicher Ausrichtung verstärkt, wobei die einzelnen Verstärkungsfadenlagen durch Maschenfäden fixiert werden. Die Qualität der Mehrlagengestricke hat auf die Eigenschaften der daraus gefertigten Faserverbundwerkstoff-Bauteile einen unmittelbaren Einfluss.
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In der
DE 44 19 985 C2 ist ein Mehrlagengestrick offenbart, was aus zwei RL-Gestrickbahnen besteht, die mit ihren linken Warenseiten einander zugewandt sind und durch ein drittes Fadensystem miteinander verbunden sind. Es sind Lagen aus Kett- und Schussfäden in zwei RL-Gestrickbahnen eingebunden, wobei die linksseitigen Bögen durch die Lagen aus Kett- und Schussfäden verlaufen. Dabei verlaufen die linksseitigen Bögen über den äußeren Kettfaden der Lagen. Die rechtsseitigen Maschen verlaufen bis über den äußeren Schussfaden der Lagen. Durch die gestreckten Lagen der Kett- und Schussfäden werden die Kräfte im Faserverbundwerkstoff aufgenommen. Der Zusammenhalt der Lagen über die beiden Maschenfadensysteme gewährleistet eine hohe Drapierbarkeit des Gestricks.
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Insgesamt sind die folgenden Eigenschaften der Mehrlagengestricke für die Qualität eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils ausschlaggebend:
- – eine möglichst gestreckte Verstärkungsfadenanordnung,
- – keine Vorschädigung der Verstärkungsfasern durch den Fertigungsprozess,
- – gleichmäßige Kett- und Schussfadendichten,
- – eine einstellbare Drapierbarkeit,
- – kein Verzug innerhalb des Mehrlagengestricks.
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Diese Qualitätsmerkmale müssen bei der Herstellung von Mehrlagengestricken und deren späterer Verwendung für Faserverbundwerkstoff-Bauteile erreicht und sichergestellt werden. Ein Nachteil bisheriger Verfahren zur Fertigung von Mehrlagengestricken besteht darin, dass eine Reproduzierbarkeit der Eigenschaften der Mehrlagengestricke auf Grund der Zufuhrbedingungen der Verstärkungsfäden nicht oder nur eingeschränkt gewährleistet ist.
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Gemäß den Verfahren des Standes der Technik werden die Kettfäden der Strickstelle teilungsgerecht zugeführt. Dabei laufen die Kettfäden über Umlenkstellen in Kettfadenführerröhrchen ein, um sie an der Strickstelle vor einem Anstechen der austreibenden Nadeln während des Strickvorgangs zu schützen. Für die teilungsgerechte Zuführung sind die Kettfadenführerröhrchen auf einem Blech teilungsgerecht angebracht. Unter einer teilungsgerechten Anbringung versteht man, dass die Kettfadenführerröhrchen mit einem Abstand zueinander positioniert sind, der dem Abstand zweier benachbarter Nadeln in der Flachstrickmaschine entspricht.
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Der Strickstelle werden die Kettfäden in mehreren Kettfadenlagen zugeführt, zwischen denen einzelne oder mehrere Schussfäden pro Maschenreihen eingebracht werden. Dazu ist es notwendig, dass während des Einlegeprozesses des Schussfadens die jeweils benachbarten Kettfadenlagen temporär verdrängt werden, um die Bewegungsbahn des Schussfadenführers freizugeben. Das heißt, dass die Kettfadenführerröhrchen der Kettfadenzufuhreinrichtung aus den Bahnen der vor und hinter den Kettfadenführerröhrchen laufenden Schussfadenführer bewegt werden müssen, um die Schussfäden in den einzelnen Lagen des Mehrlagengestricks zu integrieren. Zu diesem Zweck sind die Kettfadenführerröhrchen an Blechstreifen aus Federstahl befestigt, die im oberen Bereich durch weitere Blechlagen versteift sind. Die in Schussrichtung relativ biegesteifen, gegeneinander beweglichen Einheiten (Blechstreifen) ermöglichen ein Ausweichen beziehungsweise Verdrängen der Kettfäden, um Platz für das Einbringen der Schussfäden zu schaffen. Dazu laufen die Schussfadenführer gestaffelt, wie bei LePhuc, Konstruktive und technologische Weiterentwicklung der Flachstricktechnik zur Herstellung von Multilayer-Gestricken mit bis zu neun Verstärkungslagen, S. 49–52, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Dissertation, 2005; TUDpress; M1272 beschrieben, in die einzelnen Bahnen der Schussfadenlagen ein und legen den jeweiligen Schussfaden zwischen die Kettfadenlagen. Die Bewegungsbahnen der Schussfadenführer werden durch das Verdrängen der Blechstreifen und den daran befestigten Kettfadenführerröhrchen frei gemacht. Zu diesem Zweck sind am jeweiligen Schussfadenführer selbst Verdrängerelemente angebracht.
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Die Nachteile des beschriebenen Verfahrens ergeben sich unter anderem daraus, dass beim Verdrängen der Kettfadenlagen durch die Schussfadenführer mit ihren Verdrängerelementen es zeitweise zum Tordieren der Kettfadenführerbleche um deren Längsachse kommt. Dieses Tordieren wird durch eine zumindest temporär bestehende zu hohe Reibung zwischen dem Verdrängerelement und dem Kettfadenführerblech oder durch das Auflaufen des Verdrängerelements auf die Blechstreifenkante verursacht. Infolge dessen positionieren sich die Kettfadenführerröhrchen in die Bewegungsbahnen der austreibenden Stricknadeln, so dass es zu Nadelbrüchen, Röhrchendeformationen, Röhrchenbrüchen und Beschädigungen der Fadenführer kommt, die ungleichmäßige Schussfadendichten, beschädigte Verstärkungsfäden und Veränderung der Drapiereigenschaften nach sich ziehen.
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Die gewünschte gestreckte Verstärkungsfadenanordnung ohne Beschädigung beziehungsweise Vorschädigung der Verstärkungsfäden wird durch das Einlegen der Schuss- bzw. Kettfäden mit konstant niedriger Fadenspannung realisiert. Besonders nachteilig wirkt sich beim gegenwärtigen Stand der Technik der Umstand aus, dass es dabei auf Grund der temporär zu hohen Reibung zwischen Fadenführern und Kettfadenführerröhrchen zu Fadenzugkraftschwankungen kommt. Damit können eine gestreckte Verstärkungsfadenanordnung und damit schädigungsfreie Verstärkungsfäden nicht garantiert werden.
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Für die volle Ausnutzung des Eigenschaftspotenzials der Verstärkungsfäden im Faserverbundwerkstoff müssen Vorschädigungen der Verstärkungsfasern während des Verarbeitungsprozesses vermieden werden. Daher ist es als ein weiterer Nachteil beim gegenwärtigen Stand der Technik anzusehen, dass es durch das Tordieren der Ketteadenführerbleche zum Anstechen der Kettfäden durch die Nadeln kommt. Darüber hinaus kommt es bei der Zuführung der Kettfäden zu Mitnahmeeffekten. Das heißt, dass benachbarte Kettfäden aneinander reiben und sich gegenseitig Filamente (Fasern) herausziehen. Damit ist eine schädigungsfreie Verarbeitung von Verstärkungsfäden in Mehrlagengestricken nicht möglich.
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Für gleichmäßige Eigenschaften von Mehrlagengestricken und damit reproduzierbare Faserverbundwerkstoffeigenschaften sind unter anderem auch gleichmäßige Schussfadendichten des Mehrlagengestricks notwendig. Beim gegenwärtigen Stand der Technik kommt es durch die Deformation beziehungsweise den Bruch der Kettfadenführerröhrchen infolge des Tordierens der Kettfadenführerbleche zu Stillstandzeiten der Strickmaschine und damit zu so genannten Standreihen. Damit sind konstante Schussfadendichten über ein längeres Gestrickstück (> 2 m) nicht gegeben.
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Eine reproduzierbare und einstellbare Drapierbarkeit des Mehrlagengestricks ist ebenfalls, wie bereits erwähnt, ein Kriterium für eine hohe Qualität von Mehrlagengestricken beziehungsweise Faserverbundwerkstoffen. Unter Drapierbarkeit versteht man die sphärische Verformbarkeit von Textilien, also die Eigenschaft der Mehrlagengestricke, sich an die Kontur dreidimensionaler Oberflächen anpassen zu können. Die Drapierbarkeit ist unter anderem abhängig von den folgenden Eigenschaften:
- – der Art der textilen Bindung,
- – der Kuliertiefe, die den Einstellwert der Maschenlänge bildet,
- – der Kett- und Schussfadendichten,
- – der Maschenfestigkeit,
- – dem Verstärkungsfadenmaterial und
- – der Garnstruktur.
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Durch das Tordieren der Kettfadenführerbleche und das Anstechen von Schussfäden werden die Schussfäden diskret geschädigt, was zu lokalen Veränderungen der Maschenstruktur führt und damit die Drapierbarkeit beeinträchtigt. Des Weiteren kommt es durch diesen Vorgang zu Fehlmaschen, das heißt, die Verstärkungsfäden werden lokal nicht vermascht und zu Maschenplatzern. Dies führt ebenfalls zur Beeinträchtigung der Drapierbarkeit. Somit kann eine reproduzierbare Drapierbarkeit des Mehrlagengestricks nicht gewährleistet werden.
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Gemäß dem Stand der Technik wird den genannten Unzulänglichkeiten bisher mit herabgesetzten Strickgeschwindigkeiten begegnet, die aber wiederum den Nachteil haben, dass damit die Produktivität der Mehrlagengestricke-Herstellung stark einschränkt wird.
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Hinzu kommt als Nachteil bisheriger Verfahren, dass bei diesen die Bandbreite der Verarbeitbarkeit von Verstärkungsfäden mit hoher Fadenfeinheit begrenzt ist. Auf Grund von Fertigungstoleranzen bei der Verbindungstechnik der Kettfadenführerröhrchen mit den Blechstreifen, insbesondere beim Löten der Kettfadenführerröhrchen auf die Kettfadenführerbleche, kann der Zwischenraum zwischen zwei ausgetriebenen Stricknadeln nicht vollständig ausgenutzt werden. Das erfordert eine Reduzierung des Querschnitts der Kettfadenführerröhrchen und senkt damit die verarbeitbare Verstärkungsfadenfeinheit.
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Die
US 4,092,838 A beschreibt eine Vorrichtung zur Kettfadenzufuhr an Strickmaschinen, bei der die Kettfadenführerröhrchen an einem Träger befestigt sind, welcher über vertikale bewegbare Führungsplatten in Wirkungsverbindung mit einer Federspann- und -lagerungseinrichtung steht. Die Kettfadenführerröhrchen sind des Weiteren teilungsgerecht sowie in Strickschlittenbewegungsrichtung unbeweglich und quer zur Strickschlittenbewegung auslenkbar befestigt. Mit diesen Ausgestaltungen der Vorrichtung soll verhindert werden, dass die Kettfäden versehentlich den falschen Nadeln zugeliefert werden und dadurch Fehlstellen in der Maschenware entstehen. Um die Kettfadenführerröhrchen quer zur Strickschlittenbewegung auszulenken, muss allerdings der gesamte Träger ausgelenkt werden. Das hat zur Folge, dass dann auch alle Kettfadenführerröhrchen immer gleichzeitig ausgelenkt werden.
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Die
AT 201 761 B beschreibt ähnliche Kettfaden-Zuführer, hier allerdings nicht für Strickmaschinen, sondern für Kettenwirkstühle. Dabei ist eine rechteckige, an Nadelbarren befestigte Platte als Trägerkörper einer Vielzahl von Kettfadenführerröhrchen vorgesehen. Um die Kettfadenführerröhrchen quer auszulenken, müssen auch hier die gesamte Trägerplatte und damit alle Kettfadenführerröhrchen gleichzeitig ausgelenkt werden.
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Aus der
DE 101 37 601 B4 ist zwar ebenfalls keine Strickmaschine, aber eine Kettenwirkmaschine mit mindestens einer Musterlegebarre bekannt, die mehrere Fadenführer aufweist, die in Versatzrichtung durch einen Antrieb hin- und herbewegbar sind, wobei der Antrieb über ein Zugelement auf die Fadenführer wirkt und jeder Fadenführer T-förmig mit einem im Wesentlichen in Versatzrichtung verlaufenden Halteteil und einem im Wesentlichen senkrecht dazu angeordneten Schaft ausgebildet ist. Dabei ist das Halteteil über eine vorbestimmte Länge am Zugelement festgelegt und mit dem Schaft starr verbunden. Das Zugelement ist vorrangig als Draht oder Seil ausgebildet und dient dazu, Zugkräfte zu übertragen. Eine Mehrzahl derartiger Zugelemente kann nebeneinander angeordnet werden, womit es möglich ist, eine entsprechende Vielzahl von Fadenführern auf unterschiedliche Weise zu steuern.
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Aus den zahlreichen oben beschriebenen Nachteisen des Standes der Technik ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung für die Fertigung von Mehrlagengestricken mit deutlich verbesserter Qualität hinsichtlich ihres Einsatzes in Faserverbundwerkstoff-Bauteilen bereitzustellen. Die Vorrichtung soll eine wesentlich höhere Produktivität des Mehrlagenstrickens ermöglichen. Des Weiteren besteht die Aufgabe in einer wesentlichen Verringerung des Verschleißes und des Wartungsaufwandes im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen der Kettfadenzufuhr.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Kettfadenzufuhr an Strickmaschinen gelöst, die Kettfadenführerröhrchen aufweist. Durch diese Kettfadenschar werden die Kettfäden als Kettfadenschar über die gesamte Strickbreite der Strickstelle zugeführt. Die Kettfadenführerröhrchen sind erfindungsgemäß über die gesamte Strickbreite der Maschine auf jeweils nur einem elastischen Träger mit einstellbarer Biegesteifigkeit teilungsgerecht befestigt, wobei sie in Strickschlittenbewegungsrichtung unbeweglich sind. Der elastische Träger ermöglicht durch seine Biegung die temporäre und lokale Verdrängung der Kettfadenführerröhrchen zur Einbringung von Schussfäden in Querrichtung zur Strickschlittenbewegungsrichtung, sodass die Kettfadenführerröhrchen quer zur Strickschlittenbewegung auslenkbar bleiben.
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Die Konzeption der Erfindung besteht in der Verbindung von einer hochpräzisen, teilungsgerechten Positionierung der Kettfadenführerröhrchen über die gesamte Strickbreite auf einem elastischen Träger mit einer einstellbaren Biegesteifigkeit quer zur Strickrichtung für eine reproduzierbare Fertigung von Mehrlagengestricken. Der Träger ist über die gesamte Breite der Kettfadenzufuhr zur Flachstrickmaschine durchgängig. Bisherige Träger waren im Vergleich dazu immer unterteilt und wurden daher abschnittsweise ausgelenkt. Der elastische Träger weist im Vergleich zu bisher unterteilten Trägern eine wesentlich geringere Biegesteifigkeit auf. Damit ist garantiert, dass die Auslenkung des Trägers mit den Kettfadenröhrchen leicht und ohne Verklemmen vor sich geht. Somit ist die Kettfadenzufuhrvorrichtung so gestaltet, dass sie sich leicht und störungsfrei und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Strickschlittens der Flachstrickmaschine auslenken lässt. Dadurch wird der Verschleiß und der Wartungsaufwand der Anlage deutlich verringert. Für die Schussfadenzuführung kann durch das elastische Verbiegen des Trägers quer zur Strickrichtung ein Verdrängerprinzip zur Anwendung kommen. Durch die Biegung des Trägers wird die temporäre und lokale Verdrängung der Kettfadenführerröhrchen zur Einbringung von Schussfäden in Querrichtung zur Bewegungsrichtung des Strickschlittens ermöglicht, ohne dass die Kettfadenführerröhrchen in die Bewegungsbahnen der Nadeln gelangen.
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Allgemein werden durch die Erfindung folgende Vorteile erzielt:
- – die reproduzierbare Fertigung von Mehrlagengestricken,
- – ein gegenüber bisherigen Vorrichtungen wesentlich geringerer Verschleiß- und Wartungsaufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- – qualitativ höhenwertige Mehrlagengestricke und
- – Erhöhung der Produktivität des Mehrlagenstrickens.
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Vorzugsweise ist der Träger der Kettfadenführerröhrchen ein biegeweiches Federstahlblech. Dabei ist das Federstahlblech in beliebiger Teilung (bezogen auf den Abstand der Kettfadenführerröhrchen) an seinen Enden bevorzugt an einem steifen Bügel befestigt und kann mittels dieses Bügels über eine Spannvorrichtung mehr oder weniger gespannt werden, wodurch der Verdrängerweg in Abhängigkeit von der Steifigkeit des Schussfadenführers einstellbar ist. Somit kann die Steifigkeit beziehungsweise der Verdrängungswiderstand an unterschiedliche Ausführungsformen der Schussfadenführer und an unterschiedlich hohe Spannungen des Schussfadens angepasst werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägermaterial ein elektroaktives Polymer. Dabei würde die Einstellung der Biegung beziehungsweise Biegesteifigkeit über die dem Träger zugeführte Stromstärke erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger der Kettfadenführerröhrchen zusätzlich an Verstärkungselementen befestigt, die die durch Reibung entstehenden Zugkräfte aufnehmen können. Dabei können diese Verstärkungselemente unter anderem Drähte oder Bleche sein. Durch Aufnahme von durch Reibung verursachte Zug-, Druck- und Querkräfte in Richtung der Bewegung des Strickschlittens der Strickmaschine wird die unveränderliche Position der Kettfadenführerröhrchen sichergestellt.
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Vorzugsweise werden die Kettfäden den Kettfadenführerröhrchen teilungsgerecht und ohne gegenseitige Mitnahmeeffekte über auf einem Druckstab befestigte Fadenleitelemente zugeführt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Figur. Es zeigt:
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1: eine Vorrichtung zur Kettfadenzufuhr.
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Eine Vorrichtung zur Kettfadenzufuhr besteht gemäß 1 aus zwei parallel zueinander orientierten steifen Bügeln 1. An diesen steifen Bügeln 1 sind drei senkrecht zu diesen orientierte parallele Querverbindungen 2, 3 und 4 mit ihren Enden so angebracht, dass sie die beiden steifen Bügel 1 jeweils miteinander verbinden. Eine der Querverbindungen besteht in Form eines elastischen Trägers 4, zum Beispiel eines Federstahlblechs 4, das an seinen Enden mittels zusätzlicher Verbindungsteile 4a mit dem steifen Bügel 1 verbunden ist. Auf dem elastischen Träger 4 sind die Kettfadenführerröhrchen 5, durch welche die Kettfäden der Strickstelle von oben zugeführt werden, über die gesamte Strickbreite der Strickmaschine in Strickschlittenbewegungsrichtung teilungsgerecht starr und untrennbar befestigt. Dabei ist „teilungsgerecht” definiert als Abstand äquivalent dem Abstand zweier benachbarter Nadeln der Strickmaschine. Der Träger 4 der Kettfadenführerröhrchen 5 ist außerdem an mehreren senkrecht zu dem Träger 4 orientierten Verstärkungselementen 6 gemäß 1 von Drähten 6 befestigt, die die durch Reibung entstehenden Zugkräfte aufnehmen können. Die Drähte 6 verbinden den Träger 4, der die steifen Bügel 1 an zwei Bügelenden 1a auf gleicher Höhe verbindet, mit dem parallel dazu orientierten Druckstab 3, dessen Enden jeweils nahe des mittleren Bereiches 1b der steifen Bügel 1 befestigt sind und somit für eine zweite Verbindung der beiden steifen Bügel 1 sorgen. Auf dem Druckstab 3 sind über die gesamte Strickbreite Fadenleitelemente 7 angeordnet. Diese auf dem Druckstab 3 befestigten Fadenleitelemente 7 dienen dazu, die Kettfäden den Kettfadenführerröhrchen 5 teilungsgerecht ohne gegenseitige Mitnahmeeffekte zuzuführen.
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Eine dritte Querverbindung zwischen den beiden steifen Bügeln 1 besteht in einer Spannvorrichtung 2. Diese Spannvorrichtung 2 ist mit ihren Enden ebenfalls im mittleren Bereich des steifen Bügels 1 befestigt, doch im Vergleich zum Druckstab 3 weiter in die Richtung des dem Ende 1a mit dem Federstahlblech 4 entgegengesetzten Endes 1b. Die Spannvorrichtung 2 ist an zwei Halterungsteile 8 angebracht, die hakenförmig ausgebildet sind. Dabei besteht eine Verbindung zwischen einer Fläche 8a jeweils eines Halterungsteils 8 mit jeweils einem Bügel 1, wobei diese Fläche 8a über den Bügelrand 9 hinaus in den Zwischenraum 10 zwischen den beiden Bügeln 1 hineinragt. Am in den Zwischenraum 10 gerichteten Ende des Halterungsteils 8 ist senkrecht zur Fläche 8a des Halterungsteils 8 eine Fläche 8b des Halterungsteils 8 ausgebildet, die parallel zum Bügel 1 ausgerichtet ist, wodurch jeweils ein Zwischenraum 11 zwischen der Fläche 8b des Halterungsteils 8 und dem Bügelrand 9 besteht. Die Spannvorrichtung 2 weist eine Gewindeachse 12 auf, die durch die Flächen 8b der Halterungsteile 8 hindurch verlaufend, mit ihren Gewindeachsenenden 12a jeweils in diese Zwischenräume 11 hineinragen und dort mit koaxialen Einstellmuttern 13 versehen sind. Jede Einstellmutter 13 liegt jeweils an eine Fläche 8b des Halterungsteils 8 an. Durch die Drehung der Einstellmuttern 13 erfolgt eine längsaxiale Verschiebung der Einstellmuttern 13 entlang der Gewindeachse 12 und somit eine Veränderung des Drucks auf die Flächen 8b der Halterungsteile 8, die wiederum mit den steifen Bügeln 1 verbunden sind. Auf diese Weise wirken die Einstellmuttern 13 als Spannelemente 13 der Spannvorrichtung 2, mit denen das Federstahlblech 4 zwischen den steifen Bügeln 1 mehr oder weniger gespannt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bügel, steifer Bügel
- 1a
- Bügelende
- 1b
- Bügelende
- 2
- Spannvorrichtung
- 3
- Druckstab
- 4
- Federstahlblech, Träger
- 4a
- Verbindungsteile mit dem steifen Bügel 1
- 5
- Kettfadenführerröhrchen
- 6
- Verstärkungselemente, Drähte
- 7
- Fadenleitelemente
- 8
- Halterungsteil
- 8a
- Fläche des Halterungsteils 8
- 8b
- Fläche des Halterungsteils 8
- 9
- Bügelrand
- 10
- Zwischenraum (zwischen den beiden Bügeln 1)
- 11
- Zwischenraum (zwischen Fläche 8a des Halteteils 8 und Bügel 1)
- 12
- Gewindeachse
- 12a
- Gewindeachsenenden
- 13
- Einstellmuttern, Spannelemente
