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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flechtmaschine zur Herstellung von Geflechtstrukturen mit einem Rahmen, in dem eine Mehrzahl von Klöppeln mit damit verbundenen Garnspulen in sich periodisch kreuzenden Laufbahnen umlaufend angetrieben angeordnet sind, wobei die Klöppel mit ihrer Längsachse parallel zur Rotationsachse der Laufbahnen ausgerichtet sind, und mit einem zwischen den Klöppeln und einem Flechtkern angeordneten Flechtring zur Umlenkung der aus den Klöppeln auslaufenden Flechffäden auf den Flechtkern zu sowie ein entsprechendes Verfahren und eine Geflechtstruktur.
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Eine gattungsgemäße Flechtmaschine ist aus der Schrift
DE 10 2009 007 949 A1 bekannt, wobei dort der Flechtring zeichnerisch nicht näher dargestellt ist. Die Flechtfäden werden durch eine Vorschubbewegung des Flechtkerns von den Garnspulen aus den Klöppeln durch eine Auslauföse an den Klöppeln abgezogen. Im Abschnitt zwischen der Auslauföse und dem Flechtring verlaufen die Flechtfäden in einem schrägen Winkel zur Rotationsachse der Laufbahnen und dem mittleren Durchmesser der Laufbahnen. Durch den Fadenabzug schräg zur axialen Richtung der Klöppel wirken permanent nicht nur axial ausgerichtete Kräfte auf die Gleitelemente der Klöppelführung. Zusätzlich ergeben sich nicht unerhebliche Momente auf die Klöppelkonstruktion. Diese führen zu einem unerwünschten Verschleiß und Geräuschemissionen. Die auftretenden Kräfte begrenzen die mögliche Maschinendrehzahl und damit die Produktivität derartiger Flechtmaschinen.
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Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flechtmaschine und ein Verfahren zur Herstellung von Geflechtstrukturen mit einer Flechtmaschine zu schaffen, durch die die Stärke der auf die Klöppel einwirkenden Kräfte aus einer nicht-axialen Richtung verringert wird, sowie eine Geflechtstruktur, die aus mehreren Flechtfäden eines flechtbaren Materials hergestellt ist, bei der die von den Klöppeln abgezogenen Flechtfäden im Bereich der Auslauföse mit geringeren Kräften aus einer nicht-axialen Richtung belastet gewesen sind.
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Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Flechtmaschine gelöst, indem in einer gattungsgemäßen Flechtmaschine in einem Abschnitt zwischen Auslaufösen der Klöppel und dem Flechtring ein ringähnliches Gebilde angeordnet ist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Flechtrings.
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Die Aufgabe wird für ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, indem die Flechtfäden über ein ringähnlichen Gebildes geführt werden, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Flechtrings, wobei das ringähnliche Gebilde in einem Abschnitt zwischen Auslaufösen der Klöppel und dem Flechtring angeordnet ist.
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Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Geflechtstruktur gelöst, indem die Geflechtstruktur mit einer Flechtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder nach einem Verfahren gemäß Anspruch 8 hergestellt worden ist.
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Das ringähnliche Gebilde ist ein Stützelement, dass im Abschnitt zwischen den Auslaufösen und dem Flechtring angeordnet ist und in diesem Bereich die von den Klöppeln abgezogenen Flechtfäden so abstützt, dass sich die auf den jeweiligen abgestützten Faden einwirkenden nicht axialen Kräfte verringern. Das ringähnliche Gebilde kann ringförmig gestaltet sein, es sind aber auch andere Formgestaltungen möglich, bei denen die Ringform nicht streng eingehalten wird, jedoch die Stützfunktion im Sinne der Erfindung erhalten bleibt. Das ringförmige Gebilde kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Es kann der gesamten Länge der Laufbahnen oder auch nur einem Teilabschnitt der Laufbahnen folgend ausgestaltet sein.
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Der Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes sollte maximal etwa dem Außendurchmesser der Laufbahnen entsprechen, da sich bei einem Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes, der deutlich größer als der Außendurchmesser der Laufbahnen ist, der Anstellwinkel, in dem die Flechtfäden vom ringähnlichen Gebilde zum Flechtring geführt werden müssen, noch steiler ist als es nach dem Stand der Technik erforderlich ist, obwohl sich immerhin die auf die Klöppel einwirkenden nicht axialen Kräfte verringern.
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Durch das ringähnliche Gebilde werden die von den Flechtfäden auf die Klöppel übertragenen nicht in axialer Richtung wirkenden Kräfte erheblich verringert. Die Flechffäden werden von der Auslauföse aus nicht mehr sofort schräg nach unten zum Flechtring hin gezogen, sondern sie werden zunächst in einem weniger steilen Winkel aus der Auslauföse herausgezogen und erst in Förderrichtung hinter dem ringähnlichen Gebilde stärker in Richtung auf den Flechtring zu umgelenkt. Die nicht in axialer Richtung wirkenden Kräfte werden auf diese Weise zumindest teilweise von dem ringähnlichen Gebilde aufgenommen und abgetragen.
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Die Klöppel und die Gleitelemente der Klöppelführung sind von den nicht in axialer Richtung wirkenden Kräften entlastet. Der Verschleiß der ohne das erfindungsgemäße ringähnliche Gebilde höher belasteten Bauteile ist dadurch verringert, und auch der Maschinenbetrieb wird dadurch leiser. Auch die Flechtqualität der mit der Flechtmaschine herzustellenden Flechtstrukturen ist verbessert, weil die Rückkopplungen von Kräften auf die Führungselemente der Klöppel und auf die Klöppel selbst verringert sind und sich das Gleit- und Abziehverhalten der Flechffäden dadurch vergleichmäßigt. Die erfindungsgemäß ausgestatteten Maschinen können mit einer höheren Geschwindigkeit und damit auch mit einer größeren Produktivität betrieben werden.
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Das kreisförmige Gebilde kann aus einem passend gebogenen Rohr oder einem passend gebogenen massiven Draht gebildet sein, oder es handelt sich um eine in eine kreisbogenähnliche Form gebogene Leiste. Der Bereich, in dem die Flechffäden auf der Oberfläche des kreisförmigen Gebildes aufliegen, verfügt bevorzugt über eine in Förderrichtung der Flechffäden gerundet verlaufend gestaltete Oberfläche. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung der über das kreisförmige Gebilde gleitenden Flechtfäden verringert, insbesondere, wenn die Flechffäden aus einem empfindlichen Material wie beispielsweise Karbon hergestellt sind. Bei einer gerundeten Gestaltung der Oberfläche ergibt sich eine größere Auflagezone, in der die auf den jeweiligen Faden wirkenden Zugkräfte gleichmäßiger über eine größere Fadenlänge verteilt in das kreisförmige Gebilde eingeleitet werden können.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegen die Flechtfäden auf dem Außenumfang des ringähnlichen Gebildes auf. Durch das Aufliegen auf dem Außenumfang können die Flechtfäden leicht über die Oberfläche des ringähnlichen Gebildes gleiten. Dadurch werden die Flechtfäden in Zugrichtung möglichst schonend abgestützt und umgelenkt. Durch das lose Aufliegen auf dem Außenumfang des Gebildes können die Flechffäden aber auch leicht ihre seitliche Ausrichtung auf dem Außenumfang des ringähnlichen Gebildes verändern, so dass sich ein Faden ungehindert der jeweiligen Lage des zugehörigen Klöppels während dessen Umlaufs entlang der Laufbahnen in seiner Ausrichtung anpassen kann. Die Kontaktzone sollte zudem ein gleitfreundliches Material aufweisen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes dem mittleren Durchmesser der Laufbahnen. Die sich periodisch kreuzenden Laufbahnen verfügen über einen äußeren und einen inneren Klöppelbahn-Durchmesser, da sich die Klöppel im Verlauf ihrer umlaufenden Bewegung auch in radialer Richtung wiederholt von der Rotationsachse der Laufbahnen entfernen und wieder annähern. So ergeben sich in jedem Fall laufend unterschiedliche Winkel, in denen die Flechffäden von den Klöppeln abgezogen werden. Je nachdem, wie der Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes gewählt wird, können diese Winkelgrade größer oder kleiner ausfallen. Wird der Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes so gewählt, dass dieser dem mittleren Durchmesser der Laufbahnen entspricht, so werden zumindest in diesem mittleren Bereich die Flechtfäden gerade ohne eine Winkellage aus der Auszugöse abgezogen. Da es sich beim Durchmesser um den mittleren Durchmesser der Laufbahnen handelt, bleiben aber auch die Winkelwerte, mit denen die Flechtfäden beim äußersten und innersten Klöppelbahn-Durchmesser aus der Auszugöse ausgezogen werden, bei niedrigstmöglichen Werten. Durch diesen vorteilhaften Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes bleibt das Gleit- und Abziehverhalten der Flechffäden von der aktuellen Lage der Klöppel auf der Laufbahn nahezu unbeeinflusst, und es kann eine sehr gleichmäßige Flechtqualität erzielt werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das ringähnliche Gebilde der Rotationsachse der Laufbahnen entlang in einem Abstand zur Ebene der Auslaufösen angeordnet, der kürzer ist als der Abstand des ringähnlichen Gebildes zum Flechtring. Durch eine dichtere Lage des ringähnlichen Gebildes zu den Klöppeln als zum Flechtring kann der Anstellwinkel, in dem die Flechtfäden vom ringähnlichen Gebilde zum Flechtring geführt sind, wegen des verbleibenden größeren Abstands des ringähnlichen Gebildes vom Flechtring in einem flacheren Winkel im Verhältnis zur Bewegungsrichtung des Flechtkerns im Bereich der Flechtzone gehalten werden. Hierdurch werden die nicht in axialer Richtung auf den Flechtring und das ringähnliche Gebilde wirkenden Kräfte abermals möglichst gering gehalten, was ebenfalls der Flechtqualität zugute kommt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das ringähnliche Gebilde verstellbar. Die Verstellbarkeit kann sich auf die räumliche Lage in Längs- und/oder Querrichtung, den Außendurchmesser, die Form und/oder andere Parameter beziehen. Durch die Verstellbarkeit kann das ringähnliche Gebilde an unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen angepasst werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das ringähnliche Gebilde aus demselben Material hergestellt wie der Flechtring und/oder eine Beschichtung aus einem polymeren Material aufweist. So kann das Material aus einem Edelstahl oder einem anderen metallischen Werkstoff bestehen, oder die Kontaktzone weist eine polymere Beschichtung aus einem gleitfreundlichen Material, wie beispielsweise PTFE, auf. Das Oberflächenmaterial des ringähnlichen Gebildes kann insbesondere identisch sein zum Oberflächenmaterial des Flechtrings, so dass sich identische Haftreibungswerte ergeben.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind auch Stehfäden über den Außenumfang des ringähnlichen Gebildes geführt. Die Stehfäden werden zwar nicht aus bewegten Klöppeln ausgezogen, eine Verringerung der nicht in axialer Richtung wirkenden Kräfte auch auf die Auslaufpositionen für die Stehfäden wirkt sich allerdings auf diese sowie auf die Qualität der herzustellenden Geflechts positiv aus, wenn auch die Auslaufpositionen für die Stehfäden mit ihrer Längsachse parallel zur Rotationsachse der Laufbahnen ausgerichtet sind.
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Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Teilansicht einer Flechtmaschine gemäß dem Stand der Technik von der Seite,
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2: ein Kräftediagramm über die nach dem Stand der Technik auf den Faden wirkenden Kräfte,
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3: ein Kräftediagramm über die nach der Erfindung auf den Faden wirkenden Kräfte, und
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4: eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Flechtmaschine von der Seite.
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In 1 ist eine Teilansicht einer Flechtmaschine 2 gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Flechtmaschine 2 verfügt über einen Rahmen 4, in dem Klöppel 6 in sich periodisch kreuzenden Laufbahnen umlaufend angetrieben angeordnet sind. Neben den bewegten Klöppeln 6 gibt es im Ausführungsbeispiel auch ortsfest mit dem Rahmen verbundene Ablaufpositionen 7 für Stehfäden, die nicht bewegt sind. Ihre Längsachse 10 ist parallel zur Rotationsachse 8 der Laufbahnen ausgerichtet. Die Laufbahnen, an denen sich die bewegten Klöppel 6 entlang bewegen, haben eine gemeinsame Rotationsachse 8, um die herum die Laufbahnen in den für den Flechteffekt erforderlichen alternierenden Bögen die bewegten Klöppel 6 geführt sind. Die Klöppel 6 sind so am Rahmen 4 angeordnet, dass sich ihre Längsachse 10 ebenfalls parallel zur Rotationsachse 8 der Laufbahnen ausrichtet.
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Die von den Klöppeln 6 abgezogenen Flechtfäden 14a laufen von der Auslauföse 18 eines jeden Klöppels 6 aus zunächst bis zum Flechtring 12, an dem die Flechtfäden 14a dann auf den Flechtkern 16 zu umgelenkt werden. Zusätzlich laufen im Ausführungsbeispiel auch die von der Ablaufposition 7 abgezogenen Stehfäden 14b bis zum Flechtring 12.
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Aus der 1, die den vorbekannten Stand der Technik zeigt, ist erkennbar, dass die Flechtfäden 14a von der Auslauföse 18 aus bis zum Flechtring 12 in einem steilen Anstellwinkel im Verhältnis zur Rotationsachse 8 verlaufen. Die vom beweglich angetriebenen Flechtkern 16 ausgeübte Zugkraft ist im Abschnitt zwischen den Flechtring 12 und der Auslauföse 18 in eine zur Längsachse 10 der Klöppel 6 schräg verlaufende Richtung umgelenkt.
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Die in der Flechtmaschine 2 gemäß dem Stand der Technik auf die Flechtfäden 14a einwirkenden Zugkräfte sind in 2 noch einmal in einem Kräftediagramm deutlicher aufgeschlüsselt dargestellt. Die Fadenzugkraft FZ teilt sich auf in einen Kraftvektor FA, der den Axial-Anteil der Fadenzugkraft FZ darstellt, sowie einen Anteil FR, der den in radialer Richtung wirkenden Anteil der Fadenzugkraft FZ illustriert. Aufsummiert ergeben die beiden Zugkraftanteile FA und FR die Fadenzugkraft FZ. Aus dem Kräftediagramm in 2 ist erkennbar, dass der Radial-Anteil FR an der gesamten auf einen Klöppel 6 einwirkenden Fadenzugkraft FZ im Ausführungsbeispiel sehr groß ist und etwa die Hälfte der gesamten Fadenzugkraft FZ ausmacht. Anhand des Kräftediagramms in 2 wird somit deutlich, dass die Klöppel 6 selbst sowie die Lagerung der Klöppel 6 im Rahmen 4 sowie die Ablaufpositionen 7 erhebliche Kräfte aufzunehmen haben, die sich insbesondere auch aus der Aufsummierung der von allen Flechtfäden 14a in die Flechtmaschine 2 eingebrachten Radialzugkräfte FR aufsummieren.
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In dem Kräftediagramm gemäß 3 ist gezeigt, dass sich durch die Abstützung eines Fadens 14 durch das ringähnliche Gebilde 20 die Winkelstellung des Fadens 14 im Bereich zwischen der Auslauföse 18 und dem ringähnlichen Gebilde 20 erheblich abgeflacht hat. Durch die Abflachung des Anstellwinkels des Fadens 14 in diesem Bereich hat sich die Radialzugkraft FR im Verhältnis zu dem in 2 dargestellten Kräftediagramm erheblich verringert. Durch das ringähnliche Gebilde 20 ist es möglich, dass auf die Auslauföse 18 eines Klöppels 6 oder einer Ablaufposition 7 zum deutlich überwiegenden Teil nur noch die Axialzugkräfte FA einwirken. Die nicht in axialer Richtung auf die Klöppel 6 und die Ablaufpositionen 7 wirkenden Zugkräfte sind somit durch das ringähnliche Gebilde 20 erheblich reduziert.
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In 4 ist eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Flechtmaschine 2 aus einer Ansicht von der Seite gezeigt. In 4 ist gut erkennbar, dass das ringähnliche Gebilde 20 den Verlauf der Flechtfäden 14a im Zwischenraum zwischen der Ebene der Auslaufösen 18 und dem ringähnlichen Gebilde 20 auf einen zur Rotationsachse 8 nahezu oder tatsächlich parallelen Verlauf abändert, weil sein Außendurchmesser, über den die Flechtfäden 12 geführt sind, größer ist als der Innendurchmesser des Flechtrings 12, um den herum die vom ringähnlichen Gebilde 20 kommenden Flechtfäden 12 von außen nach innen auf den Flechtkern 16 zu geführt und umgelenkt sind. Der Innendurchmesser des Flechtrings 12 definiert den Anstellwinkel, mit dem die Flechtfäden 12 vom Flechtring 12 auf den Flechtkern 16 geführt werden. Zwar ergeben sich noch geringe Anstellwinkel zwischen den Auslaufösen 18 und dem ringähnlichen Gebilde 20, wenn die bewegten Klöppel 6 im Verlauf der Laufbahnen zwischen dem äußeren Klöppelbahn-Durchmesser 22 und dem inneren Klöppelbahn-Durchmesser 24 hin und her bewegt werden, im Mittel ergibt sich allerdings eine Fadenrichtung, die in etwa der Stehfadenauslauf-Lage 26 entspricht, für den sich im Ausführungsbeispiel kein Anstellwinkel ergibt, da der Außendurchmesser des ringähnlichen Gebildes 20 den mittleren Durchmessern der Laufbahnen und der Anordnung der Ablaufpositionen 7 für die Stehfäden 14b entspricht.
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In der Ansicht in 4 ist auch erkennbar, dass der Abstand A1 zwischen der Ebene der Auslaufösen 18 und dem ringähnlichen Gebilde 20 kleiner ist als der Abstand A2 zwischen dem ringähnlichen Gebilde 20 und dem Flechtring 12. Je kleiner der Abstand A1 ausfällt, umso geringer ist der Anstellwinkel der Flechtfäden 14a im Abschnitt A2 im Verhältnis zur Rotationsachse 8.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, das Ausführungsbeispiel auf eine ihm als geeignet erscheinende Weise abzuwandeln, um es dadurch an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009007949 A1 [0002]
