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Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmodul für Textilmaschinen, insbesondere für Tuftinganwendungen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Werkzeugmodul zur Befestigung an einer Barre einer Textilmaschine, wie beispielsweise einer Tuftingmaschine oder auch einer Wirkmaschine.
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Die Barre einer Tuftingmaschine oder Wirkmaschine ist mit einer großen Anzahl von Werkzeugen, wie beispielsweise Greifern, Nadeln, Lochnadeln, Messern oder dergleichen versehen, die gruppenweise in Modulen zusammengefasst sind. Jedes Modul umfasst einen Grundkörper, in oder an dem eine Anzahl von Werkzeugen befestigt sind. Um die Barre mit Werkzeugen zu bestücken, werden Module mit der Barre verbunden.
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Dieses Prinzip ist aus der
DE 42 23 642 C2 , der
DE 44 11 277 A1 , der
US 5,947,942 zu entnehmen. Die Modulkörper sind dabei typischerweise mit Formschlussstrukturen versehen, die eine lagerichtige Positionierung jedes Moduls an der Barre erleichtern.
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Weiter ist aus der
DE 199 28 885 C1 ein Modul mit einer in dem Modulkörper vorgesehenen größeren Ausnehmung versehen, in die ein Positionierelement einlegbar ist. Dieses durchgreift mit Ausrichtstrukturen in dem Modulkörper vorgesehene Öffnungen, um mit diesen Öffnungen in lagerichtigen Eingriff zu kommen. Das Einlegeteil weist weitere Ausrichtstrukturen auf, die mit dazu komplementären Formen der Barre in Anlage kommen. Ein Satz verschiedener Einlegeteile, die mit unterschiedlichen Ausrichtstrukturen versehen sind, ermöglicht die Anpassung an verschiedene Barrensysteme.
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Weiter ist aus der
DE 10 2012 112 553 B3 ein Werkzeugmodul bekannt, dessen Modulkörper Ausrichtstrukturen und an den Ausrichtstrukturen entlang laufende Vertiefungen aufweist. Diese sollen einer verbesserten Positionierung der Module an einer Barre dienen.
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Ein großer Teil der auf die Werkzeuge einer Textilmaschine aufgebrachten Antriebsleistung wird durch Reibung in Wärme verwandelt, wobei ein relativ großer Wärmeanteil an den Werkzeugen entsteht. Insbesondere bei Tuftingmaschinen und Kettenwirkmaschinen kann dies zu einer Längsausdehnung der Barre führen, was für den Betrieb der Maschine nachteilig sein kann. Außerdem trifft mit zunehmender Arbeitsgeschwindigkeit, d.h. Schwingfrequenz der Barre, eine erhebliche Steigerung der dynamischen, insbesondere auf Lager und Antriebe einwirkenden Lasten sowie auch eine erhöhte Biegebelastung der Barre auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem sich die Arbeitsgeschwindigkeit einer Textilmaschine, deren Werkzeuge in Modulen gefasst sind, steigern lässt.
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Diese Aufgabe wird mit dem Werkezugmodul nach Anspruch 1 gelöst:
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Das erfindungsgemäße Werkzeugmodul weist einen Modulkörper mit einer Anlagefläche auf, auf oder an der eine Ausrichtstruktur zur Positionierung an einer Barre vorgesehen ist. Die Ausrichtstruktur umfasst wenigstens einen Vorsprung und/oder wenigstens eine Vertiefung, die mit einer entsprechenden komplementären Form der Barre in Eingriff gelangen können, um eine eindeutige Positionierung des Werkzeugmoduls an der Barre zu ermöglichen. Im einfachsten Fall wir die Ausrichtstruktur durch eine durchgehende oder unterbrochene Leiste gebildet die am Rand einer Anlagefläche angeordnet ist, mit der der Modulkörper mit der Barre in Anlage kommt. Die Leiste weist dann eine Auflagefläche auf, die auf einer weiteren Fläche der Barre aufliegt. Die Leiste kann zwischen der Anlagefläche und einer Schmalseite des Modulkörpers angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß ist das Werkzeugmodul von mindestens einer nicht mit der Befestigungsöffnung übereinstimmenden Öffnung durchsetzt, die somit weder Befestigungsfunktion noch Positionierungsfunktion (Formschlussfunktion) hat. Die Öffnung hat vorzugsweise einen geschlossenen Rand, kann aber auch eine an den seitlichen Schmalseiten des Moduls offene maulartige Öffnung sein. Die die Anlagefläche durchsetzende und an der von der Anlagefläche abgewandten Seite offene von der Befestigungsöffnung getrennte Öffnung reduziert das Gewicht des Werkzeugmoduls, reduziert die Wärmeübergangsfläche von dem Modul auf die Barre und reduziert somit auch die Erwärmung der Barre. Außerdem kann die mindestens eine Öffnung während des Betriebs der Maschine die Kühlung des Moduls fördern. Die durch Reibung der Werkzeuge an einem Backing oder sonstigem Textil oder an einem Faden entstehende Wärme wird von dem Modulkörper aufgenommen und an die Umgebung sowie nun in reduzierter Weise an die Maschinenbarre abgegeben. Übergroße Wärmeeinbringung in die Barre und somit eine Längung derselben während des Betriebs wird vermieden. Idealerweise wird die Wärme in die Umgebungsluft abgeleitet. Durch den schwingenden Betrieb einer Barre mit den daran befestigten Werkzeugen wird Konvektion erzwungen. Die wenigstens eine von der Befestigungsöffnung getrennte Öffnung erzeugt bei Betrieb der Maschine eine zusätzliche Verwirbelung der mit dem Modul in Berührung stehenden Luft, was zu einer erhöhten Konvektion und somit erhöhten Wärmeabfuhr führt.
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Der Modulkörper ist vorzugsweise in einem Gießprozess hergestellt, wobei als Gießmaterial vorzugsweise eine Zinklegierung zur Anwendung kommt. Die Werkzeuge, beispielsweise Tuftingnadeln, Greifer, Messer oder dergleichen, werden mit einem Befestigungsende in diesem Modulkörper gefasst, d.h. in diesen eingegossen. Nach dem Erstarren und Abkühlen der Modulkörper können diese insbesondere an ihren positionsbestimmenden Flächen, zum Beispiel der Anlagefläche, eine gewisse Geradheitsabweichung (Unebenheit) aufweisen. Durch die Ausbildung von mindestens einer zusätzlichen Öffnung, die die Anlagefläche und den Modulkörper durchsetzt, werden Geradheitsschwankungen des Modulkörpers reduziert und der Fehlereinfluss solcher Geradheitsabweichungen auf die Positioniergenauigkeit reduziert. Die gesamte Einspannsituation des Werkzeugmoduls wird somit verbessert.
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Die Anlagefläche des Werkzeugmoduls ist die der Barre zugewandte und im Betrieb an dieser anliegende Fläche. Vorzugsweise ist die Anlagefläche eben ausgebildet, wobei von der Anlagefläche zu der Ausrichtstruktur gehörige Elemente weg ragen. Solche Elemente können Vorsprünge in Gestalt von prismatischen, zylinderförmigen oder kuppelförmigen Vorsprüngen gehören, die sich vorzugsweise parallel zueinander von der Anlagefläche weg erstrecken. Diesen Vorsprüngen sind typischerweise entsprechende Ausnehmung in der Barre zugeordnet. Zusätzlich oder alternativ gehört zu den Vorsprüngen vorzugsweise eine durchgehende oder besser noch unterbrochene Leiste, die an eine Schmalseite des Modulkörpers angrenzend angeordnet ist. Diese Schmalseite ist diejenige Seite, die von Werkzeugschäften der Textilwerkzeuge durchsetzt ist. Wenn die Leiste unterbrochen ist, kann sie auf zwei an den Ecken des Moduls stehende Vorsprünge reduziert sein. Dies erbringt eine maximale Gewichtsreduktion bei vollständigem Erhalt oder Verbesserung der Positioniergenauigkeit. Ist die Leiste die einzige vorhandene Ausrichtstruktur lassen sich die Module an der Barre zur Maschineneinrichtung seitlich justieren oder verschieben.
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Die oben genannten zum Beispiel zylinderförmig oder anderweitig ausgebildeten Vorsprünge sind vorzugsweise zu beiden Seiten der Befestigungsöffnung auf einer Linie angeordnet, die zu der Schmalseite des Modulkörpers und somit zu der dort vorgesehenen Leiste parallel angeordnet ist. Durch diese Aufteilung wird zwischen einer Zone des Modulkörper, in dem die Werkzeugschäfte gefasst sind, und einer anderen Zone, die die Befestigungsöffnung und zu beiden Seiten derselben die Vorsprünge enthält, eine dritte Zone geschaffen, in der die zusätzlichen Öffnungen zur Gewichtsreduktion, Geradheitsverbesserung und Konvektionsverbesserung angeordnet sind. Somit sind die die Werkzeugschäfte fassende Zone und die der Befestigung dienende Zone durch zwei, vorzugsweise drei, zueinander parallel orientierte Stege miteinander verbunden, von denen wenigstens zwei, vorzugsweise drei, jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen können.
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Typischerweise weist die Befestigungsöffnung einen Durchmesser auf, der wesentlich mit dem Durchmesser eines der Vorsprünge übereinstimmt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es wird jedoch angestrebt, den Durchmesser der Befestigungsöffnung an das Befestigungsmittel anzupassen, um den Befestigungsabschnitt des Modulkörpers nicht über Gebühr zu schwächen. Sofern überhaupt eine gewisse geringe Nachgiebigkeit des Modulkörpers gewünscht wird, kann diese durch die zwei bis drei sich zwischen den Befestigungsabschnitt und dem Werkzeugabschnitt erstreckenden Stege erbracht werden.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 das erfindungsgemäße Werkzeugmodul, in einer schematisierten perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Anlagefläche,
- 2 das Werkzeugmodul nach 1, in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf seine von der Anlagefläche weg weisenden Seite,
- 3 das Werkzeugmodul nach 1 und 2, in Draufsicht mit Blick auf die Befestigungsseite,
- 4 das Werkzeugmodul nach 1 bis 3, in Seitenansicht,
- 5 das Werkzeugmodul nach den 1 bis 4, in Draufsicht auf seine Anlagefläche,
- 6 das Werkzeugmodul nach den 1 bis 5 mit Blickrichtung auf die Spitzen der Werkzeuge.
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In 1 ist zur lediglich beispielhaften Veranschaulichung von Merkmalen der Erfindung ein Werkzeugmodul 10 veranschaulicht, zu dem ein Modulkörper 11 und an diesem gehaltene Werkzeuge 12 bis 18 gehören. Als Werkzeuge sind beispielhaft Tuftingnadeln veranschaulicht. Es können aber gleichermaßen anderweitige, im Gleichtakt parallel zueinander arbeitende Werkzeuge wie zum Beispiel Lochnadeln, Greifer, Finger, Messer oder dergleichen, vorgesehen sein. Unabhängig davon, sind die Werkzeuge 12 bis 18 parallel zueinander angeordnet und mit ihrem jeweiligen Schaftende in dem Modulkörper 12 verankert. Beispielhaft sind sieben Werkzeuge dargestellt. Es können aber auch Werkzeuge in jeder anderen gewünschten Anzahl, auch Einzelwerkzeuge an dem Modulkörper 11 vorgesehen sein.
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Der Modulkörper 11 ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere einer Zinklegierung, einer Zink/Aluminium-Legierung oder einer anderen, bei einer Temperatur unterhalb 1000°C schmelzenden Metalllegierung ausgebildet. Insbesondere kann der Modulkörper 11 als Druckgusskörper ausgebildet sein.
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Der Modulkörper 11 hat im Wesentlichen die Form einer flachen Platte mit einer Schmalseite 20, von der sich zumindest ein Werkzeug, hier die Werkzeuge 12 bis 18 weg erstrecken. Weiter weist der Modulkörper 11 eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche 21 auf, die in Gebrauch mit einer Barre zur Aufnahme und Positionierung der Werkzeuge 12 bis 18 in Berührung steht. An der gegenüber liegenden Seite den Modulkörpers 11 ist eine im Wesentlichen ebene oder auch mit weiteren Strukturen versehene Rückseite ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zu der Anlagefläche 21 orientiert ist.
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Insbesondere an der Anlagefläche 21 wie auch im Übergang zu der Schmalseite 20 sind Elemente vorgesehene, die eine Ausrichtstruktur 22 bilden oder zu einer solchen gehören. Zu diesen Elementen gehören beispielsweise zwei zylinderförmige Vorsprünge 23, 24, die vorzugsweise parallel zueinander von der Anlagefläche 21 weg ragen. Die Enden der Vorsprünge 23, 24 können jeweils mit einer Einführschräge (Fase), einer gerundeten Kuppe oder dergleichen versehen sein. Alternativ können die Vorsprünge 23, 24 von der Kreisform abweichende Querschnittsformen, wie beispielsweise mehreckige Formen, aufweisen oder als gerundete Kuppeln ausgebildet sein.
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Zu der Ausrichtstruktur 22 kann zusätzlich oder alternativ eine mit einer Unterbrechung 25 versehene Rippe 26 gehören, die zwischen der Schmalseite 20 und der Anlagefläche 21 angeordnet ist. Die Rippe 26 kann von der Anlagefläche 20 durch eine Nut 27 getrennt sein - es wird dazu insbesondere auf 4 verwiesen. Die Rippe 26 weist vorzugsweise eine zu der Anlagefläche 21 im rechten Winkel orientierte Auflagefläche 21a auf. Beide Anlageflächen 21, 21a stehen in montiertem Zustand mit einer Barre in Berührung. Die Ausnehmung 25 liegt mit ihrem Boden vorzugsweise etwa in einer Ebene mit der Anlagefläche 21. Die zu beiden Seiten der Ausnehmung 25 vorhandenen Restabschnitte der Rippe 26 bilden Zähne, die an einer entsprechenden Anlagefläche einer Barre zur Anlage kommen und somit die Axialposition der Werkzeuge 12 bis 18 bestimmen. Die Anlagefläche 21 bestimmt hingegen deren laterale Positionierung.
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Wie 5 erkennen lässt, sind die Vorsprünge 23, 24 auf einer Linie 28 angeordnet, die vorzugweise parallel zu der Nut 27 (falls vorhanden), sowie zu der Schmalseite 20 orientiert ist. Auf dieser Linie 28 oder in der Nähe derselben ist außerdem eine Befestigungsöffnung 29 vorgesehen. Die Line 28 schneidet die Befestigungsöffnung 29, wobei vorzugsweise, aber nicht zwingend, der Mittelpunkt der Öffnung auf der Linie 28 liegt. Die Befestigungsöffnung 29 durchdringt die Anlagefläche 21 und den gesamten Modulkörper 11. Der Durchmesser der vorzugsweise kreisrunden Befestigungsöffnung 29 ist vorzugsweise lediglich geringfügig größer als das Befestigungselement, um in Nachbarschaft der Befestigungsöffnung 29 eine möglichst lediglich geringe Schwächung des Modulkörpers 11 zu erzielen. Die Befestigungsöffnung 29 kann von einem Einsatz 30 zum Beispiel aus Messing oder einem anderen geeigneten Material umgeben sein, der bei der Gießherstellung des Modulkörpers 11 in die Gießform eingesetzt wird. Dies ermöglicht die Aufnahme von hohen Befestigungskräften ohne Schädigung des aus Zinkdruckguss oder einem ähnlichen Material bestehenden Modulkörpers 11. Die Befestigungsöffnung 29 kann mit einem Innengewinde versehen sein. Es ist jedoch auch möglich, auf einen solchen Einsatz 30 zu verzichten.
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Der Modulkörper 11 weist somit einen Befestigungsabschnitt 31 auf, der die Vorsprünge 23, 24 (falls vorhanden) sowie die Befestigungsöffnung 29 enthält. Weiter weist der Modulkörper 11 einen Halteabschnitt 32 auf, in den sich die Befestigungsenden der Schäfte der Werkzeuge 12 bis 18 hinein erstrecken. Zwischen dem Befestigungsabschnitt 31 und dem Halteabschnitt 32 sind in dem Modulkörper 11 ein, vorzugsweise mehrere zusätzlichen Öffnungen 33, 34 vorgesehen, wie insbesondere aus 2, 3, und 5 hervorgeht. Die zusätzlichen Öffnungen 33, 34 sind möglichst großflächig ausgebildet und vorzugsweise symmetrisch zu einer Linie angeordnet, die durch den Mittelpunkt der Öffnung 29 und die Mittelachse des mittleren Werkzeugs 15 definiert ist. Dies gilt für ungerade Werkzeuganzahl. Bei gerader Werkzeuganzahl wird die Spiegelachse, zu der die Öffnung 33, 34 symmetrisch liegen, durch eine Linie definiert, die einerseits durch den Mittelpunkt der Befestigungsöffnung 29 und andererseits mittig zwischen zwei Werkzeugen verläuft.
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Die zusätzliche Öffnung 33 bzw. 34 weist vorzugsweise eine trapezförmige Grundform mit gerundeten Ecken auf und überschneidet bezüglich der Axialrichtung der Werkzeuge 12 bis 18 (in den 3 und 5 die Vertikalrichtung) sowohl den jeweils benachbarten Vorsprung 23 bzw. 24 als auch die Befestigungsöffnung 29. Dies ist in 5 am Beispiel der zusätzlichen Öffnung 34 durch zwei gestrichelte Linien 35, 36 symbolisiert. Fehlt der Vorsprung 23, verläuft der äußere Öffnungsrand der Öffnung 34 und somit die Linie 35 jedenfalls vorzugsweise durch das außenständige Werkzeug 18. Entsprechendes gilt für die Öffnung 33 und das Werkzeug 12.
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Die dem Vorsprung 23 an der Befestigungsöffnung 29 zugewandte lange Kante der trapezförmigen Grundstruktur kann bogenförmig nach außen gewölbt sein. Außerdem sind die Ecken vorzugsweise gerundet. Damit entsteht zwischen dem Befestigungsabschnitt 31 und dem Halteabschnitt 32 eine durch drei Stege 37, 38, 39 (3) gebildete Verbindungsstruktur, über die der Befestigungsabschnitt 31 mit dem Halterabschnitt 32 verbunden ist. Die beiden Stege 37 und 39 weisen vorzugsweise übereinstimmende rechteckige oder quadratische Querschnitte auf und sind parallel zueinander orientiert sowie gleich lang. Der mittige Steg 38 kann kürzer ausgebildet sein und fluchtet vorzugsweise mit dem mittleren Werkzeug 15. Er ist zu den äußeren Stegen 37, 39 vorzugsweise parallel orientiert und er kann einen gleichen Querschnitt wie die äußeren Stege 37, 39 oder einen davon abweichenden Querschnitt aufweisen. Die Äußeren Werkzeuge 12, 18 können mit den Stegen 37, 39 fluchten.
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Das insoweit beschriebene Werkzeugmodul 10 wird in Betrieb an einer Barre befestigt, indem es mittel der Ausrichtstruktur 22 in die gewünschte Position gebracht und in dieser fixiert wird. Falls vorhanden werden die Vorsprünge 23, 24 in entsprechende Ausnehmungen der Barre eingeführt und die Rippe oder Leiste 26 sowie die Anlagefläche 21 mit der Barre in Anlage gebracht. Mittels einer Schraube oder einem geeigneten entsprechenden Mittel, das sich in oder durch die Befestigungsöffnung 29 erstreckt, wird das Werkzeugmodul 10 unverlierbar an der Barre gehalten.
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In Betrieb schwingt die Barre im Wesentlichen in Axialrichtung der Werkzeuge 12 bis 18 hin und her, wobei die Werkzeuge 12 bis 18 dabei reibend mit einem entsprechenden meist flächigen Textil in Eingriff kommen und an diesem eine Operation durchführen, beispielsweise Fäden hindurchstechen, Schlingen bilden oder dergleichen. Die an den Werkzeugen 12 bis 18 entstehende Reibung erwärmt diese, wobei die Wärme zu einem gewissen Anteil in den Modulkörper 11 eingetragen wird. Die reduzierte Anlagefläche 21 erschwert jedoch die Übertragung der Wärme auf die Barre. Zugleich wirken die Öffnungen 33, 34 bei schneller Hin- und Herbewegung der Barre verwirbelnd auf die Umgebungsluft und fördern somit die Wärmeabfuhr, insbesondere von dem Halteabschnitt 32. Weiter reduzieren die Stege 37, 38, 39 die Wärmeübertragung von dem Halteabschnitt 32 auf den Befestigungsabschnitt 31.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die zusätzlichen Öffnungen 33, 34 zu einer Gewichtsreduktion des Modulkörpers 11 führen, so dass dessen Materialwahl unabhängig von der Materialdichte getroffen werden kann. Die Gewichtsreduktion reduziert die bei der schwingenden Hin- und Herbewegung einer Barre auftretende dynamische Belastung der Barre und der sie führenden Maschinenteile, was umgekehrt eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht.
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Ein erfindungsgemäßes Werkzeugmodul 10 weist einen Modulkörper 11 mit einer Anlagefläche 21 und einer Ausrichtstruktur 22 auf. Die Anlagefläche 21 ist von einer Befestigungsöffnung 29 und zusätzlich von wenigstens einer, vorzugsweise mehreren zusätzlichen Öffnungen 33, 34 durchsetzt. Die Fläche einer zusätzlichen Öffnung 33 oder 34 ist größer, vorzugsweise deutlich größer, beispielsweise wenigstens doppelt oder dreimal so groß wie die Querschnittsfläche der Befestigungsöffnung 29. Dadurch wird ein Modulkörper 11 geschaffen, mit dem sich eine erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit der Textilmaschine erreichen lässt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Werkzeugmodul
- 11
- Modulkörper
- 12-18
- Werkzeuge
- 20
- Schmalseite
- 21
- Anlagefläche
- 22
- Ausrichtstruktur
- 23, 24
- Vorsprünge
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Rippe
- 27
- Nut
- 28
- Linie
- 29
- Befestigungsöffnung
- 30
- Einsatz
- 31
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Halteabschnitt
- 33, 34
- zusätzliche Öffnungen
- 35, 36
- gestrichelte Linien
- 37, 38, 39
- Stege
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4223642 C2 [0004]
- DE 4411277 A1 [0004]
- US 5947942 [0004]
- DE 19928885 C1 [0005]
- DE 102012112553 B3 [0006]
