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Die Erfindung betrifft einen Klöppel für eine Flechtmaschine, eine mit diesem ausgestattete Flechtmaschine und ein Verfahren zum Erzeugen einer Zugspannung in Flechtmaterial beim Flechten, das heißt zum Aufbringen einer Fadenspannung auf das Flechtmaterial beim Flechten in einer Flechtmaschine.
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Eine Flechtmaschine ist eine Apparatur, mit der automatisch aus Flechtmaterial (in der Regel Fäden) lineare Produkte, z. B. Litzen, Schnüre, Seile oder Katheter, geflochten oder Leichtbauteile mit Flechtmaterial (Fäden) umflochten werden. Mittels einer Flechtmaschine werden auf Flechtmaterialspeichern (in der Regel Spulen) aufgerollte Fäden kreisförmig oder in einer besonderen Bahnkurve um den Flechtpunkt herumgeführt und zu einem Geflecht geflochten. Diese Flechtmaterialspeicher (Spulen) werden auf Flechtmaterialspeicherträgern (Spulenträgern), den sogenannten Klöppeln, in Schlangenlinien näher zum und wieder weiter weg vom Flechtpunkt geleitet. Dadurch, dass Fäden sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn verlaufen und sich dabei die Bahnen kreuzen, werden sie verflochten. Dabei entsteht ein Rundgeflecht. Ein Flachgeflecht entsteht, wenn die Klöppel keiner geschlossenen Bahn folgen, sondern am Ende der Bahn umdrehen.
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Ein Klöppel für eine Flechtmaschine, mit dem beim Flechten von Flechtmaterial (Faden) in einer Flechtmaschine das Flechtmaterial (der Faden) um einen Flechtpunkt herumgeführt und mit Flechtmaterial (Faden) von anderen Klöppeln zu einem Geflecht geflochten wird, umfasst einen Flechtmaterialspeicher (Spule) zum Aufnehmen von Flechtmaterial und zum Abgeben von Flechtmaterial (Faden) beim Flechten, und eine Spanneinrichtung (Fadenspanneinrichtung), mit der beim Flechten eine Kraft auf das von dem Klöppel abgegebene Flechtmaterial (den Faden) aufgebracht wird, um das Flechtmaterial (den Faden) beim Flechten unter einer Zugspannung zu halten. Die Klöppel tragen die Flechtmaterialspeicher (Spulen) mit dem darauf aufgewickelten Flechtmaterial (Fäden), das beim Flechten von dem Flechtmaterial abgegeben und verflochten wird. Zum Ausgleich der sich beim Flechten verändernden Entfernung der Flechtmaterialspeicher (Spulen) vom Flechtpunkt haben die Klöppel eine Spanneinrichtung (Fadenspanneinrichtung), die in der Regel mittels einer Feder dafür sorgt, dass beim Flechten das Flechtmaterial (der Faden) immer gespannt verarbeitet wird. Die Flechtmaterialspeicher (Spulen) können entweder motorisch angetrieben oder nur mittels einer Bremse gebremst abgespult werden.
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Die Struktur von Geflechten ist stark abhängig von der Anzahl der beim Flechten verwendeten Klöppel. Die Stärke des Geflechts wird nicht nur von der Fadenanzahl und der Fadendicke bestimmt, sondern auch von anderen Faktoren wie beispielsweise der Geschwindigkeit, mit der ein Geflecht vom Flechtpunkt abgezogen (weggezogen) wird, und der Fadenspannung. Besonders hohe Anforderungen an die Flechttechnik werden beim Flechten feiner und ultrafeiner Materialien im medizinischen Bereich gestellt, insbesondere bei der Fein- und Feinstdrahtverarbeitung. Da die aus den Geflechten hergestellten Produkte am und im menschlichen Körper Verwendung finden, muss schon das Ausgangsmaterial des verflochtenen Fadens ohne Fehler sein. Eventuelle Knoten im Garn oder variierende Fadenstärken beeinflussen nämlich die Stabilität und das Verhalten des fertigen Geflechtes negativ und sind daher nicht akzeptabel. Für das Herstellen von Hohlschläuchen für den medizinischen Bereich aus Fein- oder Feinstdraht durch Flechten werden z. B. Fäden aus Edelstahl, Nitinol oder Platin verwendet.
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Üblicherweise weisen die Klöppel eine Spanneinrichtung (Fadenspanneinrichtung) mit einem Spannelement in Form einer Spannfeder, beispielsweise einer Schrauben- oder Spiralfeder auf, mittels der die Zugspannung auf das Flechtmaterial (den Faden) erzeugt wird. Die Höhe der von den Klöppeln beim Flechten erzeugten Fadenspannung hat einen starken Einfluss auf die Dichte eines herzustellenden Geflechtes. Bei einer höheren Fadenspannung wird der Faden stärker gespannt und das Geflecht wird enger und dünner. Daher werden im Stand der Technik erhebliche Anstrengungen unternommen, um die von der Fadenspanneinrichtung der Klöppel erzeugte Fadenspannung beim Flechten konstant zu halten und ein sehr gleichmäßiges Geflecht zu erzeugen, insbesondere beim Flechten zugempfindlicher Geflechte wie Katheter oder Stents oder allgemein beim Flechten von Geflechten für den medizinischen Bereich, beispielsweise für Körperimplantate wie Katheter, Stents, Gefäßstützen und Herzklappenrahmen.
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Die Anzahl der Klöppel, die auf einer Flechtmaschine beim Flechten eines Geflechts eingesetzt werden, liegt in der Regel zwischen 3 und 48, zumeist zwischen 16 und 48 Klöppeln. Es sind aber auch Flechtmaschinen bekannt, beispielsweise zum Herstellen geflochtener Hohlschläuche aus Nitinol, bei denen beim Flechten viele (48 bis 192, in manchen Fällen bis zu 340) Klöppel gleichzeitig eingesetzt werden. Wenn die Fadenspannung geändert oder die Flechtmaschine mit anderen Klöppeln bestückt werden soll, beispielsweise bei einem Wechsel des auf einer Flechtmaschine hergestellten Flechtmusters auf ein anderes Flechtmuster, ergibt sich daher ein großer Aufwand für die Umrüstung der Klöppel und ihrer Spanneinrichtungen. Diese Umrüstung umfasst entweder den Austausch der Spannfedern in den Klöppeln gegen solche mit einer anderen Federsteifigkeit oder den Austausch der gesamten Klöppel, bei dem die Flechtmaschine auch mit neuem Flechtmaterial eingerichtet wird. Auch eine Betriebsstörung, wie Federbruch oder Federermüdung, kann ein Auswechsein der Spannfeder eines Klöppels erforderlich machen. Das Anpassen der Fadenspannung durch Auswechseln der Spannfedern benötigt demzufolge im Stand der Technik eine lange Zeit, während der der Betrieb der Flechtmaschine unterbrochen ist.
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Besondere Anforderungen hinsichtlich des Rüst- und Umrüstaufwands werden bei der Herstellung sogenannter Closed-Loop-Geflechte gestellt. Ein Closed-Loop-Geflecht hat auf einer Stirnseite geschlossene Schlaufen statt abgeschnittener Fäden. Mit solchen Geflechten kann durch die stirnseitigen Drahtenden die Gefahr einer Verletzung oder Perforation eines Körpergefäßes verringert werden. Für ihre Herstellung kann kein Endlosflechtverfahren angewandt werden, und der Flechtvorgang muss häufig unterbrochen werden, um neues Flechtmaterial zwischen zwei Klöppeln zu spannen und auf einen Haken eines Flechtdorns aufzulegen, über den das Geflecht geflochten wird. Dabei kann es hilfreich sein, wenn ein Faden von einem Klöppel mit voller Spule auf einen benachbarten Klöppel mit leerer Spule umgespult werden kann.
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Aus der
DE 103 43 736 A1 ist ein Klöppel für eine Flechtmaschine bekannt, bei der die Fadenspule lösbar auf einer Rohrhülse gehalten ist und der Fadenspanner eine als Spannelement wirkende Schraubenfeder aufweist, die über einen Schwinghebel einen Drahtzug betätigt. Zum Vereinfachen und Verkürzen der Umrüstung auf eine andere Fadenspannung sind verrastbare Riegelelemente für die Schraubenfeder vorgesehen. Die Fadenspannung schwankt beim Betrieb des Klöppels erheblich.
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DE 10 2008 033 561 A1 beschreibt einen Klöppel für eine Flechtmaschine mit einem Spulenträger, einem dem Spulenträger zugeordneten Bremssystem mit wenigstens einer Bremsbacke und einer Fadenspanneinrichtung mit Sperrschieber und Spannschieber. Dabei ist dem Bremssystem ein Auslöser zugeordnet, um es nach dem Aufbringen einer vorgegebenen Spannung zu lösen, sodass eine vorgegebene Fadenlänge zugeführt werden kann. Das selbsttätige Ausgleichen bzw. Nachstellen der Fadenspannung wird durch Feder- oder Gewichtskräfte realisiert. Die auf den Faden aufgebrachte Spannung schwankt jedoch von einem Zeitpunkt kurz nach dem Auslösen bis zum Wiedereingreifen des Bremssystems und danach bis zum erneuten Betätigen des Auslösers, mit dem das Bremssystem wieder freigegeben wird. Wenn die auf den Faden aufgebrachte Spannung geändert werden soll, muss das Bremssystem durch den Tausch mindestens einer Feder angepasst werden. Dazu muss das Bremssystem zerlegt werden. Das Flechtmaterial muss auf den Spulenträger aufgewickelt werden, bevor mit dem Flechten begonnen werden kann. Ist das Flechtmaterial einmal vom Spulenträger abgewickelt, kann es nicht mehr selbstständig zurück auf den Spulenträger aufgewickelt werden. Dies ist dann notwendig, wenn der Flechtwinkel in einem Produkt geändert wird oder sich bei der Produktion der Abstand zwischen Flechtpunkt und Klöppel stark verändert.
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Die
DE 10 2011 118 108 B3 offenbart einen Klöppel für eine Flechtmaschine, die insbesondere zum Herstellen sogenannter Closed-Loop-Geflechte verwendet wird. Der Klöppel umfasst verlagerbar oder verschiebbar angeordnete Umlenkrollen, um die eine Schnur geführt ist, die durch ein Spannungsglied, das eine beispielsweise um eine Achse gewickelte Blattfeder ist, mit einer Spannung zum Spannen des Fadens beaufschlagt wird. Damit gelingt es, die Fadenspannung in relativ engen Grenzen konstant zu halten. Nachteilig ist jedoch, dass zum Ändern der Fadenspannung viele Teile gewechselt werden müssen, insbesondere wenn viele Klöppel eingesetzt werden. Ferner ist nachteilig, dass die Fadenspannung nicht feinstufig einstellbar und wegen der vielen Umlenkrollen gering ist. Zudem weist der Klöppel keinen Materialspeicher auf, der als Fadenspeicher den Faden aufnehmen kann, z. B. in Form einer Spule. Daher ist diese Bauart nicht zum Herstellen von Endlosgeflechten, für die viele Kilometer Flechtmaterial erforderlich sein kann, einsetzbar.
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Auch aus der
EP 3 018 245 B1 ist ein Klöppel bekannt, der insbesondere zum Herstellen von Closed-Loop-Geflechten geeignet ist. Er umfasst einen Materialspeicher für den Faden, z. B. in Form einer Spule. Die Fadenspannung wird mittels eines elektronisch geregelten Antriebs der Spule eingestellt. Hierzu dienen eine auf einem verlager- oder verschiebbaren Schlitten angeordnete Umlenkrolle, über die der Faden geführt wird, ein mechanisches Vorspannmittel in Form einer oder mehrerer Federn, die den Schlitten in eine Neutralposition vorspannen, ein Positionssensor zum Erfassen der Lage des Schlittens und ein Kommunikationsmodul mit einem elektronischen Motorregler für den Antrieb. Vorteilhaft ist hier, dass die Fadenspannung rein elektronisch veränderbar ist, zumindest innerhalb von Grenzen, die durch die Vorspannfedern vorgegeben und nur durch Austausch der Federn anpassbar sind, und dass die Spule angetrieben ist und daher der Faden auf- und abgewickelt werden kann. Diese Bauart eines Klöppels ist jedoch sehr kostenintensiv.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Klöppel für eine Flechtmaschine, eine mit diesem ausgestattete Flechtmaschine und ein Verfahren zum Erzeugen einer Zugspannung in Flechtmaterial beim Flechten des Flechtmaterials mit einem Klöppel einer Flechtmaschine zu schaffen, mit denen Schwankungen einer beim Flechten auf ein Flechtmaterial aufgebrachten Zugspannung weitgehend minimiert werden können, sodass die Zugspannung in dem Flechtmaterial beim Flechten möglichst gleichmäßig ist. Der Klöppel und das Verfahren sollen eine konstante oder möglichst konstante Zugspannung in dem Flechtmaterial beim Flechten ermöglichen.
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Weiterhin soll die Erfindung vorteilhafterweise ermöglichen, die Zugspannung in dem Fadenmaterial feinstufig einzustellen. Eine weitere Aufgabe, die vorteilhafterweise von der Erfindung gelöst wird, besteht darin, das Einstellen der Zugspannung in dem Flechtmaterial mit wenig Aufwand zu ermöglichen, das heißt, den Montageaufwand zu vereinfachen und die Zeit zum Rüsten oder Umrüsten des Klöppels auf eine andere Zugspannung in dem Fadenmaterial gering zu halten. Zudem soll der Klöppel vorteilhafterweise ermöglichen, in den Materialspeicher eine große Menge Flechtmaterial aufzunehmen, und vorzugsweise nicht nur zum Abgeben des Flechtmaterials beim Flechten, sondern auch zum Rückaufnehmen von bereits abgespultem Flechtmaterial zurück in den Materialspeicher beim Flechten oder beim Umrüsten der Flechtmaschine. Dies soll vorzugsweise ohne aufwändige elektronische Steuerung der Spanneinrichtung, das heißt mit einer vorzugsweise rein mechanischen Erzeugung der Zugspannung in dem Flechtmaterial realisiert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Klöppel mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 bzw. durch einen Gegenstand mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.
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Ein erfindungsgemäßer Klöppel für eine Flechtmaschine, mit dem beim Flechten von Flechtmaterial in einer Flechtmaschine das Flechtmaterial um einen Flechtpunkt herumgeführt und mit Flechtmaterial von anderen Klöppeln zu einem Geflecht geflochten wird, umfasst einen Flechtmaterialspeicher zum Aufnehmen von Flechtmaterial und zum Abgeben von Flechtmaterial beim Flechten, und eine Spanneinrichtung, mit der beim Flechten eine Kraft auf das von dem Klöppel abgegebene Flechtmaterial aufgebracht wird, um das Flechtmaterial beim Flechten unter einer Zugspannung zu halten, und weist die Besonderheit auf, dass die Spanneinrichtung mindestens einen Rollfeder-Antrieb umfasst, der eine Vorratsrolle, eine Arbeitsrolle und eine zwischen der Vorratsrolle und der Arbeitsrolle hin und her bewegbare Spiralfeder aufweist, wobei die Arbeitsrolle derart mit dem Flechtmaterialspeicher mechanisch verbunden ist, dass die Arbeitsrolle eine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher ausübt, durch die das Flechtmaterial in den Flechtmaterialspeicher gezogen und dadurch beim Flechten die Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt wird.
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Eine erfindungsgemäße Flechtmaschine ist eine Flechtmaschine, die mindestens einen erfindungsgemäßen Klöppel aufweist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen einer Zugspannung in Flechtmaterial beim Flechten des Flechtmaterials mit einem Klöppel einer Flechtmaschine, mit welchem Klöppel beim Flechten von Flechtmaterial in einer Flechtmaschine das Flechtmaterial um einen Flechtpunkt herumgeführt und mit Flechtmaterial von anderen Klöppeln zu einem Geflecht geflochten wird, wobei der Klöppel einen Flechtmaterialspeicher zum Aufnehmen von Flechtmaterial und zum Abgeben von Flechtmaterial beim Flechten umfasst und mit einer Spanneinrichtung beim Flechten eine Kraft auf das von dem Klöppel abgegebene Flechtmaterial aufgebracht wird, um es beim Flechten unter einer Zugspannung zu halten, weist die Besonderheit auf, dass in der Spanneinrichtung mindestens ein Rollfeder-Antrieb verwendet wird, der eine Vorratsrolle, eine Arbeitsrolle und eine zwischen der Vorratsrolle und der Arbeitsrolle hin und her bewegte Spiralfeder aufweist, wobei die Arbeitsrolle derart mit dem Flechtmaterialspeicher mechanisch verbunden wird, dass die Arbeitsrolle eine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher ausübt, durch die das Flechtmaterial in den Flechtmaterialspeicher gezogen und dadurch beim Flechten die Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt wird.
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Die häufigste praktische Ausführungsform eines Flechtmaterials ist ein Faden (Flechtfaden), der gelegentlich auch als Draht (Flechtdraht) bezeichnet wird. Die gebräuchlichste Ausführungsform eines Flechtmaterialspeichers ist eine drehbar gelagerte Spule oder Rolle, auf die das zu flechtende Flechtmaterial aufgewickelt und beim Flechten abgewickelt wird. Soweit in dieser Beschreibung von Faden oder Spule die Rede ist, gilt das Erläuterte entsprechend auch für allgemeines Flechtmaterial bzw. einen allgemeinen Flechtmaterialspeicher.
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Erfindungsgemäß wird als Spanneinrichtung mindestens ein Rollfeder-Antrieb verwendet, wobei der Rollfeder-Antrieb beim Flechten das Flechtmaterial in den Flechtmaterialspeicher zieht, um dadurch die Zugspannung in dem Flechtmaterial zu erzeugen. Ein Rollfeder-Antrieb ist ein Spiralfeder-Antrieb mit einer zweiachsigen Anordnung einer Arbeitsrolle (die auch als Abtriebsrolle oder Antriebstrommel bezeichnet wird) und einer Vorratsrolle (die auch als Vorratstrommel bezeichnet wird). Dabei ist die Arbeitsrolle als Rollfeder (die auch als Konstantkraftfeder bezeichnet wird) ausgebildet. Rollfedern sind Federn mit konstanter Kraft, die eine gleichmäßige Gegenkraft im Auszug sowie beim Zurückziehen liefern.
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Eine Rollfeder ist ein Zugfedertyp, bei dem eine Spiralfeder aus einem Metallband in einer Ebene stark gekrümmt in einer Schneckenlinie eng aufgewickelt ist. Es handelt sich um ein vorgespanntes flaches Band aus Federmaterial, z. B. ein Flachband aus Edelstahl, rostfreiem Stahl oder einem texturierten Kohlenstoffstahl (Texturstahl), das in Windungen mit fast konstantem Radius um sich selbst oder um eine Rolle (Trommel) gewickelt wird. Wenn das Band auseinandergezogen (ausgelenkt) wird, widersteht die Eigenspannung wie bei einer normalen Zugfeder der Belastungskraft, allerdings mit nahezu konstanter Federrate. Die Rollfeder hält daher unabhängig von der Auszugslänge eine relativ konstante Rückhaltekraft, um ihrer Abwicklung von der Rolle zu widerstehen. Die Rollfeder kann ein Drehmoment aufnehmen und erzeugt beim geradlinigen Abrollen bzw. von der Rolle Wegziehen aufgrund der Formänderung des Metallbandes von der gekrümmten Form in eine geradlinige Form eine Federkraft (Rückstellkraft, Rückstellmoment). Auf diese Weise hat die Spiralfeder eine, unabhängig vom Auslenkungsweg, im Wesentlichen konstante Federkraft. Mit anderen Worten ist die Spiralfeder keine nach dem Hook'schen Gesetz wirkende Feder, sondern eine Konstantkraftfeder, das heißt eine Feder mit konstanter Kraft. Sie zeichnet sich durch eine sehr gleichförmige Kraft-Weg-Kennlinie aus.
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Man unterscheidet zwei verschiedene Ausführungen von Spiralfedern. Die erste Variante sind Spiralfedern mit Windungsabstand, bei gleichbleibendem Windungsabstand auch archimedische Spiralen genannt. Sie eignen sich für kleinere Drehwinkel, z. B. bis zu 360 Grad. Eine Rolle, auf die die Spiralfeder aufgewickelt wird, wird normalerweise nicht benötigt. Die zweite Variante sind Spiralfedern ohne Windungsabstand, auch als Triebfedern bekannt, die in der Regel auf eine Rolle aufgewickelt werden. Im ungespannten Zustand befinden sich kleine Abstände zwischen den einzelnen Windungen. Triebfedern eignen sich für große Drehwinkel bis zu vielen Umdrehungen der Rolle. Die zweite Variante ist im erfindungsgemäßen Zusammenhang bevorzugt.
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Konstantkraftfedern sind hervorragend für Anwendungen geeignet, bei denen eine konstante Belastung erforderlich ist. Zu den vielen Anwendungsmöglichkeiten gehören Gegengewichte, Türschlösser, Kabelaufroller, Schlauchaufroller, Werkzeugrückstellungen, Bauteile von Schränken und Möbeln, Turngeräte, Haartrockner, Spielzeug, Elektromotoren, Haushaltsgeräte, Raumfahrzeuge und andere Anwendungen mit langem Verfahrweg. Sie dienen als Rückzugsmechanismus in Gurtbändern, Maßbändern oder Hundeleinen, Liegesesseln oder bei Fensterhebern.
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Eine besondere Anwendung einer Rollfeder ist der Rollfeder-Antrieb mit einer zweiachsigen Anordnung einer Arbeitsrolle und einer Vorratsrolle, die als zusammenwirkende Rollfedern ausgebildet sind. Bei dieser Antriebsform wird eine Spiralfeder zwischen den zwei Rollen hin und her bewegt, das heißt von der einen Rolle auf die andere auf- und wieder zurückgewickelt. Dabei wickelt sie sich beim Aufziehen des Antriebs auf die Arbeitsrolle auf und zieht sich beim Ablauf auf die Vorratsrolle zurück, um in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Dadurch wird die Arbeitsrolle beim Ablaufen des Antriebs angetrieben. Dabei wird ein konstantes Drehmoment des Antriebs erreicht, wenn das äußere Ende der Konstantkraftfeder der Vorratsrolle mit der Arbeitsrolle verbunden wird und die Windung der Spiralfeder auf der Arbeitsrolle in die umgekehrte oder gleiche Richtung wie die ursprüngliche Windung auf der Vorratsrolle belastet wird. In Ausführungsformen, in denen die Spiralfeder auf beiden Rollen eine zueinander entgegengesetzte Krümmungsrichtung hat, speichert der Antrieb beim Aufziehen mehr Energie als bei gleicher Krümmungsrichtung. Der Rollfeder-Antrieb erzeugt ein weitgehend konstantes Drehmoment, auch über viele Aufwickelumdrehungen der Spiralfeder auf die Arbeitsrolle. Eine typische Anwendung eines Rollfeder-Antriebs sind Kabelaufroller für Netzkabel von Staubsaugern.
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Bei herkömmlichen Anwendungen von Rollfeder-Antrieben sind die Spiralfedern der Rollfedern aus einem gewickelten, flachen Metallband gebildet. Im erfindungsgemäßen Zusammenhang können die Spiralfedern auch aus einem gewickelten Draht, z. B. einem Runddraht, gebildet sein, wobei die Windungen über- und/oder nebeneinander (Torsionsfeder) gewickelt sein können. Die Ausbildung des Rollfeder-Antriebs mit Spiralfedern aus Flachband ist jedoch bevorzugt, da in diesem Fall eine höhere Zugspannung erzielt werden kann und die Tendenz zum seitlich Ausweichen der gewickelten oder ausgezogenen Spiralfeder, das heißt quer zur Krümmungsrichtung, geringer ist.
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Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass mit einem Rollfeder-Antrieb die Zugspannung im Flechtmaterial beim Flechten sehr konstant gehalten werden kann. Der Vorteil eines erfindungsgemäßen Klöppels besteht darin, dass er eine Schwankung der Zugspannung (Fadenspannung) des Flechtmaterials beim Flechten auf ein Minimum reduziert. Der Rollfeder-Antrieb bringt eine im Wesentlichen konstante Zugspannung auf das Flechtmaterial auf. Hierdurch wird ein sehr präziser Flechtvorgang ermöglicht, sodass ein sehr gleichmäßiges Geflecht erzeugt werden kann. Die Arbeitsrolle übt eine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher aus, die den Flechtmaterialspeicher entgegen der Abwickelrichtung des darauf aufgewickelten Flechtmaterials dreht bzw. vorspannt. Durch diese Antriebskraft wird das Flechtmaterial in den Flechtmaterialspeicher gezogen und beim Flechten die Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt.
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Erfindungsgemäß kann die Zugspannung in dem Flechtmaterial beim Flechten allein mit dem auf den Flechtmaterialspeicher wirkenden Rollfeder-Antrieb erzeugt, aufrechterhalten und konstant gehalten werden, das heißt ohne weiteren federbelasteten Fadenspanner, der auf eine verlager- oder verschiebbare Umlenkrolle, über die das Flechtmaterial vom Flechtmaterialspeicher zum Geflecht geführt wird. Es ist also kein weiteres Spannelement mit einer zugehörigen Spannfeder erforderlich. Insbesondere kann auf bewegliche, verlager- oder verschiebbare Umlenkrollen, die nach dem Stand der Technik zum Aufrechterhalten der Zugspannung in dem Flechtmaterial erforderlich sind, verzichtet werden. Dagegen wird im Stand der Technik die Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt und konstant gehalten, indem eine Umlenkrolle des Klöppels, über die das Flechtmaterial oder ein Spannelement geführt ist, federbelastet vorgespannt und bewegt wird. Ein entsprechendes vorteilhaftes Merkmal eines erfindungsgemäßen Klöppels kann daher darin bestehen, dass der Klöppel nur Umlenkrollen zum Führen des Flechtmaterials aufweist, die in einer festen Position auf dem Klöppel bzw. in einer festen Position relativ zu dem Flechtmaterialspeicher angeordnet sind, also nicht verlager- oder verschiebbar ausgebildet sind. Ein erfindungsgemäßer Klöppel benötigt somit weder einen elektronisch geregelten motorischen Antrieb für den Flechtmaterialspeicher noch eine auf einem verlager- oder verschiebbaren Schlitten angeordnete Umlenkrolle für das Flechtmaterial, da die Zugspannung in dem Flechtmaterial allein durch die Antriebs- bzw. Rückstellkraft der Arbeitsrolle auf den Flechtmaterialspeicher erzeugt werden kann.
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Die Arbeitsrolle ist derart mit dem Flechtmaterialspeicher mechanisch verbunden, dass die Arbeitsrolle eine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher ausübt, durch die das Flechtmaterial in den Flechtmaterialspeicher gezogen und dadurch beim Flechten die Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt wird. Die mechanische Verbindung zwischen der Arbeitsrolle und dem Flechtmaterialspeicher ist eine mechanische Kopplung zur Drehmomentübertragung. Sie kann in geeigneter Weise, je nach Ausbildung und Anordnung von Arbeitsrolle und Flechtmaterialspeicher, erfolgen, beispielsweise durch einen direkten Eingriff der Arbeitsrolle in den Materialspeicher, durch die Verbindung mittels einer Achse oder einer Welle, durch einen Zahn- oder Riemenantrieb oder über ein Getriebe. Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausbildung treibt die Arbeitsrolle den Flechtmaterialspeicher direkt an, beispielsweise indem die Arbeitsrolle und der als Spule ausgebildete Flechtmaterialspeicher auf einer gemeinsamen Achse oder Welle angeordnet werden und die Arbeitsrolle mechanisch mit der Spule gekoppelt wird und diese antreibt.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Spiralfeder des Rollfeder-Antriebs als Flachband ausgebildet, vorzugsweise aus einem Federmaterial wie einem Edelstahl, rostfreiem Stahl oder texturierten Kohlenstoff, besonders bevorzugt aus Nitinol-Flachband. Ein Flachband hat gegenüber einem Draht den Vorteil, dass es weniger seitlich ausweicht. Mit Nitinol kann eine hohe Federkraft erzielt werden, zudem ist es bis 8 % Dehnung pseudoelastisch verformbar. Ein weiterer Vorteil von Nitinol im erfindungsgemäßen Zusammenhang ist die große Anzahl an Zyklen, über die es verformbar ist (durch Auf- und Abwickeln auf und von Arbeitsspule und Vorratsspule), wodurch die Lebensdauer der Spiralfeder des Rollfeder-Antriebs erhöht wird. Die Zahl der Lastzyklen einer Spiralfeder bis zum Erreichen ihrer Lebensdauer kann 50.000 oder mehr betragen. Die Anzahl der Wicklungen einer Spiralfeder im aufgewickelten Zustand kann bis zu 100 oder mehr betragen. Typische Maße von Flachbändern für Spiralfedern sind eine Breite von 1,5 mm bis 50 mm und eine Dicke von 0,05 mm bis 1,0 mm.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal kann vorgesehen sein, dass der Klöppel mehrere Rollfeder-Antriebe mit jeweils einer Vorratsrolle, einer Arbeitsrolle und einer zwischen der Vorratsrolle und der Arbeitsrolle hin und her bewegbaren Spiralfeder aufweist und die mehreren Rollfeder-Antriebe gemeinsam die Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher ausüben. Dadurch kann eine hohe Zugspannung in dem Flechtmaterial erreicht werden. Wenn die mehreren Rollfeder-Antriebe wahlweise individuell aktivier- und deaktivierbar sind, beispielsweise durch Ein- und Aushängen der jeweiligen Spiralfeder auf den Rollen, durch Montieren oder Demontieren der einzelnen Rollfeder-Antriebe auf dem Klöppel oder durch Einrasten oder Lösen mechanischer Kopplungselemente zwischen den Rollfeder-Antrieben und dem Klöppel oder zwischen den Rollfeder-Antrieben, kann zudem die Zugspannung in dem Flechtmaterial feinstufig eingestellt werden. In praktischen Ausführungsformen eines Klöppels beträgt die Anzahl der Rollfeder-Antriebe, das heißt die Anzahl der Spiralfedern, vorteilhafterweise zwischen 1 und 8 oder 16.
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Eine erste vorteilhafte Ausführungsform eines Klöppels mit mehreren Rollfeder-Antrieben besteht darin, dass er Rollfeder-Antriebe umfasst, deren Arbeitsrollen nebeneinander angeordnet sind, d. h. mit einer gemeinsamen Achse, sodass die Spiralfedern dieser Rollfeder-Antriebe nebeneinander auf den zugehörigen Arbeitsrollen auf- und abgewickelt werden.
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Eine zweite, alternative oder zusätzliche vorteilhafte Ausführungsform eines Klöppels mit mehreren Rollfeder-Antrieben besteht darin, dass er mindestens ein aus zwei Rollfeder-Antrieben gebildetes Rollfeder-Antrieb-Paar umfasst, die eine gemeinsame Arbeitsrolle haben, wobei die Spiralfedern der Rollfeder-Antriebe des Rollfeder-Antrieb-Paars gleichsinnig und in alternierender Schichtung übereinander auf der Arbeitsrolle auf- und abgewickelt werden. Die Vorratsrollen der Rollfeder-Antrieb-Paare sind dabei getrennt voneinander angeordnet, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten der gemeinsamen Arbeitsrolle.
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Damit sich beim Aufwickeln des Flechtmaterials auf den Flechtmaterialspeicher zum Vorbereiten des Klöppels für das Flechten die Arbeitsrolle nicht mitdreht, wodurch der Rollfeder-Antrieb schon gespannt würde, kann gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal vorgesehen sein, dass der Klöppel einen zwischen dem Flechtmaterialspeicher und dem Rollfeder-Antrieb wirkenden Freilauf (eine nur in einer Drehrichtung wirkende Kupplung) aufweist, der so ausgebildet ist, dass sich der Flechtmaterialspeicher in der Aufnahmerichtung des Flechtmaterialspeichers (in der Aufwickelrichtung der Spule) frei drehen lässt, und in der entgegengesetzten Richtung, das heißt in der Abgaberichtung des Flechtmaterialspeichers (in der Abwickelrichtung der Spule) von dem Rollfeder-Antrieb mit einer konstanten Kraft bzw. einem konstanten Drehmoment gehalten wird, wodurch die konstante Zugspannung in dem Flechtmaterial erzeugt wird. Wenn der Flechtmaterialspeicher über einen Freilauf mit dem Rollfeder-Antrieb bzw. der Antriebsrolle verbunden ist, kann das Flechtmaterial von dem Flechtmaterialspeicher aufgenommen werden, beispielsweise durch Drehen einer Spule und Aufwickeln des Flechtfadens darauf, um den Klöppel für das Flechten vorzubereiten, ohne dass sich der Rollfeder-Antrieb mitbewegen muss, das heißt, ohne dass sich die Spiralfeder dabei auf die Arbeitsrolle aufwickeln muss oder sich die Vorratsrolle, die Spiralfeder und die Arbeitsrolle dabei mitbewegen müssen.
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Um im Falle eines Bruchs des Flechtmaterials beim Flechten zu verhindern, dass die Spiralfeder des Rollfeder-Antriebs von der Arbeitsrolle zurückschnalzt, was für eine Person gefährlich sein oder einen Schaden verursachen kann, kann gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal vorgesehen sein, dass die Arbeitsrolle eine Fliehkraftkupplung aufweist, durch welche die Arbeitsrolle einer einen Grenzwert übersteigenden Drehzahl oder bei einem plötzlichen Anstieg der Drehzahl abgebremst oder blockiert wird.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in unaufwändiger und zuverlässiger Weise eine sehr konstante Zugspannung in dem Flechtmaterial beim Flechten erzielt wird, also die Schwankung der Zugspannung im Flechtmaterial beim Flechten reduziert wird, und das über eine große Länge von geflochtenem Flechtmaterial, das beim Flechten von dem Materialspeicher des Klöppels abgegeben wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Zugspannung hoch sein kann und unaufwändig feinstufig einstellgestellt und variiert werden kann. Ferner kann der Klöppel bzw. dessen Materialspeicher so ausgebildet werden, dass er eine große Menge an Flechtmaterial aufnehmen kann, um es beim Flechten abzugeben (abzuspulen), und auch vollständig oder zu einem großen Teil bereits abgegebenes (abgespultes) Flechtmaterial beim Flechten oder beim Umrüsten der Flechtmaschine wieder aufzunehmen (aufzuspulen). Darüber hinaus bietet der erfindungsgemäße Klöppel den Vorteil der geringen Rüst- und Umrüstzeit beim Ändern der Zugspannung des Flechtmaterials, der insbesondere dann zum Tragen kommt, wenn nur geringe Fadenlängen eines Flechtmaterials verarbeitet werden sollen, beispielsweise beim Herstellen eines Closed-Loop-Geflechts. Darüber hinaus können Geflechte, insbesondere Mikrobauteile wie beispielsweise Stents, mit erhöhter Präzision und mit hoher Ausbeute in kurzer Zeit hergestellt werden. Zudem ist der erfindungsgemäße Klöppel kostengünstig herstellbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die darin beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben, auch wenn sie bei anderen Ausführungsformen vorteilhaft eingesetzt werden können. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Klöppel mit mehreren RollfederAntrieben ohne die Spiralfedern der Rollfeder-Antriebe,
- 2 den Klöppel von 1 in einer anderen Ansicht und
- 3 einen schematischen Längsschnitt durch die Rollfeder-Antriebe des Klöppels von 1.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Klöppels 1 für eine nicht dargestellte Flechtmaschine. Mit dem Klöppel 1 wird der Flechtmaschine beim Flechtvorgang ein Flechtmaterial 2 zur Verfügung gestellt und das Flechtmaterial 2 unter einer konstanten Zugspannung gehalten. Mit dem Klöppel 1 wird beim Flechten von Flechtmaterial 2, vorzugsweise von einem Flechtfaden, in der Flechtmaschine das Flechtmaterial 2 um einen Flechtpunkt herumgeführt und mit Flechtmaterial von anderen Klöppeln zu einem Geflecht geflochten. Der Klöppel 1 umfasst einen Flechtmaterialspeicher 3 zum Aufnehmen von Flechtmaterial 2 und zum Abgeben von Flechtmaterial 2 beim Flechten. Der Flechtmaterialspeicher 3 wird vor dem Flechten mit Flechtmaterial 2 gefüllt. Er ist in diesem Ausführungsbeispiel eine drehbar gelagerte Spule 4, auf die vor dem Flechten das Flechtmaterial 2 aufgewickelt wird und von der beim Flechten das Flechtmaterial 2 abgewickelt und dem Geflecht zugeführt wird.
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Um beim Flechten das Flechtmaterial 2 unter einer definierten und gleichmäßigen Zugspannung zu halten, weist der Klöppel 1 eine Spanneinrichtung auf, mit der beim Flechten eine Kraft auf das von dem Klöppel 1 abgegebene Flechtmaterial 2 aufgebracht wird, um das Flechtmaterial 2 beim Flechten unter der Zugspannung zu halten. Hierzu umfasst die Spanneinrichtung mindestens einen Rollfeder-Antrieb 5, der eine rotierbar gelagerte Vorratsrolle 6, eine rotierbar gelagerte Arbeitsrolle 7 und eine zwischen der Vorratsrolle 6 und der Arbeitsrolle 7 hin und her bewegbare Spiralfeder aufweist. Die Spiralfeder wird beim Gebrauch des Klöppels 1 zwischen der Vorratsrolle 6 und der Arbeitsrolle 7 hin und her gewickelt und ist in 1 nicht dargestellt.
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Die Vorratsrolle 6 ist auf einer anderen Achse als die Arbeitsrolle 7 angeordnet, sodass die Spiralfeder von der Vorratsrolle 6 auf die Arbeitsrolle 7 und zurückgewickelt werden kann. Die Arbeitsrolle 7 ist derart mit dem Flechtmaterialspeicher 3 mechanisch verbunden, dass die Arbeitsrolle 7 eine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher 3 ausübt, durch die das Flechtmaterial 2 in den Flechtmaterialspeicher 3 gezogen und dadurch beim Flechten die Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 erzeugt wird. In dem Ausführungsbeispiel von 1 sind die Arbeitsrolle 7 und die Spule 4 nebeneinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, und die Spule 4 wird direkt von der Arbeitsrolle 7 angetrieben. In anderen Ausführungsformen kann eine beliebig gestaltete Antriebs- oder Drehmomentübertragung zwischen der Arbeitsrolle 7 und dem Flechtmaterialspeicher 3 vorgesehen sein.
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Der Klöppel 1 umfasst einen mechanischen Grundträger 8, der eine Vorratsrollenachse 9 für die Vorratsrolle 6 und eine Arbeitsrollenachse 10 für die Arbeitsrolle 7 trägt. In dem Ausführungsbeispiel trägt die Arbeitsrollenachse 10 auch die neben der Arbeitsrolle 7 und von dieser angetriebene Spule 4. Ferner können an dem Klöppel 1 ein oder mehrere Umlenkrollen 11 vorgesehen sein, mit denen beim Flechten das Flechtmaterial 2 von dem Flechtmaterialspeicher 3 bzw. von dem Klöppel 1 zu dem Geflecht geführt wird. Die Umlenkrollen 11 sind vorzugsweise in einer festen Position auf dem Klöppel 1 bzw. in einer festen Position relativ zu dem Flechtmaterialspeicher 3 angeordnet, also nicht verlager- oder verschiebbar ausgebildet.
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Zum Vorbereiten des Klöppels 1 für das Flechten von Flechtmaterial 2, das heißt zum Rüsten oder Umrüsten der Flechtmaschine, wird Flechtmaterial 2 in den Flechtmaterialspeicher 3 aufgenommen, beispielsweise auf die Spule 4 aufgewickelt. Beim Flechten wird das Flechtmaterial 2 dann von dem Flechtmaterialspeicher 3 abgegeben und dabei mittels des Rollfeder-Antriebs 5, der den Flechtmaterialspeicher 3 antreibt, eine konstante Zugspannung in dem Flechtmaterial 3 aufrechterhalten. Da beim Flechten der Flechtmaterialspeicher 3 von dem Rollfeder-Antrieb 5 angetrieben bzw. eine Antriebskraft auf ihn ausgeübt wird, kann der Flechtmaterialspeicher 3 beim Flechten nicht nur Flechtmaterial 2 abgeben, sondern auch bereits abgegebenes Flechtmaterial 2 wieder aufnehmen, beispielsweise einen Flechtfaden auf eine Fadenspule 4 aufwickeln.
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Der Klöppel 1 von 1 weist nicht nur einen Rollfeder-Antrieb 5, sondern weitere Rollfeder-Antriebe 5', 5" auf, da mit mehreren Rollfeder-Antrieben 5, 5', 5" eine höhere Zugspannung für das Flechtmaterial 2 erzielt und die Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 feinstufiger eingestellt werden kann. Die weiteren Rollfeder-Antriebe 5', 5" umfassen ebenfalls jeweils eine Vorratsrolle 6', eine Arbeitsrolle 7' und eine zwischen der Vorratsrolle 6' und der Arbeitsrolle 7' hin und her bewegbare Spiralfeder. Dabei kann der Klöppel 1 zwei verschiedene Varianten umfassen, mit denen mehrere Rollfeder-Antriebe 5, 5', 5" realisiert werden können, wobei in 1 beide Varianten gleichzeitig veranschaulicht sind.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante umfasst der Klöppel 1 mehrere Rollfeder-Antriebe 5, 5', deren Arbeitsrollen 7, 7' nebeneinander angeordnet sind, sodass die Spiralfedern dieser Rollfeder-Antriebe 5, 5' nebeneinander auf den zugehörigen Arbeitsrollen 7, 7' auf- und abgewickelt werden. In 1 sind diese vier Arbeitsrollen 7, 7' gemeinsam auf der Arbeitsrollenachse 10 angeordnet und die vier zugehörigen Vorratsrollen 6, 6' sind jeweils dazu gleichfluchtend auf der Vorratsrollenachse 9 angeordnet. Die Vorratsrollen 6, 6' solcher mehreren Rollfeder-Antriebe 5, 5' können aber auch auf unterschiedlichen Achsen angeordnet sein, da es nur darauf ankommt, dass sie bzw. ihre Arbeitsrollen 7, 7' gemeinsam den Flechtmaterialspeicher 3 antreiben.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Variante umfasst ein Klöppel 1 mit mehreren Rollfeder-Antrieben 5, 5', 5" mindestens ein aus zwei Rollfeder-Antrieben 5, 5" gebildetes Rollfeder-Antrieb-Paar, wobei die Antriebe 5, 5" eine gemeinsame Arbeitsrolle 7 haben. Die zwei Vorratsrollen eines Rollfeder-Antrieb-Paares sind dabei getrennt voneinander auf separaten Achsen angeordnet, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten der gemeinsamen Arbeitsrolle 7. In 1 ist hierfür die zweite Vorratsrollenachse 9' vorgesehen, wobei die von ihr getragenen und nebeneinander auf ihr angeordneten Vorratsrollen der Rollfeder-Antrieb-Paare nicht dargestellt sind. Ein Rollfeder-Antrieb-Paar gemäß der zweiten Variante umfasst jeweils eine Arbeitsrolle 7 und zwei in gleicher Flucht dazu angeordnete Vorratsrollen, wobei die eine Vorratsrolle 6 auf der Vorratsrollenachse 9 und die zweite Vorratsrolle auf der zweiten Vorratsrollenachse 9' angeordnet ist und die Spiralfedern der zwei Vorratsrollen gleichsinnig und in alternierender Schichtung übereinander auf der gemeinsamen Arbeitsrolle 7 auf- und abgewickelt werden.
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Das Ausführungsbeispiel von 1 umfasst vier Vorratsrollen 6 auf der Vorratsrollenachse 9 und vier zugehörige, gleichfluchtend angeordnete Arbeitsrollen 7 auf der Arbeitsrollenachse 10, die untereinander und mit der Spule 4 verbunden sind. Ferner können bis zu vier weitere Vorratsrollen auf die zweite Vorratsrollenachse 9' aufgesteckt und deren Spiralfedern auf die Arbeitsrollen 7 aufgewickelt werden, zusammen und übereinander mit den Spiralfedern der Vorratsrollenachse 9. Bei voller Bestückung weist der Klöppel von 1 somit acht Rollfeder-Antriebe 5, 5', 5" auf, die als vier Rollfeder-Antrieb-Paare ausgebildet sind und acht Vorratsrollen, acht Spiralfedern und vier Arbeitsrollen 7 umfassen.
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Wenn die mehreren Rollfeder-Antriebe 5, 5', 5" eines Klöppels 1 wahlweise individuell aktivier- und deaktivierbar sind, beispielsweise durch Ein- und Aushängen der jeweiligen Spiralfeder auf den Rollen 6, 7, durch Montieren oder Demontieren der Rollfeder-Antriebe 5, 5', 5" auf dem Klöppel 1 oder durch Einrasten oder Lösen mechanischer Kopplungselemente zwischen den Rollfeder-Antrieben 5, 5', 5" und dem Klöppel 1 oder zwischen den Rollfeder-Antrieben 5, 5', 5", kann die Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 feinstufig eingestellt werden.
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Um das leicht durchführen zu können, kann die Spiralfeder eines Rollfederantriebs 5, 5', 5" mit einem Ende an der Vorratsrolle 6 und mit dem anderen Ende an der Arbeitsrolle 7 befestigt sein, beispielsweise durch Nieten oder Schrauben oder eine andere leicht lösbare Verbindungstechnik. Auf diese Weise kann die Spiralfeder leicht und schnell getauscht werden und somit die Rüstzeit der Flechtmaschine zum Ersetzen einer fehlerhaften Spiralfeder oder zum Verändern einer Federrate zum Variieren der Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 erheblich reduziert werden, sodass die Produktivität der Flechtmaschine erhöht wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vorratsrolle 6 oder die Vorratsrollen 6 von einem kugelgelagerten Vorratsrollenaufnehmer 12 aufgenommen werden, der eine Vorratsrollenachse 9, 9' bildet, wechselbar in den Klöppel 1 bzw. den Grundträger 8 eingesetzt und herausgenommen werden kann und beispielsweise durch einen Rastmechanismus fixiert ist. Auf einen solchen Vorratsrollenaufnehmer 12 können verschiedene Vorratsrollen 6 in unterschiedlicher Zahl aufgeschoben werden. Entsprechend kann auch ein Arbeitsrollenaufnehmer für die Arbeitsrolle(n) 7 vorgesehen sein, der die Arbeitsrollenachse 10 bildet, wechselbar in den Klöppel 1 bzw. den Grundträger 8 eingesetzt und herausgenommen werden kann und beispielsweise durch einen Rastmechanismus fixiert ist. Auf einen solchen Arbeitsrollenaufnehmer können verschiedene Arbeitsrollen 7 in unterschiedlicher Zahl aufgeschoben werden.
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Die Durchmesser der Vorratsrollen 6 untereinander und der Arbeitsrolle 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel gleich, sie können aber auch jeweils verschieden sein. Der Durchmesser der Rollen 6, 7 ist vorzugsweise etwas größer als der Innendurchmesser der Spiralfeder im Falle ihrer maximal zulässigen Krümmung, das heißt, der Durchmesser der Rollen 6, 7 soll etwas größer als der natürliche Durchmesser der Spiralfeder sein. Ferner sollte bei maximaler Streckung der Rollfeder, das heißt beim längsten Abwickeln der Spiralfeder von der Vorratsrolle 6, noch etwas Federmaterial auf der Vorratsrolle 6 aufgewickelt bleiben. Bei Ausführungsformen, bei denen die Vorratsrollenachse 9 und die Arbeitsrollenachse 10 einen großen Abstand haben, kann ein dazwischen angeordnetes Führungselement zum Führen der Spiralfeder vorgesehen sein, um bei einer langen Streckung der Spiralfeder zwischen der Vorratsrolle 6 und der Arbeitsrolle 7 zu vermeiden, dass sie instabil wird und ausweicht und beim Aufwickeln verdrillt oder knickt.
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Die Länge des Flechtmaterials 2, das von dem Flechtmaterialspeicher 3 aufgenommen, das heißt auf die Spule 4 aufgewickelt werden kann, hängt von den Abmessungen des Flechtmaterials 2 und der Spule 4 sowie von der Dimensionierung des Rollfeder-Antriebs 5 ab. In praktischen Ausführungsformen beträgt die Ladekapazität der Spule 4 beispielsweise 2.500 m für ein 40 µm dickes Flechtmaterial 2 und 22 m für ein 500 µm dickes Flechtmaterial 2.
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Die 2 zeigt eine andere perspektivische Ansicht des Klöppels 1 von 1.
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Die 3 zeigt zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips des Klöppels 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Rollfeder-Antriebe 5, 5" des Klöppels 1 von 1. Dargestellt sind die Arbeitsrollenachse 10 mit einer darauf aufgesteckten Arbeitsrolle 7, die Vorratsrollenachse 9 mit einem darauf aufgesteckten Vorratsrollenaufnehmer 12, die zweite Vorratsrollenachse 9' mit einem darauf aufgesteckten zweiten Vorratsrollenaufnehmer 12', die Vorratsrolle 6 auf dem Vorratsrollenaufnehmer 12, die zweite Vorratsrolle 6' auf dem zweiten Vorratsrollenaufnehmer 12', die Spiralfeder 13 zu der Vorratsrolle 6 und der Arbeitsrolle 7 und die zweite Spiralfeder 13' zu der zweiten Vorratsrolle 6' und der gemeinsamen Arbeitsrolle 7. Ferner ist der Verlauf des Flechtmaterials 2 dargestellt, das auf einer nicht dargestellten Spule auf- und abgewickelt wird, die auf der Arbeitsrollenachse 10 angeordnet ist und von der Arbeitsrolle 7 angetrieben wird.
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Die Vorratsrolle 6, die Arbeitsrolle 7 und die Spiralfeder 13 bilden einen ersten Rollfeder-Antrieb 5. Zusätzlich zu diesem ersten Rollfeder-Antrieb 5 ist ein zweiter Rollfeder-Antrieb 5" dargestellt, der die zweite Vorratsrolle 6', die Arbeitsrolle 7 und die zweite Spiralfeder 13' umfasst. Die beiden Rollfeder-Antriebe 5, 5" bilden ein Rollfeder-Antrieb-Paar mit einer gemeinsamen Antriebsrolle 7, wobei die zwei Spiralfedern 13, 13' der zwei Vorratsrollen 6, 6' gleichsinnig und in alternierender Schichtung übereinander auf der gemeinsamen Arbeitsrolle 7 auf- und abgewickelt werden. Der zweite Rollfeder-Antrieb 5" erhöht die Zugspannung auf das Flechtmaterial 2, der Klöppel 1 ist aber auch nur mit dem ersten Rollfeder-Antrieb 5 funktionsfähig. Die Funktion des ersten Rollfeder-Antriebs 5 wird wie folgt näher erläutert, die Funktion des optionalen zweiten Rollfeder-Antriebs 5" und der weiteren Rollfeder-Antriebe ist entsprechend.
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Vor dem Benutzen des Klöppels 1 zum Flechten bzw. des Rollfeder-Antriebs 5 zum Antreiben des Flechtmaterialspeichers 3 wird zunächst die Spiralfeder 13, vorzugsweise ein Federflachband, auf der Vorratsrolle 6 befestigt, vorzugsweise ohne einen Knick in der Spiralfeder 13 zu bilden, und (vorzugsweise eng) auf die Vorratsrolle 6 aufgewickelt, sodass sich eine Rollfeder bildet. Dadurch entsteht ein Zug auf das nicht auf die Vorratsrolle 6 aufgewickelte Ende der Spiralfeder 13. Die aus Vorratsrolle 6 und darauf aufgewickelter Spiralfeder 13 gebildete Rollfeder wird dann auf den Vorratsrollenaufnehmer 12 geschoben und das freie Ende der Spiralfeder 13 wird auf der Arbeitsrolle 7 aufgelegt und in geeigneter Weise darauf fixiert, vorzugsweise ohne einen Knick in der Spiralfeder 13 zu bilden, sodass die Spiralfeder 13 durch Drehen der Arbeitsrolle 7 von der Vorratsrolle 6 abgewickelt und auf die Arbeitsrolle 7 aufgewickelt werden kann.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das äußere Ende der auf die Vorratsrolle 6 aufgewickelten Spiralfeder 13 so mit der Arbeitsrolle 7 verbunden und die Arbeitsrolle 7 zum Aufwickeln der Spiralfeder 13 derart gedreht wird, dass die Windung bzw. Krümmung der Spiralfeder 13 auf der Arbeitsrolle 7 entweder in die umgekehrte oder in die gleiche Richtung wie die ursprüngliche Windung bzw. Krümmung der Spiralfeder 13 auf der Vorratsrolle 6 erfolgt. In 3 wird die auf der Arbeitsrolle 7 abgelegte Spiralfeder 13 entgegengesetzt zu ihrer Ausgangslage auf der Vorratsrolle 6 gebogen, sodass die Spiralfeder 13 in gleicher Richtung um die Arbeitsrolle 7 wie um die Vorratsrolle 6 gewickelt wird. Alternativ könnte die auf der Arbeitsrolle 7 abgelegte Spiralfeder 13 in gleicher Richtung zu ihrer Ausganglage auf der Vorratsrolle 6 gebogen sein, sodass die Spiralfeder 13 in entgegengesetzter Richtung um die Arbeitsrolle 7 wie um die Vorratsrolle 6 gewickelt wäre.
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Wenn der Rollfeder-Antrieb 5 vorbereitet ist, wird der Flechtmaterialspeicher 3 mit Flechtmaterial gefüllt, z. B. indem Flechtfaden auf die Spule 4 aufgewickelt wird. Das kann beispielsweise manuell (z. B. durch manuelles Drehen der überstehenden Begrenzungsscheiben an den Stirnseiten einer Scheibenspule), mit einem in der Hand gehaltenen motorischen Antrieb, der hierzu an den Flechtmaterialspeicher 3 angesetzt und nach dem Aufspulen des Flechtmaterials 2 wieder abgenommen wird, oder mit einem dauerhaft auf dem Klöppel 1 montierten motorischen Antrieb zum Aufwickeln von Flechtmaterial 2 auf den Flechtmaterialspeicher 3 erfolgen.
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Damit sich beim Aufwickeln des Flechtmaterials 2 auf den Flechtmaterialspeicher 3 die Arbeitsrolle 7 nicht mitdreht, wodurch der Rollfeder-Antrieb 5 schon gespannt würde, kann ein Freilauf (eine nur in einer Drehrichtung wirkende Kupplung) zwischen dem Flechtmaterialspeicher 3 und der Antriebsrolle 7 vorgesehen sein, der so ausgebildet ist, dass sich der Flechtmaterialspeicher 3 in der Aufwickelrichtung der Spule 4 frei drehen lässt und in der entgegengesetzten Richtung, das heißt in Abwickelrichtung der Spule 4, von der Arbeitsrolle 7 mit einer konstanten Kraft bzw. einem konstanten Drehmoment gehalten wird, wodurch die konstante Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 erzeugt wird.
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Wenn das Flechtmaterial 2 geflochten und hierbei aus dem Flechtmaterialspeicher 3 abgegeben, das heißt von der Spule 4 abgewickelt wird, wird durch die mechanische Kopplung zwischen Flechtmaterialspeicher 3 und Arbeitsrolle 7 die Arbeitsrolle 7 gedreht. Die Drehrichtung 14, in der sich die Spule 4, die Arbeitsrolle 7 und die Vorratsrolle 6 drehen, wenn Flechtmaterial 2 von dem Flechtmaterialspeicher 3 abgegeben wird, ist durch Drehrichtungspfeile angegeben. Dabei wird die Spiralfeder 13 von der Vorratsrolle 6 abgewickelt und auf die Arbeitsrolle 7 aufgewickelt und somit der Rollfeder-Antrieb 5 aufgezogen. Aufgrund der besonderen Eigenschaft des Rollfeder-Antriebs 5 erfolgt dies mit einer sehr konstanten Zugspannung in dem Flechtmaterial 2, das von dem Flechtmaterialspeicher 3 abgegeben und mit dem Klöppel geflochten wird.
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Aber auch beim Wiederaufnehmen von Flechtmaterial 2 in den Flechtmaterialspeicher 3 beim Flechten, das ganz oder nur teilweise erfolgen kann, wird die konstante Zugspannung im Flechtmaterial 2 aufrechterhalten. Beim Wiederaufnehmen von Flechtmaterial 2 in den Flechtmaterialspeicher 3 wird der Flechtmaterialspeicher 3 von der Arbeitsrolle 7 angetrieben, wobei die Spiralfeder 13 von der Arbeitsrolle 7 abgewickelt und auf die Vorratsrolle 6 aufgewickelt wird. Auch das erfolgt mit einer sehr konstanten Zugspannung in dem Flechtmaterial 2. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn der Flechtmaterialspeicher 3 des Klöppels 1 zum Aufnehmen von beim Flechten abgegebenem Flechtmaterial 2 ausgebildet ist, wobei auch dabei die Zugspannung in dem Flechtmaterial 2 durch die auf den Flechtmaterialspeicher 3 wirkende Arbeitsrolle 7 erzeugt und das Antreiben des Flechtmaterialspeichers 3 zum Aufnehmen von Flechtmaterial 2 bewirkt wird.
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Wenn beim Flechten der Rollfeder-Antrieb 5 ganz aufgezogen ist, das heißt die Spiralfeder 13 soweit wie möglich auf die Arbeitsrolle 7 aufgewickelt ist, aber der Flechtprozess fortgesetzt werden soll, beispielsweise mit Flechtmaterial 2, das noch in dem Flechtmaterialspeicher vorhanden ist, kann der Flechtpozess kurz unterbrochen und die Spiralfeder 13 von der Arbeitsrolle 7 zurück auf die Vorratsrolle 6 gewickelt werden. Damit dabei nicht das Flechtmaterial 2 von dem Flechtmaterialspeicher 3 abgegeben wird, kann ein Stellelement vorgesehen sein, mit dem die mechanische Kopplung zwischen Arbeitsrolle 7 und Flechtmaterialspeicher 3 vorübergehend gelöst wird, sodass in dieser Zeit die Arbeitsrolle 7 keine Antriebskraft auf den Flechtmaterialspeicher 3 ausübt, durch die das Flechtmaterial 2 in den Flechtmaterialspeicher 3 gezogen wird. Wenn die Spiralfeder 13 ganz oder teilweise auf die Vorratsrolle 6 zurückgewickelt ist, wird die mechanische Kopplung zwischen Arbeitsrolle 7 und Flechtmaterialspeicher 3 wieder aktiviert, sodass die Arbeitsrolle 7 wieder den Flechtmaterialspeicher antreiben und der Flechtprozess wieder fortgesetzt werden kann.
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Wenn sich beim Flechten der Flechtmaterialspeicher 3 leert, kann der Flechtpozess kurz unterbrochen und der Flechtmaterialspeicher 3 mit neuem Flechtmaterial 2 gefüllt und der Rollfeder-Antrieb 5 in eine Ausgangsstellung gebracht werden, in der die Spiralfeder 13 ganz oder teilweise auf die Vorratsrolle 6 aufgewickelt ist, sodass sie beim Abgeben von Flechtmaterial 2 aus dem Flechtmaterialspeicher 3 von der Vorratsrolle 6 abgewickelt und auf die dabei von dem Flechtmaterialspeicher 3 angetriebene Arbeitsrolle 7 aufgewickelt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klöppel
- 2
- Flechtmaterial
- 3
- Flechtmaterialspeicher
- 4
- Spule
- 5
- Rollfeder-Antrieb
- 5',
- weiterer Rollfeder-Antrieb
- 5"
- weiterer Rollfeder-Antrieb
- 6
- Vorratsrolle
- 6'
- zweite Vorratsrolle
- 7
- Arbeitsrolle
- 7'
- weitere Arbeitsrolle
- 8
- Grundträger
- 9
- Vorratsrollenachse
- 9'
- zweite Vorratsrollenachse
- 10
- Arbeitsrollenachse
- 11
- Umlenkrolle
- 12
- Vorratsrollenaufnehmer
- 12'
- zweiter Vorratsrollenaufnehmer
- 13
- Spiralfeder
- 13'
- zweite Spiralfeder
- 14
- Drehrichtung bei Abgabe von Flechtmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10343736 A1 [0008]
- DE 102008033561 A1 [0009]
- DE 102011118108 B3 [0010]
- EP 3018245 B1 [0011]
