DE202022106404U1

DE202022106404U1 - Kettenwirkmaschine und Musterlegevorrichtung

Info

Publication number: DE202022106404U1
Application number: DE202022106404.0U
Authority: DE
Original assignee: Karl Mayer Stoll R&D GmbH
Current assignee: Karl Mayer Stoll R&D GmbH
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2022-11-21
Anticipated expiration: 2032-11-16

Abstract

Kettenwirkmaschine (100), zumindest umfassend:
- einen Arbeitsbereich (1), in dem die Kettenwirkmaschine (100) Textilfäden durch Maschenbildung zu einem textilen Gewirke verarbeitet;
- eine Musterlegevorrichtung (2), die zum beweglichen Führen von Textilfäden (200) im Arbeitsbereich (1) eingerichtet ist und zumindest umfasst:
- einen gegenüber dem Arbeitsbereich (1) beweglich gelagerten Fadenführer (21) zum Führen eines mit diesem in Kontakt stehenden Textilfadens (200) im Arbeitsbereich (1); und
- eine mit dem Fadenführer (21) verbundene steuerbare Positionierungseinrichtung (23), die eingerichtet ist, den Fadenführer (21) im Arbeitsbereich (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition zu verfahren; wobei die Musterlegevorrichtung (2) als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers (21) ein durch ein Verfahren des Fadenführers (21) verformbares Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) umfasst, bei dem ein Verhältnis aus einer über einen Verfahrbereich des Fadenführers (21) gemittelten Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) zur Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers (21) 0,8 bis 1,2 beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kettenwirkmaschine sowie eine Musterlegevorrichtung zum Einsatz in einer Kettenwirkmaschine.
Hintergrund der Erfindung
Im Zuge der automatisierten Fertigung von textilen Gewirken kommen Kettenwirkmaschinen zum Einsatz, die eine Vielzahl von einzelnen Textilfäden miteinander auf Basis der Maschenbildung zu einem textilen Gewirke, auch Wirkware genannt, verarbeitet.
Die Wirkware kann dabei je nach gewünschter Anwendung eine gleichmäßige aber auch eine beliebig gemusterte Struktur aufweisen.
Zum Einbringen von Mustern in die Wirkware verfügen dazu eingerichtete Kettenwirkmaschinen über sog. Musterlegebarren, die einen zur Ausbildung eines Musters in der Wirkware vorgesehenen Musterfaden im Arbeitsbereich führen und diesen an unterschiedlichen Position in die hergestellten Maschen der Wirkware einbringen.
Eine solche Musterlegebarre ist beispielsweise aus der DE 10 332 235 B3 bekannt und umfasst einen beweglich gelagerten Fadenführer, der translatorisch in einer Breitenrichtung eines Arbeitsbereichs der Kettenwirkmaschine verfahrbar ist Die Verfahrbewegungen des den Musterfaden führenden Fadenführers werden dabei über eine Kombination aus einem rückstellenden Kraftelement und einem Elektroantrieb umgesetzt, die über ein Seilzugsystem und ein Bandzugsystem mit dem Fadenführer verbunden sind, wobei das Kraftelement pneumatisch als Druckluftzylinder ausgeführt ist
Typische Fertigungsgeschwindigkeiten von Kettenwirkmaschinen liegen zwischen 500 und 4.000 Umdrehungen pro Minute, wobei im Zuge jeder Umdrehung eine Maschenreihe in Breitenrichtung des Arbeitsbereichs durch die Kettenwirkmaschine gebildet wird. Um die Funktionalität der Musterlegebarre dabei zu gewährleisten, fallen auch die Bewegungsgeschwindigkeiten des Fadenführers einer solchen Musterlegebarre entsprechend hoch aus, wobei stets ein schnelles und vor allem präzises Positionieren des Fadenführers entscheidend ist, sodass keine Produktfehler in der zu fertigenden Wirkware auftreten und diese eine hohe Produktqualität aufweist.
Um die Produktivität an einer Kettenwirkmaschine zu steigern, werden die Fertigungsgeschwindigkeiten zunehmend erhöht, was wiederum zu mechanischen Problemen führt, die dem positionsgenauen Verfahren des Fadenführers entgegenstehen, so zum Beispiel ungleichmäßige oder zu steife Lagerungen, die zu zunehmenden Schwingungen oder gar einem Resonanzbetrieb führen, oder unregelmäßige Beschleunigungen des Fadenführers, die ein positionsgenaues Steuern besonders bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Fadenführers zunehmend erschweren.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Möglichkeit zur automatisierten Fertigung von gemusterten textilen Gewirken bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kettenwirkmaschine nach Anspruch 1 sowie eine Musterlegevorrichtung einer solchen Kettenwirkmaschine nach Anspruch 16 bereitgestellt.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Kettenwirkmaschine bereitgestellt, die zumindest einen Arbeitsbereich, in dem die Kettenwirkmaschine Textilfäden durch Maschenbildung zu einem textilen Gewirke verarbeitet, und eine Musterlegevorrichtung umfasst. Die Musterlegevorrichtung ist zum beweglichen Führen von Textilfäden im Arbeitsbereich eingerichtet ist und umfasst dazu zumindest einen gegenüber dem Arbeitsbereich beweglich gelagerten Fadenführer zum Führen eines mit diesem in Kontakt stehenden Textilfadens, insbesondere eines Musterfadens, im Arbeitsbereich und eine mit dem Fadenführer verbundene steuerbare Positionierungseinrichtung, die eingerichtet ist, den Fadenführer im Arbeitsbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition zu verfahren, wobei die Musterlegevorrichtung als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers ein durch ein Verfahren des Fadenführers verformbares Kraftelement umfasst, bei dem ein Verhältnis aus einer über einen Verfahrbereich des Fadenführers gemittelten Verformungskraft des Kraftelements zur Verformungskraft des Kraftelements in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers 0,8 bis 1,2 beträgt.
Die Kettenwirkmaschine mit Musterlegevorrichtung ist dabei zur Herstellung von gemusterten textilen Gewirken eingerichtet, bei denen ein oder mehrere Musterfäden in ein ansonsten einheitlich gefertigten textilen Gewirke mit eingearbeitet werden.
Die Musterlegevorrichtung, die allgemein auch als Musterlegebarre bezeichnet wird, dient dabei dem beweglichen Führen von als Musterfäden dienenden Textilfäden, die im Zuge der auf Maschenbildung basierenden Fertigung des textilen Gewirkes über eine Breite des Arbeitsbereichs hinweg an unterschiedlichen Positionen mit den dort gebildeten Maschen verknüpft werden, um so ein gewünschtes Textilmuster im zu fertigenden textilen Gewirke zu erzeugen.
Hierzu wird der den Musterfaden führende und beweglich gelagerte Fadenführer, der beispielsweise als Lochnadel ausgeführt ist, über die Positionierungseinrichtung in die jeweilige Positionen im Arbeitsbereich verfahren. Dies erfordert ein schnelles und präzises Verfahren, um den Musterfaden im Zuge der Verarbeitung an die gewünschte Stelle im Arbeitsbereich zu verbringen. Je besser dies von der Musterlegevorrichtung umgesetzt wird, umso höher fällt eine Produktqualität des zu fertigenden textilen Gewirkes aus.
Erfindungsgemäß umfasst die bewegliche Lagerung des Fadenführers dabei das Kraftelement, welches zwecks Lagerung des Fadenführers eine entsprechende Verformungskraft bereitstellt Ein Verfahren des Fadenführers, also eine Positionsänderung des Fadenführers im Arbeitsbereich, führt dabei zu einer Verformungsänderungen des Kraftelements.
Das Kraftelement kann als Teil der beweglichen Lagerung beispielsweise als Spannvorrichtung für ein den Fadenführer bewegendes Seilzugsystem eingesetzt werden oder aber auch als Rückstellelement, um auf den Fadenführer eine Rückstellkraft auszuüben, die diesen in Ausgangsposition zurückverbringt, zum Beispiel wenn die Positionierungseinrichtung keine Kraft und/oder Bewegung auf den Fadenführer überträgt
Eine Verfahrbewegung des Fadenführers überträgt sich dabei direkt oder über eine Übersetzungsmechanik mit Übersetzungsverhältnis (zum Beispiel über ein Flaschenzugsystems) auf das Kraftelement und führt zur Verformung desselbigen, wobei der Bereich zwischen der Verformung bei in der ersten Endposition befindlichem Fadenführer und der Verformung bei in der zweiten Endposition befindlichem Fadenführer nachfolgend als Verformungsbereich des Kraftelements bezeichnet wird, der entweder direkt oder über die Übersetzungsmechanik mit dem Verfahrbereich zusammenhängt.
Bei den Verfahrbewegungen des Fadenführers im Zuge einer Musterlegung handelt es sich dabei insbesondere um geradlinige translatorische Bewegungen des Fadenführers in einer Breitenrichtung des Arbeitsbereichs, wobei die Breitenrichtung des Arbeitsbereichs als orthogonal zu einer Fließ- bzw. Auslassrichtung des zu fertigenden textilen Gewirkes zu verstehen ist Der Verfahrbereich entspricht in diesem Fall dem translatorischen Bereich zwischen der ersten und der zweiten Endposition des Fadenführers.
Die Verformungskraft im Sinne des hiesigen Kraftelements ist dabei als Komponente einer durch Verformung des Kraftelements verursachten Reaktionskraft des Kraftelements zu verstehen, die entlang einer Verschiebungsrichtung einer die Verformung bewirkenden Verschiebung eines Punktes (Angriffspunkt, Lagerpunkt, Verschiebungspunkt und dergleichen) des Kraftelements wirkt Besagte Verschiebung des Punktes des Kraftelements hängt dabei von der Verfahrbewegung des Fadenführers ab, entweder direkt oder über ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis der Übersetzungsmechanik.
Das Verhältnis der über einen Verfahrbereich des Fadenführers gemittelten Verformungskraft des Kraftelements zur Verformungskraft des Kraftelements in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers soll nachfolgend vereinfacht als „Kraftverhältnis“ bezeichnet werden.
Das geforderte Kraftverhältnis definiert damit im Verfahrbereich des Fadenführers eine Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements, bei der die gemittelte Verformungskraft bezogen auf die Verformungskraft an einer der beiden Endpositionen betragsmäßig um maximal 20 % von dieser abweicht
Die Verformungskraft des Kraftelements wird als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers eingesetzt, zum Beispiel als Spannelement für einen Seilzug oder als Rückstellelement, wobei durch die erfindungsgemäße Anforderung an das Kraftverhältnis sichergestellt wird, dass über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg eine Variation der Verformungskraft des Kraftelements gering ausfällt, sodass eine dadurch bedingte Variation in Lagerungskräften der beweglichen Lagerung weitestgehend unterbunden wird, was unter anderem eine präzise Positionierung im Zuge einer Verfahrbewegung gestattet So fällt dadurch beispielsweise auch eine Variation der durch die Verformungskraft auf den Fadenführer wirkende Beschleunigung nach den Grundprinzipien der Newton'schen Mechanik gering aus, wodurch sich gleichmäßigere Beschleunigungen ergeben, die im Zuge einer Positionssteuerung besser gehandhabt werden können und sich so präzisere Verfahrbewegungen selbst bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten an der Kettenwirkmaschine umsetzen lassen.
Ferner bringt das Kraftelement mit seiner nur gering variierenden Verformungskraft eine besonders geringe Steifigkeit in das System der Musterlegevorrichtung ein (Steifigkeit als verformungsbasierte Änderungsrate der Verformungskraft), sodass eine damit verbundene Eigenfrequenz besonders gering ausfällt, derart, dass die Kettenwirkmaschine bezogen auf besagte Eigenfrequenz im regulären Betrieb überkritisch betrieben wird, was eine Schwingungsanfälligkeit der Musterlegevorrichtung reduziert (Vermeidung eines Betriebs im Resonanzbereich), wodurch eine präzisiere Positionierung des Fadenführers im Arbeitsbereich und damit eine Fertigung eines textilen Gewirkes mit hoher Produktqualität ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Kettenwirkmaschine stellt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zum beweglichen Führen eines Musterfadens im Arbeitsbereich bereit, bei der die bewegliche Lagerung des hierfür eingesetzten Fadenführers ein Kraftelement mit gering oder idealerweise nicht variierender Verformungskraft umfasst, was ein gleichmäßigeres Verfahren und ein präziseres Positionieren des Fadenführers bzw. des von diesem geführten Musterfadens selbst bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten gestattet und zeitgleich das Schwingungsrisiko minimiert
Entsprechend der Verfahrbewegung des Fadenführers wird das Kraftelement verformt, beispielsweise in Form einer Endpunktverschiebung des Kraftelements. Die Verformung ist dabei nicht zwingend als Verformung eines Festkörpers zu verstehen, sondern kann auch in Bezug auf hydraulische oder pneumatische Systeme als Verformung bzw. Änderungen eines hydraulischen oder pneumatischen Volumens des Kraftelements aufgefasst werden.
Der Verformungsbereich des Kraftelements reicht vorzugsweise ausgehend von einem verformten ersten Zustand bis zu einem stärker verformten zweiten Zustand des Kraftelements, sodass an jedem Punkt im Verfahrbereich eine Verformungskraft mit einheitlichem „Vorzeichen“ vorliegt. In anderen Worten umfasst der Verformungsbereich vorzugsweise nicht einen unverformten Zustand des Kraftelements mit Verformungskraft gleich Null, wobei im Verformungsbereich keine oder nur eine sehr geringe plastische Verformung des Kraftelements auftreten soll.
Das Kraftverhältnis bezieht die über den Verfahrbereich des Fadenführers gemittelte Verformungskraft des Kraftelements ein, welche als jedweder Mittelwert der üblicherweise verformungsabhängigen Verformungskraft des Kraftelements über den Verfahrbereich verstanden werden soll. Besagter Mittelwert sei nachfolgend auch mit dem Formelzeichen M bezeichnet, das wahlweise mit zusätzlichem Index verwendet wird.
Das Kraftverhältnis f_1,2 lässt sich dabei auf Basis des Mittelwerts M sowie auf Basis der Verformungskraft F₁ des Kraftelements an der ersten Endposition oder der Verformungskraft F₂ des Kraftelements an der zweiten Endposition entsprechend Gleichung 1 bzw. Gleichung 2 angeben.
$f_{1} = | \frac{M}{F_{1}} | \in [0,8, 1,2]$
$f_{2} = | \frac{M}{F_{2}} | \in [0,8, 1,2]$
Die Wahl des zugrunde zu legenden Kraftverhältnisses, also f₁ mit Verformungskraft an erster Endposition oder f₂ mit Verformungskraft an zweiter Endposition, ist dabei beliebig und wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass diejenige Endposition zur Verhältnisbildung ausgewählt wird, in der sich der Fadenführer während eines Betriebs der Kettenwirkmaschine zum Fertigen eines textilen Gewirkes zeitmäßig länger befindet.
Besagter Mittelwert M ist dabei ein Maß für die im Mittel vorliegende Verformungskraft F über den Verfahrbereich des Fadenführers bzw. über den dadurch bestimmten Verformungsbereich und kann beispielsweise ein integraler Mittelwert M_int sein (siehe Gleichung 3), ein diskret ausgewerteter arithmetischer Mittelwert, oder dergleichen.
$M_{int} = \frac{1}{(x_{2} - x_{1})} \int_{x_{1}}^{x_{2}} F dx$
In Gleichung 3 bezeichnet F die von einem Verfahrweg x des Fadenführers abhängige Verformungskraft des Kraftelements, wobei x₁ und x₂ die erste bzw. die zweite Endposition des Fadenführers bezeichnen. Die Verschiebung x muss dabei nicht zwingend der Verformung des Kraftelements entsprechen, da eine beliebig geartete Übersetzungsmechanik zwischen Fadenführer und Kraftelement angeordnet sein kann. In diesem Fall ließe sich der Verfahrweg des Fadenführers über ein bekanntes Übersetzungsverhältnis in eine dementsprechende Verformung umrechnen.
Vorzugsweise liegen sowohl das Kraftverhältnis in Bezug auf die Verformungskraft an der ersten Endposition als auch das Kraftverhältnis in Bezug auf die Verformungskraft an der zweiten Endposition innerhalb des geforderten Bereichs von 0,8 bis 1,2. In anderen Worten soll die Musterlegevorrichtung beiden Anforderungen gemäß der obigen Gleichungen 1 und 2 genügen.
Auf diese Weise wird eine strengere Anforderung hinsichtlich der Variation der Verformungskraft formuliert.
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis aus der über den Verfahrbereich des Fadenführers gemittelten Verformungskraft des Kraftelements im Verhältnis zur Verformungskraft des Kraftelements in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers 0,9 bis 1,1, noch bevorzugter 0,95 bis 1,05 und besonders bevorzugt 1, wodurch besagte Variationen zunehmend reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform fungiert das Kraftelement der Musterlegevorrichtung als Rückstellelement, das auf Basis der Verformungskraft des Kraftelements eine in eine Verfahrrichtung des Fadenführers wirkende Rückstellkraft auf diesen aufbringt, insbesondere um den Fadenführer in eine Ausgangsposition, die der ersten oder zweiten Endposition entsprechen kann, zu verbringen.
Auf diese Weise wird das Kraftelement als Gegenelement zur Positionierungseinrichtung verwendet, welches nicht nur das Erreichen von statischen Positionen des Fadenführers bei der Wechselwirkung von Kraftelement und Positionierungseinrichtung gewährleistet, sondern welches den Fadenführer zudem in seine Ausgangsposition verbringt, sobald beispielsweise keine (oder eine stark reduzierte) Kraft oder Bewegung mehr von der Positionierungseinrichtung auf den Fadenführer wirkt
Die auf der Verformungskraft des Kraftelements basierende Rückstellkraft, die bei direkter Übersetzung beispielsweise gleich groß sind, variiert dabei aufgrund der erfindungsgemäßen Anforderung nicht oder nur gering, sodass eine gleichmäßige Rückstellkraft auf den Fadenführer unabhängig von dessen Position im Arbeitsbereich aufgebracht wird.
Ein Ansteigen der Rückstellkraft im Zuge des Verfahrens des Fadenführers tritt dabei nicht oder nur in geringem Ausmaß auf, im Gegensatz zu einem beispielhaften Einsatz eines geschlossenen Druckluftzylinders oder einer linearen Schraubenfeder, sodass die Positionierungseinrichtung zum Verfahren des Fadenführers lediglich im Wesentlichen gleichbleibende Kräfte zum Verfahren des Fadenführers bereitstellen muss. So kann nicht nur ein Leistungsbedarf der Positionierungseinrichtung gesenkt werden, sondern es kann auch eine besonders exakte Wegsteuerung durch die Positionierungseinrichtung umgesetzt werden, da die Rückstellkraft auf Basis der gering variierenden Verformungskraft eine ebenfalls gering variierende, in eine Rückstellrichtung gerichtete Beschleunigung des Fadenführers bewirkt, die im Zuge einer Wegsteuerung des Fadenführers besser gehandhabt werden kann.
Im Gegensatz hierzu würde die in Rückstellrichtung wirkende Beschleunigung bei einer typischen Schraubenfeder im Zuge einer Rückstellbewegung zunehmend abnehmen, was gerade bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten zu Problemen führt
Über den Verfahrbereich des Fadenführers variierende Verformungskräfte würden zudem zu Variationen der auf Verbindungsmittel wirkenden Kräfte führen, die das Kraftelement und/oder einen Antrieb der Positionierungseinrichtung mit dem Fadenführer verbinden. Derartige Verbindungsmittel zur Übertragung von Bewegungen sind beispielsweise als Stahlseile oder Kunststoffbänder ausgeführt, die bedingt durch die variierenden Kräfte variierende Dehnungen erfahren würden, was wiederum eine genaue Positionierung des Fadenführers relativ zum Arbeitsbereich verhindern oder zumindest erheblich erschweren würde.
Durch den Einsatz des Kraftelements als Rückstellelement bei der beweglichen Lagerung des Fadenführers wird somit eine präzise Positionierung des Musterfadens im Arbeitsbereich und damit die Fertigung eines textilen Gewirkes mit hoher Produktqualität ermöglicht
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftelement derart ausgestaltet, dass ein Verhältnis einer über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg maximal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements zu einer über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg minimal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements 1 bis 1,2 beträgt.
Auf diese Weise wird zusätzlich zur erfindungsgemäßen Anforderung an den Mittelwert der Verformungskraft ein lokales Kriterium auf Basis extremal auftretender Verformungskräfte eingebracht, sodass auch eine lediglich lokal überhöhte Verformungskraft ausgeschlossen werden kann.
Das vorstehende Kriterium kann mathematisch entsprechend nachfolgender Gleichung 4 angegeben werden, in der g das besagte Verhältnis, F die Verformungskraft des Kraftelements und x die Verschiebung des Fadenführers bezeichnet $g = | \frac{max_{x \in [x_{1}, x_{2}]} (F)}{min_{x \in [x_{1}, x_{2}]} (F)} | \in [1,1,2]$
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis (beispielsweise g) aus der über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg maximal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements zu der über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg minimal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements 1 bis 1,1, noch bevorzugter 1 bis 1,05 und besonders bevorzugt 1, wodurch lokale Schwankungen der Verformungskraft zunehmend reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftelement derart ausgestaltet, dass ein Betrag einer über den Verfahrbereich des Fadenführers gemittelten Änderungsrate der Verformungskraft des Kraftelements kleiner gleich 10 N/m (Newton pro Meter) ist
Auf diese Weise wird zusätzlich zur Anforderung an geringe Abweichungen des Mittelwerts der Verformungskraft eine Anforderung an die Ableitung der Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements in gemittelter Form formuliert, wobei die Ableitung im mechanischen Sinne beispielsweise als Steifigkeit des Kraftelements verstanden werden kann. Besagte Anforderung an die Änderungsrate stellt dabei sicher, dass im Mittel auch die Änderungsrate innerhalb festgesetzter Grenzen bleibt.
Besagter Mittelwert wird nachfolgend auch mit dem Formelzeichen m abgekürzt und ist ein Maß für die mittlere Änderungen der im Kraftelement vorliegenden Verformungskraft über den Verfahrbereich und kann dabei beispielsweise ein integraler Mittelwert m_int (siehe Gleichung 5), ein diskret ausgewerteter arithmetischer Mittelwert, oder dergleichen sein. $m_{int} = \frac{1}{(x_{2} - x_{1})} \int_{x_{1}}^{x_{2}} \frac{dF}{dx} dx$
Vorzugsweise ist der Betrag der über den Verfahrbereich des Fadenführers gemittelten Änderungsrate der Verformungskraft des Kraftelements kleiner gleich 7,5 N/m, noch bevorzugter kleiner gleich 5 N/m und besonders bevorzugt 0 N/m, wodurch Variationen der Änderungsrate der Verformungskraft zunehmend reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftelement derart ausgestaltet, dass dessen Verformungskraft über den Verfahrbereich des Fadenführers hinweg konstant ist.
Auf diese Weise wird eine gleichbleibende Verformungskraft ungleich Null bereitgestellt, die beispielsweise als Grundlage für eine Rückstellkraft des beweglich gelagerten Fadenführers über den Verfahrbereich hinweg dient.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kraftelement zumindest ein erstes elastisches Federelement, das über eine vom Verfahren des Fadenführers abhängige Verschiebung eines Verschiebungspunktes des ersten Federelements entlang einer Verschiebungsrichtung verformt wird.
Bei elastischen Federelementen handelt es sich um elastische Festkörperelemente, die entsprechend des Einsatzes als elastisch verformbare Elemente geometrisch als solche ausgestaltet sind, so zum Beispiel Blattfedern, Tellerfedern, Schraubenfedern und dergleichen. Besagte Verschiebungsrichtung kann dabei geradlinig, krummlinig oder winklig sein, je nachdem welche Art von Federelement zum Einsatz kommt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Federelement um ein Federelement mit degressiver Kraft-Verformungs-Relation, da diese mögliche Verformungsbereiche mit geringen Änderungen der Verformungskraft bei sich ändernder Verformung aufweisen.
Vorzugsweise handelt es sich beim bei dem ersten Federelement um eine Gleichkraftfeder, die eine im Wesentlichen konstante Verformungskraft über den Verformungsbereich hinweg aufweisen.
Vorzugsweise umfasst das Kraftelement ein zweites elastisches Federelement, dass in Reihe oder parallel zum ersten Federelement angeordnet sein kann.
Auf diese Weise können nach den Grundprinzipien der Reihen- und Parallelschaltung die Kraft-Verformungs-Relationen einzelner Federelemente miteinander kombiniert werden, um eine gewünschte „resultierende“ Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kraftelement ein zweites elastisches Federelement, das derart relativ zum ersten Federelement angeordnet ist, dass durch ein Verfahren des Fadenführers entweder das erste Federelement komprimiert und das zweite Federelement expandiert wird oder das erste Federelement expandiert und das zweite Federelement komprimiert wird.
Vorstehende Anordnung des ersten und des zweiten Federelements führt dazu, dass die Verformungskraft des Kraftelements, die beispielsweise als Rückstellkraft für den Fadenführer genutzt wird, auf einer Differenz der Verformungskraft des ersten und der Verformungskraft des zweiten Federelements basiert
Auf diese Weise können selbst sehr kleine Verformungskräfte des Kraftelements bereitgestellt werden, ohne dabei das Kraftelement „filigran“ ausführen zu müssen, was sich negativ auf dessen Dauerfestigkeit und Schwingungsanfälligkeit auswirken würde.
So kann beispielsweise in einem exemplarischen Zustand eine Verformungskraft des Kraftelements von 0,5 Newton als Differenz der exemplarischen Verformungskräfte von 10 Newton und von 9,5 Newton des ersten bzw. des zweiten Federelements bereitgestellt werden
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kraftelement ein zweites elastisches Federelement, das derart relativ zum ersten Federelement angeordnet ist, dass das erste und das zweite Federelement durch ein Verfahren des Fadenführers gemeinsam komprimiert oder expandiert werden.
Auf diese Weise kann beispielsweise eine Rückstellkraft als Summe der Einzelverformungskräfte des ersten und des zweiten Federelements bereitgestellt werden, sodass ein einzelnes Federelement nicht zu „wuchtig“ ausgeführt werden muss, falls eine größerer Verformungskraft, zum Beispiel als Basis für eine Rückstellkraft, benötigt werden sollte.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest das erste elastische Federelement des Kraftelements als elastischer Biegebalken ausgeführt, der über den Verfahrbereich hinweg eine elastische Vorverformung in Form einer Durchbiegung in einer winklig zur Verschiebungsrichtung des Verschiebungspunktes des ersten Federelements stehenden Biegerichtung aufweist, wobei durch Verschieben des Verschiebungspunktes des ersten Federelements eine Änderung der Durchbiegung erfolgt.
Auf diese Weise wird ein besonders einfach umzusetzendes und kostengünstiges Konzept einer Gleichkraftfeder bereitgestellt, die über einen entsprechenden Verformungsbereich hinweg eine im Wesentlichen konstante Verformungskraft aufweist.
Als Verformungskraft wird in diesem Fall die in Verschiebungsrichtung auf den Verschiebungspunkt wirkende Reaktionskraft des Kraftelements verstanden.
Derartige Federelemente können auch als anfangsverformte Knickstäbe bezeichnet werden, die ausgehend von einem bereits vorliegenden Eulerschen Knickfall einen Verformungsbereich mit im Wesentlichen konstanter Verformungskraft aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Längsausdehnung des elastischen Biegebalkens entlang einer Mittellinie größer als Querschnittsausdehnungen des elastischen Biegebalkens in einem senkrecht zur Mittellinie stehenden Querschnitt, wobei eine Querschnittausdehnung entlang der Biegerichtung kleiner ausfällt als eine Querschnittsausdehnung entlang einer zur Biegerichtung orthogonal stehenden Richtung.
Auf diese Weise wird im Wesentlichen ein Euler-Bernoulli-Balken bereitgestellt, der in der orthogonal zur Biegerichtung stehenden Richtung durch die größere Querschnittsausdehnung ein höheres Widerstandsmoment gegenüber dem Lastfall Biegung aufweist als in Biegerichtung, wodurch sichergestellt wird, dass sich der elastische Biegebalken lediglich in oder parallel zur einer durch die die gewünschte Biegerichtung und die Verschiebungsrichtung des Verschiebungspunktes aufgespannten Biegeebene verformt und nicht orthogonal dazu auslenkt oder ausbricht, sodass die Mittellinie des Biegebalkens stets innerhalb der Biegeebene verbleibt
Vorzugsweise weist der elastische Biegebalken in besagtem Querschnitt eine rechteckige Querschnittsform auf, wodurch eine besonders kostengünstig zu fertigende Ausgestaltung des Biegebalkens bereitgestellt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Positionierungseinrichtung eine steuerbare Antriebseinheit, die mit dem Fadenführer verbunden ist und deren Antriebsbewegung ein Verfahren des Fadenführers bewirkt
Bei der Antriebseinheit kann es sich beispielsweise um einen Elektroantrieb handeln, der Gegenspieler für das beispielsweise als Rückstellelement fungierende Kraftelement ist, und durch seine Antriebsbewegung den Fadenführer verfährt, wobei das Kraftelement eine entsprechende Rückstellkraft auf diesen auswirkt Da diese vorteilhafter Weise nahezu konstant ist oder zumindest nur gering variiert, genügt dabei für eine gleichmäßige Beschleunigung im Zuge des Verfahrens des Fadenführers ein ebenfalls konstantes Drehmoment, da kein zu kompensierendem Anstieg der Rückstellkraft vorliegt
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fadenführer derart zwischen der Antriebseinheit der Positionierungseinrichtung und dem Kraftelement angeordnet, dass eine vom Kraftelement auf den Fadenführer wirkende Kraft und eine von der Antriebseinheit auf den Fadenführer wirkende Kraft entgegengesetzt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Positionierungseinrichtung ein erstes Seilzugsystem, das den Fadenführer mit dem der Antriebseinheit kraftübertragend verbindet.
Unter Seilzugsystem ist dabei jedwede kraftübertragende Verbindung auf Basis eines Seilzugs oder Seils, Drahts oder einer ähnlichen in der Regel biegeschlaffen Struktur zu verstehen, die über Umlenkrollen beliebig umgelenkt werden kann.
Vorzugsweise umfasst das erste Seilzugsystem dabei ein im Querschnitt näherungsweise rechteckiges, in Kraftrichtung biegeschlaffes und zugsteifes Faser-Kunststoffverbund-Band oder Stahl-Band zur Kraftübertragung.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Musterlegevorrichtung ein zweites Seilzugsystem als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers, das den Fadenführer mit dem Kraftelement kraftübertragend verbindet.
Vorzugsweise umfasst das zweite Seilzugsystem dabei ein Stahlseil zur Kraftübertragung.
Durch den Einsatz von Seilzugsystemen können die Komponenten der Musterlegevorrichtung besonders kompakt und auf die Kettenwirkmaschine angepasst an dieser angeordnet werden, da die zum Verfahren des Fadenführers aufgebrachten Kräfte (Antriebskraft durch Antriebseinheit oder Rückstellkraft durch Kraftelement) beliebig über das Seilzugsystem umgeleitet werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fadenführer zum Führen einer Vielzahl von mit diesem in Kontakt stehenden Textilfäden im Arbeitsbereich eingerichtet und umfasst hierzu mehrere zueinander beabstandet angeordnete Führungselemente, die jeweils einen Aufnahmeabschnitt für einen zu führenden Textilfaden aufweisen, wobei die mehreren Führungselement des Fadenführers gemeinsam durch die Positionierungseinrichtung verfahrbar sind.
Auf diese Weise können simultan mehrere Musterfäden vom Fadenführer im Arbeitsbereich geführt werden, wodurch die Flexibilität bei der Musterlegung erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kettenwirkmaschine ferner N weitere Musterlegevorrichtungen, mit N≥1, die jeweils zum beweglichen Führen von Textilfäden im Arbeitsbereich eingerichtet sind und dazu jeweils zumindest einen gegenüber dem Arbeitsbereich beweglich gelagerten Fadenführer zum Führen eines mit diesem in Kontakt stehenden Textilfadens im Arbeitsbereich und eine mit dem Fadenführer verbundene Positionierungseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, den Fadenführer im Arbeitsbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition hin und her zu verfahren, wobei jede weitere Musterlegevorrichtungen als Teil der jeweiligen beweglichen Lagerung des Fadenführers ein verformbares Kraftelement umfasst, bei dem ein Verhältnis aus einer über einen Verfahrbereich des zugehörigen Fadenführers gemittelte Verformungskraft des Kraftelements zur Verformungskraft des Kraftelements in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers 0,8 bis 1,2 beträgt.
Auf diese Weise wird eine Kettenwirkmaschine mit einer Vielzahl von Musterlegevorrichtungen bereitgestellt, bei denen jede die vorstehend beschriebenen Vorteile einer beweglichen Lagerung über das Kraftelement mit nahezu konstanter Verformungskraft bieten.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Musterlegevorrichtung einer Kettenwirkmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung breitgestellt
Die zum Einsatz an einer Kettenwirkmaschine gemäß des ersten Aspekts ausgelegte Musterlegevorrichtung kann dabei entsprechend einer der im Zuge der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet sein.
Auf diese Weise wird eine Nachrüstmöglichkeit bereitgestellt, über die eine bereits bestehende Kettenwirkmaschine auf einfache und kostengünstige Weise mit der Musterlegevorrichtung nachgerüstet werden kann, um die bestehende Kettenwirkmaschine unter anderem um die vorstehend beschriebene Vorteile der Kettenwirkmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung zu erweitern.
Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Merkmale werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine.
2A bis 2D zeigen schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen des Kraftelements zum Einsatz in einer Musterlegevorrichtung der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine.
3 zeigt eine exemplarische Kraft-Verformungs-Relation eines Kraftelements zum Einsatz in einer Musterlegevorrichtung der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine.
Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Ausführliche Figurenbeschreibung
Zur Beschreibung der Kinematik der nachfolgenden Ausführungsbeispiele in den 1 bis 2D werden exemplarisch orthogonale, rechtshändige Koordinatensysteme {x,y,z} verwendet, bei denen die ersten beiden Richtungen, x-Richtung und y-Richtung, jeweils in der Zeichenebene liegen und die dritte Richtung, z-Richtung, orthogonal aus der Zeichenebene herauszeigt (Punktnotation). Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben der Form „in x-Richtung“ oder in „y-Richtung“ für kinematische Größen wie Verformungen, Verschiebungen und dergleichen sollen besagte Größen dabei - sofern nicht anders angegeben - nicht auf die jeweils durch Pfeilrichtung eingeführte „positive“ Richtung einschränken, sondern auch die jeweils entgegengesetzte „negative“ Richtung umfassen.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine 100.
Die Kettenwirkmaschine 100 umfasst einen Arbeitsbereich 1, in dem die Kettenwirkmaschine 100 Textilfäden durch Maschenbildung zu einem textilen Gewirke verarbeitet und eine Musterlegebarre 2, die zum beweglichen Führen eines Musterfadens 200 im Arbeitsbereich 1 eingerichtet ist.
Die Musterlegebarre 2 umfasst hierzu einen gegenüber dem Arbeitsbereich 1 entlang einer Linearführung 22 in y-Richtung beweglich gelagerten Fadenführer 21 zum Führen des mit diesem in Kontakt stehenden Musterfadens 200 im Arbeitsbereich 1.
Die Musterlegebarre 2 umfasst ferner eine mit dem Fadenführer 21 verbundene Positionierungseinrichtung 23, die eingerichtet ist, den Fadenführer 21 im Arbeitsbereich 1 zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition entlang der y-Richtung zu verfahren.
Die Positionierungseinrichtung 23 umfasst hierzu einen Elektroantrieb 31, der an seiner Ausgangswelle über einen Seilzug 32 (zum Beispiel in Form eines Faser-Kunststoffverbund-Bandes) mit dem Fadenführer 21 kraftübertragend verbunden ist, sodass ein durch den Elektroantrieb 31 bereitgestelltes Antriebsmoment T zum Verfahren des Fadenführers entlang der positiven y-Richtung eingesetzt wird. Der Elektroantrieb 31 kann platzsparend in Bezug auf die übrigen Komponente angeordnet werden, da der Seilzug 32 über ein oder mehrere Umlenkrollen 33 beliebig in oder an der Kettenwirkmaschine 100 verlaufen kann.
In einer alternativen Ausführung kann der Seilzug 32 auch direkt mit dem Elektroantrieb verbunden sein, ohne über dazwischen angeordnete Umlenkrollen geführt zu werden.
Als Gegenelement des Elektroantriebs 31 umfasst die Musterlegebarre 2 als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers 21 ein verformbares Kraftelement 24a, das durch ein Verfahren des Fadenführers 21 verformt wird und eine auf den Fadenführer 21 wirkende Rückstellkraft bereitstellt.
Das Kraftelement 24a umfasst hierzu eine Gleichkraftfeder 41 mit einer Fest-Lose-Lagerung aus einem Festlager 43 und einem in x-Richtung beweglichen Loslager 44, das über einen Seilzug 25 (zum Beispiel in Form eines Stahlseils), der über eine weitere Umlenkrolle 26 verläuft, kraftübertragend mit dem Fadenführer 21 verbunden ist Eine Verfahrbewegung des Fadenführers in positive y-Richtung führt dabei zu einer Verschiebung des Loslagers 44 in positive x-Richtung und zu einer komprimierenden Verformung der Gleichkraftfeder 41.
Verschiedene Zustände des Kraftelements 24a in 1 (sowie auch in den 2A bis 2D) sind durch zwei separate Darstellungen wiedergebeben: ein erster Zustand mit Darstellung auf Basis durchgezogener Linien und ein zweiter Zustand mit Darstellung auf Basis gestrichelter Linien. Die Unterscheidung erfolgt hierbei durch eine Strichnotation der jeweiligen Bezugszeichen, zum Beispiel 41' für die Gleichkraftfeder im zweiten Zustand.
Eine Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements 24a bestimmt sich vorliegend durch eine Kraft-Verformungs-Relation der Gleichkraftfeder 41, die selbst eine über den Verfahrbereich des Fadenführers 21 im Wesentlichen konstante Verformungskraft aufweist (siehe auch 3), sodass stets eine im Wesentlichen konstante Rückstellkraft auf den Fadenführer 21 wirkt
Die Gleichkraftfeder 41 ist hierzu als elastischer Biegebalken ausgeführt, der über den Verfahrbereich des Fadenführers 21 hinweg eine elastische Vorverformung in Form einer Durchbiegung in einer winklig zur Verschiebungsrichtung (x-Richtung) des beweglichen Loslagers 44 stehenden Biegerichtung (y-Richtung) aufweist (insbesondere rechtwinklig zur Verschiebungsrichtung) und durch Verschieben des beweglichen Loslagers 44 eine Änderung der Durchbiegung erfährt (vergleiche 41, 41'). Eine derartige mechanische Ausgestaltung ist einfach und kostengünstig umzusetzen und ermöglicht beispielsweise die Umsetzung der in 3 gezeigten Kraft-Verformungs-Relation.
Durch den vorteilhaften Einsatz einer Gleichkraftfeder 41 im Kraftelement 24a liegen nahezu keine Variationen der auf der Verformungskraft basierenden Rückstellkraft am Fadenführer 21 vor.
Infolgedessen kann eine Positionssteuerung durch den Elektroantrieb 31 besonders exakt ausgestaltet werden, da weitestgehend mit konstanten Kräften und Momenten kalkuliert werden kann.
Ferner bringt eine Gleichkraftfeder 41 nur eine sehr geringe Steifigkeit in das an sich schwingungsfähige System der Musterlegebarre 2 ein, sodass eine zugehörige Eigenfrequenz besonders gering ausfällt, was wiederum einen standardmäßig überkritischen Betreib unter Vermeidung möglicher diesbezüglicher Schwingungsresonanzen gestattet
Folglich kann der dargestellte, beweglich gelagerte Fadenführer 21 selbst bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten an der Kettenwirkmaschine 100 besonders gleichmäßig verfahren und präzise im Arbeitsbereich positioniert werden.
2A zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftelements 24b zum Einsatz in einer Musterlegebarre 2 der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine 100.
Das Kraftelement 24b umfasst hierzu eine erste Gleichkraftfeder 41 und eine zweite Gleichkraftfeder 42, die jeweils über eine Fest-Lose-Lagerung des Kraftelements 24b gelagert sind, wobei jede Gleichkraftfeder 41, 42 auf einer Seite durch ein separates Festlager 43 gelagert ist und die jeweils andere Seite durch ein gemeinsames Loslager 44 gelagert ist, das in der dargestellten x-Richtung beweglich ist Der Seilzug 25 zum Fadenführer (siehe 1) ist dabei direkt am zwischen den beiden Gleichkraftfedern 41, 42 angeordneten Loslager 44 angebracht.
Die in Richtung des Seilzugs 25 wirkende Verformungskraft des Kraftelements 24b ist vorliegend mit F bezeichnet.
Die Gleichkraftfedern 41, 42 sind in 2A als elastische Biegebalken ausgeführt, wie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben, die insbesondere einen Verformungsbereich aufweisen, in dem sich die Verformungskraft bei zusätzlicher Verformung nicht ändert.
Eine Verschiebung des Loslagers 44 führt hier zu gegenläufigen Verformungen der Gleichkraftfedern 41, 42, sodass bei Verschiebung des Loslagers 44 in positive x-Richtung die erste Gleichkraftfeder 41 komprimiert wird (siehe 41') und die zweite Gleichkraftfeder 42 expandiert wird (siehe 42') und bei Verschiebung des Loslagers 34 in negative x-Richtung die erste Gleichkraftfeder 41 expandiert wird und die zweite Gleichkraftfeder 42 komprimiert wird.
Eine Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements 24b bestimmt sich vorliegend durch eine Überlagerung der Kraft-Verformungs-Relationen der Gleichkraftfedern 41, 42, die vorzugsweise jeweils über einen Verformungsbereich im Wesentlichen konstante Einzelverformungskräfte aufweisen (siehe auch 3), sodass die auf den Fadenführer über den Seilzug 25 wirkende Rückstellkraft für verschiedene Positionen des Fadenführers im Arbeitsbereich der Kettenwirkmaschine im Wesentlichen konstant ist.
Durch die gezeigte Anordnung ergibt sich die Verformungskraft des Kraftelements 24b aus der Differenz der beiden Einzelverformungskräfte der beiden Gelichkraftfedern 41, 42, die über das Loslager 44 auf den Seilzug 25 wirkt Auf diese Weise können selbst sehr kleine Verformungskräfte des Kraftelements 24b bereitgestellt werden, ohne dabei die beiden Gleichkraftfedern 41, 42 besonders „filigran“ ausführen zu müssen, was sich negativ auf deren Dauerfestigkeit und Schwingungsanfälligkeit auswirken würde.
Durch den vorteilhaften Einsatz der beiden Gleichkraftfedern 41, 42 im Kraftelement 24b liegen nahezu keine Variationen der in x-Richtung wirkenden Verformungskraft als Basis für die Rückstellkraft am Fadenführer vor.
2B zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftelements 24c zum Einsatz in einer Musterlegebarre 2 der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine 100.
Das Kraftelement 24c umfasst hierzu zumindest eine erste Gleichkraftfeder 41 und eine zweite Gleichkraftfeder 41, die in y-Richtung beabstandet angeordnet sind, sowie eine jeweilige Fest-Lose-Lagerung mit den Festlagern 43 und den beweglichen Loslagern 44. Die Gleichkraftfedern 41, 42 entsprechen dabei jeweils im Wesentlichen der bereits im Zuge von 1 beschriebenen Geleichkraftfeder 41, sodass auf weitere Ausführungen an dieser Stelle verzichtet wird. Obgleich die Durchbiegungen der Gleichkraftfedern 41, 42 in 2B sich in y-Richtung erstreckend dargestellt sind, können sich diese auch in z-Richtung oder in jedweder anderen orthogonal zur x-Richtung stehenden Richtung erstrecken.
Die in Richtung des Seilzugs 25 wirkende Verformungskraft des Kraftelements 24c ist vorliegend mit F bezeichnet.
Die Gleichkraftfedern 41, 42 sind in 2B derart relativ zueinander angeordnet, dass die diese durch Verschiebung eines die Loslager 44 verbindenden Verbindungselements 45, welches über einen Seilzug 25 mit dem Fadenführer verbunden ist, gemeinsam komprimiert oder gemeinsam expandiert werden.
Auf diese Weise beruht das Kraftelement 24c auf einer Parallelschaltung der beiden Gleichkraftfedern 41, 42, sodass sich eine Verformungskraft des Kraftelements 24c als additiv Resultierende der Einzelverformungskräfte von erster und zweiter Gleichkraftfeder 41, 42 ergibt, sodass eine unter Umständen höhere Rückstellkraft F für den Fadenführer durch mehrere, kleiner dimensionierte Gleichkraftfedern 41, 42 bereitgestellt werden kann.
3 zeigt eine exemplarische Kraft-Verformungs-Relation eines Kraftelements zum Einsatz in einer Musterlegevorrichtung der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine.
2C zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftelements 24d zum Einsatz in einer Musterlegebarre 2 der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine 100.
Der Aufbau des Kraftelements 24d ähnelt stark dem aus 2B, sodass auf eine erneute Beschreibung der im Grunde gleichen Komponenten an dieser Stelle verzichtet wird.
Der Aufbau des Kraftelements 24d unterscheidet sich von der aus 2B lediglich dahingehend, dass die beiden Gleichkraftfedern 41, 42 winklig zueinander angeordnet sind, d.h. Verbindungslinien durch die jeweiligen Fest- und Loslager 43, 44 verlaufen für die beiden Gelichkraftfedern 41, 42 nicht parallel (wie beispielsweise in 2B), sondern winklig zueinander.
Auf dieses Weise werden die beiden Gelichkraftfedern 41, 42 dreiecksförmig zueinander angeordnet, was wiederum versteifend auf das gesamte Kraftelement 24d wirkt, derart, dass durch die besagte Anordnung ein Ausbrechen der Gleichkraftfedern 41, 42 aus der Biegeebene (Zeichenebene x-y) heraus zuverlässig verhindert werden kann.
2D zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftelements 24e zum Einsatz in einer Musterlegebarre 2 der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine 100.
Das Kraftelement 24e weist hierbei eine zu dem Ausführungsbeispiel aus 2C alternative, dreiecksförmige Anordnung der der Gleichkraftfedern 41, 42 auf.
Der in 3 dargestellte Verlauf zeigt die Verformungskraft F des Kraftelements über eine Verformung x, die zum Beispiel als Verschiebung eines Punktes des Kraftelements verstanden werden kann, so zum Beispiel als Verschiebung des beweglichen Loslagers 44 in 1 in x-Richtung.
Vereinfachend wird nachfolgend angenommen, dass die Verformung x des Kraftelements und ein Verfahrweg des Fadenführers entsprechend des Ausführungsbeispiels aus 1 gleich ausfallen, also keine zwischengeschaltete Übersetzungsmechanik mit einem Übersetzungsverhältnis ungleich eins vorliegt
Die Verformung des Kraftelements reicht hierbei ausgehend vom unverformten, kraftfreien Zustand bei x=x₀ über die der ersten Endposition des Fadenführers entsprechende Verformung x=x₁ bis zu der der zweiten Endposition des Fadenführers entsprechenden Verformung x=x₂, wobei der gesamte Verformungsbereich reversibel ist, sodass keine dauerhaften Verformungen verursacht werden. Im Falle der beispielhaften Kraftelemente aus den 1 bis 3, würde es sich also um elastische Kraftelemente handeln.
Ausgehend vom unverformten Zustand bei x=x₀ mit F=F₀ (üblicherweise mit F₀=0 N) weist das Kraftelement einen von der Verformung x linear abhängigen Anstieg der Verformungskraft F auf, bis ab x=x* der Gleichkraftbereich erreicht wird, in dem eine Änderungen der Verformung x im Wesentlichen keine Änderung der Verformungskraft F mehr bewirkt und so beispielsweise eine geringere Variation der Rückstellkraft des Fadenführers (siehe 1) bedingt.
Besonders vorteilhaft wird das Kraftelement im Zuge des Einsatzes in der Musterlegevorrichtung beim Betreiben der erfindungsgemäßen Kettenwirkmaschine lediglich in dem besagten Gleichkraftbereich ab x=x* verformt, wozu das Kraftelement mit einer entsprechenden Vorverformung beaufschlagt wird. Die der ersten Endposition des Fadenführers entsprechende Verformung x₁ kann hierbei gleich x* sein, soll aber nicht darauf beschränkt sein. Vorzugweise liegt x₁ innerhalb des Gleichkraftbereichs, was bezogen auf den dargestellten Verlauf x₁>x* entsprechen würde. Dadurch wird ein Sicherheitsabstand zum linearen Bereich eingehalten, sodass beim Betrieb eine Verformung in diesem Bereich zuverlässig ausgeschlossen werden kann.
Derartige Kraft-Verformungs-Relationen, wie in 3 gezeigt, finden sich insbesondere bei den vorstehend beschriebenen Kraftelementen auf Basis der Gleichkraftfedern, die als anfangsverformte Knickstäbe ausgeführt sind und ausgehend davon als Biegebalken mit zunehmender Durchbiegung keine Änderungen der Verformungskraft erfahren.
Es wird angemerkt, dass eine Kraft-Verformungs-Relation des Kraftelements keinesfalls auf den in 3 gezeigten Verlauf beschränkt sein soll. So kann der Verlauf in einer alternativen Ausführung im Bereich x₀ bis x* statt dem in 3 gezeigten ansteigendem Kraftverlauf auch einen abfallenden Kraftverlauf bis zum Erreichen von F₁, F₂ aufweisen, mit der Verformungskraft F₁ des Kraftelements an der ersten Endposition und der Verformungskraft F₂ des Kraftelements an der zweiten Endposition des Fadenführers .
Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
Abschließend wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsbereich
2: Musterlegebarre
21: Fadenführer
22: Linearführung
23: Positionierungseinrichtung
24a-e: Kraftelement
25: Seilzug zum Kraftelement
26: Umlenkrolle für Seilzug zum Kraftelement
31: Elektroantrieb
32: Seilzug zum Elektroantrieb
33: Umlenkrolle für Seilzug zum Elektroantrieb
41: (erste) Gleichkraftfeder
42: (zweite) Gleichkraftfeder
43: Festlager
44: Loslager
45: Verbindungselement
100: Kettenwirkmaschine
200: Musterfaden
(...)': Strichnotation für zweiten Zustand des Kraftelements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10332235 B3 [0005]

Claims

Kettenwirkmaschine (100), zumindest umfassend: - einen Arbeitsbereich (1), in dem die Kettenwirkmaschine (100) Textilfäden durch Maschenbildung zu einem textilen Gewirke verarbeitet; - eine Musterlegevorrichtung (2), die zum beweglichen Führen von Textilfäden (200) im Arbeitsbereich (1) eingerichtet ist und zumindest umfasst: - einen gegenüber dem Arbeitsbereich (1) beweglich gelagerten Fadenführer (21) zum Führen eines mit diesem in Kontakt stehenden Textilfadens (200) im Arbeitsbereich (1); und - eine mit dem Fadenführer (21) verbundene steuerbare Positionierungseinrichtung (23), die eingerichtet ist, den Fadenführer (21) im Arbeitsbereich (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition zu verfahren; wobei die Musterlegevorrichtung (2) als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers (21) ein durch ein Verfahren des Fadenführers (21) verformbares Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) umfasst, bei dem ein Verhältnis aus einer über einen Verfahrbereich des Fadenführers (21) gemittelten Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) zur Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers (21) 0,8 bis 1,2 beträgt.
Kettenwirkmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) der Musterlegevorrichtung (2) als Rückstellelement fungiert, das auf Basis der Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) eine in eine Verfahrrichtung des Fadenführers (21) wirkende Rückstellkraft auf diesen aufbringt.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) derart ausgestaltet ist, dass ein Verhältnis einer über den Verfahrbereich des Fadenführers (21) hinweg maximal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) zu einer über den Verfahrbereich des Fadenführers (21) hinweg minimal auftretenden Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) 1 bis 1,2 beträgt
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) derart ausgestaltet ist, dass ein Betrag einer über den Verfahrbereich des Fadenführers (21) gemittelten Änderungsrate der Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) kleiner gleich 10 N/m ist.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) derart ausgestaltet ist, dass dessen Verformungskraft über den Verfahrbereich des Fadenführers (21) hinweg konstant ist
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) zumindest ein erstes elastisches Federelement (41) umfasst, das über eine vom Verfahren des Fadenführers (21) abhängige Verschiebung eines Verschiebungspunktes (44) des ersten Federelements (41) entlang einer Verschiebungsrichtung verformt wird.
Kettenwirkmaschine (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (24b) ein zweites elastisches Federelement (42) umfasst, das derart relativ zum ersten Federelement (41) angeordnet ist, dass durch ein Verfahren des Fadenführers (21) entweder das erste Federelement (41) komprimiert und das zweite Federelement (42) expandiert wird oder das erste Federelement (41) expandiert und das zweite Federelement (42) komprimiert wird.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste elastische Federelement (41) des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) als elastischer Biegebalken ausgeführt ist, der über den Verfahrbereich hinweg eine elastische Vorverformung in Form einer Durchbiegung in einer winklig zur Verschiebungsrichtung des Verschiebungspunktes (44) des ersten Federelements (41) stehenden Biegerichtung aufweist, wobei durch Verschieben des Verschiebungspunktes des ersten Federelements (41) eine Änderung der Durchbiegung erfolgt
Kettenwirkmaschine (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsausdehnung des elastischen Biegebalkens entlang einer Mittellinie des elastischen Biegebalkens größer ist als Querschnittsausdehnungen des elastischen Biegebalkens in einem senkrecht zur Mittellinie stehenden Querschnitt, wobei eine Querschnittausdehnung entlang der Biegerichtung kleiner ausfällt als eine Querschnittsausdehnung entlang einer zur Biegerichtung orthogonal stehenden Richtung.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinrichtung (23) eine steuerbare Antriebseinheit (31) umfasst, die mit dem Fadenführer (21) verbunden ist und deren Antriebsbewegung ein Verfahren des Fadenführers (21) bewirkt.
Kettenwirkmaschine (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenführer (21) derart zwischen der Antriebseinheit (31) der Positionierungseinrichtung (23) und dem Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) angeordnet ist, dass eine vom Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) auf den Fadenführer (21) wirkende Kraft und eine von der Antriebseinheit auf den Fadenführer (21) wirkende Kraft entgegengesetzt auf den Fadenführer wirken.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinrichtung (23) ein erstes Seilzugsystem (32, 33) umfasst, das den Fadenführer (21) mit dem der Antriebseinheit (23) kraftübertragend verbindet
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterlegevorrichtung (2) als ein zweites Seilzugsystem als Teil der beweglichen Lagerung des Fadenführers (21) umfasst, das den Fadenführer (21) mit dem Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) kraftübertragend verbindet
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenführer (21) zum Führen einer Vielzahl von mit diesem in Kontakt stehenden Textilfäden (200) im Arbeitsbereich (1) eingerichtet ist, und hierzu mehrere zueinander beabstandet angeordneten Führungselemente umfasst, die jeweils einen Aufnahmeabschnitt für einen zu führenden Textilfaden (200) aufweisen, wobei die mehreren Führungselemente des Fadenführers (21) gemeinsam durch die Positionierungseinrichtung (23) verfahrbar sind.
Kettenwirkmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenwirkmaschine (100) ferner N weitere Musterlegevorrichtungen (2) umfasst, mit N≥1, die jeweils zum beweglichen Führen von Textilfäden (200) im Arbeitsbereich (1) eingerichtet sind und dazu jeweils zumindest umfassen: - einen gegenüber dem Arbeitsbereich (1) beweglich gelagerten Fadenführer (21) zum Führen eines mit diesem in Kontakt stehenden Textilfadens (200) im Arbeitsbereich (1); und - eine mit dem Fadenführer (21) verbundene steuerbare Positionierungseinrichtung (23), die eingerichtet ist, den Fadenführer (21) im Arbeitsbereich (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition hin und her zu verfahren; wobei jede weitere Musterlegevorrichtungen (2) als Teil der jeweiligen beweglichen Lagerung des Fadenführers (21) ein verformbares Kraftelement (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) umfasst, bei dem ein Verhältnis aus einer über einen Verfahrbereich des zugehörigen Fadenführers (21) gemittelten Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) zur Verformungskraft des Kraftelements (24a; 24b; 24c; 24d; 24e) in der ersten oder in der zweiten Endposition des Fadenführers (21) 0,8 bis 1,2 beträgt.
Musterlegevorrichtung (2) einer Kettenwirkmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.