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Umhängenadel und Verfahren zu ihrer Herstellung
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Bekannte Umhängenadeln für Strickmaschinen besitzen einen Schaft,
der aus stricktechnischen Gründen mit Abschnitten unterschiedlicher Dicke versehen
ist und der zwischen einem Kopf- und einem Fußabschnitt einen Umhängeabschnitt aufweist
Dieser Umhängeabschnitt besteht aus wenigstens je einer in einer Schaftwange ausgebildeten
Befestigungs- und Aufnahmenut für eine Umhängefeder und ggfs. auch einer Abschrägung
und dient zum Ubertragen der Maschen von den Nadeln eines Nadelbetts auf die Nadel
eines anderen Nadelbetts (DE-OS 28 47 972).
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Zur Herstellung solcher Umhängenadeln ist bisher eine Anzahl von zumeist
spanabhebenden Sonderarbeiten erforderlich, da z.B. die Abschnitte verringerter
Dicke und die Befestigungsnut für die Umhängef eder nicht auf andere Weise als durch
Spanabhebung hergestellt werden können. Jede spanabhebende Sonderarbeit macht allerdings
einen zusätzlichen Verfahrensschritt zum Entgraten oder Schleifen erforderlich.
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Zur Herstellung von qualitativ einwandfreien Umhängenadeln in Großserien
sind außerdem hohe Anforderungen nicht nur an die zur Durchführung der Sonderarbeiten
benötigten Sondermaschinen und deren Werkzeuge, sondern auch an die zur Qualitätsüberwachung
benötigten Meß- und Kontrolleinrichtungen zu stellen. Daraus resultieren hohe Herstellungskosten
und lange Herstellungszeiten.
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Die Herstellung von anderen Nadeln, z.B. von einfachen Zungennadeln
oder Nähmaschinennadeln, erfolgt häufig durch Prägen und/oder Stanzen (DE-OS'en
27 32 095 und 27 37 648, DE-GM'en 72 40 607 und 78 35 392) und teilweise auch mit
Hilfe von Folgewerkzeugen. Insbesondere infolge der hochentwickelten Feinstanztechnik
können dadurch qualitativ ausgezeichnete Nadeln zu verhältnismäßig geringen Kosten
und mit kurzen Herstellungsw
zeiten erhalten werden. Eine Ubertragung
dieser Technik auf die Herstellung von Umhängenadeln ist jedoch nicht ohne weiteres
möglich. Dies gilt vor allem deshalb, weil beim Bearbeiten der Schaftwangen einerUmhängenadel
mit einem Prägestempel erhebliche Materialflüsse auftreten, die bisher nicht lösbare
Probleme im Hinblick auf die Geometrie, die Maße und die Toleranzen der fertigen
Nadel mit sich bringen.
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Beispielsweise wird bei den bekannten Verfahren stets von einem Nadelrohling
ausgegangen, der bereits in einer frühen Verfahrensstufe seine endgültige, z.B.
durch ein Stanzwerkzeug festgelegte Form erhält. Wird dieser Rohling später einem
Prägevorgang unterworfen, dann treten bei der Verdrängung des Rohlingsmaterials
durch den Prägestempel Materialverschiebungen auf, die nur schwer kontrollierbar
sind und in der Regel eine Änderung der Form und der Maße des Rohlings zur Folge
haben, so daß die jeweiligen Änderungen durch nachfolgende Verfahrensschritte wieder
beseitigt werden müssen. Außerdem ist es bisher nicht möglich, Nuten von der Größe
der Befestigungsnut für die Umhängef eder durch Prägen so herzustellen, daß sie
einen ebenen Grund und senkrecht dazu angeordnete Seitenwände aufweisen. Diese Forderung
besteht aus zwei Gründen. Einerseits muß das zugehörige Federende der meist als
Blattfeder ausgeführten Umhängefeder satt und spielfrei am Nutengrund und an den
Seitenwänden der Nut anliegen, um den beim Umhängevorgang auftretenden Belastungen
standhalten zu können. Andererseits müssen nach dem Einlegen der Umhängef eder mit
Hilfe eines Prägestempels nietenartige Ansätze an die oberen Enden der Seitenwände
angeformt werden, um die Umhängefeder dadurch in der Befestigungsnut zu verstemmen
bzw. zu vernieten.
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Eine nach dem bekannten Verfahren durch Prägen hergestellte Befestigungsnut
genügt dieser Forderung nicht, weil der Prägevorgang wegen des dabei unvermeidlichen
Materialflusses unerwünschte Wölbungen auf der auf der Rückseite der Befestigunganut
angeordneten Schaftwange sowie einen V-förmigen
und nur schwer kontrollierbaren
Querschnitt der Befestigungsnut zur Folge hätte. Ein solcher Querschnitt würde verhindern,
daß das zugehörige Federende mit Paßsitz in der Befestigungsnut angeordnet werden
kann. Außerdem ergeben sich bei einer solchen Querschnittsform Schwierigkeiten beim
Verstemmen der Umhngef eder. Diese Sonderarbeit wird nämlich regelmäßig nach dem
Härten der Umhängenadel, d.h. in einem Zustand durchgeführt, der nur noch kleine
Verformungen bzw.
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Materialverschiebungen durch Prägen zuläßt. Klaffen daher zumindest
die oberen Ränder der Seitenwände der Befestigungsnut zu weit auseinander, dann
ist eine sichere Fixierung der Umhängefedern nicht mehr möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Umhängenadeln vorzuschlagen, bei dem weitgehend von der Stanz- und
Prägetechnik Gebrauch gemacht werden kann, ohne daß die dabei auftretenden Materialverschiebungen
irgendwelche zusätzlichen Sonderarbeiten zur Folge haben. Insbesondere soll das
Verfahren dazu geeignet sein, die Nadelherstellung mit einem Folgewerkzeug zu ermöglichen.
Schließlich soll eine durch Prägen und Stanzen herstellbare Umhängenadel geschaffen
werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind insbesondere die kennzeichnenden Merkmale
der Ansprüche 1 und 9 vorgesehen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß der Nadelschaft bis
auf die zur Ausbildung des Hakens und zum Anbringen der Zunge erforderlichen Sonderarbeiten
durch eine Kombination aus Stanz- und Prägeschritten gefertigt werden kann, ohne
daß zusätzliche Arbeitsschritte, insbesondere spanabhebende Sonderarbeiten zum Entgraten,
Schleifen, Fräsen od.dgl. erforderlich sind. Dies ist insbesondere eine Folge davon,
daß erst diejenigen Arbeiten ausgeführt werden,
die mit Materialverdrängungen
verbunden sind und daher die Form und die Maße der Nadel bzw. des Nadelschafts beeinflussen
können, und daß zuletzt die eigentliche Formgebung durch Stanzen herbeigeführt wird,
wobei gleichzeitig alle in vorhergehenden Verfahrensstufen auftretenden Formveränderungen
unwirksam gemacht bzw. wieder beseitigt werden. Daher können in den einzelnen Verfahrensstufen
beliebige, auch unkontrollierbare Materialfldsse in Kauf genommen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 die Seiten- und Vorderansicht einer Umhängenadel;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 die Seitenansicht
des Schafts einer erfindungsgemäßen Umhängenadel vor der Ausbildung der Befestigungsnut
für die Umhängefeder; Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4; Fig.
6 die Seitenansicht des Schafts nach Fig. 4 nach der Ausbildung der Befestigungsnut
für die Umhängefeder; Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6; und
Fig. 8 schematisch die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Umhängenadel vorgesehenen
Verfahrens stufen.
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Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch eine übliche Umhängenadel mit einem
Schaft 11. Dieser weist von oben nach unten einen Kopf- oder Hakenabschnitt 12 mit
einer schwenkbar gelagerten Zunge, einen Umhängeabschnitt 13 mit einer Aufnahmenut
14,
einer gewölbten Aussparung 15 und einer Befestigungsnut 16 sowie
einen Fußabschnitt 17 auf. Die Nuten 14 und 16 und die Aussparung 15 sind in einer
der beiden seitlichen Schaftwangen ausgebildet. In der Befestigungsnut 16 ist das
eine Ende einer Umhängefeder 18 befestigt, deren anderes Ende sich federnd in der
Aufnahmenut 14 abstützt und in einem mittleren Teil einen die Aussparung 15 überbrückenden
Bügel 19 aufweist. Die Umhängef eder 18 wird mit Hilfe von nietenartigen Ansätzen
20, welche die Federnut 16 teilweise überragen, in dieser festgelegt.
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Aus stricktechnischen Gründen ist der Schaft 11 außerdem meistens
mit einem ersten, im Kopfabschnitt liegenden Abschnitt 21 verringerter Dicke und
mit einem zweiten, dem Umhängeabschnitt 13 liegenden Abschnitt 22 verringerter Dicke
versehen. Umhängenadeln dieser Art und ihre Wirkungsweise sind bekannt (DE-OS 28
47 972).
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Fig. 4 und 5 zeigen vom Schaft 25 einer erfindungsgemäßen Umhängenadel
nur den Umhängeabschnitt 26 mit einer Aufnahmenut 27 und einer Aussparung 28. Die
übrigen Teile dieser Nadel sind entsprechend Fig. 1 bis 3 ausgebildet. Soll in dem
auf beliebige Weise hergestellten Umhängeabschnitt 26 eine Befestigungsnut ausgebildet
werden, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen.
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Es werden zunächst in dem Bereich, wo die Befestigungsnut zu liegen
kommen soll und der in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie 30 angedeutet ist, mit
Hilfe eines Stanzwerkzeugs Ausnehmungen 31 in Form von durchgehenden, den Nadelschaft
vollständig durchsetzenden Löchern angebracht. Anschließend wird mit einem Prägewerkzeug
eine Befestigungsnut 32 (Fig. 6 und 7) hergestellt. Bei diesem Prägevorgang dringt
das vom Prägestempel verdrängte Schaftmaterial am Nutengrund in die Ausnehmungen
31 ein und füllt diese zumindestens teilweise aus. Dadurch ergeben sich in den Ausnehmungen
31
zwar mehr oder weniger unkontrollierbare Formveränderungen aufgrund von eingeflossenen
Materialteilen 33, wie insbesondere aus Fig. 6 und 7 durch einen Vergleich der gestrichelt
dargestellten, ursprünglichen Ausnehmungen 31 und der nach dem Prägevorgang verbliebenen
Teile dieser Ausnehmungen 31 er-ichtlich ist. Derartige Formveränderungen sind jedoch
sogar erwünscht, weil sie den durch die Ausnehmungen 31 geschwächten Nutengrund
wieder verstärken und eine weitere Auflage für die Umhängefeder bilden.
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Die Ausnehmungen 31 können einen beliebig geformten Querschnitt besitzen.
Die Größe des Querschnitts ist so zu wählen, daß die Ausnehmungen 31 das beim Prägen
der Befestigungsnut 32 verdrängte Schaftmaterial vollständig aufnehmen können. Das
Gesamtvolumen aller Ausnehmungen 31, gemessen vom Nutengrund bis zum Schaftrücken,
ist daher zweckmäßig größer als das Gesamtvolumen der herzustellenden Befestigungsnut
32. Dadurch ist einerseits sichergestellt, daß beim Auftreffen des Prägestempels
scharfkantige und senkrecht zu den Schaftwangen verlaufende Nutenwände entstehen
können.
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Andererseits wird vermieden, daß das verdrängte Material teilweise
an den vom Nutengrund beabstandeten Enden der Ausnehmungen 31 wieder austritt und
dann in einem weiteren Arbeitsvorgang entfernt werden müßte. Die Zahl der Ausnehmungen
31 ist an sich beliebig und kann auch eins betragen.
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Zweckmäßig sind jedoch längs der Befestigungsnut mehrere Ausnehmungen
31 angeordnet, die zwischen sich jeweils dort, wo die Ansätze 20 (Fig. 1) zum Verstemmen
der Umhängefeder angeformt werden sollen, massive MaterialbrUcken 34 (Fig.
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6,7) stehenlassen. Im Ubrigen bestehen alle Ausnehmungen 31 zweckmäßig
aus den Schaft vollständig durchsetzenden, durch Stanzen hergestellten Löchern oder
Schlitzen, obwohl sie auch aus geprägten Sacklöchern oder Nuten mit der erforderlichen
Tiefe bestehen könnten. Bei der Herstellung der zuletzt genannten Ausnehmungen besteht
allerdings die Gefahr, daß sich an der nicht mit der Befestigungsnut versehenen
Schaftwange unerwünschte Wölbungen bilden, die in einem
weiteren
Arbeitsschritt wieder entfernt werden müßten.
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Infolge der erfindungsgemäßen Herstellung der Befestigungsnut 32 kann
nun der gesamte Nadelschaft 25 weitgehend durch Stanzen und Prägen hergestellt werden.
Hierzu wird erfindungsgemäß das in Fig. 8 schematisch dargestellte Verfahren angewendet.
Dabei sind die bei einer Stanz- oder Prägestufe bearbeiteten Bereiche jeweils schraffiert
dargestellt. Außerdem ist angenommen, daß die angegebenen Verfahrensstufen 1 bis
7 mit einem Folgewerkzeug durchgeführt werden.
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Aus einem Materialstreifen 36, der aus noch nicht gehärtetem Stahlblech
oder Stahlband besteht und in Richtung eines Pfeils v durch das Folgewerkzeug bewegt
wird, wird in einer ersten Stufe 1 zunächst mittels eines Stanzwerkzeugs ein Ausschnitt
37 herausgestanzt, der die aus Fig. 8 ersichtliche, durch eine Schraffur dargestellte
Form besitzt und einen Blechabschnitt 38 stehenläßt. Dieser Blechabschnitt 38 ist
dem Kopfabschnitt und dem daran angrenzenden Teil des Umhängeabschnitts des fertigen
Nadelschafts zugeordnet und besitzt eine Breite, die genauso groß oder größer ist,
als der Schafthöhe an den zugeordneten Stellen entspricht.
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In einer nachfolgenden Stufe 2 wird mittels eines Präge-oder Preßwerkzeugs
die Dicke des Blechabschnitts 38 senkrecht zur Zeichenebene verringert, wodurch
ein gestrichelt angedeuteter Abschnitt 39 erhalten wird. Dieser Präge- oder Preßvorgang
erfolgt an derjenigen Stelle, wo der Abschnitt 22 (Fig. 1) von verringerter Dicke
in der fertigen Umhängenadel zu liegen kommen soll. Die dabei auftretenden Materialverformungen
haben zur Folge, daß das überflüssige Material seitlich in den bei der Stufe 1 freigestanzten
Ausschnitt 37 fließt. Dies ist in Fig. 8 daran zu erkennen, daß der schraffierte
Bereich 39 deutlich breiter als der entsprechende Bereich des in der Stufe 1 erhaltenen
Blechabschnitts 38 ist.
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Eine nachfolgende Stufe 3 dient zur Herstellung eines dem Abschnitt
21 (Fig. 1) mit verringerter Dicke entsprechenden Abschnitts. Dies wird analog zur
Stufe 2 mit Hilfe eines Präge- oder Preßwerkzeugs erreicht, das senkrecht zur Zeichenebene
der Fig. 8 wirksam wird und einen schraffiert angedeuteten Bereich 40 von verringerter
Dicke erzeugt. Das fließende Material breitet sich dabei wiederum nach allen freien
Seiten in den Ausschnitt 37 aus. Der Blechabschnitt 38 ist nun dort mit Abschnitten
39 u 40 versehen, wo die Abschnitte 21 und 22 (Fig. 1) zu liegen kommen sollen.
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In einer Stufe 4 werden im Materialstreifen 36 dort, wo im fertigen
Schaft der Umhängenadel die Befestigungsnut 16 bzw.
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32 (Fig. 1 und 6) für die Umhängefeder zu liegen kommen soll, schraffiert
angedeutete Ausnehmungen 41 angebracht, die den Ausnehmungen 31 nach Fig. 4 und
5 entsprechen und den Materialstreifen 36 vollständig durchsetzen, indem Präge-
oder Stanzwerkzeuge mit einer der Form der Ausnehmungen 41 entsprechenden Form verwendet
werden.
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Eine Stufe 5 dient zur Herstellung einer Befestigungsnut 43 und einer
Aufnahmenut 42 mit Hilfe entsprechender Prägewerkzeuge. Die Nuten 42 und 43 entsprechen
den Nuten 14 und 16 (Fig. 1) bzw. 27 und 32 (Fig. 6 und 7). Das beim Prägevorgang
für die Befestigungsnut 32 ins Fließen kommende Material wandert dabei in die Ausnehmungen
41 und füllt diese zumindest teilweise aus. Dies ist in Fig. 8 durch den gegenüber
der Stufe 4 kleineren Querschnitt der Ausnehmungen 41 nach Beendigung der Stufe
5 erkennbar. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Materialstreifen
36 in der Stufe 4 auch dort, wo die Aufnahmenut 42 zu liegen kommen soll, mit den
Ausnehmungen 41 entsprechenden Ausnehmungen versehen werden. Dies ist jedoch in
der Regel nicht erforderlich, weil die Aufnahmenute 42 eine geringere Tiefe und
Breite als die Befestigungsnut 43 aufweist und sich daher beim Prägevorgang keine
Probleme
ergeben. Abgesehen davon kann ein V-förmiger Querschnitt
der Aufnahmenut 42 durchaus erwünscht sein, weil diese mit dem freien Ende der Umhängefeder
zusammenwirkt.
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In einer nächsten Stufe 6 wird mit einem entsprechend geformten Stanz-
und Prägewerkzeug eine der Aussparung 28 nach Fig. 6 entsprechende Aussparung 44
hergestellt. Der dabei entfernte Materialabschnitt ist wiederum schraffiert angedeutet.
Durch den dabei auftretenden seitlichen Materialfluß wird der Bereich 39 etwas verbreitert.
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Der Streifen 36 ist nun mit den Abschnitten 39,40 verringerter Dicke,
den Nuten 42 und 43 sowie mit der Aussparung 44 versehen. Er wird dann der Stufe
7 zugeführt, in der senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 8 ein Stanzwerkzeug wirksam
wird, dessen Kontur der Kontur des in Fig. 8 schraffierten Bereichs 45 entspricht
und das infolgedessen den gesamten schraffierten Bereich 45 aus dem Materialstreifen
36 herausstanzt. Dabei wird einerseits die endgültige Form des unterhalb des Ausschnitts
37 ausgestanzten Schaftabschnitts festgelegt. Andererseits erhält aber auch der
bis zur Stufe 6 in dem Ausschnitt 37 angeordnete Teil des Nadelschafts seine endgültige
Form, da beim Stanzvorgang der Stufe 7, wie ein Vergleich mit den Stufen 2 bis 6
zeigt, die äußere Kontur des Blechabschnitts 38 so gestanzt wird, wie es der endgültigen
Schaftform entspricht. Die Formgebung in der Stufe 7 umfaßt insbesondere auch die
Bereiche 39,40 und 44, die in den Stufen 2,3 und 6 durch den Materialfluß verändert
wurden und dabei eine unkontrollierbare Breite erhalten haben, wobei hier unter
Breite die bei Stricknadeln übliche Dimension der "Höhe" verstanden wird. Aus den
Bereichen 39 und 40 entstehen daher in der letzten Stufe 7 automatisch Abschnitte
46,47 verringerter Dicke und vorgewählter Höhe, und auch die Aussparung 44 wird
in der letzten Stufe 7 in eine Aussparung 48 mit den erforderlichen Dimensionen
umgewandelt. Da diese Formgebung bzw. die Festlegung der Schafthöhe auch in den
Abschnitten 46,47 und 48 erfindungsgemäß
erst in der letzten Verfahrensstufe
erfolgt, ist der Materialfluß bei DurchfUhrung der Stufen 2,3 und 6 ziemlich unbedeutend,
d.h. es brauchen in den Stufen 2,3 und 6 keine besonderen Vorkehrungen getroffen
werden, um den Materialfluß in den Bereichen 39,40 und 44 zu steuern.
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Im Anschluß an die Stufe 7 wird der erhaltene Nadelschaft, dessen
Außenkontur mit der des Bereichs 45 übereinstimmt, auf übliche Weise weiter verarbeitet,
z.B. mit einem Haken und einer Zunge versehen und gehärtet. Abschließend wird dann
eine Umhängefeder in die Befestigungsnut 43 eingelegt und in dieser befestigt, indem
ein Prägestempel (Nietstempel) auf die Seitenwände der Befestigungsnut 43 aufgesetzt
wird, um an diese die anhand Fig. 1 bis 3 beschriebenen, seitlich zur Nutenmitte
hin ragenden Ansätze anzuformen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Die anhand Fig. 8 erläuterten Verfahrensstufen
können beispielsweise in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Dies gilt
z.B. für die Stufe 6, die zu einem anderen Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Möglich
ist ferner, mehrere Verfahrensstufen, z.B. die Stufen 2 und 3, zu einer kombinierten
Verfahrensstufe zusammenzufassen und dadurch die Zahl der Verfahrensstufen zu verändern.
Weiterhin sind die Zahl, Anordnung, Form und Größe der Ausnehmungen 31 bzw.
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41 weitgehend frei wählbar, da diese nur das beim Herstellen der Befestigungsnut
32 bzw. 43 verdrängte Material aufnehmen brauchen. Um einen kontrollierten Materialfluß
zu erhalten, sollten allerdings mehrere, über die Länge der Befestigungsnut verteilte
und ausreichend große Ausnehmungen vorgesehen werden. Der Querschnitt der Ausnehmungen
kann im Vergleich zur Nutenbreite kleiner oder vorzugsweise etwa gleich groß sein.
Auch Ausnehmungen mit größerem Querschnitt wären denkbar, sofern die dadurch erzielte
Schwächung der Nutenwände in Kauf genommen werden kann.