DE3843000A1 - Vorrichtung zur bereichsweisen festspannung eines biegeschlaffen, flaechigen materials - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur bereichsweisen Festspannung eines biegeschlaffen, flächigen Materials, insbesondere auf einen Stickrahmen für Textilien. Es ist bekannt, eine derartige Vorrichtung mit einem ringförmigen Spanner auszustatten, der ein befüllbares Organ aufweist, das durch Durchmesservergrößerung das biegeschlaffe Material spannt und festklemmt. Insbesondere ist es bekannt, daß das befüllbare Organ durch Fülldruckerhöhung seinen Durchmesser vergrößert und dadurch das biegeschlaffe Material spannt und gegenüber einem außen angeordneten steifen Ring festklemmt. Es ist ebenfalls bekannt, eine derartige Vorrichtung mit zwei Ringen auszustatten, von denen einer befüllbar ist oder ein befüllbares Organ aufweist.

Es sind Stickrahmen bekannt geworden, die im wesentlichen aus zwei kreisringförmigen, konzentrischen Baugruppen bestehen, von denen die innere im wesentlichen aus einem kreisringförmigen Faltenbalg mit einem darin angeordneten Stützring und die äußere aus einem weiteren Kreisring gebildet ist, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des ungefüllten Faltenbalges ist. Der Rand des festzuspannenden Bereiches ist durch den sich so ergebenden kreisrunden Spalt hindurchgezogen. Durch Aufpumpen des Faltenbalges vergrößert sich dessen Außendurchmesser, wodurch der Rand des Materials gegen den äußeren Ring geklemmt wird. Solche Vorrichtungen erleichtern die Automatisierung, indem die früher erforderlichen Handgriffe zur Festklemmung des textilen Materials einer rechnergesteuerten Pneumatik übertragen werden.

Nachteiligerweise sind die ringförmigen Faltenbälge in der Fertigung sehr aufwendig. Zusammen mit geringen Stückzahlen, die sie erreichen, sind sie also sehr teuer. Überdies beklagen sich Anwender darüber, daß das festgespannte Material für das Besticken noch zu locker ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine billigere Festspannvorrichtung zu schaffen und das zu bearbeitende Material straffer zu spannen und zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden drei Lösungswege vorgeschlagen. Auf einem wird ausgehend von dem Stand der Technik, wo das befüllbare Organ durch Durchmesservergrößerung das biegeschlaffe Material festspannt, die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch löst, daß das befüllbare Organ als faltenfreier Schlauch mit einer Diagonalkarkasse ausgebildet ist. Speziell für den Fall, wo das befüllbare Organ durch Fülldruckerhöhung seinen Durchmesser vergrößert und dadurch das biegeschlaffe Material spannt und gegenüber einem außen angeordneten steifen Ring festklemmt, wird als weitere erfindungsgemäße Lösung vorgeschlagen, daß das befüllbare Organ als faltenfreier Schlauch mit einer Radialkarkasse ohne Gürtellagen im Zenit ausgebildet ist. Eine solche Karkasse erfordert nur eine Festigkeitsträgerlage, die um mindestens 80° gegenüber der Umfangsrichtung geneigt ist. Auf dem zweiten Lösungsweg wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der befüllbare oder mit einem befüllbaren Organ ausgestattete Ring durch Fülldruckänderung seinen Umfang verkleinert und dadurch das biegeschlaffe Material spannt und festklemmt und daß er als faltenfreier Schlauch mit einer Diagonalkarkasse ausgebildet ist.

Durch die Faltenfreiheit wird die geometrische Form des befüllbaren Organes gegenüber den bislang bekannten Faltenbälgen erheblich vereinfacht. Zwar ist die damit erreichbare Umfangsvariation und damit der mögliche Spannweg geringer als bei den bekannten Faltenbälgen, jedoch bedeutet dies nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis keinen Nachteil, da es den Faltenbälgen nicht an Spannweg, sondern an Spannkraft mangelt. Der Erfindung liegt weiterhin die Einsicht zugrunde, daß das Festspannen aus zwei Anteilen besteht, nämlich einerseits dem Spannen, also Dehnen, und andererseits dem Festklemmen (Fixieren). Das bislang mangelhafte Festklemmen wird durch eine Erhöhung der möglichen Flächenpressung behoben, wobei diese Erhöhung durch die Zulässigkeit sehr großer Fülldruckunterschiede zwischen lockerem und festgespanntem Zustand erzielt wird. Infolge der vereinfachten Form und des Einbaues einer Karkasse aus zugfesten Fetigkeitsträgern werden bei leichter Bauweise Fülldruckunterschiede bis etwa 15 bar beherrscht.

Das befüllbare Organ, das zentrale Bauteil der Festspannvorrichtung, ist durch die erfindungsgemäßen Merkmale einem Schlauchreifen für Fahrräder ähnlich. Es sind die gleichen Fertigungseinrichtungen verwendbar, wodurch eine Preiskalkulation ähnlich einem Großserienprodukt möglich ist.

Zur Befüllung des Schlauches kommen alle Gase und Flüssigkeiten in Frage, die das Schlauchinnere chemisch nicht angreifen. Eine besonders einfache Handhabung ergibt sich, wenn Luft als Füllmedium benutzt wird.

Die größten Flächenpressungen werden bei solcher Auslegung erreicht, daß der Schlauch durch Fülldruckerhöhung seinen Umfang vergrößert und, daß die Festigkeitsträgerlagen der Diagonalkarkasse Fadenwinkel gegen die Umfangrichtung zwischen 60° und 80° aufweisen.

Es ist auch möglich, daß der Schlauch durch Fülldruckerhöhung seinen Umfang verkleinert, wozu die Festigkeitsträgerlagen der Diagonalkarkasse Fadenwinkel gegen die Umfangsrichtung zwischen 10° und 45° aufweisen. Hierdurch wird eine große Klemmkraft auf eine besonders schmiegsame Fläche verteilt, was sich für inhomogene Materialien empfiehlt. Überdies sind Schläuche, die durch Umfangsverkleinerung das Material festspannen, besonders leicht von außen zugänglich.

Bei großen Druckluftnetzen sind gelegentliche Fehler in der Druckversorgung unvermeidlich. Damit sie nicht zu mangelhafter Festklemmung führen können, wird als Weiterbildung der vorgeschlagenen Lösung vorgeschlagen, daß der Schlauch durch Fülldruckerniedrigung das Material spannt und festklemmt. Sofern der Schlauch dazu seinen Umfang vergrößert, sollen die Festigkeitsträgerlagen der Diagonalkarkasse Fadenwinkel gegen die Umfangsrichtung zwischen 10° und 45° aufweisen und sofern der Schlauch seinen Umfang zur Festspannung verkleinert, sollen die Festigkeitsträgerlagen der Diagonalkarkasse Fadenwinkel gegen die Umfangsrichtung zwischen 60° und 80° aufweisen. Diese Varianten der Erfindung sind insbesondere für die Verarbeitung feiner, kostbarer Materialien interessant, z.B. Seidenstickerei. Bei einem Fehler im Druckluftnetz ist die Festspannvorrichtung nicht mehr zu lösen und folglich nicht mehr zu beschicken. Es kann also gar kein Ausschuß infolge mangelhafter Spannung produziert werden.

Bei einer Vorrichtung, deren Schlauch zur Festspannung des Materials seinen Umfang vergrößert und bei der der Spanner mit einem steifen Bauteil zusammenwirkt, bilden vorzugsweise das steife Bauteil und der Spanner eine Kehle, innerhalb der der Schlauch operiert. Falls die Umfangsvergrößerung durch Fülldruckerhöhung erreicht wird, ist die Kehle vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie sich ausgehend von der Schlauchposition, die bei noch ungespanntem Material vorliegt, zunächst nach radial außen erweitert und sich dann bei der Schlauchposition, die bei gespanntem Material vorliegt, verengt, wobei der Übergang vorzugsweise unstetig ist. Die anfängliche Kehlenerweiterung begünstigt die Spannbewegung, die schließliche Kehlenverengung erhöht die Flächenpressungen beim Festklemmen.

Falls die Durchmesservergrößerung durch Fülldruckerniedrigung erreicht wird, ist die Kehle vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie sich ausgehend von der Schlauchposition, die bei noch ungespanntem Material vorliegt, zunächst nach radial außen hin leicht verengt und sich dann bei der Schlauchposition, die bei gespanntem Material vorliegt, stark verengt, wobei der Übergang vorzugsweise unstetig ist. Die gleichen Vorteile werden an einer Vorrichtung, die durch Umfangsverkleinerung das Material festspannt, dadurch erreicht, daß der nicht befüllbare bzw. mit keinem befüllbaren Organ ausgestattete Ring in dem Bereich, in dem er mit dem befüllbaren oder ein füllbares Organ aufweisenden Ring das Material spannend zusammenwirkt, im wesentlichen konisch ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze vom zu spannenden Material wegweist, und dadurch, daß die konische Fläche des nicht befüllbaren bzw. kein befüllbares Organ aufweisenden Ringes radial innen durch einen kragenförmigen Anschlag begrenzt ist.

Bei einer Festspannvorrichtung, deren Schlauch seinen Umfang zur Festspannung vergrößert, ist das steife Bauteil nach einer bevorzugten Ausführungsform eine ebene Arbeitsplatte. Diese Ausführungsform zeigt ihre Vorteile am besten in solchen Anwendungen, wo die eigentliche Bearbeitung des festgespannten Materialbereiches nicht lange dauert, aber der Bereich, der festzuspannen ist, in rascher Folge wechselt. Der Materialvorschub ist nämlich auf einer ebenen Platte besonders leicht. Diese Ausführung empfiehlt sich weiterhin bei der Verarbeitung solcher Materialien, die eine bleibende Verformung erleiden könnten, z.B. beim Stanzen von Papier oder Metallfolien.

Vorteilhafterweise ist der Schlauch einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Flanke, die mit dem festzuklemmenden Material in Berührung kommt, abriebsbeständig und profillos ausgebildet bei einer Shore-Härte zwischen 25 und 60. Bei dieser geringen Härte, die einen besonders hohen Reibungsbeiwert gegenüber Textilien ergibt, wird eine hohe Abriebsbeständigkeit mittels Kautschukmischungen auf der Basis von Chloropren- und/oder Butadien- und/oder Isoprenkautschuken mit verstärkenden Füllstoffen erzielt. Vorzugsweise werden als verstärkende Füllstoffe ausschließlich helle Füllstoffe eingesetzt, insbesondere Kieselsäuren. Auf diese Weise sind Verfärbungen des festzuspannenden Materials im Einspannbereich ausgeschlossen.

Während an einer erfindungsgemäßen Festspannvorrichtung der Schlauch besonders rutschfest ausgebildet sein sollte, ist das nicht befüllbare bzw. kein befüllbares Organ aufweisende Bauteil an der dem festzuspannenden Material zugewandten Seite vorzugsweise glatt. Gute Ergebnisse werden mit einer gehärteten und polierten Stahloberfläche erreicht. Für Hochgeschwindigkeitsmaschinen, wo Stahl zu schwer ist, kommen harte, glatte Kunststoffe in Betracht, z.B. faserverstärktes Polyacryl oder Polystyrol. Abweichend von den bekannten Stickrahmen, die ähnlich große Reibkraftanteile zwischen Material und innerem Ring einerseits und Material und äußerem Ring andererseits ausnutzen, wird hier also gelehrt, im wesentlichen nur einen dieser beiden Reibkraftanteile auszunutzen. Durch die Beschränkung auf die Reibkraft zwischen Schlauch und Material wird der bisherige Problemkreis überwunden, der darin bestand, daß eine schon zu Beginn des Festspannens hohe Pressung infolge der resultierenden Reibung die Spannbewegung behinderte, während eine zu Beginn niedrige Pressung das Material schon bei geringen Spannungen durchschlupfen ließ und damit Teile des kinematisch möglichen Spannweges ungenutzt blieben. Der Verzicht auf einen der Reibkraftanteile wird durch Vergrößerung des verbleibenden Reibkraftanteiles kompensiert, wobei zur Vergrößerung sowohl die erhöhte Normalkraft infolge vergrößerter Druckdifferenz, die aufgrund des Einbaues einer Diagonalkarkasse nutzbar ist, als auch der erhöhte Reibungsbeiwert der besonders weichen Flanke beiträgt.

Der dritte Lösungsweg sieht zur Lösung der Aufgabe die in Anspruch 16 genannten Maßnahmen und vorteilhafte Weiterbildungen in den sich daran anschließenden Unteransprüchen vor.

Der zu spannende und festzuklemmende Bereich des Materials wird durch das erfindungsgemäße Spannelement sowohl an die Auflagefläche der Bearbeitungsmaschine angedrückt als auch glatt gestrafft und bei der Verschiebung auf der Auflagefläche im gestrafften Zustand sicher festgehalten.

Bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 17 sind an die Drillkörper umso kleinere Anforderungen bezüglich der Torsionssteifigkeit zu stellen, desto kleiner ihre Bogenlänge ist.

Durch die Ausbildung des Spannelementes nach Anspruch 18 wird eine Gewichtsreduzierung erzielt, und es wird die Möglichkeit geschaffen, die Verdrillung des Torsionskörpers von Hand oder durch eine Antriebsvorrichtung vorzunehmen.

Der Verbesserung der Haltbarkeit und der Erzielung eines guten Rückformvermögens dient die Maßnahme nach Anspruch 19.

Für bestimmte Arbeiten, z.B. kleine oder annähernd kreisförmig gestaltete Stickbilder ist es vorteilhaft, wenn das Spannelement wie in Anspruch 20 angegeben ausgebildet ist. Außerdem wird dadurch die Beschränkung auf einen einzigen Hebel zur Drillmomenterzeugung ermöglicht.

Zum Sticken eines langgestreckten Stickbildes empfiehlt es sich, die Vorrichtung wie in Anspruch 21 gekennzeichnet auszubilden, beispielsweise in Form eines abgerundeten Rechteckes oder eines Ovales oder einer Ellipse. Die Krümmungsschwankungen dürfen um so größer sein, je höher die erzielte Spannkraft ist. Ein Vorzeichenwechsel der Krümmung soll allerdings zur Vermeidung von Falten im festgespannten Material vermieden werden. Durch die Anpassung der Draufsicht an den tatsächlich zu bearbeitenden Umriß wird die bei der Bearbeitung zu beschleunigende Masse verringert. Die Arbeitsgeschwindigkeit kann also erhöht werden.

Zum Einspannen besonders glatter oder feiner Textilien ist es zur Erhöhung der Haltekraft zweckmäßig, bei der Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 22 das in Anspruch 20 gekennzeichnete Spannelement als Innenring einzusetzen.

Für die Einspannung von relativ schmalem, langgestrecktem Stickgut, wie Borten und Besatzbänder, ist die in Anspruch 23 gekennzeichnete Vorrichtung besonders gut geeignet.

Besonders hohe und gleichmäßige Spannungen werden in dem zu verarbeitenden Material dadurch erzielt, daß der Schlauch an der vom festzuspannenden Material abgewandten Seite zusätzliche, dehnungsarme, im wesentlichen im Umfangsrichtung verlaufende Festigkeitsträger aufweist. Mit dem Begriff "dehnungsarm" ist für die Schläuche, die das Material mittels Umfangsvergrößerung spannen, "zugsteif" gemeint und für solche Schläuche, die mittels Umfangsverkleinerung spannen, "drucksteif". Dadurch, daß die Umfangslängenänderung auf der vom festzuspannenden Material abgewandten Seite behindert ist, ist sie auf der dem festzuspannenden Material zugewandten Seite erstaunlicherweise verstärkt."

Sofern der Schlauch über den Fülldruck seinen Umfang vergrößert, verlaufen vorzugsweise die zusätzlichen Festigkeitsträger zueinander parallel und annähernd in Umfangsrichtung. Bei den Ausführungsformen, wo der Schlauch über den Fülldruck seinen Umfang verkleinert, sind die zusätzlichen Festigkeitsträger vorzugsweise in zwei sich kreuzenden Lagen angeordnet, die beide gegenüber der Umfangsrichtung einen spitzen, verschieden orientierten Winkel beschreiben. Durch die Verschränkung ergibt sich ein knicksteifer Verbund. Mit dem Begriff "im wesentlichen in Umfangsrichtung" ist gemeint, daß die zusätzlichen Festigkeitsträger gegenüber der Umfangsrichtung um nicht mehr als ±30° geneigt sind.

Die an der vom festzuspannenden Material abgewandten Seite angeordneten zusätzlichen Festigkeitsträger gemäß Anspruch 24 an einem aufblähbaren Schlauch als Spannelement, die zur vorteilhafen asymmetrischen Schlauchverformung führen, werden wirtschaftlich in der Weise aufgebracht, daß in der betreffenden Flanke ein (oder mehrere übereinander geschichtete) schmaler, ringförmiger Streifen aus kautschukbeschichtetem Cordgewebe angeordnet wird. Der/Die Streifen kann/können innerhalb und/oder zwischen und/oder außerhalb der Karkaßlage(n) angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt die

Fig. 1a- d: die Arbeitsweise eines pneumatischen Stickrahmens, dessen Schlauch mit Diagonalkarkasse seinen Umfang durch Fülldruckerhöhung vergrößert und dadurch das zu bestickende Material festspannt,

Fig. 2a-d: die Arbeitsweise eines ähnlichen Stickrahmens, jedoch mit unterhalb des zu bestickenden Materials angeordnetem Schlauch, der an seiner Unterseite in seiner Dehnung behindert ist,

Fig. 3a-d: die Arbeitsweise eines pneumatischen Stickrahmens, dessen Schlauch mit Diagonalkarkasse seinen Umfang durch Fülldruckerniedrigung verkleinert und dadurch das zu bestickende Material festspannt,

Fig. 4a-b: einen Schlauch für einen pneumatischen Stickrahmen in einer teilweise ausgebrochenen Seitenansicht und im Querschnitt,

Fig. 5 eine schaubildliche Teildarstellung eines als Drillkörper ausgeführten Spannelementes,

Fig. 6 eine Vorrichtung mit einem steifen Außenring und einem in sich verdrillbaren Innenring und

Fig. 7 einen Stickrahmen mit zwei geraden Drillkörpern als Spannelementen und

Fig. 8 ein aus mehreren Drillkörpern polygonartig zusammengesetztes Spannelement.

Die Fig. 1a zeigt ein steifes, d. h. nicht befüllbares Bauteil (1) mit einer Öffnung (2), die den Zugang von unten zu dem zu bestickenden Bereich der Stoffbahn erlaubt. Das steife Bauteil besteht aus härtbarem Stahl. Die obere Oberfläche (3), auf die, wie in Fig. 1b gezeigt, die zu bestickende Stoffbahn (4) aufgelegt wird, ist gehärtet und poliert. In der Fig. 1c hat sich der Spanner (5) auf die Stoffbahn (4) abgesenkt. Der Spanner (5) weist eine Öffnung (6) auf analog in Form und Funktion der Öffnung (2) des steifen Bauteiles (1). Der Spanner (5) weist an seiner Unterseite einen Kragen (7) auf, der das Eigengewicht des Spannschlauches (8) im ungespannten Zustand abfängt, so daß der Schlauch (8) bei hochgefahrenem Spanner (5) - also z. B. beim Stoffbahnwechsel - nicht nach unten aus der Rille (9) des Spanners (5) herausfällt. Die wichtige Diagonalkarkasse (11) mit ihren Festigkeitsträgerlagen (12) ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt; vielmehr ist dem Schlauchaufbau extra die Fig. 4 gewidmet.

Der Spanner (5) bildet zusammen mit dem steifen Bauteil (1) eine Kehle (13), in der der Schlauch (8) operiert. Die Oberseite der Kehle (13) gliedert sich in die Flächen (14 und 15), wobei der Schlauch (8) zu Beginn des Spannens sich oben gegen die Fläche (14) abstützt und im festgespannten Zustand gegen die Fläche (15). Durch die Erweiterung der Kehle (13) nach radial außen hin im Bereich der konischen Fläche (14) wird der Umfangslängenzuwachs des Schlauches (8) während des Spannens unterstützt. Die Kehlenverengung im Bereich der Fläche (15), wo der Schlauch sich erst abstützt, nachdem er durch das Ventil (16) auf hohen Druck aufgepumpt wurde, behindert hingegen einen weiteren Umfangslängenzuwachs. Die Kehlenverengung behindert außerdem den weiteren Volumenzuwachs des Schlauches (8) über dem Fülldruck und läßt dadurch die Preßkraft in der letzten Phase des Festspannens besonders stark über den Fülldruck steigen. Durch diese Aufteilung wird einerseits eine unnötig große Preßkraft und unnötig große Reibung während des Spannens vermieden, andererseits am Ende der Spannbewegung eine besonders große Festklemmung erreicht, so daß das Material (4) sich auch bei grober anschließender Bearbeitung, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitssticken, nicht lockert.

Der Übergang zwischen den beiden Flächen (14 und 15) ist hier als Knick (17) ausgeführt, ist also unstetig. Neben der günstigen Beeinflussung des Preßkraftverlaufes und des Spannwegverlaufes über den Fülldruck wird durch die Neigung der Flächen (14 und 15) der Schlauch (8) gegenüber dem Spanner (5) zentriert.

Wie an der sich ändernden Stellung des Ventiles (16) zu erkennen, verdrillt sich der Schlauch (8), weil seine Reibung an der Fläche (14) höher ist als die Reibung der Stoffbahn (4) gegenüber der glatten Oberfläche (3) der ebenen Arbeitsplatte (1). Die besten Spannergebnisse werden erzielt, wenn sich der Schlauchquerschnitt auf der Fläche (14) abwälzt ohne Schlupf.

Die Figurenabfolge (2a bis 2d) zeigt einen ähnlichen pneumatischen Stickrahmen. Hier ist jedoch der Spanner (5), zu dem der Spannschlauch (8) gehört, unten angeordnet. Der Schlauch (8) liegt auf dem Spanner (5) und hängt nicht darunter, weshalb hier keine Mittel erforderlich sind, um das Eigengewicht des Schlauches (8) abzufangen. Als Druckluftanschluß (16) ist in diesem Beispiel ein einfacher Stutzen vorgesehen; das Ventil für die Steuerung der Luftzu- und -abfuhr ist an der - nicht dargestellten - Peripherie des Stickrahmens angeordnet.

Der Schlauch (8) weist an seiner Unterseite (18) einen die Dehnbewegung behindernden Streifen (19) mit Festigkeitsträgern auf. Überraschenderweise führt diese Behinderung zu einer verbesserten Spannung im Material (4). Neben der im vorherigen Ausführungsbeispiel gezeigten Reibwertabstimmung führt auch die hier gezeigte asymmetrische Dehnbehinderung zu einer vorteilhaften Verdrillung des Schlauches (8), wie an der Stellung des Druckluftanschlusses (16) erkennbar. Die eingebetteten zugsteifen Festigkeitsträger (20) sind der Übersichtlichkeit halber in dieser den Funktionsablauf zeigenden Figurenfolge nicht dargestellt sondern in der Fig. 4b. Die Schlauchverdrillung wird durch die auf der von der Stoffbahn abgewandten Seite, zwischen den Karkaßlagen angeordneten zugsteifen Festigkeitsträger besonders zuverlässig und gut reproduzierbar erreicht.

Die Fig. 2a zeigt den Spanner (5) mit seiner Bearbeitungsöffnung (6) und dem zugehörigen Spannschlauch (8), der im ungedehnten Zustand am Anschlag (21) zentriert wird. Die Oberfläche (22), auf der sich der Schlauch (8) abstützt, ist eben.

In der Fig. 2b ist die zu spannende Stoffbahn (4) über den Spanner (5) mit seinem Schlauch (8) gezogen.

In der Fig. 2c ist das steife, d. h. nicht befüllbare Bauteil (1) auf die Stoffbahn (4) abgesenkt. Das steife Bauteil (1) weist eine in Form und Funktion der Öffnung (6) des Spanners (5) analoge Öffnung (2) auf. Das steife Bauteil ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht eben ausgeführt, sondern über der Position, die der Schlauch (8) im ungedehnten Zustand (Fig. 2c) einnimmt, nach oben gezogen (s. Fläche (23)) und über der Position, die der Schlauch (8) im gedehnten Zustand (Fig. 2d) einnimmt, wieder flach oder leicht nach unten gezogen (s. Fläche 24). Zusammen mit der ebenen Fläche (22) des Spanners (5) bildet sich hier also eine ähnliche Kehle (13), in der der Schlauch (8) operiert, wie in der Fig. 1.

Die Fig. 2d zeigt den Stickrahmen in gespanntem Zustand. Der Schlauch (8) stützt sich gegenüber der Fläche (22) des Spanners (5) ab. Durch die Konstellation, daß die Mittelsenkrechte durch den Streifen (19) zusätzlicher Festigkeitsträger im gespannten Zustand genau senkrecht steht auf der resultierenden, das Material (4) spannenden Reibkraft, wird die maximale Schlauchverdrillung erreicht.

Die Figurenfolge 3a-3d zeigt die Arbeitsweise eines pneumatischen Stickrahmens, dessen Spannschlauch (8) die Stoffbahn (4) durch eine Verkleinerung seiner Umfangslänge festspannt. Das steife Bauteil (1′) weist zur Kraftumlenkung ein Horn (25) auf, so daß es zusammen mit dem Anschlag (15′) einer Felge ähnlich sieht. Zu Beginn des Spannens legt sich der Schlauch (8) an den Bereich (14′) des steifen Bauteiles (1′) an, der im wesentlichen konisch ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze vom zu spannenden Material (4) wegweist.

Dadurch, daß bei dieser Anordnung die Spannkraft des Schlauches im wesentlichen von dessen Innenseite (26) her auf die Stoffbahn (4) eingeleitet wird, ist der Schlauch (8) von außen her besonders leicht zugänglich. Dies erleichtert neben der Kontrolle die Handhabung. Im Gegensatz zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen ist hier der Schlauch (8) nicht Bestandteil eines Spanners, sondern wird, die Anschaffungskosten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verkleinernd, von Hand aufgelegt. Abgesehen von den prinzipspezifischen Abweichungen können alle zuvor erwähnten Aspekte der technischen Lehre hier analog angewendet werden, weshalb sie hier nicht wiederholt werden.

Die Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Spannschlauches (8) für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, und zwar Fig. 4a eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht und Fig. 4b einen Querschnitt. Der Schlauch (8) weist eine Diagonalkarkasse (11) auf, die aus zwei Lagen (12, 12′) paralleler Festigkeitsträger besteht. Gegenüber der Umfangsrichtung (U), die durch eine Strichpunktlinie angedeutet ist, weisen beide Festigkeitsträgerlagen (12, 12′) betragsmäßig den gleichen Fadenwinkel α von 63° auf, jedoch in entgegengesetzten Orientierungen. Der gezeigte Schlauch vergrößert seinen Umfang bei Fülldruckerhöhung und verkleinert seinen Umfang bei Fülldruckerniedrigung.

Der Schlauch (8) weist auf seiner rechten Seite zwischen den beiden Karkaßlagen einen Streifen (19) auf, in den zugsteife Festigkeitsträger (20) eingebettet sind. Auf der anderen Seite, auf der das zu spannende Material aufliegen soll, ist außen ein Gummistreifen (28) angeordnet, der sich bei hoher Abriebbeständigkeit durch besondere Weichheit auszeichnet. Im Gegensatz zu den übrigen Bereichen des Schlauches enthält dieser Flankenstreifen (28) keinen Ruß als verstärkenden Füllstoff. Der Schlauch wird über ein Ventil (16) befüllt.

Die vorgeschlagenen Spannschläuche weichen sowohl ihrer Querschnittform als auch ihrem Aufbau nach stark von den bekannten ringförmigen Faltenbälgen ab und erlauben das Ausnutzen wesentlich größerer Druckunterschiede zwischen gespanntem und entspanntem Zustand. Sie sind das wichtigste Bauteil an den erfindungsgemäßen Festspannvorrichtungen. Durch besondere Ausbildung der Kehle der Festspannvorrichtungen, in der die Spannschläuche operieren, der Reibwertabstimmung an den verschiedenen Festspannvorrichtungsstellen, und asymmetrische Dehn- bzw. Schrumpfbehinderung werden die Eigenschaften der Spannschläuche besonders vorteilhaft zur Geltung gebracht.

In den Fig. 5 bis 8 sind solche Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, bei denen das Spannelement nicht durch eine Innendruckänderung bedient wird, sondern durch von außen eingeprägte Drehmomente.

Der das Spannelement bildende Torsionskörper (30; Fig. 5 bzw. 31, Fig. 6) besteht aus einem Material mit hohem Reibwert und ist in den Fig. 5 und 6 als schlauchförmiger Hohlkörper und geschlossener Ring ausgeführt. Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, dem Torsionskörper (30 bzw. 31) eine von der Kreisform abweichende Umrißform in der Draufsicht zu geben, z.B. die Form eines abgerundeten Rechtecks, eines Ovales oder einer Ellipse. Er kann mit einer Metallgewebe- oder Drahteinlage armiert sein und ist mit einem Spannhebel (32) fest verbunden, der sich, bezogen auf die Querschnittsfläche des Torsionskörpers (30 bzw. 31), radial erstreckt.

Zum Verdrillen des Torsionskörpers (30, 31) ist ein doppeltwirkender Pneumatikzyilnder (33) vorgesehen, dessen mit seinem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange (34) über einen Gabelkopf (35) an das freie Ende des Spannhebels (32) angelenkt ist. Das mit dem Torsionskörper (30) zusammenwirkende steife Bauteil (1 bzw. 1′) und der Spanner (5) sind weggelassen worden. Für den praktischen Einsatz muß selbstverständlich auf die freie Bewegbarkeit des Spannhebels (32) durch Vorsehen entsprechender Aussparungen am Spanner (5) bzw. am steifen Bauteil (1) geachtet werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung aus dem einen geschlossenen Innenring bildenden Torsionskörper (31) und einem steifen Außenring (36).

Während das in Fig. 5 dargestellte Spannelement (30) direkt auf das auf den Arbeitstisch aufgelegte Arbeitsstück (W) kraftschlüssig aufgesetzt wird und zum Spannen des Stickbereichs durch Verschiebung der Kolbenstange (34) in Richtung des Pfeiles (37) in sich in Richtung der Pfeile (38) verdrillt wird, muß das zu bearbeitende Material (W) bei angehobenem Innenring (31) über den Außenring (36) gelegt und durch Absenken des Innenringes (31) in den Außenring (36) eingedrückt werden, bevor der Innenring (31) zum Spannen des Stickbereiches durch Bewegung der Kolbenstange (34) in Richtung des Pfeiles (37) in sich in Richtung der Pfeile (38) verdrillt wird.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Straffen und Festspannen von schmalem, bandförmigem Stickgut dargestellt. Die Vorrichtung ist als rechteckiger Rahmen (39) mit zwei Längsstäben (40, 41) und zwei die Enden der Längsstäbe (40, 41) verbindenden Aufnahmen (42, 43) halbkreisförmigen Querschnitts ausgebildet, die nach unten offen sind und in denen je ein gerader, armierter Hohlkörper (44, 45) als Spannelement drehbar angeordnet ist. Die Hohlkörper (44, 45) sind an einer Stirnseite mit einem Spannhebel (48, 47) fest verbunden, deren freies Ende über einen Gabelkopf (48 bzw. 49) auf der mit dem jeweiligen Arbeitskolben verbundenen Kolbenstange (50 bzw. 51) von doppeltwirkenden Pneumatikzylindern (52, 53) gelenkig verbunden ist.

Auf dem Längsstab (40) sind zwei Winkel (54, 55) befestigt. Mit dem freien Ende des Winkels (54) ist das Gehäuse des Pneumatikzylinders (52) und mit dem freien Ende des Winkels (55) das Gehäuse des Pneumatikzylinders (53) gelenkig verbunden.

Wie das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung gemäß Fig. 7 mit den Spannelementen (44, 45) direkt auf das auf der Auflagefläche einer Bearbeitungsmaschine bereitgelegte Arbeitsstück (W) kraftschlüssig aufsetzbar. Zum Straffen und Spannen des Arbeitsstückes (W) werden dann die Spannelemente (44, 45) in entgegengesetzten, durch die Pfeile (56, 57) gekennzeichneten Richtungen verdreht, indem die Kolbenstange (50, 51) durch entsprechende Belüftung der Pneumatikzylinder (52) in Richtung des Pfeiles (58 bzw. 59) bewegt werden. Diese Bewegung wird über den Gabelkopf (48 bzw. 49) und den Spannhebel (46 bzw. 47) auf die Spannelemente (44, 45) übertragen, die dabei in Richtung des Pfeiles (56 bzw. 57) verdreht werden und auf diese Weise den zu bestickenden Bereich des Arbeitsstückes (W) straffen und spannen.

In Fig. 8 ist schließlich ein für Sonderformen von Werkstücken bestimmtes Spannelement (60) dargestellt, das im Ausführungsbeispiel polygonartig aus fünf Drillkörpern (61) zusammengesetzt ist, an deren Torsionssteifigkeit aufgrund ihrer kleinen Bogenlänge relativ geringe Anforderungen gestellt werden. Jeder Drillkörper (61) ist mit einem sich in seiner Querschnittsebene erstreckenden von Hand oder durch eine Antriebsvorrichtung betätigbaren Spannhebel (62) fest verbunden. Die Verbindung der Drillkörper (61) untereinander erfolgt durch Kupplungsstücke (63).

Claims (24)

1. Vorrichtung zur bereichsweisen Festspannung eines biegeschlaffen, flächigen Materials (4), insbesondere Stickrahmen für Textilien, wobei die Vorrichtung einen ringförmigen Spanner (5) mit einem befüllbaren Organ aufweist, das durch Umfangsvergrößerung das biegeschlaffe Material spannt und festklemmt, dadurch gekennzeichnet, daß das befüllbare Organ als faltenfreier Schlauch (8) mit einer Diagonalkarkasse (11) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schlauch (8) durch Fülldruckerhöhung seinen Umfang vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträgerlagen (12) der Diagonalkarkasse (11) Fadenwinkel (α) gegen die Umfangsrichtung (U) zwischen 60° und 80° aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Spanner (5) mit einem steifen Bauteil (1) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das steife Bauteil (1) und der Spanner (5) eine Kehle (13) bilden, innerhalb der (13) der Schlauch (8) operiert, wobei die Kehle (13) sich ausgehend von der Schlauchposition, die bei noch ungespanntem Material (4) vorliegt, zunächst nach radial außen erweitert (14) und sich dann bei der Schlauchposition, die bei gespanntem Material (4) vorliegt, verengt (15), wobei der Übergang (17) vorzugsweise unstetig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (8) durch Fülldruckerniedrigung seinen Umfang vergrößert und, daß die Festigkeitsträgerlagen (12) der Diagonalkarkasse (11) Fadenwinkel (α) gegen die Umfangsrichtung (U) zwischen 10° und 45° aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Spanner (5) mit einem steifen Bauteil (1) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das steife Bauteil (1) und der Spanner (5) eine Kehle (13) bilden, innerhalb der (13) der Schlauch (8) operiert, wobei die Kehle (13) sich ausgehend von der Schlauchposition, die bei noch ungespanntem Material (4) vorliegt, zunächst nach radial außen hin leicht verengt (14) und sich dann bei der Schlauchposition, die bei gespanntem Material (4) vorliegt, stark verengt (15), wobei der Übergang (17) vorzugsweise unstetig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steife Bauteil (1) eine ebene Arbeitsplatte ist.

7. Vorrichtung zur bereichsweisen Festspannung eines biegeschlaffen, flächigen Materials (4), insbesondere Stickrahmen für Textilien, wobei die Vorrichtung zwei Ringe (1, 5) aufweist, von denen einer (5) befüllbar ist oder ein befüllbares Organ aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (5) oder sein befüllbares Organ durch Fülldruckänderung seinen Umfang verkleinert und dadurch das biegeschlaffe Material (4) spannt und festklemmt und daß er (5) als faltenfreier Schlauch (8) mit einer Diagonalkarkasse (11) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (8) durch Fülldruckerhöhung seinen Umfang verkleinert und daß die Festigkeitsträgerlagen (12) der Diagonalkarkasse (11) Fadenwinkel (α) gegen die Umfangsrichtung (U) zwischen 10° und 45° aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (8) durch Fülldruckerniedrigung seinen Umfang verkleinert und daß die Festigkeitsträgerlagen (12) der Diagonalkarkasse (11) Fadenwinkel (α) gegen die Umfangsrichtung (U) zwischen 60° und 80° aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht befüllbare bzw. mit keinem befüllbaren Organ ausgestattete Ring (1′) in dem Bereich (14′), in dem (14′) er (1′) mit dem befüllbaren oder ein befüllbares Organ aufweisenden Ring (5) das Material (4) spannend zusammenwirkt, im wesentlichen konisch ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze vom zu spannenden Material (4) wegweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche des nicht befüllbaren bzw. kein befüllbares Organ aufweisenden Ringes (1′) radial innen durch einen kragenförmigen Anschlag (15′) begrenzt ist.

12. Vorrichtung zur bereichsweisen Festspannung eines biegeschlaffen, flächigen Materials (4), insbesondere Stickrahmen für Textilien, wobei die Vorrichtung ein befüllbares Organ aufweist, das durch Fülldruckerhöhung seinen Umfang vergrößert und dadurch das biegeschlaffe Material (4) spannt und gegenüber einem außen angeordneten, steifen Ring festklemmt, dadurch gekennzeichnet, daß das befüllbare Organ als faltenfreier Schlauch (8) mit einer Radialkarkasse ohne Gürtellagen im Zenit ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (8) an der Flanke (28), die mit dem festzuklemmenden Material (4) in Berührung kommt, abriebsbeständig und profillos ausgebildet ist bei einer Shore-Härte zwischen 25 und 50.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimischung für den Flankenstreifen (28) des Schlauches, der mit dem festzuklemmenden Material (4) in Berührung kommt, an Füllstoffen ausschließlich helle enthält.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht befüllbare bzw. kein befüllbares Organ aufweisende Bauteil (1, 1′) an der dem festzuspannenden Material (4) zugewandten Seite glatt ist.

16. Vorrichtung zur bereichsweisen Festspannung eines biegeschlaffen, flächigen Materials, insbesondere Stickrahmen für Textilien mit einem Spannelement, das auf das Material (W; Fig. 5-7) aufsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement als in sich verdrillbarer Torsionskörper (30, 31) ausgebildet ist, dessen Verdrillungsbewegung im Aufsetzbereich an dem zu spannenden Material (W) zu dessen Rand hin gerichtete Bewegungskomponenten aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (60) polygonartig aus Drillkörpern (61) zusammengesetzt ist, von denen ein jeder mit einem sich in seiner Querschnittsebene erstreckenden Spannhebel (62) fest verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (30, 31, 44, 45) als Hohlkörper ausgebildet und mit mindestens einem sich in seiner Querschnittsebene erstreckenden Spannhebel (32 bzw. 46, 47) fest verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17 oder Anspruch 16 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. der Hohlkörper durch Metallgewebe- oder Drahteinlagen verstärkt sind bzw. ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement einen geschlossenen Ring (31) bildet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 oder 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement in seiner Draufsicht eine von der Kreisform abweichende Umfangsform aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 20 mit einem Innen- und einem steifen Außenring, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Ring (31) den Innenring bildet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement von zwei geraden in einem Rahmen parallel und mit Abstand zueinander angeordneten, in entgegengesetzten Richtungen drehbaren Drillkörpern (44, 45) gebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 7 oder 12 und nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der aufblähbare Schlauch (8) an der vom festzuspannenden Bereich des Materials (4) abgewandten Seite (18) zusätzliche, dehnungsarme, im wesentlichen in Umfangsrichtung (U) verlaufende Fertigkeitsträger (20) aufweist.