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Die
Erfindung betrifft eine Tuftingnadel als eine individuelle Nadel
und als ein Element eines Nadelmoduls, das mehrere solcher Nadeln
aufweist, mit einem Öhr
das im Bereich seiner Spitze vorgesehen ist, und einer fadenführenden,
an einer Seite der Nadel vorgesehenen Nut, die an dem Öhr beginnt
und entlang des Nadelschafts verläuft, sowie ein Modul für solche
Nadeln.
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Bei
einem konventionellen System verläuft der Faden vor dem Eintritt
in das Trägermaterial
in einem Winkel zu der Achse der Nadel. Wenn die Nadel in das Trägermaterial
eindringt, erhöht
sich der Winkel des Fadens zu der Nadelachse im Verhältnis zur Eindringtiefe.
Mit Zunahme dieses Winkels neigt die Fadenspannung dazu sich zu
erhöhen.
Dies bewirkt folgendes:
- 1. Reibung zwischen
dem Faden und dem Trägermaterial
(Backing) verursacht eine Erhöhung
der Fadenspannung, was wiederum eine zeitweilige Längung des
Fadens verursacht die seine physikalische Natur ändert, d.h. er mag sich abflachen, nieder
gezogen werden, kurze Filamente lösen, Effektmaterialien wie
beispielsweise Noppen oder Faserenden können sich lösen oder aus der Garnstruktur
herausstehen und die Gefahr des Fadenbruchs an Schwachstellen oder
Verbindungsstellen kann sich erhöhen.
- 2. Die erhöhte
Fadenspannung hemmt die Nadel auch beim Eindringen, was die Last
für den
Antriebsmotor erhöht,
der seinerseits einen höheren Strom
zieht und die Betriebskosten erhöht.
Eine erhöhte
Motorlast beeinträchtigt
außerdem
den Leistungsfaktor, der in einigen Ländern zusätzliche Strafgebühren verursacht.
- 3. Eine erhöhte
Fadenspannung verursacht außerdem
häufig
ein „Zurück Kriechen" des Florfadens von
dem vorausgehenden Tuft. Im Falle von Schlingenflorteppichen ergibt
dies eine ungleichmäßige Oberfläche. Im
Falle von Schneidflorteppichen ergibt dies unterschiedliche Längen der beiden
Schenkel des Tufts oder wie es allgemein bezeichnet wird einen „J-Flor".
- 4. Reibung zwischen dem Faden und dem Trägermaterial ändert die
Oberflächen
des Fadens. Gelöste
Faserenden werden von der Oberfläche
weg gebürstet,
was ein ungewünschtes
haariges Aussehen ergibt. Dieses Problem ist bei Stapelfasergarnen
besonders ausgeprägt.
- 5. Gelöste,
kurze Filamente werden als „Flus" freigesetzt, das
sich auf der Teppichoberfläche
ablagern und, wenn es sich um die Maschine ansammelt, ein Sicherheitsrisiko
sein kann. In Extremfällen
kann die Garnnummer des Garns geändert werden.
Gelöstes
Effektmaterial kann von dem Erscheinungsbild des Teppichs ablenken.
Wenn das Effektmaterial zu einem solchen Maße gelöst wird, dass es aus der Struktur
heraus fällt,
wird das gewünschte
Aussehen des Teppichs nicht erreicht.
- 6. Die Reibung zwischen dem Faden und dem Trägermaterialmaterial verursacht
zusammen mit der erhöhten
Fadenspannung eine längliche Stichlochform,
was eine Störung
der Florlinien fördern
kann. Außerdem
kann zu Schwierigkeiten bei der gewünschten Florverankerung führen.
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Außerdem besteht
eine der Funktionen der Fadennut, die auch als Fadenschutznut bezeichnet wird,
darin, den Faden bei seinem Durchgang durch das Trägermaterial
zu schützen.
Jedoch wird beim konventionellen Tufting diese Funktion nicht bei
beiden Nadelhüben
sondern nur beim Aufwärtshub
realisiert. Beim Abwärtshub
verläuft
der Faden zwischen dem Trägermaterialmaterial
und den Wangen der Nut, bevor er in die Nut eintritt. Die relativ
scharfen Konturen der Wangen erzeugen im Vergleich zu der glatten
Kreisform des Nadelrückens
für den
Fadendurchgang einen erhöhten
Widerstand.
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Die
EP-A-0 187 925 und die UK-A-1 601 812 offenbaren eine Tufting Needle
mit einem Schaft, sowie mit einem oberen Öhr. Das UK-Patent ist auf eine Nadel
gerichtet, die an einer einzigen Einstichstelle der Nadel in das
Trägermaterial
zwei Schlingen von zwei Florfäden
erzeugt. Um den Faden oder die Fäden
zu dem oberen Öhr
zu liefern ist es erforderlich, dass diese in einem erheblichen
Winkel bezüglich der
Schaftachse zugeliefert werden, so dass die Fäden unvermeidlich abgelenkt
werden und somit Reibkräften
unterliegen, die ihrerseits zu erheblichen, von den Nadeln aufzunehmenden
Lasten führen.
Solche Kräfte
und Lasten können
jedoch leicht zu Fadenbrüchen
und Nadelbrüchen
führen
und somit den Tuftingablauf unterbrechen. Außerdem führen die von der Ablenkung
der Fäden
verursachten Kräfte
und Lasten zu Unterschieden in den Längen der Schleifen, was zu
einer ungleichmäßigen Oberfläche des
Tuftingprodukts führt.
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Die
US-A-3 442 233 offenbart eine Tuftingnadel mit einem geraden Schaft
und einem unteren Öhr. Von
dem Öhr
läuft eine
Nut aufwärts.
Es ist kein oberes Öhr
vorgesehen. Nahe dem oberen Abschnitt des Schafts ist ein Führungselement
vorgese hen, um den Faden in die Nut der Nadel einzuführen. Das Führungselement
kann für
den Faden Reibung verursachen.
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Die
DE-A-1 952 815.2 offenbart eine Tuftingnadel, deren Schaft in Bezug
auf ihren Halteabschnitt versetzt ist. An dieser Nadel ist jedoch
nur ein Öhr nahe
der Nadelspitze angeordnet.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wesentliche Reduktion
der genannten Lasten, speziell an Tuftingnadeln zu erzielen.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
schafft die Erfindung eine Tuftingnadel des zu Beginn dieser Beschreibung
genannten Typs, der an dem oberen Bereich des Schafts der Fadenführungsnut
ein Fadenführungselement
zugeordnet ist, um den Faden in diese Nut einzuführen.
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Gemäß der Erfindung
ist der Faden nahe dem oberen Ende der Nadel in die Fadenführungsnut eingeführt, mit
dem Ergebnis, dass die Berührung zwischen
dem Faden und dem Trägermaterialmaterial
weitgehend reduziert ist. Die primären Auswirkungen davon sind
wie folgt:
- 1. Nach dem Beginn des Einstechens
der Nadel in das Trägermaterialmaterial
ist die Kontaktzone für unterschiedliche
Fäden unterschiedlich,
jedoch ist sie für
ein spezielles Garn beim Abwärts
wie auch beim Aufwärtshub
konstant, was auch für
die Reibungseffekte zwischen dem Faden und dem Trägermaterialmaterial
gilt.
- 2. Nach dem Beginn des Einstechens tritt eine geringe Erhöhung der
Fadenspannung ein, die konstant bleibt. Verände rungen der physischen Beschaffenheit
des Fadens in Folge von Dehnung werden reduziert.
- 3. Die erhöhte
Last des Antriebsmotors während der
Zeit, in der die Nadel in das Trägermaterialmaterial
eindringt, ist konstant und minimal, was Energieeinsparungen ergibt.
Es sind bis zu 30% Reduktion des Energiebedarfs gemessen worden. Außerdem werden Änderungen
des Leistungsfaktors ebenfalls minimiert.
- 4. Die Nadeleinstechkräfte
werden stark reduziert, es sind in Abhängigkeit von der Garnzahl Reduktionen
von bis zu 70% gemessen worden.
- 5. Die geringe Fadenspannung, verbunden mit dem Umstand, dass
ein großer
Bereich der Fadenoberfläche
mit der glatten Oberfläche
der Fadenführungsnut
in Berührung
steht, bedeutet (insbesondere für
Fäden mit
feinerer Garnzahl), dass der Faden beim Hub leicht aus dem Liefergatter durch
die Nadel fließt,
anstelle aus dem vorigen Stich „zurück zu kriechen" was eine glattere
Oberfläche
mit einer größeren Gleichmäßigkeit
der Florform ergibt.
- 6. Haarigkeitseffekte werden minimiert.
- 7. Der Flor an den Nadeln wird reduziert und die Gefahr des
Lösens
von Effektmaterial wird geringer.
- 8. Eine Verlänglichung
des (Nadel-) Einstichlochs in Folge der Fadenspannung und des Fadenzuführungswinkels
wird beseitigt, was gleichmäßigere Florlinien
und eine geringere Gefahr hinsichtlich Problemen mit der Florverankerung
ergibt.
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Besondere
Ausführungsformen
dieser Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung
angegeben:
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1a veranschaulicht eine Vorderansicht einer
ursprünglichen
Ausführungsform
einer Tuftingnadel;
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1b veranschaulicht eine (geschnittene) Seitenansicht
der Nadel gemäß 1a;
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1c veranschaulicht eine Rückansicht der
Nadel gemäß 1a;
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2a veranschaulicht eine Vorderansicht einer
weiteren Ausführungsform
einer Tuftingnadel;
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2b veranschaulicht eine (geschnittene) Seitenansicht
der Nadel gemäß 2a;
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2c veranschaulicht eine Rückansicht der
Nadel gemäß 2a;
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3a veranschaulicht eine Frontansicht einer
Ausführungsform
einer Tuftingnadel gemäß des Stands
der Technik;
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3b veranschaulicht eine (geschnittene) Seitenansicht
der Nadel gemäß 3a;
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3c veranschaulicht eine Rückansicht der
Nadel gemäß 3a;
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4a veranschaulicht eine Rückansicht
einer Ausführungsform
einer Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4b veranschaulicht eine (geschnittene) Seitenansicht
der Nadel gemäß 4a;
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4c veranschaulicht eine Vorderansicht der
Nadel gemäß 4a;
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5a veranschaulicht eine Vorderansicht einer
weiteren Ausführungsform
einer Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5b veranschaulicht eine (geschnittene) Seitenansicht
der Nadel gemäß 5a;
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5c veranschaulicht eine Rückansicht der
Nadel gemäß 5a;
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6a veranschaulicht eine Rückansicht
einer weiteren Ausführungsform
einer Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6b veranschaulicht eine Seitenansicht der
Nadel gemäß 6a;
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6c veranschaulicht eine Seitenansicht der
Nadel gemäß 6a;
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7a veranschaulicht eine Frontansicht eines
Nadelmoduls mit Tuftingnadeln montiert an einer perforierten Platte;
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7b veranschaulicht eine Seitenansicht des
Nadelmoduls gemäß 7a;
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8a veranschaulicht eine Vorderansicht einer
weiteren Ausführungsform
des Nadelmoduls gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Tuftingnadeln und federbelasteter perforierter Platte;
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8b veranschaulicht eine Seitenansicht des
Nadelmoduls gemäß 8a;
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9a veranschaulicht eine weitere Ausführungsform
des Moduls, wobei die Tuftingnadel direkt in eine Nadelbarre eingesetzt
sind, die mit der perforierten Platte verbunden ist;
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9b veranschaulicht eine Seitenansicht der
Konfiguration gemäß 9a;
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10a veranschaulicht eine Frontansicht einer
weiteren Ausführungsform
einer Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10b veranschaulicht eine Seitenansicht der
Nadel gemäß 10a;
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10c veranschaulicht eine Rückansicht der
Nadel gemäß 10a.
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1, 2 veranschaulicht
eine Tuftingnadel mit einem Kolben 1, einem Schaft 2,
einer Spitze 3 und eine Öhr 4, das Nahe der
Spitze 3 angeordnet ist. Der Kolben 1 kann gesondert in
die Nadelbarre einer Tuftingmaschine eingepasst werden. Alternativ kann
er auch in einen Modulkörper
eingebettet sein, der verschiedene identische Nadeln hält und kann dann
als eine Einheit einer Nadelbarre zugeordnet werden.
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Der
Schaft 2 enthält
eine Fadenführungsnut 5,
die einen flachen Boden 6 aufweist. Zwei Wangen 7, 8,
laufen entlang der Seiten der Fadenführungsnut 5. Wie in
den 1b, 2b,
veranschaulicht ist, ist eine dieser Wangen mit einem hakenförmigen Element 9 versehen,
das eine in Richtung des Kolbens 1 offene Fadenabstützung bildet.
Die Fadenabstützung 10 erstreckt
in den Bereich der Fadenführungsnut 5 und kann
sich bis in die Basis 6 der letzteren erstrecken (2).
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Die
Rückansicht
der Tuftingnadel entspricht einem üblichen Aufbau, wie in den 1c, 2c, veranschaulicht
ist.
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In
dem Fall der Nadel gemäß 1 wird
der Faden deshalb nicht in einem Winkel zur Nadelachse zu dem Öhr 4 geführt, sondern über die
Fadenabstützung 10 direkt
in die Fadenführungsnut
eingeführt, von
der er bis zu dem Öhr 4 geführt wird.
Dieses Prinzip bedeutet, dass der Faden in der Nachbarschaft zu dem
Kolben 1 zur Nadel geführt
und nachfolgend nahe zu dem Punkt geführt wird, bei dem die Tuftingnadel
an der betroffenen Einrichtung montiert ist, d.h. an einem Punkt,
an dem die auftretenden Kräfte leicht
in die Nadelbarre abgeleitet werden können.
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Die
erfindungsgemäße Ausführungsform nach 3 weist
außerdem
einen Kolben 1, einen Schaft 2, eine Spitze 3 und
ein Öhr 4 auf.
Wie 2b veranschaulicht, ist der Schaft 2 bei
dieser Ausführungsform über ein Übergangssegment 11 mit
dem Kolben 1 verbunden. Der Kolben 1 und der Schaft 2 sind zueinander
parallel versetzt. Eine Öffnung 12 führt zu dem
oberen Bereich der Fadenführungsnut 5 und
bildet ein Fadenzuführelement.
Der Schaft 2 besitzt einen verdickten Abschnitt 13 um
die Öffnung 12 herum,
die quer zu der Längsrichtung
der Nadelreihe verläuft,
wenn die Tuftingnadel an der Nadelbarre installiert ist, d.h. sie
dringt nicht in den Raum zwischen benachbarten Nadeln ein.
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Die
Ausführungsform
der Erfindung gemäß 10 weist
ebenfalls einen Kolben 1, einen Schaft 2, eine
Spitze 3 und ein Öhr 4 auf.
Der Schaft 2 ist mit dem Kolben 1 über ein
sich nach vorn (d.h. von der Nadelbarre weg) erstreckendes Übergangssegment 90 verbunden.
Der Kolben 1 und der Schaft 2 sind zueinander
parallel versetzt. In dem Übergangssegment 90 ist
eine sich nach oben und oder vorn erstreckende Öffnung 91 vorgesehen,
die in den oberen Bereich der Fadenführungsnut 5 führt.
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Diese
Ausführungsform
hat den Vorzug, dass der Faden mit minimaler Biegung direkt in die Fadenführungsnut
= Fadenschutznut eintritt. Weil der Faden nicht zwischen den Nadeln
hindurchgehen muss, kann die obere Nadelführung relativ groß sein (d.h.
der Weite der Nadel entsprechen oder größer sein). Außerdem ist
das Einfädeln
einfacher, weil der Faden durch die obere Nadelführung aus dem relativ freien
Raum oberhalb der oberen Nadelführung durch
die obere Nadelführung
in die Nadelnut geschoben oder gezogen werden kann. Tatsächlich enthält die obere
Nadelführung
dieser Ausführungsform
die letzte Führungsbarre
an der Tuftingmaschine in gleicher Ausrichtung, jedoch unmittelbar
oberhalb der Fadenschutznut angeordnet. Entsprechend gelten alle
Raumbetrachtungen und Öffnungsgrößenbetrachtungen,
die für
die Führungsbarre
gelten, ebenso für
die obere Nadelführung.
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Die
Ausführungsform
der Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung gemäß 4 weicht
von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dahingehend ab,
dass zwischen dem Kolben 1 und dem Schaft 2 ein Übergangssegment 14 mit
einer Öffnung 15 vorgesehen
ist, die als Fadenführungselement
dient. Wiederum sind hier der Kolben 1 und der Schaft 2 parallel
zueinander versetzt. Auf die Öffnung 15 folgt
an dem Schaft 2 die Fadenführungsnut 5, sodass
die gerade Fortsetzung der Fadenführungsnut 5 mit der Öffnung 15 ausgerichtet
ist.
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In
der Ausführungsform
der Tuftingnadel gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in 5 veranschaulicht ist, sind
der Kolben 1 und der Schaft 2 koaxial ausgerichtet.
Zwischen diesen beiden Segmenten der Nadel ist eine Biegung 20 vorhanden,
die in einer zu der Basis 6 der Fadenführungsnut parallelen Ebene
liegt. Wenn diese Tuftingnadel in eine Barre eingesetzt ist, steht
diese Biegung quer zu der Nadelreihe vor, was bedeutet, dass zwischen
benachbarten Tuftingnadeln der Nadelreihe keinerlei zusätzlicher
Platz erforderlich ist.
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Die
Biegung 20 enthält
eine Öffnung 21,
die als Fadenführungselement
dient. In Relation zu der Längsachse
der Nadel ist die Öffnung 21 um
einen Winkel von 90° zu
dem Öhr
verdreht. Das obere Ende 22 der Fadenführungsnut 5 erstreckt
sich bis zu der Öffnung 21 im
Bereich der Biegung. Nachdem ein durch die Öffnung 21 zugeführter Faden
die Öffnung 21 passiert
hat, ist er somit gegen eine Wange 23 der Fadenführungsnut 5 an
dem oberen Ende derselben positioniert, von dem ausgehend er den
geraden Weg zu der Fadenführungsnut 5 nimmt.
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In
der in 6 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind der Kolben 1 und der Schaft 2 parallel
zueinander versetzt. Zwischen diesen Segmenten ist ein Übergangssegment 30 angeordnet,
das eine Öffnung 31 aufweist, die
als Fadenführungselement
dient. Dieses Führungselement
ist flach, was dazu führt,
dass die Öffnung,
wenn die Nadeln installiert sind, nach vorn geneigt ist, was die
Einführung
und den Weg des Fadens in diese Öffnung
vereinfacht. Auf die Öffnung 31 folgt
direkt eine Fadenführungsnut 5 an
dem Schaft 2.
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7 veranschaulicht
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Fadenführungselemente nicht direkt
an einer Tuftingnadel, sondern in einer perforierten Platte ausgebildet
sind, die der Nadel oder den Nadeln eng benachbart ist. Die Tuftingnadeln 55 sind
in einer Reihe in einem Modulkörper 56 fest
eingebettet, der seinerseits an einer (nicht veranschaulichten)
Nadelbarre befestigt werden kann.
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An
dem Modulkörper 56 ist
ein plattenförmiges
Element 57 befestigt, dessen Bodenteil die Form einer perforierten
Platte 58 annimmt. Diese perforierte Platte 58 ist
mit Öffnungen 59 versehen,
die als Fadenführungselemente
dienen, sodass für
jede Tufting Needle 55 jeweils eine Öffnung 59 vorgesehen
ist und ein Faden durch diese Öffnungen
geführt
und dadurch in eine Position in der direkten Nachbarschaft des oberen
Bereiches der Fadenführungsnut der
betreffenden Tuftingnadel geleitet werden kann.
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Die
perforierte Platte 58 kann außerdem ein homogenes Element
des Nadelkörpers 56 bilden.
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Die
Ausführungsform
gemäß 8 weicht von
der in 4 veranschaulichten in erster Linie dahingehend
ab, dass an dem Modulkörper 56 ein
plattenartiges Element 65 vorgesehen ist, so dass der Bodenteil
dieses Elements die Form einer perforierten Platte 66 annimmt.
In 7 sind die Öffnungen dieser
perforierten Platte zu der Platte links (67) offen, um
das Einführen
eines Fadens zu erleichtern. Das plattenförmige Element 65 kann
um einen Stift 68 herum geschwenkt werden. Eine Feder 69 drückt sie
gegen den Modulkörper
und folglich in die gewünschte
Position in Bezug auf die Nadelreihe. Die Feder 69 wird
von einer Gegenplatte 70 gehalten, die an dem Modulkörper 56 befestigt
ist.
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Bei
der in 9 veranschaulichten Ausführungsform sind die Nadeln 75 individuell
in einer Nadelbarre 76 fixiert. Mit der Nadelbarre 76 ist
eine perforierte Platte 77 verbunden, von der jedes Loch 78 in
Bezug auf die Fadenführungsnut
einer Tuftingnadel 75 in einer solchen Weise positioniert
ist, dass ein Faden direkt in diese Nut eingeführt werden kann.
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Die
Fadenlaufbahnen und Führungselemente
sind in allen Ausführungsformen
geglättet
und gerundet.
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Die
Tuftingnadeln können
im Bereich der Spitze gemäß herkömmlicher
Gestaltungen ausgebildet werden. Dasselbe gilt im Hinblick auf die,
der Fadenführungsnut
zugewandte Seite, die als die Rückseite
bezeichnet wird.