EP1391546A1 - Nadelbrett für eine Nadelmaschine - Google Patents

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EP1391546A1
EP1391546A1 EP03018310A EP03018310A EP1391546A1 EP 1391546 A1 EP1391546 A1 EP 1391546A1 EP 03018310 A EP03018310 A EP 03018310A EP 03018310 A EP03018310 A EP 03018310A EP 1391546 A1 EP1391546 A1 EP 1391546A1
Authority
EP
European Patent Office
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needle
board
needle board
bar
needle bar
Prior art date
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Granted
Application number
EP03018310A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1391546B1 (de
Inventor
Joachim Dr.-Ing. Leger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oskar Dilo Maschinenfabrik KG
Original Assignee
Oskar Dilo Maschinenfabrik KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Oskar Dilo Maschinenfabrik KG filed Critical Oskar Dilo Maschinenfabrik KG
Publication of EP1391546A1 publication Critical patent/EP1391546A1/de
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Publication of EP1391546B1 publication Critical patent/EP1391546B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles

Definitions

  • the invention relates generally to needle machines for the production of nonwoven Fibrous materials and in particular to the needle boards used in such machines and their attachment to the needle bar of the needle machine. Needle machines are general known and for example in Lünenschand and Albrecht: “Nonwovens", Georg-Tiehme-Verlag Stuttgart, 1982, pp. 122-129.
  • the needles used in such a machine point at their in a needle board held end a bend, the so-called crutch on. That with many hundreds of such Needles stocked needle board carries at his the needle bar of the needle machine facing Rear side of a polyamide plate, which in its adjacent to the needle bar surface having a plurality of grooves. In these grooves open the holes that the needles pick up the needle crutches each lie in the grooves and are during the stitch movement of the needle bar from the needle board facing contact surface of the needle bar supported against the stitching force.
  • a first solution comprises U-shaped profile strips, which are the two longitudinal edges of Embrace needle bar and needle board together and pneumatically inflate Hoses, each between the needle bar and the overlying leg of the U-profile are biased so that they the needle board against the Press needle bar.
  • a second solution provides, the needle board by means of several Bolt, the corresponding holes formed in a center line of the needle board holes penetrate, screw on the needle bar.
  • An arrangement of the aforementioned types operates satisfactorily, as long as the width of the Needle boards and / or the movement speed of the needle bar and / or the Nadelgurzug devis, do not exceed certain limits. Due to the not insignificant Mass of staffed needle board and high acceleration forces tends that Needle board namely at the movement reversal of the needle bar in the return stroke, through the needles are pulled out of the processed fiber fleece, to an elastic Deformation, such that the needle board at the unconstrained places from the system on the needle bar and in the subsequent stroke reversal of the needle bar returns to the contact position on the needle bar.
  • a needle board attached to both Edges is braced on the needle bar, so bulges in between the clamped Edge of the needle board elastically, and a needle board, which is bolted to the needle bar in its center line, lifts at its two longitudinal Edge from the needle bar elastic and then returns to the investment position back.
  • the needle board flutters so on the needle bar.
  • This elastic deformation is, for example, as will be shown later in detail, at a populated needle board made of aluminum of 10 mm thickness and about 305 mm width so great, that with a lifting height of the needle bar of 30 mm and a stitch frequency of 2,750 / min due to inertia forces in operation in the middle of the needle board a cyclically bulging and elastically resetting sink of about 1.4 mm results.
  • This fluttering of the needle board on the needle bar not only creates unbearable Noise from the impact of the needle board on the needle bar in the elastic Reset, but is also dangerous, because the needle crutches loosen in their grooves and then the needles can move, thereby increasing the risk of damage Needles, needle board and needle bar is caused.
  • Needle bars which are designed according to the invention are in to claims 10 and 11 described.
  • a needle machine is described, in which the invention is realized.
  • Advantageous embodiments are the subject of each dependent claims.
  • the invention provides, the needle board on the needle bar under such a large elastic deformation clamp the needle board, that it also under the effect of large inertia forces does not lift off elastically from the contact surface on the needle bar.
  • the elastic deformation of the needle board when tightening the needle bar can on different way of producing:
  • a first type provides, the back of the needle board, seen in cross section in a suitable Way arched train.
  • the needle board can then be attached to a needle bar tighten, the contact surface is flat for the needle board in the usual way.
  • alternative one can, together with a plane-parallel surfaces having needle board an intermediate layer body use that has a curvature and that between needle bar and needle board is placed and against which the needle board is stretched.
  • Both types are easily retrofitted to all existing needle machines, and It is possible in this way, expensive, relatively thick needle boards made of carbon fiber reinforced Plastic through inexpensive, relative thin needle boards made of aluminum or similar To replace light metal alloys while taking advantage of the advantages of the invention without having to change anything at the needle machine
  • a second type provides, the contact surface of the needle bar, against which the needle board is to be stretched, seen curved in cross section execute.
  • the needle board can then have plane-parallel needle penetration surfaces.
  • a needle bar, on which the needle board is to be tightened at its edges this means a convex curvature
  • a needle bar, on which the needle board is arranged by means of its center plane Screws to be attached this means a concave curvature.
  • the bulges conveniently have the shape of the bending line of the needle board and are therefore with physical specifications (statics of both ends or centrally mounted beam with direct load) compatible.
  • the needle board arched in its relaxed state overall be quasi a circumferential segment of a tube of relatively large diameter, and becomes by clamping on the needle bar by elastic deformation in a flat shape brought.
  • Figures 1 to 6 relate to embodiments with a first fastening of the needle board on the needle bar, wherein the needle board at its longitudinal edges on the needle bar is tightened.
  • FIG. 1 in cross-section a generally designated 1 needle bar a Needle machine. Of the needle machine here is actually only the needle bar. 1 shown, but not the drive mechanisms, the needle bar 1 in an up and down and possibly also horizontally oscillating motion, as the Explanation of these drive means for understanding the present invention is not can contribute.
  • the needle bar 1 is hollow with a vertically extending stiffening web provided to the needle bar 1 slightly, but at the same time bending resistant too do.
  • the needle bar 1 has at its lower end on the longitudinal edges each have a laterally projecting flange 2.
  • the underside of the flanges 2 forms with the bottom of the needle bar 1 a continuous contact surface, in the present Trap is flat.
  • a needle board 3 which is provided with a plurality of needles 4 is equipped.
  • an intermediate layer body 5 for example made of plastic, arranged a flat top and a seen in the cross-sectional direction of the needle bar 1 arched Bottom has, which forms a contact surface 8 for the needle board 3.
  • the two Longitudinal edges of the needle board 3 and the associated flanges 2 are each of an im Cross-section U-shaped profile element 6 encompassed, wherein between the top of the flanges 2 and the underside of the upper leg of the U-profile element 6 each one pneumatically inflatable tube 7 is located, in Fig. 1 in the non-inflated state is shown.
  • FIG. 2 A construction comparable to that of FIG. 1 is shown in FIG. 2, which differs from the construction 1 only differs in that the intermediate layer body 5 and the bottom portion of the needle bar 1 are fused into one unit, i.e., the needle bar has a curved contact surface 8.
  • the other features correspond to those of FIG. 1.
  • the needle board 3 is in a relaxed State in which it is even.
  • the arranged in bores of the needle board 3 needles have a skew, the angle of inclination with respect to a in the middle plane O running in the middle of the needle board and the needle bar is the larger, depending further the relevant needle 4 is removed from the center plane O.
  • the needle board 3 by means of the U-shaped profiles 6 on the needle bar. 1 tightened.
  • This condition is shown in FIG.
  • the hoses 7 inflated so that the lower legs of the U-shaped profiles 6, the two edges of the needle board 3 against the needle bar 1 pull.
  • the needle board 3 lays under elastic Deformation firmly to the curved contact surface 8, depending on the embodiment either that of the liner body 5 (see Fig. 1) or the underside of the needle bar 1 (see FIG. 2).
  • the consequence of this is that the needles 4 from their original Alignment can be pivoted, the more so, the farther they are from the mid-level O are removed. They are finally aligned as shown in FIG. 3 so that all needles 4 are parallel to each other and penetrate, for example, a needle plate 9 perpendicular can.
  • Fig. 4 shows an embodiment in which the a flat contact surface of the needle bar 1 facing top of the needle board 3 is convex curved. A detail this is shown in Fig. 5.
  • a plane-parallel board 3a for example made of aluminum, a polyamide board attached 3b, whose bottom is flat and whose top is concave.
  • a series of grooves arranged and in the grooves open the holes for receiving the needles 4.
  • Their bent Crutches 4a lie in the grooves of the polyamide board 3b.
  • Figs. 4 and 5 show the arrangement in a relaxed state.
  • FIG. 6 This arrangement is comparable to the embodiments according to FIGS. 1 to 3 on the needle bar 1 braced.
  • the hoses 7 are inflated, so that the U-profiles 6, the needle board 3 on the flat contact surface of the needle bar. 1 tighten, with the needle board 3 bends so that the needles 4 all parallel align.
  • the state is illustrated in Fig. 6 illustratively, where the needles 4 a Penetrate throat plate 9 vertically.
  • Figs. 7 to 12 show embodiments in which the invention is applied to needle boards is, which are screwed along a center line to a needle bar.
  • the series of clamping screws 10 is located in a center plane O of Needle bar 1 and needle board 3.
  • an intermediate layer body 5 is attached, which has a flat top and a concave arched bottom has.
  • FIG. 8 differs from that of FIG. 7 in that the intermediate layer body 5 is integrated in the needle bar 1, i. the needle bar 1 has a concave lower contact surface. 8
  • Fig. 9 shows the embodiment of Fig. 8 in the state in which the needle board 3 by means the screws 10 is clamped to the needle bar 1.
  • the needle board 3 has a concave Form assumed, whereby the orientation of the needles 4 receiving Holes has changed so that all needles 4 are parallel to each other so that they a throat plate 9 can penetrate vertically.
  • FIG. 10 differs from that of FIG. 7 in that the Needle board 3 has a concave arched top.
  • the needle board 3 again from a plane-parallel aluminum board 3a and a mounted thereon Polyamide board 3b, which is grooved at its free top, into which the needle receiving holes open, so that the crutches 4a of the needles 4 are in the grooves.
  • the Polyamidbrett 3b has a flat bottom, the flat with the aluminum board 3a in Touch is, and a concave top. It is preferably with the aluminum board 3a firmly connected, for example glued and / or screwed.
  • the Needle bar with flat support surface for the needle boards have to be used can.
  • the needle board may have plane-parallel needle penetration surfaces and it Then a separate intermediate layer body is used with curved contact surface, or or the needle board itself receives a curved contact surface or is provided with an intermediate layer body, which has a curved contact surface, connected to form an integral unit, as shown in FIGS. 5 and 11, wherein this integrated intermediate layer body then may be that in which the grooves are formed for receiving the needle crutches.
  • a needle board usually consists of a supporting layer of aluminum (aluminum) or with Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and a backsheet of polyamide, in the the Nadelkrücken are included.
  • CFRP Carbon fiber reinforced plastic
  • the indicated speeds are those of the eccentric of the needle machine, which has a Connecting rod assembly offset the needle bar of the machine in a stitch movement.
  • the specified lift height is that of the stitch movement that the needle bar executes.
  • HT means the thickness of the supporting layer of the needle board in which the needles are clamped
  • RMB is the needle board mass
  • ⁇ the bending stress
  • f the sagging of the needle board due to the inertia forces
  • F MB is the fixing force with which the needle board per meter running attached to the needle bar
  • E the modulus of elasticity of the materials. It is given as 0 for the polyamide spine, since the polyamide spine is considered non-load bearing and does not enter the static calculation. With “1” and "2", the first and second, above-described types of attachment are indicated in which the needle board is attached to each of the needle bar.
  • the needle boards under mechanical bias bent so to be tightened on the needle bar that by the tightening caused elastic deformation at the most from the relaxed rest position deflected position is at least as large as the above reduction f, and preferably slightly larger to still provide a speed reserve for operation.
  • the deformation of the needle board when tightening the needle bar is preferably carried out according to the natural bending line resulting from the physical requirements of the respective needle board results because then the pressure with which the needle board on the needle bar is equal in all places. This avoids local overloads that could lead to premature wear.

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Abstract

Am Nadelbalken einer Nadelmaschine ist das Nadelbrett unter elastischer Verformung desselben festgespannt. Zu diesem Zweck weist entweder das Nadelbrett oder der Nadelbalken eine gewölbte Anlagefläche auf, oder es wird ein mit einer Wölbung versehener Zwischenlagekörper verwendet, der beim Festspannen des Nadelbretts am Nadelbalken die Wölbung des Nadelbretts hervorruft. Die Nadelaufnahmebohrungen sind im Nadelbrett derart ausgebildet, daß sie im entspannten Zustand eine Schrägstellung aufweisen, die mit dem Abstand der jeweiligen Bohrung von einer das Nadelbrett schneidenden Mittenebene variiert, so dass im am Nadelbalken festgespannten Zustand des Nadelbretts die Nadeln zueinander parallel verlaufen..

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Nadelmaschinen für die Herstellung ungewebter Faserstoffe und insbesondere auf die in solchen Maschinen verwendeten Nadelbretter und deren Befestigung am Nadelbalken der Nadelmaschine. Nadelmaschinen sind allgemein bekannt und beispielsweise in Lünenschloß und Albrecht: "Vliesstoffe", Georg-Tiehme-Verlag Stuttgart, 1982, S. 122-129 beschrieben.
Die in einer solchen Maschine verwendeten Nadeln weisen an ihrem in einem Nadelbrett gehaltenen Ende eine Abkröpfung, die sogenannte Krücke, auf. Das mit vielen hundert solcher Nadeln bestückte Nadelbrett trägt an seiner dem Nadelbalken der Nadelmaschine zugewandten Rückseite eine Polyamidplatte, die in ihrer am Nadelbalken anliegenden Fläche eine Vielzahl von Rillen aufweist. In diese Rillen münden die Bohrungen, die die Nadeln aufnehmen, und die Nadelkrücken liegen jeweils in den Rillen und sind während der Stichbewegung des Nadelbalkens von der dem Nadelbrett zugewandten Anlagefläche des Nadelbalkens gegen die Stichkraft abgestützt.
Für die Befestigung des Nadelbretts am Nadelbalken sind im wesentlichen zwei Lösungen bekannt. Eine erste Lösung umfaßt U-förmige Profilleisten, die die beiden Längsränder von Nadelbalken und Nadelbrett gemeinsam umgreifen und mittels pneumatisch aufblähbarer Schläuche, die jeweils zwischen dem Nadelbalken und dem darüber liegenden Schenkel des U-Profils angeordnet sind, so vorgespannt sind, dass sie das Nadelbrett gegen den Nadelbalken drücken. Eine zweite Lösung sieht vor, das Nadelbrett mittels mehrerer Schraubbolzen, die entsprechende in einer Mittenlinie des Nadelbretts ausgebildete Bohrungen durchdringen, am Nadelbalken anzuschrauben.
Eine Anordnung der vorgenannten Arten arbeitet zufriedenstellend, solange die Breite der Nadelbretter und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelbalkens und/oder die Nadelrückzugkräfte, gewisse Grenzwerte nicht überschreiten. Aufgrund der nicht unerheblichen Masse des bestückten Nadelbrettes und der hohen Beschleunigungskräfte neigt das Nadelbrett nämlich bei der Bewegungsumkehr des Nadelbalkens in den Rückhub, durch den die Nadeln aus dem bearbeiteten Faservlies herausgezogen werden, zu einer elastischen Verformung, dergestalt, daß sich das Nadelbrett an den nicht eingespannten Stellen von der Anlage am Nadelbalken löst und bei der nachfolgenden Hubumkehr des Nadelbalkens wieder in die Anlagestellung am Nadelbalken zurückkehrt. Ein Nadelbrett, das an beiden Rändern am Nadelbalken verspannt ist, baucht also in dem zwischen den eingespannten Rändern liegenden Bereich des Nadelbrettes elastisch aus, und ein Nadelbrett, das in seiner Mittenlinie am Nadelbalken angeschraubt ist, hebt an seinen beiden längslaufenden Rändern vom Nadelbalken elastisch ab und kehrt dann wieder in die Anlagestellung zurück. Das Nadelbrett flattert also am Nadelbalken.
Diese elastische Verformung ist beispielsweise, wie später noch im Detail gezeigt wird, bei einem bestückten Nadelbrett aus Aluminium von 10 mm Dicke und etwa 305 mm Breite so groß, daß bei einer Hubhöhe des Nadelbalkens von 30 mm und einer Stichfrequenz von 2.750 /min sich aufgrund der Massenträgheitskräfte im Betrieb in der Mitte des Nadelbretts eine sich zyklisch ausbauchende und elastisch rückstellende Durchsenkung von etwa 1,4 mm ergibt. Dieses Flattern des Nadelbretts am Nadelbalken erzeugt nicht nur unerträglichen Lärm durch das Aufschlagen des Nadelbretts auf den Nadelbalken bei der elastischen Rückstellung, sondern ist auch gefährlich, weil sich die Nadelkrücken in ihren Rillen lösen und sich die Nadeln dann bewegen können, wodurch die Gefahr von Beschädigungen an Nadeln, Nadelbrett und Nadelbalken hervorgerufen wird.
Wegen der Notwendigkeit, die hin und her (bzw. auf und ab) bewegten Massen möglichst klein zu halten, kann man diesem federnden Durchbiegen des Nadelbretts nicht durch beliebige Vergrößerung der Nadelbrettdicke begegnen. Man hat daher zu kohlefaserverstärkten (CFK-) Materialien für die Nadelbretter gegriffen, doch kosten diese ein Mehrfaches von solchen aus Aluminium und können ein Flattern nur so weit vermindern, daß keine Gefahr mehr besteht, daß die Nadelkrücken sich bewegen. Das Lärmproblem bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfe zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Nadelbalken, die erfindungsgemäß ausgestaltet sind, sind in den Ansprüchen 10 und 11 beschrieben. In Anspruch 12 ist eine Nadelmaschine beschrieben, bei der die Erfindung realisiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung sieht vor, das Nadelbrett am Nadelbalken unter so großer elastischer Verformung des Nadelbretts festzuspannen, daß es sich auch unter der Wirkung großer Massenträgheitskräfte nicht von der Anlagefläche am Nadelbalken elastisch abhebt.
Die elastische Verformung des Nadelbretts beim Anbringen desselben am Nadelbalken hat allerdings zur Folge, daß es nicht mehr in klassischer Weise gebohrt werden kann, wenn die Nadeln des am Nadelbalken unter Wölbung festgespannten Nadelbretts im festgespannten Zustand desselben sämtlich zueinander parallel sein sollen, d.h. alle Bohrungen im Nadelbrett zueinander parallele Achsen haben. Vielmehr müssen die Richtungen der einzelnen Bohrungen die Verformung des Nadelbretts, die es beim Anbringen am Nadelbalken erfährt, berücksichtigen. Für ein entspanntes Nadelbrett bedeutet dieses, daß die Bohrungsachsen eine Neigung gegen eine gedachte Mittenebene aufweisen, die durch die Längsachse des Nadelbretts läuft und das Nadelbrett senkrecht schneidet, wobei die Neigung der Bohrungsachsen mit zunehmendem Abstand der Bohrung von der Mittenebene zunimmt. Eine in der Mittenebene liegende Bohrung hat gegen die Mittenebene keine Neigung.
Will man ein Nadelbrett, das eine zur Anlage an eine ebene Anlagefläche des Nadelbalkens bestimmte, gewölbte Rückseite aufweist, im entspannten Zustand bohren, sind die Bohrungen so einzubringen, daß sie im jeweiligen Durchdringungspunkt auf der Rückseite des Nadelbretts senkrecht zur Tangente an das Nadelbrett verlaufen. Man bohrt das Nadelbrett also zweckmäßigerweise von seiner Rückseite aus.
Ist das Nadelbrett am Nadelbalken so festgespannt, daß es ganzflächig an der Anlagefläche des Nadelbalkens anliegt, sind alle Bohrungsachsen zueinander parallel. Das gilt in jedem Falle und bedeutet beispielsweise für ein Nadelbrett, das mit planparallelen Nadeldurchdringungsflächen ausgestattet ist, daß man bei der Herstellung des Nadelbretts dieses zweckmäßigerweise in einem Zustand bohrt, in dem es die am Nadelbalken festgespannte, gewölbte Gestalt hat, weil dann alle Bohrungen achsparallel eingebracht werden können und man auf eine komplizierte Einstellung des Werkstücks in Bezug auf die Bohrmaschine verzichten kann.
Man kann allerdings auf die vorgenannten Maßnahmen zur Erzielung einer Parallelität aller Nadeln verzichten, wenn man es hinnimmt, daß die Nadeln nach dem Festspannen des Nadelbretts am Nadelbalken in voneinander leicht abweichende Richtungen weisen. In vielen Fällen ist es nämlich durchaus hinnehmbar, wenn Nadeln nicht in Nadelachsrichtung in ein Faservlies einstechen. Daher können für die Ausführung der Erfindung auch ganz konventionelle Nadelbretter oder konventionell gebohrte Nadelbretter verwendet werden, solange nur durch besondere Maßnahmen dafür Sorge getragen ist, daß das Nadelbrett unter geeigneter, durch elastische Verformung hervorgerufene Wölbung am Nadelbalken befestigt wird.
Die elastische Verformung des Nadelbretts beim Festspannen am Nadelbalken kann auf unterschiedliche Art hergestellt werden:
Eine erste Art sieht vor, die Rückseite des Nadelbretts, im Querschnitt gesehen in geeigneter Weise gewölbt auszubilden. Das Nadelbrett läßt sich dann an einem Nadelbalken festspannen, dessen Anlagefläche für das Nadelbrett in üblicher Weise eben ist. Alternativ kann man zusammen mit einem planparallele Flächen aufweisenden Nadelbrett einen Zwischenlagekörper verwenden, der eine Wölbung aufweist und der zwischen Nadelbalken und Nadelbrett angeordnet wird und gegen den das Nadelbrett gespannt wird. Beide Ausführungsarten sind an allen existierenden Nadelmaschinen unschwierig nachrüstbar, und es ist auf diese Weise möglich, teuere, relativ dicke Nadelbretter aus kohlefaserverstärktem Kunststoff durch preiswerte, relative dünne Nadelbretter aus Aluminium oder vergleichbaren Leichtmetalllegierungen zu ersetzen und dabei von den Vorteilen der Erfindung Gebrauch zu machen, ohne daß an der Nadelmaschine etwas geändert werden muß
Eine zweite Art sieht vor, die Anlagefläche des Nadelbalkens, gegen die das Nadelbrett gespannt werden soll, im Querschnitt gesehen gewölbt auszuführen. Das Nadelbrett kann dann planparallele Nadeldurchtrittsflächen haben. Für einen Nadelbalken, an dem das Nadelbrett an seinen Rändern festgespannt werden soll, bedeutet diese eine konvexe Wölbung, für einen Nadelbalken, an dem das Nadelbrett mittels in dessen Mittenebene angeordneter Schrauben befestigt werden soll, bedeutet dieses eine konkave Wölbung. Um daraus folgende ungleichmäßige Einstichtiefen zu vermeiden, kann man entweder ungleich lange Nadeln verwenden. Wenn die Anlagefläche des Nadelbalkens für das Nadelbrett konkav gewölbt ist, entsprechend der oben angegebenen zweiten Lösung der Befestigung des Nadelbretts am Nadelbalken, kann man in der Nadelmaschine eine gekrümmte Stichunterlage verwenden, deren Krümmung der der Unterseite des Nadelbretts entspricht, um unterschiedliche Nadeleinstichtiefen zu vermeiden, wenn gleich lange Nadeln in das Nadelbrett eingesetzt sind.
In jedem Falle haben die Wölbungen zweckmäßigerweise die Form der Biegelinie des Nadelbretts und sind daher mit physikalischen Vorgaben (Statik des an beiden Enden oder mittig gelagerten Balkens mit Gleichstreckenlast) verträglich.
In einer alternativen Ausführungsform kann in Anwendung des von der Erfindung angegebenen Grundgedankens das Nadelbrett in seinem entspannten Zustand insgesamt gewölbt sein, quasi ein Umfangssegment eines Rohres von relativ großem Durchmesser sein, und wird durch Festspannen am Nadelbalken durch elastische Verformung in eine flache Gestalt gebracht.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen Querschnitt durch einen Nadelbalken mit einem lose daran angebrachten, bestückten Nadelbrett und einer gewölbten Zwischenlage, in einer ersten Befestigungsart,
Fig. 2
einen Querschnitt durch einen Nadelbalken mit gewölbter NadelbrettAnlagefläche und einem lose daran angebrachten, bestückten Nadelbrett,
Fig. 3
die Ausführungsform nach Fig. 2 in am Nadelbalken festgespanntem Zustand des Nadelbretts,
Fig. 4
einen Querschnitt durch einen Nadelbalken mit ebener Anlagefläche und einem bestückten Nadelbrett mit gewölbter Rückseite,
Fig. 5
eine detaillierte Ausschnittsdarstellung aus Fig. 4 in größerem Maßstab, und
Fig. 6
die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 in am Nadelbalken festgespanntem Zustand des Nadelbretts,
Fig. 7
eine Querschnittsdarstellung durch einen Nadelbalken mit lose daran angebrachten, bestückten Nadelbrett und einer gewölbten Zwischenlage zwischen Nadelbalken und Nadelbrett, in einer zweiten Befestigungsart
Fig. 8
eine Querschnittsdarstellung eines Nadelbalkens mit konkav gewölbter Anlagefläche und lose gehaltenem Nadelbrett,
Fig. 9
die Ausführungsform nach Fig. 8 mit festgespanntem Nadelbrett,
Fig. 10
eine Querschnittsansicht eines Nadelbalkens mit ebener Anlagefläche und lose daran angebrachtem Nadelbrett mit konkav gewölbter Rückseite,
Fig. 11
eine Ausschnittsdarstellung aus dem Randbereich von Fig. 10 in größerem Maßstab, und
Fig. 12
die Anordnung von Fig. 10 in festgespanntem Zustand des Nadelbretts.
Die Figuren 1 bis 6 beziehen sich auf Ausführungsformen mit einer ersten Befestigungsart des Nadelbretts am Nadelbalken, bei der das Nadelbrett an seinen Längsrändern am Nadelbalken festgespannt wird.
Man erkennt in Fig. 1 im Querschnitt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Nadelbalken einer Nadelmaschine. Von jener Nadelmaschine ist hier tatsächlich nur der Nadelbalken 1 gezeigt, nicht aber die Antriebsmechanismen, die den Nadelbalken 1 in eine auf- und abgehende und gegebenenfalls auch horizontal schwingende Bewegung versetzen, da die Erläuterung dieser Antriebseinrichtungen zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht beitragen kann.
Wie ersichtlich, ist der Nadelbalken 1 hohl ausgeführt mit einem vertikal verlaufenden Aussteifungssteg versehen, um den Nadelbalken 1 leicht, dabei aber gleichzeitig biegesteif zu machen. Der Nadelbalken 1 weist an seinem unteren Ende an den längslaufenden Rändern jeweils einen seitlich wegstehenden Flansch 2 auf. Die Unterseite der Flansche 2 bildet mit der Unterseite des Nadelbalkens 1 eine durchgehende Anlagefläche, die im vorliegenden Falle eben ist.
Unter dem Nadelbalken 1 befindet sich ein Nadelbrett 3, das mit einer Vielzahl von Nadeln 4 bestückt ist. Zwischen dem Nadelbrett 3 und der Anlagefläche von Nadelbalken 1 und Flanschen 2 ist ein Zwischenlagekörper 5, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet, der eine ebene Oberseite und eine in Querschnittrichtung des Nadelbalkens 1 gesehen gewölbte Unterseite hat, die eine Anlagefläche 8 für das Nadelbrett 3 bildet. Die beiden Längsränder des Nadelbretts 3 und die zugehörigen Flansche 2 sind jeweils von einem im Querschnitt U-förmigen Profilelement 6 umgriffen, wobei zwischen der Oberseite der Flansche 2 und der Unterseite des oberen Schenkels des U-Profilelements 6 sich jeweils ein pneumatisch aufblähbarer Schlauch 7 befindet, der in Fig. 1 im nicht geblähten Zustand dargestellt ist.
Eine der Fig. 1 vergleichbare Konstruktion ist in Fig. 2 dargestellt, die sich von der Konstruktion nach Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß der Zwischenlagekörper 5 und der untere Bereich des Nadelbalkens 1 zu einer Einheit verschmolzen sind, d.h., der Nadelbalken hat eine gewölbte Anlagefläche 8. Die übrigen Merkmale entsprechen denen von Fig. 1.
Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennen kann, ist das Nadelbrett 3 in einem entspannten Zustand dargestellt, in dem es eben ist. Die in Bohrungen des Nadelbretts 3 angeordneten Nadeln weisen jedoch eine Schrägstellung auf, deren Neigungswinkel in bezug auf eine in der Mitte von Nadelbrett und Nadelbalken verlaufende Mittenebene O um so größer ist, je weiter die betreffende Nadel 4 von der Mittenebene O entfernt ist.
Für den Betrieb wird das Nadelbrett 3 mit Hilfe der U-förmigen Profile 6 am Nadelbalken 1 festgespannt. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Zu diesem Zweck werden die Schläuche 7 aufgebläht, so daß die unteren Schenkel der U-förmigen Profile 6 die beiden Ränder des Nadelbretts 3 gegen den Nadelbalken 1 ziehen. Das Nadelbrett 3 legt sich unter elastischer Verformung fest an die gewölbte Anlagefläche 8 an, die je nach Ausführungsform entweder diejenige des Zwischenlagekörpers 5 (siehe Fig. 1) oder die Unterseite des Nadelbalkens 1 (siehe Fig. 2) ist. Die Folge davon ist, daß die Nadeln 4 aus ihrer ursprünglichen Ausrichtung verschwenkt werden, und zwar um so mehr, je weiter sie von der Mittenebene O entfernt sind. Sie sind schließlich gemäß Fig. 3 so ausgerichtet, daß alle Nadeln 4 zueinander parallel stehen und beispielsweise eine Stichplatte 9 senkrecht durchdringen können.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die einer ebenen Anlagefläche des Nadelbalkens 1 zugewandte Oberseite des Nadelbretts 3 konvex gewölbt ausgeführt ist. Eine Einzelheit daraus ist in Fig. 5 dargestellt. Demnach ist auf einem planparallelen Brett 3a, das beispielsweise aus Aluminium besteht, ein Polyamidbrett 3b befestigt, dessen Unterseite eben und dessen Oberseite konkav gewölbt ist. In der Oberseite sind eine Reihe von Rillen angeordnet, und in die Rillen münden die Bohrungen zur Aufnahme der Nadeln 4. Deren abgekröpfte Krücken 4a liegen in den Rillen des Polyamidbretts 3b. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung in entspanntem Zustand.
Diese Anordnung wird vergleichbar den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 am Nadelbalken 1 verspannt. Zu diesem Zweck werden gemäß Fig. 6 die Schläuche 7 aufgebläht, so daß die U-Profile 6 das Nadelbrett 3 an der flachen Anlagefläche des Nadelbalkens 1 festspannen, wobei sich das Nadelbrett 3 so verbiegt, daß sich die Nadeln 4 sämtlich parallel ausrichten. Der Zustand ist in Fig. 6 anschaulich dargestellt, wo die Nadeln 4 eine Stichplatte 9 senkrecht durchdringen.
Die Fig. 7 bis 12 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Erfindung bei Nadelbrettern angewendet ist, die längs einer Mittenlinie an einem Nadelbalken festgeschraubt sind.
Hier entsprechen die Lösungen nach den Fig. 7 bis 9 prinzipiell jenen nach den Fig. 1 bis 3, und die Lösung nach den Fig. 10 bis 12 jener nach den Fig. 4 bis 6.
Man erkennt in Fig. 7 einen Nadelbalken 1 mit flacher Unterseite, an dem ein ebenes Nadelbrett 3 mittels Spannschrauben 10, von denen in Fig. 7 nur eine erkennbar ist, zunächst lose angebracht ist. Die Reihe der Spannschrauben 10 liegt in einer Mittenebene O von Nadelbalken 1 und Nadelbrett 3. Zwischen der Unterseite des Nadelbalkens 1 und dem Nadelbrett 3 ist ein Zwischenlagekörper 5 angebracht, der eine ebene Oberseite und eine konkav gewölbte Unterseite aufweist.
Wie man aus Fig. 7 ferner entnimmt, haben auch bei dieser Ausführungsform die Nadeln 4, die an dem Nadelbrett 3 angebracht sind, eine Neigung gegen die Mittenebene O, die um so größer ist, je größer der Abstand der Nadeln 4 von der Mittenebene O ist.
Die Ausführungsform, die in Fig. 8 dargestellt ist, unterscheidet sich von der nach Fig. 7 dadurch, daß der Zwischenlagekörper 5 in den Nadelbalken 1 integriert ist, d.h. der Nadelbalken 1 hat eine konkave untere Anlagefläche 8.
Fig. 9 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 8 in dem Zustand, in dem das Nadelbrett 3 mittels der Schrauben 10 am Nadelbalken 1 festgespannt ist. Das Nadelbrett 3 hat eine konkave Form angenommen, wodurch sich die Ausrichtung der die Nadeln 4 aufnehmenden Bohrungen so verändert hat, daß sämtliche Nadeln 4 zueinander parallel sind, so daß sie eine Stichplatte 9 senkrecht durchdringen können.
Die Ausführungsform nach Fig. 10 unterscheidet sich von der nach Fig. 7 dadurch, daß das Nadelbrett 3 eine konkav gewölbte Oberseite hat. Gemäß Fig. 11 besteht das Nadelbrett 3 wiederum aus einem planparallelen Aluminiumbrett 3a und einem darauf angebrachten Polyamidbrett 3b, das an seiner freien Oberseite mit Rillen versehen ist, in die die Nadelaufnahmebohrungen münden, so daß die Krücken 4a der Nadeln 4 in den Rillen liegen. Das Polyamidbrett 3b hat eine flache Unterseite, die mit dem Aluminiumbrett 3a flächig in Berührung ist, und eine konkave Oberseite. Es ist mit dem Aluminiumbrett 3a vorzugsweise fest verbunden, beispielsweise verklebt und/oder verschraubt.
In dem in Fig. 12 dargestellten, gespannten Zustand ist die konkave Oberseite des Nadelbretts 3 flach an die ebene Anlagefläche des Nadelbalkens 1 herangezogen, so daß die Unterseite des Nadelbretts nunmehr konkav ist. Durch die elastische Verformung des Nadelbretts 3 mittels der Spannschrauben 10 haben sich die Nadelaufnahmebohrungen so ausgerichtet, daß sämtliche Nadeln 4 parallel stehen und eine Stichplatte 9 senkrecht durchdringen können.
Man erkennt aus den Fig. 1, 4 und 5 bzw. 7, 10 und 11, daß in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildete Nadelbretter unschwierig an allen Nadelmaschinen üblicher Bauart, die Nadelbalken mit ebener Abstützfläche für die Nadelbretter aufweisen, eingesetzt werden können. Dabei kann das Nadelbrett planparallele Nadeldurchtrittsflächen aufweisen und es wird dann ein gesonderter Zwischenlagekörper mit gewölbter Anlagefläche verwendet, oder oder aber das Nadelbrett selbst erhält eine gewölbte Anlagefläche oder wird mit einem Zwischenlagekörper, der eine gewölbte Anlagefläche aufweist, zu einer integralen Einheit verbunden, wie in den Fig. 5 und 11 dargestellt, wobei dieser integrierte Zwischenlagekörper dann jener sein kann, in dem die Rillen zur Aufnahme der Nadelkrücken ausgebildet sind.
Bei der Neukonzeption von Nadelmaschinen kann man diese sogleich mit Nadelbalken ausrüsten, die mit einer gewölbten Anlagefläche für die Nadelbretter versehen sind, weil dann sehr einfache Nadelbretter verwendet werden können, die planparallele Seiten haben.
Nachfolgend sollen tabellarisch einige praktische Beispiele von bestückten Nadelbrettern und deren Einsatz im Betrieb gegeben werden.
Ein Nadelbrett besteht üblicherweise aus einer Tragschicht aus Aluminium (Alu) oder mit Kohlefasern verstärktem Kunststoff (CFK) und einer Rückenschicht aus Polyamid, in der die Nadelkrücken aufgenommen sind.
Für die nachfolgende Tabelle gilt:
Polyamidrücken: Dicke HZ = 3 mm, Dichte ρz = 1,14 x 10-6 kg/mm3, E = 0 N/mm2
Tragschicht CFK: Dicke HT Dichte: ρz = 1,6 x 10-6 kg/mm3, E = 80.000 N/mm2
Tragschicht Alu: Dicke HT Dichte: ρz = 2,8 x 10-6 kg/mm3, E = 72.000 N/mm2
Brettbreite B Drehzahl Nadeln/m Hubhöhe 200 mm 3000 U/min 5000 30 mm 305 mm 2750 U/min 8000 30 mm 350 mm 2500 U/min 9250 30 mm
Befestigungsart 1 2 1 2 1 2
CFK: HT 12mm 12 mm 16 mm 16 mm 16 mm 16 mm
RMB 9,524 kg/m 16,851 kg/m 16,851 kg/m 19,407 kg/m
σ 15,177 N/mm2 19,355 N/mm2 19,355 N/mm2 21,141 N/mm2
f 0,13174 mm 0,07904 mm 0,293 mm 0,176 mm 0,4215 mm 0,25289 mm
FMB 14570 N/m 21661 N/m 21661 N/m 20617 N/m
Alu: HT 10 mm 10mm 15 mm 15 mm 18 mm 18 mm
RMB 11,284 kg/m 21,853 kg/m 28,087 kg/m
σ 25,893 N/mm2 28,56 N/mm2 24,175 N/mm2
f 0,29969 mm 0,17981 mm 0,51248 mm 0,3075 mm 0,4765 mm 0,2859 mm
FMB 17262 N/m 28091 N/mm 29838 N/mm
Alu: HT 8 mm 8 mm 12 mm 12 mm 14 mm 14 mm
RMB 10,164 kg/m 19,291 kg/m 24,167 kg/m
σ 36,442 N/mm2 39,392 N/mm2 34,385 N/mm2 0,87056 mm
f 0,52723 mm 0,31633 mm 0,884 mm 0,5301 mm 0,5223 mm
FMB 15549 N/m 24798 N/mm 25674 N/mm
Alu: HT 7 mm 7 mm 10 mm 10 mm 12 mm 12 mm
RMB 9,604 kg/m 17,583 kg/m 22,207 kg/m
σ 44,976 N/mm2 51,702 N/mm2 43,006 N/mm2
f 0,74365 mm 0,44618 mm 1,392 mm 0,8350 mm 1,2703 mm 0,7622 mm
FMB 14692 N/m 22602 N/mm 23591 N/mm
Alu: HT 6 mm 6 mm 9 mm 9 mm 10 mm 10 mm
RMB 9,044 kg/m 16,729 kg/m 20,247 kg/m2
σ 57,647 N/mm2 60,730 N/mm2 56,462 N/mm2
f 1,11203 mm 0,6672 mm 1,81629 mm 21504 N/mm 1,08974 2,00134mm 21509 N/mm 1,2008 mm
FMB 13835 N/m
Die angegebenen Drehzahlen sind jene des Exzenters der Nadelmaschine, der über eine Pleuelstangenanordnung den Nadelbalken der Maschine in eine Stichbewegung versetzt. Die angegebene Hubhöhe ist diejenige der Stichbewegung, die der Nadelbalken ausführt.
In der Tabelle bedeuten HT die Dicke der Tragschicht des Nadelbretts, in der die Nadeln eingespannt sind, RMB ist die Nadelbrettmasse, σ die Biegespannung, f die Durchsenkung des Nadelbretts aufgrund der Massenträgheitskräfte und FMB ist die Befestigungskraft, mit der das Nadelbrett pro laufendem Meter am Nadelbalken befestigt ist, und E ist der E-Modul der Materialien. Er ist für den Polyamidrücken mit 0 angegeben, da der Polyamidrükken als nicht tragend betrachtet wird und in die statische Berechnung nicht eingeht. Mit "1" und "2" sind die ersten und zweiten, oben erläuterten Befestigungsarten angegeben, in denen das Nadelbrett jeweils am Nadelbalken befestigt ist.
Man erkennt aus der Tabelle, daß die Durchsenkung des Nadelbretts, die dieses aufgrund der Massenträgheitskräfte im Betrieb erfährt, jeweils zunimmt, wenn die Tragschichtdicke abnimmt, die Drehzahl zunimmt und die Brettbreite zunimmt. Man sieht auch, daß die Durchsenkung in den Bereich von mehr als 2 mm reichen kann. In der Vergangenheit mußte daher auf solche Beispiele verzichtet werden. Durch die Erfindung wird es nun möglich, Nadelbretter viel geringerer Dicke zu verwenden und trotzdem ein Flattern desselben am Nadelbalken im Betrieb zu vermeiden. Damit werden die Nadelbretter preiswerter, im Betrieb sicherer und die zu bewegenden Massen insgesamt kleiner, was eine äußerst vorteilhafte Nebenwirkung der Erfindung ist.
Jedenfalls gilt für die Erfindung, daß die Nadelbretter unter mechanischer Vorspannung derart gebogen am Nadelbalken festgespannt werden sollen, daß die durch das Festspannen hervorgerufene elastische Verformung an der am meisten aus der entspannten Ruhelage ausgelenkten Stellung wenigstens so groß ist, wie die oben genannte Durchsenkung f, und vorzugsweise etwas größer, um noch eine Drehzahlreserve für den Betrieb zu schaffen.
Die Verformung des Nadelbretts beim Festspannen am Nadelbalken erfolgt vorzugsweise entsprechend der natürlichen Biegelinie, die sich aus den physikalischen Vorgaben des jeweiligen Nadelbretts ergibt, weil dann der Druck, mit dem das Nadelbrett am Nadelbalken anliegt, an allen Stellen gleich ist. Hierdurch werden lokale Überlastungen vermieden, die zu vorzeitigem Verschleiß führen könnten.

Claims (14)

  1. Nadelbrett für eine Nadelmaschine, bestehend aus einem länglichen, flachen Körper (3), in dem eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen für die Aufnahme von Nadeln (4) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einer gedachten Mittenebene (O), die durch die Längsachse des Nadelbretts (3) verläuft und dieses senkrecht schneidet, ausgehend die Bohrungen eine Neigung gegen die Mittenebene (O) aufweisen, die mit zunehmendem Abstand der Bohrungen von der Mittenebene (O) zunimmt.
  2. Nadelbrett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel mit dem Abstand der Bohrungen von der Mittenebene (O) etwa linear zunehmen.
  3. Nadelbrett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine die Nadelkrücken haltende Rückseite im Querschnitt gesehen konvex gewölbt ausgebildet ist.
  4. Nadelbrett nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Nadelkrücken haltende Rückseite im Querschnitt gesehen konkav gewölbt ausgebildet ist.
  5. Nadelbrett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Rückseite des Nadelbretts (3) einen konstanten Krümmungsradius hat.
  6. Nadelmaschine mit wenigstens einem Nadelbalken und einem an diesem festgespannten, mit Nadeln besetzten Nadelbrett, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelbrett an dem Nadelbalken unter elastischer Verformung des Nadelbretts angebracht ist, die im Schnitt quer zu Längserstreckung des Nadelbretts gesehen von einem flachen Querschnitt das Nadelbretts ausgehend in dem Nadelbrett eine Wölbung hervorruft.
  7. Nadelbrett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelbrett planparallele Nadeldurchtrittsflächen aufweist und zwischen dem Nadelbrett und dem Nadelbalken ein Zwischenlagekörper mit wenigstens einer gewölbten Anlegefläche angeordnet ist, der von dem Nadelbrett an den Nadelbalken gepreßt ist.
  8. Nadelmaschine mit wenigstens einem Nadelbalken und einem an diesem festgespannten, mit Nadeln besetzten Nadelbrett, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelbrett an dem Nadelbalken unter einer elastischer Verformung des Nadelbretts angebracht ist, die im Schnitt quer zu Längserstreckung des Nadelbretts gesehen von einem gewölbten Querschnitt das Nadelbretts ausgehend das Nadelbrett in eine ebene Gestalt ausrollt und in dieser Gestalt an den Nadelbalken anlegt.
  9. Nadelmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wölbung im ungespannten Zustand der Form einer Biegelinie entspricht, die ein im unbelasteten Zustand ebenes Nadelbrett unter dem Einfluß von Massenträgheitskräften annimmt.
  10. Nadelbalken, an dem ein mit Nadeln bestücktes Nadelbrett befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelbalken (1) an seiner von einem Nadelbrett (3) zu bedeckenden Seite eine im Querschnitt des Nadelbalkens (1) gesehen konvex gewölbte Anlagefläche (8) für das Nadelbrett (3) aufweist.
  11. Nadelbalken, an dem ein mit Nadeln bestücktes Nadelbrett befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelbalken (1) an seiner von einem Nadelbrett (3) zu bedeckenden Seite eine im Querschnitt des Nadelbalkens (1) gesehen konkav gewölbte Anlagefläche (8) für das Nadelbrett (3) aufweist.
  12. Nadelbalken nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Anlagefläche (8) einen konstanten Krümmungsradius aufweist.
  13. Nadelbalken nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung des Nadelbalkens der Form der Biegelinie eines unter der Einwirkung von Massenträgheitskräften stehenden Nadelbretts entspricht.
  14. Verfahren zum Bohren der Nadelaufnahmelöcher bei einem Nadelbrett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelbrett in einem durch mechanische, elastische Einspannung hervorgerufenen gewölbten Zustand mit Bohrungen versehen werden, die beim Bohren zueinander achsparallel sind.
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