EP2230343A1

EP2230343A1 - Wirkwerkzeugbarre

Info

Publication number: EP2230343A1
Application number: EP09003944A
Authority: EP
Inventors: Oliver Dr. Franke
Original assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Current assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: EP2230343B1; ES2370963T3; CN101838884A; CN101838884B

Abstract

Es wird Wirkwerkzeugbarre (1) angegeben mit einem Korpus (2), der eine Längsrichtung und eine Wand (3) mit mindestens zwei UD-Lagen aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, deren Fasern in unterschiedliche Richtungen weisen, wobei eine erste UD-Lage eine Faserrichtung aufweist, die parallel oder in einem Winkel bis maximal 30° zur Längsrichtung verläuft. Man möchte Barreneigenschaften verbessern können. Hierzu ist vorgesehen, dass jede weitere UD-Lage eine Faserrichtung aufweist, die mit der Längsrichtung einen Winkel von maximal 50° einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirkwerkzeugbarre mit einem Korpus, der eine Längsrichtung und eine Wand mit mindestens zwei UD-Lagen aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, deren Fasern in unterschiedliche Richtungen weisen, wobei eine erste UD-Lage eine Faserrichtung aufweist, die in einem Winkel im Bereich von 0° bis 30° zur Längsrichtung verläuft.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kettenwirkmaschine mit einer derartigen Wirkwerkzeugbarre.
Wirkmaschinen haben in der Regel mehrere Barren, die Wirkwerkzeuge tragen. Unter "Wirkwerkzeugen" werden der Einfachheit halber alle Elemente zusammengefasst, die am Wirkvorgang beteiligt sind, beispielsweise Wirknadeln, Lochnadeln, Fräsbleche, Polplatinen, Abschlagplatinen etc.
Wenn eine Barre beispielsweise Legenadeln in Form von Lochnadeln trägt, dann muss sie zur Maschenbildung in einem Maschenbildungszyklus in Richtung der Längserstreckung der Wirkmaschine einmal hin und einmal her bewegt werden. Unter Umständen kommt eine Verschwenkung quer zur Längserstreckung der Wirkmaschine hinzu. Andere Barren werden nur quer zur Längserstreckung der Wirkmaschine bewegt oder in andere Richtungen. In allen Fällen muss man die Barre aus dem Stillstand beschleunigen und zum Erreichen der Endposition der Barre in einem Zyklus wieder abbremsen. Je größer die Masse der Barre ist, desto größer sind die zum Beschleunigen und Abbremsen der Barre erforderlichen Kräfte.
Wirkmaschine können Arbeitsbreiten aufweisen, die sich über mehrere Meter erstrecken, beispielsweise über 6 m. Um zufriedenstellend arbeiten zu können, benötigt die jeweilige Barre eine gewisse mechanische Stabilität. Dies gilt im Übrigen auch bei kürzeren Längen. Andererseits möchte man die Masse der Barre möglichst gering halten, um die Wirkmaschine mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten betreiben zu können. Darüber hinaus sollte die Barre auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen ihre Form nicht ändern. Beispielsweise sollte eine Längenänderung, die durch eine Temperaturänderung bedingt ist, möglichst klein gehalten werden. Man hat daher vorgeschlagen, den Korpus der Barre mit Hilfe von Kunststoff zu bilden, wobei man als Kunststoff einen faserverstärkten Kunststoff verwendet. Eine bewährte Möglichkeit liegt darin, ein Halbzeug zu verwenden, das als sogenannte "UD-Lage" ausgebildet ist. Eine UD-Lage weist Verstärkungsfasern auf, die nur in eine Richtung ausgerichtet sind. Die Verstärkungsfasern sind dabei in eine Matrix eingebettet, die durch Zufuhr von Druck, Temperatur, einem Härter oder dergleichen ausgehärtet werden kann. Man drapiert mehrere UD-Lagen übereinander in einer Form, wobei sich die Faserrichtungen voneinander unterscheiden. Eine entsprechende Vorgehensweise ist beispielsweise in DE 10 2006 005 703 A1 beschrieben.
Um die benötigte Längsstabilität zu erhalten, ist in der Regel eine UD-Lage erforderlich, deren Fasern parallel zur Längsrichtung der Barre verlaufen. Der Begriff "parallel" ist hier nicht im mathematisch engen Sinn zu verstehen. Er wird aus Gründen der Einfachheit verwendet und soll auch Ausrichtungen umfassen, die mit der Längsachse einen Winkel im Bereich von 0° bis ±30° einschließen. Die Fasern dienen dazu, Kräfte aufzunehmen, die in Längsrichtung der Barre wirken. Andere UD-Lagen, deren Faserrichtungen nicht parallel zur Längsrichtung der Barre verlaufen, bewirken bestimmte Eigenschaften in andere Richtungen. Insbesondere beeinflussen die Faserrichtungen die Biege- und Torsionssteifigkeit sowie die Umfangssteifigkeit der Barre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Barreneigenschaften zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Wirkwerkzeugbarre der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass jede weitere UD-Lage eine Faserrichtung aufweist, die mit der Längsrichtung einen Winkel von maximal 50° einschließt.
Bei dieser Wirkwerkzeugbarre ergibt sich ein anisotroper Aufbau. Es ergibt sich eine große Längssteifigkeit. Die Biegesteifigkeit und die Torsionssteifigkeit liegen im mittleren bis höheren Bereich. Die Umfangssteifigkeit ist gering. Dies hat beispielsweise dann Vorteile, wenn die Barre Nadeln oder andere Wirkwerkzeuge trägt, die mit einem Deckel auf die Barre geklemmt werden. Bislang war es erforderlich, den Deckel unter Zwischenschaltung einer Tellerfeder auf die Barre zu klemmen, damit die Tellerfeder Setzerscheinungen kompensieren kann. Wenn die Vorspannkraft des Deckels oder der Tellerfeder nachlässt, hat dies negative Auswirkungen auf die Qualität der Wirkware. Wenn man nun erfindungsgemäß dafür sorgt, dass sich die Fasern aller UD-Lagen so erstrecken, dass sie einen Winkel von maximal 50° zur Längsrichtung einschließen, dann wird die Barre in Umfangsrichtung relativ nachgiebig. Sie deformiert sich beim Aufbringen des Deckels mehr, so dass Setzerscheinungen kompensiert werden, ohne dass die erforderliche Vorspannkraft verloren geht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich die UD-Lagen leichter drapieren lassen, also in die Form einlegen lassen. Die UD-Lagen sind nämlich in eine Richtung parallel zur Faserrichtung biegesteifer als in andere Richtungen. Je leichter sich die UD-Lagen in der Form anordnen lassen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, das sich beim Einlegen der UD-Lagen fehlerhafte Positionierungen ergeben. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Barre im fertigen Zustand den gewünschten Aufbau erhält, ist damit größer. Die geringere Umfangssteifigkeit ist ohne weiteres akzeptabel, weil die in Umfangsrichtung wirkenden Kräfte im Betrieb relativ gering sind.
Vorzugsweise weist jede weitere UD-Lage eine Faserrichtung auf, die mit der Längsrichtung einen Winkel von maximal 45° einschließt. Damit werden die Fasern der UD-Lagen noch weiter in Längsrichtung ausgerichtet. Sie haben allerdings auch eine gewisse Komponente in Umfangsrichtung. Die in Umfangsrichtung wirkende Komponente der Fasern ist allerdings höchstens genauso groß wie die in Längsrichtung wirkende Komponente.
Vorzugsweise sind mindestens zwei weitere UD-Lagen vorgesehen, deren Faserrichtungen entgegengesetzt gleich gerichtet sind. In diesem Fall schließen beispielsweise die Fasern einer zweiten UD-Lage mit der Längsrichtung einen Winkel von +45° ein, und die Fasern einer dritten UD-Lage schließen mit der Längsrichtung einen Winkel von -45° ein. Damit erhält man zwar keinen isotropen Aufbau im Korpus der Barre. Es ergibt sich aber eine gewisse Symmetrie im Aufbau, die sich positiv auf das Verhältnis von Biege- und Torsionssteifigkeit der Barre auswirkt.
Vorzugsweise weist mindestens eine weiter UD-Lage eine Faserrichtung auf, die mit der Längsrichtung einen Winkel von mindestens 15° einschließt. Damit wird sichergestellt, dass eine Faserkomponente auch in Umfangsrichtung geführt ist, was sich günstig auf bestimmte Steifigkeiten auswirkt.
Vorzugsweise weisen die UD-Lagen einen Faservolumenanteil im Bereich von 50 bis 70 % auf. Man verwendet also einen Faseranteil, der auf jeden Fall zumindest die Hälfte des Volumens einnimmt. Da die Fasern den größten Teil der auf die Barre wirkenden Kräfte aufnehmen, lassen sich hier gute Steifigkeitswerte erreichen.
Auch ist bevorzugt, dass ein Anteil im Bereich von 30 bis 50 % der Fasern parallel zur Längsrichtung ausgerichtet ist. Damit ergibt sich eine sehr hohe Belastbarkeit der Barre in Längsrichtung, was insbesondere bei einer Legebarre von Vorteil ist, die in Längsrichtung beschleunigt werden muss.
Vorzugsweise weisen eine äußere UD-Lage und eine innere UD-Lage eine Faserrichtung auf, die parallel zur Längsrichtung verläuft. Die weitere UD-Lage oder die weiteren UD-Lagen sind dann zwischen der äußeren und der inneren Lage eingebettet. Dadurch wird die Gefahr klein gehalten, dass die weiteren Lagen beschädigt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Kettenwirkmaschine mit einer derartigen Wirkwerkzeugbarre.
Eine derartige Kettenwirkmaschine kann hohe Arbeitsgeschwindigkeiten erreichen. Darüber hinaus kann sie über einen relativ langen Zeitraum betrieben werden, ohne dass sich das Bild der erzeugten Wirkware ändert.
Hierbei ist bevorzugt, dass mehrere Wirkwerkzeugbarren vorgesehen sind, deren Wirkwerkzeuge zusammenarbeiten, wobei mindestens zwei Wirkwerkzeugbarren jeweils einen Korpus mit einer Wand aufweisen, deren Aufbau im Hinblick auf die Faserrichtungen gleich ist. Wenn der Korpus im Hinblick auf die Faserrichtungen der UD-Lagen gleich ausgebildet ist, dann werden sich die Barren bei gleichen Umgebungseinflüssen auch zumindest annähernd gleich verhalten, so dass beispielsweise die Gefahr der Kollision von Wirkwerkzeugen klein bleibt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: einen schematischen Querschnitt durch eine Wirknadelbarre und
Fig. 2: eine Anordnung von UD-Lagen.

Eine in Fig. 1 dargestellte Wirknadelbarre 1 weist einen Korpus 2 auf, der mindestens eine Wand 3 aufweist, die einen Hohlraum 4 umschließt. Der Korpus 2 weist einen Haltebereich 5 auf, an dem mehre Wirknadeln 6 befestigt sind. Die Wirknadeln 6 sind in eine Richtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet. Dementsprechend ist nur eine Wirknadel 6 erkennbar.
Die Wirknadeln 6 sind mit Hilfe eines Deckels 7 am Korpus 2 festgeklemmt. Der Deckel 7 wird dabei mit Hilfe einer Schraube 8, die in einen Einsatz 9 eingeschraubt ist, am Haltebereich 5 festgehalten. Die Schraube 8 wird mit einer gewissen Spannung angezogen.
Der Korpus 2 weist auch eine Unterseite 10 auf, in die ein Befestigungselement 11 eingesetzt ist. Das Befestigungselement 11 weist ein Innengewinde 12 auf, in das ein nicht näher dargestellter Schraubbolzen eingeschraubt werden kann, um die Wirknadelbarre 1 in einer nicht näher dargestellten Kettenwirkmaschine zu befestigen.
Zum Herstellen der Wirknadelbarre 1 werden mehrere UD-Lagen verwendet, die, wie in Fig. 2 dargestellt, übereinander angeordnet werden.
Eine UD-Lage 21 weist eine Schar von parallelen Fasern 22 auf, die parallel oder bis zum einem Winkel von maximal 30° zur Längserstreckung der Wirknadelbarre 1 verlaufen. Dabei muss es sich nicht um eine Parallelität im mathematisch exakten Sinne handeln. Die Fasern 22 verlaufen so, dass sie in Längsrichtung der Barre 1 auftretende Kräfte aufnehmen können. Der Einfachheit halber wird eine derartige UD-Lage 21 auch als "0°-Lage" bezeichnet. Die Längsrichtung ist mit einem Pfeil 23 bezeichnet. Sie erstreckt sich in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene.
Eine weitere UD-Lage 24 weist ebenfalls Fasern 25 auf, die sich parallel zur Längsrichtung der Barre 1 erstrecken. Wenn die Barre 1 fertiggestellt ist, dann ist die UD-Lage 21 innen am Korpus 2 angeordnet, d.h. sie umgibt den Hohlraum 4, während die UD-Lage 24 außen am Korpus 2 angeordnet ist.
Zwischen der UD-Lage 21 und der UD-Lage 24 sind zwei weitere UD-Lagen 26, 27 angeordnet. Die UD-Lage 26 weist Fasern 28 auf, die unter einem Winkel +α von beispielsweise +45° zur Längsrichtung 23 verlaufen. Die UD-Lage 27 weist Fasern 28 auf, die unter einem Winkel -α, beispielsweise -45°, zur Längsrichtung 23 verlaufen.
Der Stapel 20 aus UD-Lagen 21, 24, 26, 27 weist also mindestens eine UD-Lage 21, 24 auf, deren Fasern 22, 25 sich parallel oder in einem Winkel von maximal 30° zur Längsrichtung 23 der Barre 1 erstrecken, und UD-Lagen 26, 27, deren Fasern 28, 29 sich unter einem Winkel von maximal ±50°, vorzugsweise sogar maximal ±45°, zur Längsrichtung 23 erstrecken. Eine UD-Lage mit Fasern, die einen Winkel von 90° zur Längsrichtung 23 einschließen, ist nicht vorhanden. Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei der die Fasern 28, 29 einen Winkel von maximal ±45° zur Längsrichtung 23 einschließen, ist die Richtungskomponente der Fasern 28, 29, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, maximal genauso groß wie die Komponente der Fasern 28, 29, die sich parallel zur Längsrichtung 23 erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung erhält man eine hervorragende Längssteifigkeit und eine mittlere bis hohe, also akzeptable Biege- und Torsionssteifigkeit. Da eine Faserorientierung in Umfangsrichtung fehlt, ergibt sich allerdings eine geringe Umfangssteifigkeit. Dies hat den Vorteil, dass die Barre in Umfangsrichtung nachgiebig wird, so dass sie beim Aufklemmen des Deckels 7 nachgiebig deformiert wird. Eine Setzerscheinung wird sozusagen vorkompensiert, ohne dass die erforderliche Vorspannkraft verloren geht.
Darüber hinaus lassen sich die UD-Lagen mit dem Aufbau der Fig. 2 leichter in einer Form drapieren, weil die einzelnen UD-Lagen 21, 24, 26, 27 in der dargestellten Anordnung leichter gebogen werden können.
Die dargestellte Barre hat einen anisotropen Aufbau.
Bei den Fasern handelt es sich zweckmäßigerweise um Kohlefasern. Sie haben an dem Korpus 2 einen Faservolumenanteil im Bereich von 50 bis 70 %. Der Anteil der Fasern, die in Längsrichtung 23 der Barre 1 ausgerichtet werden, d.h. mit einem Winkel im Bereich von 0° bis 30° zur Längsrichtung, liegt im Bereich von 30 bis 50 %. Die Fasern 28, 29, die einen Winkel ±α mit der Längsrichtung 23 einschließen, sind zweckmäßigerweise spiegelbildlich angeordnet. Der Winkel α beträgt mindestens 15° und ist größer als der Winkel der Fasern, die in Längsrichtung ausgerichtet sind.
Die Anzahl der UD-Lagen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier beträgt, kann natürlich in Abhängigkeit der zu erwartenden Belastungen der Barre gewählt werden.
Dargestellt ist eine Wirknadelbarre. Ein entsprechender Stapel 20 aus UD-Lagen kann aber auch zum Herstellen anderer Barren verwendet werden, beispielsweise zum Herstellen einer Legebarre, einer Polplatinenbarre, einer Schieberbarre oder dergleichen.
Wenn man in einer Kettenwirkmaschine mehrere Barren verwendet, zu deren Herstellung ein in Fig. 2 dargestellter Stapel 20 aus UD-Lagen 21, 24, 26, 27 verwendet wird, dann ist es zweckmäßig, Barren, deren Wirkwerkzeuge zusammenarbeiten, mit einem gleichen Aufbau zu versehen. Der gleiche Aufbau bedeutet, das die Richtungsverteilung der Fasern im Wesentlichen gleich sein sollte.

Claims

Wirkwerkzeugbarre (1) mit einem Korpus (2), der eine Längsrichtung (23) und eine Wand (3) mit mindestens zwei UD-Lagen (21, 24 26, 27) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, deren Fasern (22, 25, 28, 29) in unterschiedliche Richtungen weisen, wobei eine erste UD-Lage (21, 24) eine Faserrichtung aufweist, die in einem Winkel im Bereich von 0° bis 30° zur Längsrichtung (23) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass jede weitere UD-Lage (26, 27) eine Faserrichtung aufweist, die mit der Längsrichtung (23) einen Winkel (α) von maximal 50° einschließt.
Wirkwerkzeugbarre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede weitere UD-Lage (26, 27) eine Faserrichtung aufweist, die mit der Längsrichtung (23) einen Winkel (α) von maximal 45° einschließt.
Wirkwerkzeugbarre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei weitere UD-Lagen (26, 27) vorgesehen sind, deren Faserrichtungen entgegengesetzt gleich gerichtet sind.
Wirkwerkzeugbarre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere UD-Lage (26, 27) eine Faserrichtung aufweist, die mit der Längsrichtung (23) einen Winkel (α) von mindestens 15° einschließt.
Wirkwerkzeugbarre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die UD-Lagen (21, 24, 26, 27) einen Faservolumenanteil im Bereich von 50 bis 70 % aufweisen.
Wirkwerkzeugbarre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil im Bereich von 30 bis 50 % der Fasern (22, 25) parallel zur Längsrichtung (23) ausgerichtet ist.
Wirkwerkzeugbarre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere UD-Lage (24) und eine innere UD-Lage (21) eine Faserrichtung aufweisen, die parallel zur Längsrichtung verläuft.
Kettenwirkmaschine mit einer Wirkwerkzeugbarre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Kettenwirkmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wirkwerkzeugbarren (1) vorgesehen sind, deren Wirkwerkzeuge zusammenarbeiten, wobei mindestens zwei Wirkwerkzeugbarren jeweils einen Korpus mit einer Wand aufweisen, deren Aufbau im Hinblick auf die Faserrichtungen gleich ist.