JP7474845B2 - インサートを有するタフティングツール - Google Patents

Description

本開示は、タフティング、特にタフティングツールに関する。本開示はまた、タフティングツールを製造する方法、及びタフティングツールモジュールに関する。

タフティング（tufting:房付け）では、テキスタイル（textile）は、一次基布に糸が挿入されるテキスタイルプロセスによって製造される。房状のテキスタイルを製造するために特殊な機械が使用可能である。このような機械は通常、説明された方法で糸を適用するために、及び一次基布に糸を挿入するために、タフティングツールを使用することができる。タフティングツールは通常、鋼材で作製されている。一部の適用では、タフティングツールは、異なる適用向けの機械の再構成を容易にするために、タフティングツールモジュールで提供される。タフティングツールモジュールでは、複数のツールが、並んだ構成で共通の鋳造ボディ部材内に組み込まれている。ループ形成の良好な働き及び房状の織物（fabric）の良好な品質を確保するために、異なるタフティングツールが非常に高い精度で互いに整列されることが不可欠となる。典型的にタフティング機は、２０００本の針、フック、ナイフを保持することができ、１０分の１ミリメートル、場合によっては百分の１ミリメートルの精度で互いに調和させる必要がある。

既知のタフティングツールモジュールは、例えば、ＵＳ４３０３０２４及びＵＳ５８６０３７３に記載されている。

一部のタフティングツールは、いわゆるインサートを設けている。例えば、タフティング機における織り糸ループをナイフで切断するときに、鋼材で作製されたタフティングツールの刃先では摩滅が存在する。いくつかの織り糸では、この摩滅は過度であり、これらの場合、硬質の金属／材料のインサートが摩滅の起こるタフティングツールにおいて設けられる。硬質の金属／材料は、例えば、タングステン材料であることができる。このインサートは典型的に、ヒーター及びろう付けペーストを使用するろう付けプロセスにより固定される。したがってインサートは、典型的に、タフティングツールにおける摩滅に耐えるために、タフティングツールの残りの部分よりも硬い材料で作製された部品であることができる。

既知のインサートは、ＵＳ ２０１２／００２４２０８、ＥＰ １ ９５３２９０Ｂｌ、及びＵＳ ４１５５３１８に記載されている。

タフティング機、及びそのような機械で使用される部品を含むテキスタイル機械を改善することの絶え間ない要望がある。したがって、タフティング機で使用可能な改良されたタフティングツールに関する必要性が存在する。

本発明の目的は、タフティング機を改良すること、特に、改良されたタフティングツール、タフティングツールモジュール、及びタフティングツールを製造する方法を提供することである。

この目的及び／又は他のものは、添付の特許請求の範囲に記載されるような、タフティングツール、タフティングツールモジュール、及びタフティングツールを製造する方法によって得られる。

認識されているように、ろう付けプロセス又は他の既知のプロセスにより、鋼と硬質金属（hard metal 超硬合金）とを接合する場合、いくつかの問題及び制限がある。例えば、ろう付けプロセスでは、鋼、ろう付けペースト、及び硬質金属は、数百℃まで加熱される。その後、すべての材料は、熱膨張により伸長するが、異なる材料の異なる物理的特性に起因して、鋼は、硬質金属よりもより長く伸長する。そのため、材料が冷えて収縮するときに、鋼材料と硬質金属／材料との間の接合部に、高い張力が組み込まれるというリスクがある。このことは、次に、インサートを形成する硬質金属／材料部品に亀裂を引き起こす可能性がある。

さらに、ろう付けプロセス中に、鋼と硬質金属とを接合するために使用されるペーストは、高濃度の希土類金属に起因して高価であり、加熱されたときに危険な煙を放出し、作業者及び環境に有害をもたらす。さらに、ペースト材料は、鋼及び硬質金属よりもはるかに柔らかい。このことは、ろう付けプロセス後でさえ、ろう付け材料の接合部は、摩耗及び引裂しやすくなる。接合部は、通常、０．１－０．２ｍｍの厚さであり、織り糸による摩耗にさらされ、よって硬質金属インサートの鋭いエッジを露出する。この鋭いエッジは、房織り糸の繊維を損傷可能である。

タフティングツールにインサートを設けるためのろう付けプロセスに関するさらに別の問題は、ろう付けプロセスを制御することの複雑さに起因して、欠陥部品の不必要な大量廃棄に関するリスクがあるということである。例えば、塗布されるろう付けペースト量が正しくない場合、又はろう付けペーストが毛細管現象により充填されるための硬質金属と鋼との間の隙間が誤っている場合には、接合部に細孔、亀裂、及び空洞を引き起こす可能性がある。

インサートを有するタフティングツールを製造するための既知のプロセスの問題を低減又は排除するために、インサートは、鋼材料における、充填される空洞によって形成される。

本発明に従い、タフティングツールが提供される。タフティングツールは、タフティング機において使用されるように適合可能である。タフティングツールは、第1材料によって形成されている。タフティングツールは、第２材料のインサートを備え、ここで第２材料は、第１材料よりも硬い。インサートは、第１材料における空洞で、該空洞を充填する第２の、溶融された材料で充填される空洞によって形成される。これにより、インサートを有するタフティングツールは、堅牢かつ効率的な方法で作製可能である。また、本明細書の記述から明らかなように、他の利点も達成することができる。

第１材料における空洞は、有利には、深さ０．２－０．８ｍｍの深さ、特に０．３－０．６ｍｍの深さであることができる。

タフティングツールが作製される第１材料は、いくつかの実施形態によれば、焼入れ鋼材料であることができる。他の実施形態によれば、第１材料は、焼入れされていない鋼材料である。

第２材料は、例えば、超硬合金（Hard metal alloy）、タングステン／ウォルフラムカーバイド、チタン又はクロムのうちの１つ又は複数であることができる。

いくつかの実施形態によれば、第２材料は、非金属材料である。例えば、第２材料は、セラミック材料、ＣＢＮ立方晶窒化ホウ素又はＨＰＨＴダイヤモンド又はＣＶＤダイヤモンドの１つ又は複数と組み合わされた結合材料であることができる。

タフティングツールは、いくつかの実施形態によれば、フックであり得る。タフティングツールは、いくつかの実施形態によれば、レベルカットルーパー（Level Cut Looper）、ＬＣＬ、フックであり得る。

本発明はまた、タフティング機用のタフティングツールモジュールに拡張され、ここでタフティングツールモジュールは、上述による複数のタフティングツール、及びベースブロックを備え、ここでタフティングツールは、例えば鋳造によってベースブロックに固定される。

本発明はまた、タフティング機用のインサートを有するタフティングツールを製造する方法にも広げられる。この方法は、第１材料においてタフティングツールを形成すること、及びタフティングツールにおいてインサートが設けられる場所でタフティングツールに空洞を形成すること、を備える。該空洞は、第２材料で満たされ、第２材料は、第１材料よりも硬い材料である。第２材料は、粒状の材料又はペーストであることができる。第２材料は、溶解されインサートを形成する。溶融は、レーザービーム又は電子ビームなどの集中されたエネルギーを使用することによって行うことができる。

いくつかの実施形態によれば、その後、インサートの外側は、機械加工される。

図１は、空洞を有するタフティングツールの斜視図である。 図２は、充填された空洞を有するタフティングツールの斜視図である。 図３ａは、充填された空洞を有するタフティングツールの断面図である。 図３ｂは、充填された空洞を有するタフティングツールの断面図である。 図４は、タフティングツールモジュールの斜視図である。 図５は、充填された空洞を有するタフティングツールを製造するときに実行されるいくつかのステップを示すフローチャートである。

本発明は、制限するものではない例によって、及び添付の図面を参照して、より詳細に記述されるだろう。

以下では、例示的なタフティングツールが記述されるだろう。複数の図において、同じ参照番号は、いくつかの図を通して同一の又は対応する要素を示している。これらの図は、例示のみのためであり、本発明の範囲を制限するものではないことが理解されよう。また、特定の実施ニーズを満たすために、記述された異なる実施形態からの特徴を組み合わせることが可能である。さらに、本明細書の記述において、空洞は、冷却される、溶融された硬質の材料で満たされる。その結果、硬質材料の充填された空洞を有するタフティングツールとなる。硬質材料で充填された空洞は、本明細書ではインサートと呼ばれる。

図１では、例示的なタフティングツール２０が示されている。タフティングツール２０は、図１ではフックであるが、他の実施形態では、インサートを設けることが有利である可能性があるところの、ＬＣＬフック又は他のタフティングツールなどの他のタフティングツールを想定可能である。タフティングツール２０は、本体２２を備える。本体２２は、焼入れされた（硬化）又は焼入れされていない（非硬化）鋼材料などの鋼材料で作製可能である。本体２２は、通常、１－２．５ｍｍの厚さであることができる。本体２２は、そこに形成された空洞２３を有する。

空洞は、いくつかの例示的な実施形態によれば、約０．２－０．８ｍｍの深さを有することができる。特に、空洞２３は、０．３－０．６ｍｍの深さであることができる。空洞２３は、本体２２を製造するときに形成可能である。例えば、本体２２は、放電加工を使用して鋼材料から形成することができる。空洞２３は、フライス加工、研削、放電加工、又は他のタイプの機械加工を使用して形成することができる。

空洞２３は、タフティングツールにおいてインサートが設けられる場所で機械加工される。

次に、空洞２３は、材料、特に粒状の材料で満たされる。空洞２３を満たす材料は、本体２２を形成するのに使用される材料よりも硬い。次に、空洞における材料が溶融される。空洞２３内の材料は、本体２２の材料よりも硬い。空洞２３内の材料は、例えば、硬質金属合金（超硬合金）、タングステン／ウォルフラムカーバイド、チタン又はクロム、又はいくつかの他の硬質金属であることができる。いくつかの実施形態によれば、空洞内の材料は、非金属材料である。例えば、空洞内の材料は、セラミック材料、ＣＢＮ立方晶窒化ホウ素（cubic boron nitride）又はＨＰＨＴダイヤモンド又はＣＶＤダイヤモンドの１つ又は複数と組み合わせた結合材料であることができる。

図２では、図１のフック２０の斜視図が、本体２２の空洞における溶融材料２４とともに示されている。

図３ａでは、図２のフック２０の前部断面図が、溶融された材料２４で空洞が過剰充填されたときの製造状態において示されている。フック２０は、本体２２の空洞に溶融材料２４を有する。図３ｂでは、図２のフック２０の前部断面図は、溶融材料２４で過剰充填された空洞が、記述されるように、機械加工されたときの製造状態において示されている。

図４では、タフティングツールモジュール１０の斜視図が示されている。タフティングツールモジュール１０は、上述のように複数のタフティングツール２０を備える。タフティングツール２０は、ベースブロック１２に鋳造される。ベースブロック１２は、通常、亜鉛ブロックであることができる。

図５では、上の記載に従ってタフティングツールを製造するときに実行されるいくつかのステップを示すフローチャートが示されている。最初に、ステップ５１において、タフティングツールの本体が形成される。タフティングツールの本体は、例えば、鋼材料などのいくつかの適切な材料の放電加工によって形成することができる。鋼材料は、例えば、焼入れ鋼又は非焼入れ鋼材料であることができる。次に、ステップ５３において、空洞は、本体において機械加工される。空洞の機械加工は、いくつかの実施形態によれば、フライス加工又は研削によって次のステップで行うことができる。空洞の機械加工は、他のいくつかの実施形態によれば、本体が機械加工されるときに同時に行うことができる。次に、ステップ５５において、本体よりも硬い硬質材料が空洞に充填される。空洞を充填する材料は、通常、粒状の材料であることができ、又はそれは、セラミック材料又は他の適切な材料と混合された結合材料などのペーストであることができる。粒状材料は、コンピューター制御の経路に沿って走るノズルを介して充填することができる。いくつかの実施形態によれば、空洞は、材料によって過剰に充填される。空洞が充填されると、空洞内の材料は、ステップ５７で溶融される。いくつかの実施形態によれば、溶融は、集中エネルギー、例えば、レーザービーム、電子ビーム又は同様のものを使用して実行することができる。次に、粒状材料が溶融され、周囲の鋼よりもはるかに硬い固体材料で空洞を満たす。これにより、異なる特性を有するタフティングツールの領域が形成される。結果として得られるタフティングツールは、異なる特性の組み合わせを有するであろう。刃先の耐摩耗性は、空洞における溶融された粒状材料によって達成され、タフティングツール全体の柔軟性は、周囲の鋼で可能にされる。

さらに、粒状材料を溶融するのに必要とされる集中エネルギーは、加熱されるのに必要な領域のみを対象に集中させることができる。結果として、硬質材料の溶融は、インサートを提供するための既存の方法における亀裂又は変形などの不利な点を、典型的に引き起こすことはない。また、ろう付けペーストなどの余分な材料も存在しない。このことは、接合部における細孔、亀裂、空洞などのろう材によって引き起こされる欠点を低減する。

空洞における材料が冷却されたとき、インサートは、タフティングツールに形成される。その後、インサートを有するタフティングツールの側面は、ステップ５９において機械加工することができる。タフティングツールの意図する形状を提供するために、例えば、平面研削及び／又は輪郭（profile）研削を行うことができる。例えば、切断ナイフと接触している縁は、鋭いエッジを与えられることが可能である。タフティングツールの意図される使用に応じて、さらに他の機械加工も行うことができる。

上の記述では、フックが例として示されている。しかしながらインサートは、インサートがＬＣＬフックなどに望まれる、任意のタフティングツールにおいて設けられることが可能である。

Claims (14)

1. タフティング機用のインサートを有するタフティングツールを製造する方法であって、
   第１材料においてタフティングツールを形成すること（５１）と、
   インサートがタフティングツールに設けられる、タフティングツールにおける位置に空洞を形成すること（５３）と、
   空洞を第２材料で充填すること（５５）と、ここで第２材料は、粒状材料又はペーストである、
   第１材料より硬いインサートを形成するために、空洞に充填された第２材料を溶融すること（５７）と、
   を備えた、方法。
2. 溶融することは、レーザービーム又は電子ビームによって行われる、請求項１に記載の方法。
3. インサートの外面において、溶融された第２材料によって形成されたインサートを有するタフティングツールを機械加工すること（５９）をさらに備えた、請求項１又は２に記載の方法。
4. 空洞は、０．２－０．８ｍｍの深さである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 空洞は、０．３－０．６ｍｍの深さである、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 第１材料は、焼入れ鋼材料である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 第１材料は、非焼入れ鋼材料である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
8. 第２材料は、超硬合金、タングステン／ウォルフラムカーバイド、チタン又はクロムのうちの１つ又は複数である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 第２材料は、非金属材料である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
10. 第２材料は、セラミック材料と組み合わされた結合材料である、請求項９に記載の方法。
11. タフティングツールは、フックである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. タフティングツールは、ＬＣＬ（レベルカットルーパー）フックである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 複数のタフティングツール（２０）を提供することをさらに備え、複数のタフティングツールがベースブロックに固定されている請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 空洞は材料で過剰充填されている請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

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