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Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare
Nadelflormaschine.
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Nadelflormaschinen zur Herstellung von Teppichen umfassen
gewöhnlich einen großen Rahmen mit einem Kopf, in dem eine
drehbare Hauptantriebswelle angeordnet ist und von dem eine
Nadelantriebsstruktur für die Hin- und Herbewegung einer
Vielzahl von Nadeln gehalten wird. Der Rahmen umfasst
weiterhin ein Bett, in dem oszillierende Läufer oder Haken für
das Zusammenwirken mit den Nadeln angeordnet sind, um
Garnschleifen zu bilden, wobei in vielen Nadelflormaschinen
Messer in Verbindung mit den Haken verwendet werden, um die
Schleifen aufzuschneiden.
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Die Fortentwicklung des Nadelflorverfahrens hat viele
Innovationen mit sich gebracht, mit denen einzigartige
Mustereffekte erzielt werden können. Eine derartige Innovation
sieht vor, die Nadeln lateral in Übereinstimmung mit einem
Muster zu verschieben. Eine weitere Innovation sieht für jede
Nadel eine Stich/Nichtstich-Fähigkeit vor, indem die Nadeln
auf einzelnen Nadelhaltern angebracht werden, die wahlweise
hin und her bewegt werden, indem sie jeweils mit einem sich
hin und her bewegenden Balken gesperrt oder von diesem gelöst
werden, wobei der Balken kontinuierlich durch einen
Mechanismus hin und her bewegt wird, der durch die sich
drehende Hauptantriebswelle angetrieben wird. Während der
Sperrung mit dem Balken bewegt sich die Nadel in
Zusammenwirkung mit dem Haken hin und her, um eine Schleife zu
bilden. Die Sperrung wird durch Sperrstifte auf pneumatischen
Zylindern hergestellt, die in Übereinstimmung mit einem Muster
angetrieben werden. Eine Maschine dieses Typs wird als
gesteuerte Nadelmaschine bezeichnet, und wenn jede Nadel
einzeln auf diese Weise gesteuert wird, wird die Maschine als
einzeln gesteuerte Nadelmaschine bezeichnet.
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Eine wichtige Entwicklung in der Nadelflortechnik
kombiniert das Konzept der einzeln gesteuerten Nadelmaschine
mit dem Konzept der Verschiebung von Nadeln, wobei das
Trägermaterial intermittierend zugeführt wird. Dadurch wird
eine Nadelflormaschine vorgesehen, in der Nadeln mit einer
Anzahl von verschiedenen Garnen, d. h. Garnen verschiedener
Farbe bestückt werden, wobei eine Nadel mit einem Garn einer
bestimmten Farbe an einer beliebigen von einer ausgewählten
Anzahl von Positionen in den Träger eingeführt werden kann,
sodass präzise mehrfarbige Muster ähnlich wie bei auf
Webstühlen feingewebten Teppichen erzeugt werden können. Eine
Maschine dieses Typs ist in US 5,653,184 gezeigt.
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Über die Jahre wurden zahlreiche Verbesserungen an diesem
Konzept gemacht. Insbesondere gibt US 5,974,991 eine
Verbesserung für Nadelflormaschinen an, wobei Nadelhalter
vorgesehen werden, die einzeln mit einem sich hin und her
bewegenden Antriebsbalken verbunden sind und extern befestigte
Federn umfassen, wobei jede Feder eine Klinkenklemme
vorspannt, die eine Stich/Nichtstich-Fähigkeit für die
entsprechenden Nadeln vorsieht.
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Andere Konzepte für Nadelflormaschinen neben den einzeln
gesteuerten Nadelmaschinen werden für gegenüberliegende Paare
von Nadelhaltern verwendet. Zum Beispiel gestattet US
4,790,252, dass nur der eine oder der andere der Nadelhalter
durch einen bestimmten Schiebestab betätigt wird. Deshalb
können gegenüberliegende Nadeln verschiedene Garntypen
verwenden, um einzigartige Mustereffekte zu erzeugen. Es ist
bei diesem Konzept jedoch nicht möglich, beide
gegenüberliegende Nadelhalter gleichzeitig zu betätigen.
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US 4,790,252 gibt an, dass gegenüberliegende Paare von
Nadeln gleichzeitig bewegt werden können, wobei jedoch nicht
die Ausrichtung von gegenüberliegenden Paaren von Nadeln in
einer einzigen linearen Beziehung gelehrt wird. Weiterhin gibt
US 4,790,252 nicht an, dass gegenüberliegende Nadelhalter in
ersetzbaren Modulen vorgesehen werden.
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Mit den Bemühungen zur Erzeugung von einzigartigen
Mustereffekten wird eine Erhöhung des Detailvermögens
erstrebt. Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Detailvermögens
bei der Musterung besteht darin, die Dichte, d. h. den
durchschnittlichen Abstand zwischen den Nadelmittellinien,
über die Nadelflormaschine zu erhöhen. Natürlich könnte man
einfach den Durchmesser der Nadeln und/oder die Dicke der
Nadelhalter reduzieren, um die Dichte zu erhöhen, doch dadurch
wird die Stärke dieser Komponenten herabgesetzt, was zu
höheren Ausfallraten führt.
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US 4,790,252 lehrt eine Möglichkeit zur Erhöhen der Dichte
von Nadelflormaschinen, wobei jedoch Verbesserungen an diesem
Grundaufbau auf vielen Anwendungen anwendbar sind. Zum
Beispiel gibt US 4,790,252 zwei parallele und zueinander
beabstandete Reihen von Nadeln an. Die Dichte auf einer der
zwei Reihen entspricht der halben Nenndichte der Maschine. Die
größere Dichte wird durch die Staffelung der Nadeln und nicht
nur eine einzelne Reihe der Nadeln erreicht. Während die
Staffelung der Nadeln für einige Anwendungen zufriedenstellend
ist, werdend durch die Nadeln in der vorderen Reihe gebildete
Garnenden durch die hinteren Nadeln durchgenäht. Dies ist
nicht vorteilhaft.
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US 4,381,948 gibt eine nicht-modulare Nadelflormaschine
mit einer einzigen Nadelreihe mit gegenüberliegenden
Nadelhaltern an. Diese Maschine sperrt jedoch nicht einzelne
Nadeln mit einem sich hin und her bewegenden Nadelbalken,
sondern bewegt alle Nadeln gleichzeitig hin und her, wobei sie
einzelne Betätigungsglieder vorsieht, um selektiv jede Nadel
zu einer Florposition zu bringen. Auch diese
Betätigungsglieder werden hin und her bewegt. Die Anordnung
ist insofern ineffizient, dass sie eine unnötig große Masse
hin und her bewegt. Weiterhin erzeugt das Nadelöhr einer
zurückgezogenen Nadel in der oberen Position des Nadelhubs
eine sehr große Überschusslänge des Garns. Wenn die Nadel
zurückgezogen wird, unterbricht sie das Nähen, während das
Garn durch die Öse der Nadel in das Trägertextil gezogen ist
und ungefähr drei Schleifen auf dem Florhaken bleiben. Diese
Schleifen werden beim jeweils nächsten Hub der Maschine
abgeschnitten. Wenn diese Nadel wieder zur
Florbildungsposition bewegt wird, erstreckt sich eine lange
Länge des Garns vom Nadelöhr zu dem abgeschnittenen Ende des
Garns, wobei nur ein kleiner Teil davon für den ersten Flor
verwendet wird. Der Rest der Garnlänge wird auf der Rückseite
des Teppichs in der Form eines Endes gelassen, wodurch Garn
verschwendet wird und ein Eindruck von schlechter Qualität
geschaffen wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine
Nadelflormaschine angegeben, die einen Hauptkörper mit
wenigstens einem Balken, der in einer Nadelrichtung senkrecht
zu der Richtung, in der ein Trägermedium durch die Maschine
geführt wird, hin und her bewegt werden kann, sowie eine
Anzahl von Nadelmodulen umfasst, wobei jedes Modul einen fest
am Hauptkörper befestigbaren Rahmen umfasst, wobei eine
Vielzahl von Nadelhaltern gleitbar in jedem Rahmen für die
Hin- und Herbewegung in der Nadelrichtung gehalten werden,
wobei eine Nadel an jedem Nadelhalter befestigt ist, wobei die
Nadeln in einer Linie angeordnet sind, die eine Nadelebene
definiert, wobei sich alternierende Nadelhalter in
entgegengesetzten Richtungen von der Nadelebene erstrecken,
wobei jeder Nadelhalter ein Verbindungsglied aufweist und
wobei der wenigstens eine Balken eine Einrichtung für die
Verbindung mit dem Verbindungsglied aufweist, sodass ein
gesperrter Nadelhalter in der Nadelrichtung hin und her bewegt
wird.
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Diese Anordnung bietet zahlreiche Vorteile. Indem eine
verschränkte Anordnung von Nadeln in einer Linie vorgesehen
wird, kann die Erfindung feine Abstände erzielen, wodurch das
Problem vermieden wird, dass die Garnenden der vorderen Nadeln
durch die hinteren Nadeln durchgenäht werden.
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Indem die Nadelhalter fest am Körper der Maschine
befestigt werden, können eine Vielzahl von Nadeln in einem
einzelnen Nadelhalter vorgesehen werden. Wenn eine bestimmte
Nadel oder ein bestimmter Nadelhalter beschädigt wird, kann
das Modul einfach durch ein neues Modul ersetzt werden,
während das beschädigte Modul repariert wird. Der Rahmen dient
auch dazu, die Nadelhalter in einer verbundenen Position zu
halten, wenn mit dem wenigstens einen sich hin und her
bewegenden Balken ein Nadelflor gebildet werden soll. Die
nicht daran beteiligten Nadeln werden nicht hin und her
bewegt, sodass die bewegte Masse und damit ein unnötiger
Garnverbrauch reduziert werden.
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Um eine größere Steifigkeit in allen Richtungen senkrecht
zu der Nadelrichtung vorzusehen, ist jeder Nadelhalter
vorzugsweise mit einer Stange ausgestattet, die sich in der
Richtung der Nadelbewegung erstreckt, wobei der Rahmen
wenigstens eine Öffnung aufweist, die eine der Stange
komplementäre Form aufweist und in der die Stange gleiten
kann. Die Verbindung mit der Stange in der Öffnung verhindert
eine Translationsbewegung in der Ebene senkrecht zu der
Nadelrichtung. Vorzugsweise ist weiterhin eine Einrichtung zum
Verhindern einer Drehung des Nadelhalters um die Achse der
Stange vorgesehen, um eine volle laterale Steifigkeit
vorzusehen. Diese Einrichtung kann eine Stange mit einem nicht
kreisförmigen Querschnitt oder einer anderen Form von Stopp
auf dem Nadelhalter sein. Zum Beispiel kann jeder Nadelhalter
einen flachen plattenartigen Aufbau aufweisen und in einem
komplementären Schlitz im Rahmen bewegt werden.
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Um die Hin- und Herbewegung des Nadelhalters im Rahmen zu
unterstützen, wird jeder Nadelhalter vorzugsweise durch ein
elastisches Glied zwischen dem Nadelhalter und dem Rahmen in
einer Richtung weg vom Trägermedium vorgespannt.
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Ein Beispiel für eine Nadelflormaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben:
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Fig. 1 ist eine vertikale Teilquerschnittansicht durch die
Nadelflormaschine in einer Ebene senkrecht zu der Richtung, in
der das Trägermedium durch die Maschine geführt wird, und
senkrecht zu der Nadelreihe;
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Fig. 2 ist ein vertikale Teilquerschnittansicht durch ein
Nadelmodul in der Nadelflormaschine von Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Nadelmoduls
von Fig. 2, das den mit Führungsplatten verbundenen
Befestigungsblock zeigt, wobei jedoch die Nadelhalter und die
Federstangen entfernt wurden;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Seitenansicht des
Nadelmoduls von Fig. 2; und
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Fig. 5 ist eine Querschnittansicht in einer Ebene
senkrecht zu der Richtung der Nadelbewegung und zeigt die
verschränkte Anordnung der Nadeln.
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Die Nadelflormaschine, auf welche die vorliegende
Erfindung angewendet werden kann, weist einen weitgehend
herkömmlichen Aufbau auf. Deshalb wird hier auf eine
ausführliche Beschreibung der Arbeitsweise der Maschine
verzichtet.
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Die Nadelflormaschine 10 weist einen Kopf 12 auf, in dem
ein herkömmlicher Antriebsmechanismus für das hin und her
bewegte Antreiben einer Vielzahl von lateral beabstandeten
Schiebestangen 14 untergebracht ist, von denen eine in Fig. 1
gezeigt ist. Die laterale Richtung ist als Querrichtung zu der
Längsrichtung definiert, in der das Trägermaterial 106 von
vorne nach hinten durch die Maschine geführt wird. Details des
Antriebsmechanismus innerhalb des Kopfes sind für die
Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich und
können unter anderem aus US 3,881,432 entnommen werden.
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Neben dem unteren Ende jeder Schiebestange 14 ist ein Joch
18 vorgesehen, das dem in US 4,815,402 gezeigten Joch ähnlich
ist. Das Joch 18 weist ein Spannglied 20 auf, das an der
Schiebestange 14 befestigt ist, und ein Paar von sich nach
unten erstreckenden Gliedern 22 und 24, die in der Richtung
vom vorderen zum hinteren Ende der Maschine zueinander
beabstandet sind. Ein sich lateral erstreckender Sperrbalken
26 mit im wesentlichen einem L-förmigen Querschnitt ist mit
dem unteren Ende des Glieds bzw. der Glieder 22 verbunden,
während ein ähnlicher Sperrbalken 28 mit dem unteren Ende des
Glieds bzw. der Glieder 24 verbunden ist. Die Sperrbalken 26,
28 weisen Sperrzapfen 30, 32 auf, die sich von den Sperrbalken
26, 28 wie in Fig. 1 gezeigt und ähnlich wie in dem Patent
'402 beschrieben erstrecken, um wahlweise einzelne Nadelhalter
42 und 44 wie weiter unten ausführlicher beschrieben nach oben
und unten zu bewegen.
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Das Nadelmodul 40 ist in Fig. 2 gezeigt. Das Nadelmodul 40
umfasst wenigstens zwei und vorzugsweise mehr Nadelhalter 42,
44, die auf gegenüberliegenden Seiten der Nadelflorebene 46
angeordnet sind. Fig. 1 zeigt wenigstens drei Nadelhalter 42,
44 und 48, während Fig. 3 jedes Nadelmodul 40 mit
fünfunddreißig Nadelhaltern 42, 44 zeigt, von denen jeweils
einer pro Schlitz 50 oder Schlitz 52 in den Führungsplatten 54
angeordnet ist. Der Nadelhalter 42 gehört zu einem Satz, der
den Nadelhaltern 44 und 48 gegenüber in der Nadelflorebene 46
angeordnet ist.
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Fig. 2 zeigt das Nadelmodul 40, das eine Vielzahl von
Nadelhaltern 42, 44 umfasst, die mit Nadeln 58 verbunden sind.
Die Nadelflorebene 46 ist senkrecht zu der Nadelflorreihe 60
von Fig. 4 ausgerichtet, um eine Nadelflorebene zu bilden, in
der die Nadeln 58 im wesentlichen kollinear sind. Wie aus Fig.
4 und 5 ersichtlich, sind gegenüberliegende Nadelhalter 42, 44
derart aufgebaut, dass sie einander entlang der Basisteile
62, 64 überlappen, sodass die Nadeln 58 in einer kollinearen
Beziehung angeordnet werden können. Die Nadelhalter 42, 44
sind wie in Fig. 5 gezeigt in diesem überlappenden Teil auf
eine Breite verdünnt, die etwas größer als der Durchmesser der
Nadel ist.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, werden eine oder mehrere
Führungsplatten 54, 66 verwendet, um eine laterale Stütze für
die Nadelhalter 42, 44 vorzusehen, wobei sich die Nadelhalter
in den Schlitzen 50, 52 der Führungsplatte nach oben und unten
bewegen können.
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Die Führungsplatten 54 in Fig. 3 sind in der Nadelrichtung
voneinander beabstandet und enthalten eine Vielzahl von
Nadelhaltern 42 und 44. Die Führungsplatten weisen
verschränkte Kanten 68, 70 auf, die miteinander
zusammenwirken, damit die Dichte nicht vermindert wird, wo die
benachbarten Führungsplatten 54, 66 einander an der Grenze
zwischen zwei Modulen kontaktieren. Die Führungsplatten 54, 66können vorzugsweise derart verarbeitet werden, dass die
Schlitze 50 im wesentlichen wenigstens drei Seiten eines
Nadelmoduls umgeben, während die Schlitze 52 entsprechend oder
kleiner ausgebildet sein können als die Schlitze 50.
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Um ein Nadelmodul 40 zu montieren, werden die Nadelhalter
42, 44 mit Nadeln 58 ausgestattet und in die Schlitze 50, 52
der Führungsplatten 54, 66 plaziert, wobei die Stangen 72, 74
durch die kreisrunden Führungsöffnungen 75 in den
Führungsplatten 54, 66 eingeführt werden. Das untere Ende
jedes Stabes weist einen reduzierten Durchmesser auf und ist
in einer Bohrung 76, 78 in der Basis 62, 64 des Nadelhalters
positioniert. Eine Druckfeder 80, 82 wird dann über die Stange
72, 74 gesteckt und drückt gegen die obere Oberfläche der
Führungsplatte 54. Eine Kappe 84, 86 wird dann oben am
Nadelhalter 42, 44 befestigt, sodass das obere Ende der Stange
72, 74, das auch einen Teil mit reduziertem Durchmesser
aufweist, in eine Bohrung 88, 90 in der Kappe 84, 86
eingeführt wird. Das obere Ende der Feder 80, 82 drückt gegen
die Kappe 84, 86. Die Kappen 84, 86 oder ein anderer Teil der
Nadelhalter 42, 44 weisen Rippen 92, 94 auf, welche die
Bewegung des Nadelhalters 42 oder 44 relativ zu den
Sperrbalken 26, 28 von Fig. 1 begrenzen. Diese Rippen 92, 94
unterstützen auch die Rückkehr der Nadelhalter 42, 44 nach
oben nach der Lösung des Sperrzapfens 30, 32.
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Die Führungsplatten 54, 66 sind mit einem
Befestigungsbalken 96 etwa mittels Schrauben 98, 100 oder auf
andere Weise verbunden. Die Anordnung des Befestigungsblocks
sieht eine horizontale Stabilität für die Nadelhalter 42, 44
und damit für die Nadeln 58 während des Nadelflorbetriebs vor.
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Bei Aufbauten aus dem Stand der Technik wie etwa in Fig. 1
von US 5,974,991 gezeigt, wird die einzige zusätzliche
horizontale Stabilität durch den Arm 26 vorgesehen. Während
diese Verbesserung weiterhin durch den Arm 110 vorgesehen
wird, hat sich herausgestellt, dass auch eine horizontale
Stabilität näher an den Nadeln 58 vorteilhaft ist. Die Führung
112 kann ebenfalls eine gewisse horizontale Stabilität für die
Nadelmodule 42 und damit für das Nadelmodul 40 vorsehen.
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Fig. 3 zeigt im Detail den Befestigungsblock 96 und die
obere Platte 114, die durch die Schraube 98 an dem
Befestigungsblock 96 gehalten wird. Die untere Platte 116 wird
auf ähnliche Weise mit der Schraube 100 verwendet, um
dazwischen die Führungsplatten 54, 66 zu halten. Die
Führungsplatten 54, 66 sind im wesentlichen parallel
zueinander angeordnet und an beabstandeten Teilen mit dem
Befestigungsblock 96 verbunden.
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Fig. 1 stellt den Betrieb der Nadelflormaschine 10 dar.
Während des Betriebs bewegt sich die Schiebestange 14 nach
oben und unten, um das Joch 18 und die Glieder 22, 24 nach
oben und unten zu bewegen. Die Vielzahl der Sperrzapfen 30, 32
werden vorzugsweise einzeln gesteuert, um ein gewünschtes
Muster auf dem Träger 106 vorzusehen. Wenn die Sperrzapfen 30,
32 in Aufnahmeeinrichtungen, die hier als Kanäle 115 gezeigt
sind, der Nadelhalter 42, 44 eingeführt werden, werden die mit
den gesperrten Nadelhaltern 42, 44 verbundenen Nadeln 58 mit
dem Garn 118, 120 durch den Träger getrieben.
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Wenn ein bestimmter Nadelhalter 48 während des abwärts
gerichteten Hubs der Schiebestange 14 nicht in dem
entsprechenden Kanal 115 gesperrt wird, wird die entsprechende
Nadel 58 auf dem Nadelhalter 48 bei diesem bestimmten Hub der
Schiebestange 14 nicht durch den Träger 106 getrieben. Die
Nadelhalter 42, 44 wurden gesperrt, der Nadelhalter 48 wurde
nicht gesperrt.
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Die Mechanik des Nadelmoduls 40 während des Betriebs lässt
sich besser verstehen, wenn man die vergrößerten Darstellungen
von Fig. 2 und 4 betrachtet. Fig. 2 zeigt die Nadelhalter 42,
44 in einer unteren Position relativ zu den Führungsplatten
54, 66 sowie den Befestigungsbalken 96. Die Druckglieder 80,
82 sind wenigstens teilweise komprimiert, wobei die Position
vorsehen würde, dass die Nadeln 58 durch den Träger (in dieser
Zeichnung nicht gezeigt) getrieben werden; es handelt sich um
eine verbundene Position, weil das Federglied 80, 82 stärker
komprimiert wäre als in der gelösten Position, die durch den
Nadelhalter 48 in Fig. 1 gezeigt wird. Fig. 4 zeigt die
Nadelmodule 42, 44 in einer oberen Position relativ zu den
Führungsplatten 54, 66 und den Befestigungsbalken 96. Die
Federglieder 80, 82 sind in Fig. 4 im Gegensatz zu Fig. 2
nicht komprimiert. Es ist zu beachten, dass der
Befestigungsbalken 96 und die Führungsplatten 54, 66 in Fig. 4
niedriger als in Fig. 2 sind. Die Federglieder 80, 82 in Fig.
4 sind weiterhin unter einem gewissen Druck, sodass die
Stangen 72, 74 relativ zu den Nadelhaltern 42, 44 gehalten
werden, weil die Stangen 72, 74 dazu beitragen, die
Nadelhalter 42, 44 relativ zu den Führungsplatten 54, 66 und
damit zu dem Befestigungsblock 96 zu halten.
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Wenn bestimmten Nadelhalter 42, 44 gesperrt und für den
Nadelflorbetrieb angetrieben werden, werden diese Nadelhalter
42, 44 nach unten getrieben, während die Führungsplatten 54,
66, der Befestigungsbalken 96 und die nicht gesperrten
Nadelhalter 48 stationär bleiben. In den gesperrten
Nadelhaltern 42, 44 werden die Federglieder 80, 82
komprimiert, wobei sich die Nadelhalter 42, 44 durch den nach
unten gerichteten Hub der Schiebestange 14 bewegen. Beim nach
oben gerichteten Hub der Schiebestange 14 können die
Nadelhalter 42, 44 gelöst werden oder für einen weiteren Stich
gesperrt blieben. Eine Brückenplatte 122 kann die Stabilität
der Führungsplatten 54, 66 und damit des Nadelmoduls 40
erhöhen.