DE10153729B4

DE10153729B4 - Tragkörper für einen Webschaft

Info

Publication number: DE10153729B4
Application number: DE10153729A
Authority: DE
Inventors: Franz Mettler
Original assignee: Grob Textile AG
Current assignee: Groz Beckert KG
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: US6994123B2; ITMI20022249A1; US20030079793A1; BE1016042A5; FR2831558A1; DE10153729A1; FR2831558B1

Abstract

Tragkörper für einen Webschaft, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper durch je ein endständiges Profil (1, 1') aus einem polymeren Material gebildet ist, welche Profile (1, 1') durch mindestens zwei Seitenwände (2, 2') aus einem metallischen Werkstoff je seitlich miteinander verbunden sind, dass im Innern des durch Profile (1, 1') und Seitenwände (2, 2') gebildeten Körpers ein separater Kern (4) angeordnet ist, und dass je die innere Oberfläche der Seitenwände (2, 2') mit einer Isolierschicht (3, 3') versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tragkörper für einen Schaftstab bzw. für einen Webschaft sowie einen Webschaft mit einem Tragkörper.
Die zunehmenden Drehzahlen der modernen Webmaschinen verursachen auf die Webschäfte überproportional steigende Belastungen. Beschleunigungen von über 50 g kommen bereits vor und übersteigen die Belastbarkeit der heute bekannten Konstruktionen deutlich.
Es ist ein neuer Ansatz notwendig, um den absehbar weiter zunehmenden Belastungen geeignete Lösungen entgegenzustellen. Aus der Patentliteratur und aus wenigen ausgeführten Beispielen sind Lösungsversuche bekannt, die aus verschiedenen Gründen allerdings keinen Erfolg hatten. Es sind aus der US 4 484 604 A und der US 4 913 193 A und aus der EP 0 457 210 A1 Ansätze ersichtlich, die heute hauptsächlich verwendeten Materialien Aluminium und Stahl durch faserverstärkte Kunststoffe zu ersetzen. Die US 4 844 130 A sowie die US 4 790 357 A und US 4 913 194 A und auch die EP 0 288 652 A1 dagegen zeigen Vorschläge, wie Materialien kombiniert werden könnten.
Allen diesen Ansätzen ist gemeinsam, dass sie versuchen, die heute übliche Form eines Tragstabs für Webschäfte mittels verschiedener Materialien nachzubauen. Das hat zur Folge, dass viele Kompromisse eingegangen werden müssen bezüglich des Einsatzes von Hochleistungsmaterialien, wie beispielsweise Kohlefaserverstärkungen in Kunststoffprofilen.
Sinnvoll wäre es, teure Materialien wie kohlefaserverstärkte Profile nur dort einzusetzen, wo die Fasern unidirektional angeordnet werden können und wo die Wirkung aus geometrischen Gründen am grössten ist. Die Anwendung solcher Verstärkungen muss nämlich aus Kostengründen auf ein Minimum beschränkt werden. Deshalb ist es durchaus sinnvoll, wie in der US 4 790 357 A gezeigt, Teile des Schafts aus Metall herzustellen, beispielsweise die Seitenwände des Tragstabs.
Alle erwähnten Vorschläge folgen aber der heutigen Konstruktionsphilosophie, welche die Litzentragschiene als wesentliches tragendes Element einbeziehen. Das ist auch so lange einigermassen sinnvoll, als die heute genormten Systeme bzw. Formen der Litzentragschiene beibehalten werden. Allerdings bringt diese Bauweise den Nachteil mit sich, dass nur an einer der Aussenseiten kohlefaserverstärkte Profile wirklich wirkungsvoll eingesetzt werden können. Auf der anderen Aussenseite ist die Litzentragschiene angebracht und diese muss bei den heutigen Systemen einen beachtlich grossen Abstand zum eigentlichen Tragprofil aufweisen. Die Integration der Litzentragschiene als tragendes Element ist solange sinnvoll, als der Elastizitätsmodul der Litzentragschiene wesentlich höher ist als der Elastizitätsmodul der übrigen als tragend eingesetzten Materialien.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Tragstab für einen Webschaft zu definieren, der anforderungsgerechte Materialien optimal ausnutzt, d. h. welcher den heute bestehenden hohen Anforderungen an Belastbarkeit gerecht wird und welcher aus Gewichtsgründen auf das Notwendigste beschränkt ist.
Um die Anforderungen einer modernen Tragstabkonstruktion bezüglich Steifigkeit zu erfüllen, kommen realistischerweise nur Materialien mit einem hohen Elastizitätsmodul in Frage. Da die Anwendung von Stahl aus Gewichtsgründen auf das Notwendigste beschränkt werden muss, bieten sich Polymermaterialen an, vorzugsweise verstärkte Polymermaterialien. Entsprechend wird erfindungsgemäss ein Tragkörper für einen Webschaft gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 vorgeschlagen, bei welchem der Körper durch je ein endständiges Profil aus einem polymeren Material gebildet wird, wobei die Profile durch mindestens zwei Seitenwände, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, verbunden sind. Das Innere des durch die Profile und Seitenwände gebildeten Körpers wird durch einen separaten Kern ausgefüllt und die inneren Oberflächen der Seitenwände sind mit einer Isolierschicht versehen.
Die endständigen Profile sind vorzugsweise aus einem verstärkten Polymer, wie insbesondere einem faserverstärkten Polymer, hergestellt und die inneren Oberflächen der Seitenwände sind mit einer weitgehendst aus einem Fasermaterial bestehenden Isolierschicht beschichtet. Vorzugsweise sind die Polymer- bzw. Kunststoffprofile mit Kohlefasern oder anderen hochfesten Fasern verstärkt, wobei es wesentlich ist, dass Fasern mit hohem Elastizitätsmodul eingebaut sind.
Bei der vorgeschlagenen Konstruktion wird davon ausgegangen, die Litzentragschiene nicht als tragendes Element in die Konstruktion einzubeziehen.
Die Litzentragschiene wird bei der Konstruktion des Schaftstabes überhaupt nicht mehr berücksichtigt. Sie muss mit Mitteln an dem erfindungsgemässen Schaftstab befestigt werden, die nicht die Konstruktion des Tragstabs beeinflussen. Das eröffnet ausserdem die Möglichkeit, die heute üblichen Litzentragschienen bezüglich Form soweit zu verändern, dass sie die eigentliche Funktion, nämlich das Halten und Führen der Litzen, wesentlich besser erfüllen können.
Die erfindungsgemässe Konstruktion des Tragstabs wird dadurch sehr einfach. Um einen rechteckigen Kern, vorzugsweise aus wabenförmigem Material, werden an den schmalen Enden Kunststoffprofile angeordnet, die mit unidirektionalen Fasern, ausgerichtet in der Längsachse des Schaftstabs, verstärkt sind. Vorzugsweise werden dazu Kohlefasern mit hohem Elastizitätsmodul verwendet. Auf die breiten Seiten dieser drei Teile werden dann flächige Gebilde aufgebracht, vorzugsweise Gewebe oder Faservliese, die vorgängig mit Kleber getränkt wurden. Auf diese mit Kleber getränkten Fasergebilde werden auf den Aussenflächen dünne, metallische Bleche aufgebracht. Sämtliche Teile werden in einem Arbeitsgang schliesslich bei erhöhter Temperatur verklebt, um die nötige Festigkeit zu erzielen.
Mit dieser erfindungsgemässen Ausführung wird eine grosse Variationsmöglichkeit erzielt bezüglich Anpassung der Steifigkeit des Tragstabs an konkrete Anforderungen. So kann der Querschnitt der faserverstärkten Profile variiert werden, ohne dass die Aussenmasse des Tragstabs verändert werden müssen. Die metallischen Seitenbleche, welche vorzugsweise aus Stahl hergestellt werden, haben den grossen Vorteil isotroper Materialeigenschaften. So kann mit einem einzigen dünnen und somit leichten Blech die gleiche festigkeitsmässige Wirkung erzielt werden wie mit einem Fasergebilde, welches aus mehreren Lagen sich in verschiedenen Winkeln kreuzender Fasern bestehen müsste. Fasergebilde haben nämlich sehr anisotrope Festigkeitseigenschaften. Trotz seines geringen Einzelgewichts wird ein solches Fasergebilde schwerer als selbst ein vergleichbares Stahlblech, wenn ein zumindest quasi-isotropes Festigkeitsverhalten gefordert ist. Ein solches Verhalten ist notwendig für die Seitenwände, die Belastungen aus unterschiedlichen Richtungen ausgesetzt sind.
In einer bevorzugten Ausführung wird mindestens eines der kohlefaserverstärkten Kunststoffprofile an einer Schmalseite mit zwei kleinen Vorsprüngen ausgebildet. Diese dienen beim Zusammenstellen der Einzelteile als Positionierungshilfe für die Seitenwände und erleichtern den Zusammenbau der noch nicht verklebten Teile wesentlich.
Wiederum in einer bevorzugten Ausführung bestehen die Fasergebilde, welche als Träger des Klebers dienen, aus Glasfasern. Ob dabei ein Vlies oder ein Gewebe zur Anwendung kommt, ist unerheblich. Wichtig ist, dass das Fasergebilde aus nichtleitenden Materialien besteht. Mit dem Material Glas ist das optimal erfüllt. Dieses Fasergebilde dient nämlich nicht nur als Kleberträger. Es muss gleichzeitig eine Isolationsschicht zwischen Kohlefasern und metallischen Seitenblechen bilden, damit nicht Korrosionserscheinungen auftreten. Da Kohlefasern edler sind als Eisen, könnten beim grossflächigen Kontakt der Kohlefasern mit den Stahlblechen der Seitenwände Korrosionsschäden entstehen.
Gegenüber einer metallischen Wabe, die vorzugsweise als Kern verwendet wird, wird die Isolation dadurch erreicht, dass ein Abstand zwischen den faserverstärkten Kunststoffprofilen und dem Wabenkern von ca. 0,5 mm offen gelassen wird.
Für die erfindungsgemässe Wirkung ist es unerheblich, ob in einzelnen Fallen als Faserverstärkung der Profile andere Fasern als Kohlefasern mit hohem Elastizitätsmodul verwendet werden. Ebenso könnten in einzelnen Fällen Seitenwände aus Aluminium verwendet werden oder Kerne aus Hartschaum oder gar Holz.
Erfindungsgemäss vorteilhaft ist aber der Einsatz von Materialien isotropen Verhaltens und anisotropen Verhaltens geometrisch angeordnet an den Stellen, wo die spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Materials am besten ausgenutzt werden können. Das heisst also Verzicht auf die Litzentragschiene als tragendes Element und die Anordnung von faserverstärkten Kunststoffprofilen mit stark anisotropen Festigkeitseigenschaften weit vom Schwerpunkt des Tragstabs entfernt und die Anordnung von Blechen mit weitestgehend isotropen Festigkeitseigenschaften nahe beim Schwerpunkt des Tragstabs mit dem Zweck der mechanischen Verbindung der faserverstärkten Kunststoffprofile zu einem festen Tragstab. Weiter wichtig ist die Anwendung eines leichten, aber stabilen Kerns. Durch die Verklebung des Kerns mit den Seitenwänden ist die Ebenheit der letzteren auch bei hoher Belastung garantiert. Somit können sie trotz der geringen Dicke die Aufgabe erfüllen, die faserverstärkten Kunststoffprofile dauerhaft zu einem festen Tragstab zu verbinden. Letztlich ist ebenfalls noch erfindungsgemäss die Verwendung eines flächigen Fasergebildes als Kleberträger und Isolator vorteilhaft.
Als Kleber zum Verbinden der faserverstärkten Kunststoffprofile mit den Seitenwänden aus metallischem Werkstoff eignen sich sowohl thermoplastische wie auch teilweise vernetzbare thermoplastische und duroplastische Klebstoffe, wobei lediglich wesentlich ist, dass der Klebstoff günstige Festigkeitseigenschaften, wie insbesondere Schwingungsfestigkeit aufzuweisen hat. Im Falle von vernetzbaren Klebstoffen sind sowohl Ein- wie auch Zweikomponentenkleber geeignet, wie beispielsweise Zweikomponenten-Epoxydharzkleber. Dabei eignen sich sowohl raumtemperaturhärtende Kleber wie auch warmhärtende Kleber, beispielsweise aushärtbar in einem Bereich zwischen ca. 50 und 100°C. Auf die zu verwendenden Klebstoffe soll allerdings an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, da derartige Kleber an sich bekannt sind und diese sich nach den Eigenschaften der faserverstärkten Kunststoffprofile zu richten haben.
Abschliessend wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügte 1 näher erläutert.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Tragstabs für einen Webschaft. Die faserverstärkten Kunststoffprofile 1 und 1' sind an den Schmalseiten weit vom Schwerpunkt 6 angebracht und tragen durch ihre Materialeigenschaften und die Lage zu einem sehr hohen geometrischen Trägheitsmoment in Richtung der Achse zwischen den beiden Profilen bei.
Die Seitenwände 2 und 2' sind zwecks Verdeutlichung ebenso wie die Fasergebilde 3 und 3' zu dick gezeichnet. Beide sind in der Realität höchsten 0,5 mm dick. Weiter ersichtlich ist der Kern 4, welcher der Versteifung der Seitenwände dient. Es ist auch der kleine Anschlag 5 ersichtlich, welcher der Erleichterung des Zusammenbaus dient.

Claims

Tragkörper für einen Webschaft, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper durch je ein endständiges Profil (1, 1') aus einem polymeren Material gebildet ist, welche Profile (1, 1') durch mindestens zwei Seitenwände (2, 2') aus einem metallischen Werkstoff je seitlich miteinander verbunden sind, dass im Innern des durch Profile (1, 1') und Seitenwände (2, 2') gebildeten Körpers ein separater Kern (4) angeordnet ist, und dass je die innere Oberfläche der Seitenwände (2, 2') mit einer Isolierschicht (3, 3') versehen ist.
Tragkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die endständigen Profile (1, 1') aus einem verstärkten Polymer, wie insbesondere einem faserverstärkten Polymer, hergestellt sind, und dass die Innenbeschichtung der Seitenwände (2, 2') durch eine weitgehendst aus einem Fasermaterial bestehende Isolierschicht (3, 3') gebildet wird.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbeschichtung der Seitenwände (2, 2') aus einem, einen Klebstoff bzw. ein Bindemittel enthaltenden Fasermaterial gefertigt ist.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten, längsverlaufenden Profile (1, 1') mit Kohlefasern, in Längsrichtung des Tragkörpers angeordnet, verstärkt sind.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (2, 2') aus Stahlblech mit einer Dicke von weniger als 0,4 mm bestehen.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) wenigstens teilweise aus wabenförmigem Aluminium besteht.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (3, 3') mindestens teilweise aus Glasfasern besteht, gegebenenfalls versehen mit einem Klebstoff bzw. Bindemittel.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (3, 3') mindestens teilweise aus Aramidfasern besteht, gegebenenfalls versehen mit einem Klebstoff bzw. Bindemittel.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 8 soweit nicht auf Anspruch 5 rückbezogen dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (2, 2') aus Aluminium mit einer Dicke von weniger als 0,7 mm bestehen.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 9 soweit nicht auf Anspruch 6 rückbezogen dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) aus Hartschaum besteht.
Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 9 soweit nicht auf Anspruch 6 rückbezogen dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) aus Holz besteht.
Webschaft mit einem Tragkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11.