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Die Erfindung betrifft eine Legebarrenanordnung einer Kettenwirkmaschine mit mindestens zwei Gruppen von Fadenführern, wobei die Fadenführer jeder Gruppe jeweils an einem Antriebselement angeordnet sind und jedes Antriebselement mit einer Antriebseinrichtung und mit mindestens einem Gegenkraftelement in Wirkverbindung steht, wobei das Gegenkraftelement eine Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist, bei der ein Kolben, der über eine Kolbenstange mit dem Antriebselement verbunden ist, in einem Zylinder über eine Hublänge bewegbar ist und durch ein Druckmedium beaufschlagbar ist.
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Eine Legebarrenanordnung mit einem Antriebselement und einem Gegenkraftelement, das als Luftzylinder ausgebildet ist, ist auch
DE 100 35 160 A1 bekannt. Die Antriebseinrichtung bewegt das Antriebselement und damit den oder die mit dem Antriebselement verbundenen Fadenführer, so dass ein Faden, der durch einen Fadenführer geführt wird, in eine Wirkware gemäß einem vorbestimmten Muster eingebunden werden kann. Wenn das Antriebselement nicht biegesteif ausgebildet ist, was beispielsweise bei einer so genannten ”String-Barre” der Fall ist, dann wirken die Antriebseinrichtung und das Gegenkraftelement gemeinsam auf das Antriebselement, um dieses gespannt zu halten.
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Hierbei besteht das Risiko, dass die zum Spannen verwendete Zugkraft zu einer Längendehnung des Antriebselements führt. Eine derartige Längendehnung kann die Positioniergenauigkeit beeinträchtigen. Dies kann unter Umständen zu einer Kollision des Fadenführers mit anderen Wirkwerkzeugen führen. Eine derartige Längendehnung kann man zwar im Voraus berechnen und bei der Auslegung der Legebarrenanordnung berücksichtigen. Problematisch ist allerdings, dass bei der aus
DE 100 35 160 A1 bekannten Legebarrenanordnung die Zugkraft nicht konstant ist, weil sich bei der Bewegung des Kolbens im Zylinder Druckänderungen des Druckmediums ergeben, die wiederum zu einer Kraftänderung führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spannungsänderungen im Antriebselement klein zu halten.
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Diese Aufgabe wird bei einer Legebarrenanordnung der Eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass sich die Zylinder außerhalb der Hublänge zu einem gemeinsamen Residualvolumen erweitern, durch das die Kolbenstangen hindurchgeführt sind.
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Die Kolben werden also jeweils nach wie vor in ihren Zylindern über die Hublänge geführt, so dass sich an den Bewegungsbahnen der Kolben in den Zylindern nichts ändert. Da sich die Zylinder außerhalb der Hublänge zu einem Residualvolumen erweitern, ist die durch die Bewegung der Kolben in den Zylindern verursachte relative Änderung des Gesamtvolumens in den jeweiligen Zylindern und im Residualvolumen wesentlich geringer, als wenn nur das Volumen eines einzelnen Zylinders zur Verfügung steht. Bei der Bewegung eines Kolbens in seinem Zylinder wird ein Volumen des Druckmediums verdrängt. Dieses Volumen ergibt sich aus der Hublänge multipliziert mit dem Querschnitt des Zylinders. Die relative Änderung ergibt sich dann aus dem Quotienten aus diesem verdrängten Volumen und dem Gesamtvolumen. Je größer das Gesamtvolumen ist, desto geringer ist die relative Volumenänderung und die damit verbundene Druckänderung. In einer Legebarrenanordnung mit mehreren Gruppen von Fadenführern, die jeweils an einem eigenen Antriebselement angeordnet sind, werden die einzelnen Antriebselemente in der Regel nicht alle in die gleiche Richtung bewegt. Dementsprechend kann beispielsweise ein Kolben Druckmedium aus seinem Zylinder verdrängen, während durch eine Bewegung eines Kolbens in einem anderen Zylinder Druckmedium aus dem Residualvolumen in das Innere des Zylinders eintreten kann.
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Vorzugsweise weist das Residualvolumen eine Querschnittsvergrößerung gegenüber dem Zylinder auf. Der Zylinder geht also unmittelbar in das Residualvolumen über. Bei der Verlagerung des Druckmediums durch die Bewegung des Kolbens entstehen dann keine störenden Strömungswiderstände, die wiederum zu einer Druckschwankung und damit zu einer Änderung der Zugkraft auf das Antriebselement führen könnten.
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Vorzugsweise ist das Residualvolumen in einem Behälter ausgebildet, an den der Zylinder angesetzt ist. Dies vereinfacht die Herstellung. Die Zylinder können ausschließlich auf das Zusammenwirken mit den Kolben hin dimensioniert werden. Der Behälter kann hingegen auf die Auslegung des Residualvolumens hin dimensioniert werden. Durch einen Zusammenbau von Zylindern und Behälter ergibt sich dann die gewünschte Kombination. Der Zylinder kann sowohl innen als auch außen an den Behälter angesetzt sein.
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Hierbei ist bevorzugt, dass die Zylinder außen an den Behälter angesetzt sind. Damit steht das gesamte Volumen innerhalb des Behälters als Residualvolumen zur Verfügung. Die Kontrolle der Zylinder und gegebenenfalls der Bewegung des Kolbens kann dann ohne weiteres außerhalb des Behälters erfolgen.
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Vorzugsweise ist das Residualvolumen in einem Behälter mit einer konvex gekrümmten Außenseite ausgebildet, an der die Zylinder angeordnet sind. Die konvex gekrümmte Außenseite erlaubt es, die Zylinder in unterschiedlichen Richtungen zu orientieren. Da die Kolbenstange eines jeden Zylinders parallel zur Achse des jeweiligen Zylinders verläuft, ist es dann möglich, die Kolbenstangen von mehreren Zylindern in einer Ebene sozusagen fächerförmig anzuordnen, so dass es wiederrum möglich ist, mehrere eng benachbarte Antriebselemente mit ihren jeweiligen Gegenkraftelementen zu verbinden.
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Vorzugsweise ist der Behälter auf seiner der konvex gekrümmten Außenseite gegenüberliegenden Außenseite konkav gekrümmt. Diese konkav gekrümmte Außenseite bildet dann sozusagen eine Art Schale, in der die Kolbenstangen der jeweiligen Zylinder zusammenlaufen können. Wenn die Krümmung der konkav gekrümmten Außenseite einer Kreislinie folgt, dann können sich gedachte Linien, die durch die Kolbenstangen verlaufen, im Mittelpunkt des Kreises schneiden.
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Vorzugsweise ist das Residualvolumen mindestens um einen Faktor 100 größer als ein Volumen, das aus der Hublänge und einem Querschnitt eines einzelnen Zylinders gebildet ist. Damit bleibt eine relative Volumenänderung kleiner als 1%. Damit wird auch eine durch die Volumenänderung bedingte Änderung des Drucks entsprechend klein. Spannungsänderungen auf das Antriebselement liegen dann in einer vernachlässigbaren Größenordnung, so dass sie nicht zu einer Längenänderung des Antriebselements führen können.
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Vorzugsweise ist zwischen jedem Zylinder und dem Residualvolumen ein einziger Querschnittsübergang vorgesehen. Damit wird ein möglicher Strömungswiderstand auf ein Minimum reduziert und die Verlagerung des Druckmediums, die durch die Bewegung des Kolbens verursacht wird, führt nicht zu einer unerwünschten Druckschwankung.
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Vorzugsweise sind die Kolbenstangen jeweils durch eine Dichtungsanordnung aus dem Residualvolumen herausgeführt. Das Residualvolumen befindet sich an der Seite des Kolbens, an der auch die Kolbenstange angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung stellt sicher, dass ein Verlust an Druckmedium im Betrieb klein gehalten werden kann, so dass entsprechend weniger Druckmedium nachgefüllt werden muss.
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Vorzugsweise sind die Kolbenstangen jeweils über eine Umlenkung mit dem Antriebselement verbunden. Damit ist man bei der Wahl des Ortes freier, an dem die Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem Residualvolumen angeordnet werden kann. Insbesondere wird es dadurch möglich, mehrere Antriebselemente, die zueinander benachbart angeordnet sein können, zu verwenden, ohne dass die entsprechenden Gegenkraftelemente kollidieren.
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Die Erfindung betrifft auch ein Gegenkraftelement für eine Legebarrenanordnung, wie sie oben beschrieben worden ist. Ein derartiges Gegenkraftelement weist also mehrere Kolben-Zylinder-Anordnungen auf, bei denen sich die Zylinder außerhalb der Hublänge zu einem gemeinsamen Residualvolumen erweitern, durch das die Kolbenstangen hindurchgeführt sind. Bei einem derartigen Gegenkraftelement ergibt sich bei einer Bewegung der Kolben in den Zylindern aufgrund des größeren Residualvolumens eine entsprechend kleinere Druckänderung.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine stark schematisierte Ansicht einer Legebarrenanordnung,
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2 einen Schnitt durch ein vereinfacht dargestelltes Gegenkraftelement,
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3 einen vergrößerten Ausschnitt I aus 2 und
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4 ein Gegenkraftelement für mehrere Antriebselemente.
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Eine in 1 schematisch dargestellte Legebarrenanordnung für eine Kettenwirkmaschine weist mehrere Gruppen von Fadenführern 2a, 2b auf. Die Fadenführer 2a einer ersten Gruppe sind an einem ersten Antriebselement 3a angeordnet. Das erste Antriebselement 3a ist an einem Ende mit einer ersten Antriebseinrichtung 4a verbunden. Die Antriebeinrichtung 4a kann beispielsweise als Mustergetriebe ausgebildet sein. Sie kann auch einen Linearantrieb aufweisen.
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Am anderen Ende ist das erste Antriebselement 3a mit einem Gegenkraftelement 5 verbunden. Das Gegenkraftelement wird im Zusammenhang mit den 2 bis 4 näher beschrieben.
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Die Fadenführer 2b der zweiten Gruppe sind mit einem zweiten Antriebselement 3b verbunden. Das zweite Antriebselement 3b ist an einem Ende mit einer zweiten Antriebseinrichtung 4b verbunden, die genauso aufgebaut sein kann, wie die erste Antriebseinrichtung 4a. Sie kann auch eine andere Ausbildung haben. Am anderen Ende ist das zweite Antriebselement 3b mit dem Gegenkraftelement 5 verbunden. Die Antriebselemente 3a, 3b sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als dünne Drähte oder Seile ausgebildet. Sie sind also nicht biegesteif und somit nicht auf Druck belastbar.
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Die Antriebselemente 3a, 3b sind jeweils mit Zwischengliedern 7a, 7b verbunden, von denen jedes über eine Umlenkrolle 8a, 8b geführt ist.
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Die Zwischenglieder 7a, 7b sind jeweils mit einer Kolbenstange 6a, 6b verbunden, die zum Gegenkraftelement 5 gehören.
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Ein Gegenkraftelement 5 wird in 2 mit einer einzigen Kolbenstange 6 dargestellt, um das Prinzip des Gegenkraftelements zu erläutern. Es ist aber anhand der 4 ohne weiteres nachvollziehbar, dass man mit einem derartigen Gegenkraftelements auch mehrere Antriebselemente 3a, 3b beaufschlagen kann, wenn mehrere Kolbenstangen 6 vorgesehen sind.
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Das Gegenkraftelement 5 weist einen Zylinder 9 auf, in dem ein Kolben 10 bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 10 ist mit der oben erwähnten Kolbenstange 6 verbunden. Die Kolbenstange 6 muss lediglich Zugkräfte übertragen können, jedoch keine Druckkräfte. Aus diesem Grund kann die Kolbenstange 6 auch biegeweich ausgebildet sein, also beispielsweise als relativ dünner Draht.
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Der Zylinder 9 kann beispielsweise als Glaszylinder ausgebildet sein, so dass man von außen die Bewegung des Kolbens 10 optisch überwachen kann.
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Der Zylinder 9 weist ein Innenvolumen 11 auf, das mit einer einzigen Querschnittsänderung in ein Residualvolumen 12 übergeht. Das Residualvolumen 12 ist in einem Behälter 13 angeordnet. Der Behälter 13 weist einen Anschlussstutzen 14 auf, in den eine Aufnahme 15 eingesetzt ist. In die Aufnahme 15 ist der Zylinder 9 eingesetzt. Wie man aus 3 erkennen kann, hat eine Innenwand 16 des Zylinders 9 den gleichen Durchmesser wie eine Innenwand 17 der Aufnahme 15. Die Aufnahme 15 schließt mit einer Innenseite 18 des Behälters ab.
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Der Zylinder 9 erweitert sich also außerhalb der Hublänge, über die der Kolben 10 im Zylinder bewegbar ist, zu dem Residualvolumen 12, das im Grunde eine Querschnittsvergrößerung gegenüber dem Zylinder 9 darstellt. Der Zylinder 9 ist auf der dem Residualvolumen 12 abgewandten Seite offen. Dort steht er mit der Umgebungsluft in Verbindung.
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Dargestellt ist, dass der Zylinder 9 außen an den Behälter 13 angesetzt ist. Es ist prinzipiell auch möglich, den Zylinder 9 innen an den Behälter anzusetzen, wenngleich die in 2 dargestellte Ausführungsform bevorzugt ist.
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Wenn mehrere Zylinder 9 vorgesehen sind, können diese beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet sein.
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Der Behälter 13 kann beispielsweise ein Residualvolumen von 10 l umschließen. Dieses Residualvolumen 12 ist im vorliegenden Fall etwa um den Faktor 2950 größer als ein Volumen, das aus der Multiplikation der Hublänge und dem Innenquerschnitt des Zylinders 9 gebildet ist. 2 ist in dieser Hinsicht nicht maßstäblich zu verstehen.
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Der Behälter 13 weist einen Druckluftanschluss 19 auf, über den der Behälter 13 fortwährend mit Luft unter einem gewissen Druck versorgt wird. Die Luft bildet daher ein Druckmedium.
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Wenn der Kolben 10 im Zylinder 9 über seine gesamte Hublänge bewegt wird, beispielsweise in eine Richtung auf den Behälter 13 zu, dann verdrängt er ein Volumen aus dem Zylinder 9 in das Residualvolumen 12, das im Verhältnis zum Volumen des Residualvolumens 12 relativ klein ist. Dementsprechend bewirkt diese Verdrängung praktisch keine Erhöhung des Drucks des Druckmediums im Behälter 13. Die Kraft, die auf die Kolbenstange 6 wirkt und die dementsprechend über das Zwischenelement 7 in das Antriebselement 3 eingeleitet wird, bleibt dementsprechend auch konstant. Druckschwankungen und damit Kraftschwankungen werden zuverlässig vermieden.
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Die Kolbenstange 6 ist auf der dem Zylinder 9 gegenüberliegenden Seite des Behälters 13 durch eine Dichtungsanordnung 20 aus dem Behälter 13 herausgeführt. Dementsprechend werden Druckmittelverluste an dieser Stelle klein gehalten oder sogar praktisch vollständig vermieden.
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Wie man in 3 erkennen kann, weist die Aufnahme 15 eine Öffnung 21 auf, in der ein Drucksensor angeordnet werden kann. Wenn ein Drucksensor nicht erforderlich ist, kann die Öffnung 21 auch verschlossen werden.
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Da zwischen dem Zylinder 9 und dem Residualvolumen 12 lediglich ein einziger Querschnittsübergang vorgesehen ist, entstehen auch keine zusätzlichen Strömungswiderstände, die wiederum zu einer Druckschwankung im Zylinder 9 führen könnten. Eine Verdrängung von Druckmittel aus dem Zylinder 9 in das Residualvolumen 12 oder umgekehrt, kann daher ohne merkliche Druckschwankungen ablaufen.
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4 zeigt einen Behälter 23, dessen Funktion die gleiche ist, wie die des Behälters 13 in 2. 4a zeigt dabei eine Seitenansicht, 4b eine Draufsicht und 4c eine Vorderansicht des Behälters 23. Der Behälter 23 weist auch hier wieder einen Druckluftanschluss 19 auf.
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An dem Behälter 23 sind mehrere Zylinder 9 angesetzt. Jeder Zylinder 9 weist eine Kolbenstange 6 auf, die durch den Behälter 23 hindurchgeführt ist. Jede Kolbenstange 6 kann mit einem Antriebselement 3a, 3b verbunden sein.
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Der Behälter 23 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine konvex gekrümmte Außenseite 24 auf. Andere Ausbildungen sind möglich. Die Zylinder 9 stehen etwa senkrecht zu dieser konvex gekrümmten Außenseite 24, so dass die Kolbenstangen 6 etwa fächerförmig zueinander verlaufen können. Dementsprechend können die Kolbenstangen 6 von unterschiedlichen Zylindern 9 mit unterschiedlichen Antriebselementen 3a, 3b verbunden werden, die wiederrum eng benachbart zueinander angeordnet sein können.
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Man kann die Zylinder 9 senkrecht zu der Zeichenebene der 4a in mehreren Reihen hintereinander anordnen, wie dies in den 4b, 4c dargestellt ist. Wenn man entlang der Krümmung der konvex gekrümmten Außenseite 24 acht Zylinder 9 anordnet und beispielsweise 6 derartige Reihen verwendet, erhält man 48 Zylinder, die entsprechend mit 48 Antriebselementen 3a, 3b, ... verbunden werden können, so dass eine entsprechend große Anzahl von Gruppen von Fadenführern 2a, 2b, ... gesteuert werden können.
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Der Behälter 23 weist auf der der konvex gekrümmten Außenseite 24 gegenüberliegenden Seite eine konkav gekrümmte Außenseite 25 auf. Der Behälter 23 bildet also insgesamt eine Art Schale. Wie man in 4a erkennen kann, sind die Kolbenstangen 6 so angeordnet, dass sie auf einen gemeinsamen Mittelpunkt oder jedenfalls auf einen gemeinsamen Bereich zulaufen. In diesem Bereich erfolgt dann die Verbindung mit den Antriebselementen 3a, 3b, ... oder mit den Zwischengliedern 7a, 7b, ...
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Auch im Behälter 23 ist ein Residualvolumen 12 vorhanden, das mindestens um den Faktor 100 größer ist als ein Volumen, das durch die Hublänge und den Querschnitt eines einzelnen Zylinders 9 gebildet ist. Man kann dabei davon ausgehen, dass nicht alle Kolben gleichzeitig in die gleiche Richtung und um den gleichen Betrag bewegt werden. Dementsprechend kann der Behälter 23 gleichzeitig Druckmedium aufnehmen, das aus einem Zylinder neu verdrängt wird, und Druckmedium in einen anderen Zylinder 9 abgeben. Auch dies hält Druckschwankungen im Druckmedium und damit Kraftschwankungen auf die Kolbenstange 6 klein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10035160 A1 [0002, 0003]
