DE4320956C2

DE4320956C2 - Verfahren zur Herstellung einer Sollbruchstelle an einer Maschinennadel sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Maschinennadel

Info

Publication number: DE4320956C2
Application number: DE4320956A
Authority: DE
Inventors: Johannes Prof Dr Rer N Gartzen; Andreas Dr Ing Gebhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: DE4320956A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sollbruchstelle an einer Maschinennadel mit einem Nadelöhr und einer Fadenführungsnut, gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Maschinennadel gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 2.

Aus der eigenen Anschauung der Anmelder ist es bereits bekannt, den Schaft einer solchen Maschinennadel im freien Bereich, dies ist der Bereich, der nicht von den Einspannmitteln abgestützt wird, mit einer umlaufenden Nut zu versehen, die mindestens im nicht abgeflachten Bereich umläuft. Diese Nut wird zerspantechnisch, z. B. durch Schleifen, hergestellt. Bei unzulässiger Biegebelastung bricht die Nadel an dieser Stelle.

Bedingt durch die von den Gesetzen der Physik bestimmte minimale Größe des Schleifwerkzeuges ist diese umlaufende Nut recht groß und es ist der Zeitaufwand zu ihrer Herstellung ebenfalls groß. Außerdem gibt es bei dieser Sollbruchstelle keine bevorzugte Brechrichtung. Es wäre jedoch erwünscht, die Nadel bei einer bestimmten Belastungsrichtung schnell und bei anderen Belastungsrichtungen erst später brechen zu lassen. Auch ist es nicht immer erwünscht, daß die Nadel am Schaft bricht. Für bestimmte Einsatzfälle und bei bestimmten Nadeltypen wäre es wünschenswert, wenn die Nadel in einem anderen Bereich brechen würde. Das Einbringen einer solchen Nut in einem anderen Bereich ist jedoch nicht möglich, weil hierdurch die Verchromung der Nadel in unzulässigem Umfang verletzt würde. Dies würde die Nadel unbrauchbar machen.

In der DE-OS 23 30 483 ist eine Zungennadel gezeigt, in die mit Laserstrahlen Löcher einbringbar sind. Diese Löcher haben die Funktion, Material auf den Innenseiten der verformten Seitenwandabschnitte, zwischen denen sich ein fertigungsbedingter, aber unerwünschter Zwischenraum befindet, anschmelzen zu können und somit eine Verbindung, sprich Verschweißung der gegenüberliegenden Seitenwandabschnitte herbeizuführen.

Außerdem ist aus der DE-Z. Werkstatt und Betrieb 1975, H. 8, S. 495-498, die Einbringung kleiner Bohrungen mittels Laser bekannt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschinennadel so auszubilden, daß die Anzahl der beim Umgang mit den Nadeln brechenden Nadeln reduziert wird. Es soll ein Verfahren zur Herstellung einer Sollbruchstelle an einer derartigen Maschinennadel vorgeschlagen werden, das zu einer Reduktion der Anzahl der in der Praxis brechenden Nadeln führt. Diese Aufgabe wird mit einer Maschinennadel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Die verfahrensmäßige Lösung wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erzielt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 7.

Die erfindungsgemäße Sollbruchstelle kann weitaus stärker als im Stand der Technik ausgebildet sein und sie wird trotzdem bei Belastungen der Nadel aus beliebigen Richtungen immer die schwächste Stelle bilden.

Verfahrensmäßig wird vorgeschlagen, die Nut oder Bohrung der Sollbruchstelle mittels eines Lasers einzubringen. Die Laserbearbeitung hat den Vorteil, daß im Umfeld der Nut bzw. der Bohrung das Nadelmaterial versprödet wird und damit die Nadel nicht zum Verbiegen sondern stärker zum Bruch neigt. Dadurch kann mit minimalem Materialabtrag das geforderte Ziel erreicht werden.

Mit einem geeigneten Leistungslaser lassen sich feinste Nuten und feinste Bohrungen an beliebigen Stellen und gradlinig sowie quer gerichtet verlaufend erzeugen, so daß die Einbringung solcher Nuten und Öffnungen an gewünschter Stelle möglich wird, wodurch eine bevorzugte Brechrichtung erzielbar ist. Durch die Anwendung eines Lasers wird zudem die Verchromung der Nadel nicht in unzulässiger Weise beschädigt. Die Bohrungen oder Nuten können einzeln oder in Mehrfachanordnung untereinander und/oder nebeneinander an beliebigen Stellen der Nadel vorgesehen sein, so daß ein bevorzugter Bruch an beliebig bestimmbaren Stellen und in gewünschten Vorzugsrichtungen erzwungen werden kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Nut und/oder Bohrung im freien Schaftteil des Schaftes eingebracht werden. Hierdurch kann ein evtl. Bruch in diesen Bereich der Nadel verlegt werden, wobei hier auch eine Kombination von Nut und Bohrung oder von mehreren Nuten oder mehreren Bohrungen möglich ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung wiederum sieht vor, daß mindestens eine Bohrung hinter der Fadenführungsnut eingebracht wird. Hierdurch kann ein Bruch in diesem Bereich und in gewünschter bevorzugter Richtung erreicht werden.

Eine andere Ausgestaltung wiederum sieht vor, daß im freien Schaftteil mittels Laser zwei axial versetzte Querschnittschwächungen eingebracht werden. Hierdurch kann bei Einhaltung einer gewünschten Vorzugsrichtung für das Brechen eine größere elastische Abbiegung vor dem Bruch erreicht werden.

Ergänzend wird dann nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß die Haupterstreckungsrichtungen der Querschnittschwächungen in einem Winkel zueinander verlaufend eingebracht werden. Hierdurch wird die Lage mehrerer bevorzugter Brechrichtungen zueinander festgelegt.

Schließlich wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß Querschnittsschwächungen sowohl im freien Schaftteil als auch im Bereich der Fadenführungsnut eingebracht werden. Hierdurch können einerseits bevorzugte Brechrichtungen an unterschiedlichen Stellen festgelegt werden und es ist andererseits möglich, einen Sollbruch bei unterschiedlichen Belastungslagen in einer bevorzugten Richtung zu erreichen.

Die Verwendung eines entsprechend energiereichen Laserstrahls zur Erzeugung der notwendigen Querschnittsschwächung erlaubt es, sehr kleine Bohrungen bzw. Öffnungen an gewünschter Stelle und geradlinig verlaufend einzubringen, die visuell kaum noch wahrnehmbar sind. Solche kleinen Öffnungen können wegen ihrer Kleinheit und ihrer glatten Kantenflächen nicht nur im Bereich des Nadelschaftes sondern nunmehr auch im Nadelbereich selbst und auch im Bereich der Fadenführungsnut ohne schädliche Auswirkungen eingebracht werden. Damit wird es auch erstmals möglich, eine Sollbruchstelle in den Nadelbereich selbst zu verlegen. Die erforderliche Lasertechnik selbst ist gut bekannt und wird gut beherrscht, so daß an dieser Stelle hierauf nicht näher eingangen werden muß. Anhand der beigefügten Zeichnungen sollen daher lediglich beispielhaft verschiedene Lagen solcher Bohrungen und Nuten erläutert werden. Zur Herstellung solcher Bohrungen und Nuten soll immer ein Laser verwendet werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Ansicht in Richtung des Pfeils C der Fig. 2,

Fig. 2 Ansicht in Richtung des Pfeils A der Fig. 1 als Ausbruch und

Fig. 3 Ansicht in Richtung des Pfeils B nach Fig. 2.

In den Abbildungen ist in verschiedenen Ansichten eine Maschinennadel 1 abgebildet, mit einem Nadelöhr 2, dem sich in üblicher Weise in Längsrichtung der Maschinennadel verlaufend eine Fadenführungsnut 3 anschließt, die sich z. B. bis zu einem abgeflachten Bereich 12 am Schaft 9 der Maschinennadel 1 erstrecken kann. Die Maschinennadel 1 kann hierbei alle gängigen und bekannten Formen aufweisen. Die in den Abbildungen dargestellte Maschinennadel stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar.

Als Sollbruchstelle kann im freien Schaftteil 10 eine Bohrung 5 und/oder eine Nut 4 z. B. auf der dem abgeflachten Bereich 12 gegenüberliegenden Seite eingebracht sein, während die Bohrung 5 beispielsweise senkrecht zur Fläche des abgeflachten Bereiches 12 aber durchaus auch alternativ parallel zu ihr verlaufen kann. Auch ist es durchaus möglich, Nut 4 und Bohrung 5 parallel zueinander aber auch senkrecht zueinander verlaufen zu lassen. Hierbei können sie in allen Varianten in der gleichen Ebene oder, wie dargestellt, axial versetzt eingebracht werden. Sie können hierbei sowohl in ihrer axial versetzten Lage als auch dann, wenn keine axiale Versetzung vorliegt, in ihren Hauptverlaufsrichtungen einen Winkel 11 miteinander bilden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schaft eine Bohrung 6 und/oder 7 und/oder 8 vorgesehen sein, wobei alle Bohrungen in einer Ebene angeordnet sein können oder axiale versetzt angeordnet sein können. Auch in ihrer Drehwinkellage können sie sowohl in der gleichen Ebene als auch in axial versetzten Ebenen zueinander verdreht angeordnet sein. In der Darstellung nach den Fig. 1 und 2 verlaufen die Bohrung 6 einerseits sowie die Bohrungen 7 und 8 andererseits um 90° verdreht zueinander, wobei die Bohrungen 7 und 8 in der Fadenführungsnut 3 münden. Die Verwendung einer Nut verbietet sich im Bereich des Nadelkörpers, es sei denn, daß eine solche Nut sehr weit oben in der Nähe des Schaftes 9 eingearbeitet wird, weil in anderen Lagen bei größeren Abmessungen dieser Nut das zu durchstechende Gewebe mit seinen Fäden sich in dieser Nut verfangen könnte. Es ist jedoch durchaus möglich eine solche Nut als Einschnitt so fein herzustellen, daß ein Verfangen im zugeordneten zu durchstechenden Gewebe nicht mehr möglich ist. In einem solchen Fall kann eine Nut auch im Bereich des Nadelkörpers an beliebiger Stelle vorgesehen werden.

Lage, Anzahl, Größe und Lageort der beschriebenen Bohrungen bzw. Nuten und deren Drehwinkellage bzw. Drehwinkellage zueinander, bestimmen das Bruchverhalten der Nadel und können mittels der anzuwendenden Laser technik in solcher Anzahl, Lage und Größe eingebracht werden, daß das gewünschte Bruchverhalten erzielt wird. Die Nuten und Bohrungen weisen hierbei Oberflächen hoher Qualität auf, so daß unerwünschte Kerbspannungen durch microgeometrische Anrisse vermieden werden. Die Anwendung der Lasertechnik macht es außerdem möglich, die Verchromung der Nadel nicht zu verletzen bzw. die Verletzungen mindestens in einem tolerierbaren Bereich zu halten. Die Vorzugsbruchrichtung wird durch die Lage der Nuten oder Bohrungen und zwar sowohl hinsichtlich der Drehwinkellage als auch hinsicht lich der Asymmetrie erreicht. Letzteres bedeutet, daß solche Bohrungen nicht unbedingt mitten durch den Nadelkörper gehen müssen, sondern durchaus auch seitlich versetzt sein können, wodurch erreicht wird, daß selbst in der Ebene der bevorzugten Bruchrichtung eine weitere Bevorzugung in der einen Biegerichtung erreicht werden kann, während die Nadel in der entgegengesetzten Biegerichtung eine höhere Bruchsicherheit aufweist. Die Anordnung solcher Sollbruchstellen beeinflußt auch in keiner Weise den Fadenlauf.

Bezugszeichenliste

1 Maschinennadel
2 Nadelöhr
3 Fadenführungsnut
4 Nut
5 Bohrung
6 Bohrung
7 Bohrung
8 Bohrung
9 Schaft
10 freier Schaftteil
11 Winkel
12 abgeflachter Bereich

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Sollbruchstelle an einer Maschinennadel (1) mit einem Nadelöhr (2) und einer Fadenführungsnut (3) sowie mit einem Schaft (9) durch Schwächung des Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß zur Querschnittsschwächung mindestens eine gerade und quer sich erstreckende Nut (4) geeigneten Querschnitts und/oder mindestens eine quer verlaufende Bohrung (5, 6, 7, 8) geeigneten Durchmessers mittels Laser eingebracht wird.

2. Maschinennadel (1) mit einem Nadelöhr (2), einer Fadenführungsnut (3), einem Schaft (9) sowie mindestens einer Sollbruchstelle, dadurch gekennzeichnet, daß zur Querschnittsschwächung mindestens eine gerade und quer sich erstreckende Nut (4) geeigneten Querschnitts senkrecht zur Nadelöhrbohrung und senkrecht zur Nadellängsachse und/oder mindestens eine quer verlaufende Bohrung (5, 6, 7, 8) geeigneten Durchmessers parallel zur Nadelöhrbohrung vorgesehen ist.

3. Maschinennadel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Nut (4) und/oder Bohrung (5) im freien Schaftteil (10) des Schaftes (9) vorgesehen sind.

4. Maschinennadel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bohrung (6) hinter der Fadenführungsnut (3) vorgesehen ist.

5. Maschinennadel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im freien Schaftteil (10) zwei axial versetzte Querschnittschwächungen (4, 5) eingebracht sind.

6. Maschinennadel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupterstreckungsrichtungen der Querschnittschwächungen (4, 5) einen Winkel (11) miteinander einschließen.

7. Maschinennadel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnittsschwächungen (4, 5; 6, 7, 8) sowohl im freien Schaftteil (10) als auch im Bereich der Fadenführungsnut (3) vorgesehen sind.