用于生产纺织品的纺织机和纱线引导装置的制作方法

本发明涉及用于生产纺织品的纺织机和用于纺织机中的纱线引导装置。

背景技术：

1、在纺织品的自动化生产中，纺织机被用于以不同的方式加工大量的单个纺织线以生产纺织品。

2、在纺织加工的技术领域中，已知的有织布机、纬编机或经编机，它们在加工纺织线的功能原理上有本质不同。例如，在织布机上的加工是通过彼此正交的编织纺织线，同时彼此上下交替地运行来完成的，而在经编机上的加工是通过形成线圈(maschen)来完成的。

3、尽管存在这些差异，但在所有纱线加工的纺织机中，单个纺织线都被送入纺织机的工作区域。在工作区域内，纺织线的加工是基于纺织机的引导纱线的加工元件，通常是引导针等的相对运动。

4、从纺织机的纱线储存装置开始，单个纺织线被输送到工作区域，特别是输送到布置在工作区域中的纱线引导加工元件，由此确保在加工过程中，单个纺织线被稳定可靠地引导至工作区域中，精准定位且没有相互阻碍，例如缠结。

5、为此目的，纱线引导装置被使用，其将纺织线在张力下从纱线储存处转向至工作区域，例如通过偏转辊或类似装置。与纺织线接触的纱线引导装置的元件可移动地安装，以便提供可变的转向，使得纺织线的供给适配于接收纺织线的工作区域中加工元件的相对运动。以这样的方式，就有可能弥补所要供给的纺织线的量的短期增加或减少。

6、所述纱线引导装置不仅实现上述可变的转向功能，还作为纱线张紧器对由纱线引导装置引导的纺织线施加张力以将其张紧，从而与非张紧状态相比实现更好的引导。

7、这种纱线引导装置可从例如us 3631689a得知，其公开了一种具有用于纺织线的张紧装置的经编机，其中纺织线绕设于变向段上，变向段安装于一薄的且可变形的金属片状的弯曲弹簧的尖端，该弯曲弹簧对被引导的纺织线上施加张紧力。

8、然而，如us 3631689a所示，纺织线的变向和张紧的这些功能组合导致作用在纺织线上的张紧力变化，导致纺织线内的线张力变化。

9、这会导致纺织线在加工过程中产生不同的应变，特别是在纱线方向上，纱线在力的影响下变形，从而导致所生产的纺织品出现不期望的不规则情况。例如，在纺织品生产之后，纺织线经历局部不规则的应变，随后产生局部不规则的收缩，这最终导致纺织品成品的质量下降。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是为纺织品的自动化生产提供改进的可能性，以确保所生产的纺织品的高产品质量。

2、作为该问题的解决方案，提供了根据本发明的纺织机和这种纺织机的纱线引导装置。

3、各自的从属权利要求涉及优选的实施例，其中每个实施例可以单独提供或彼此相结合提供。

4、根据本发明的第一方面，提供了一种用于生产纺织品的纺织机，其包括纺织线存储装置；工作区域，所述纺织机在所述工作区域中加工来自所述纺织线存储装置的纺织线；以及纱线引导装置，纺织线通过所述纱线引导装置在张力下自所述纺织线存储装置引导至所述工作区域。所述纱线引导装置包括至少一转向元件，所述转向元件将与其接触的纺织线自所述纺织线存储装置转向至所述工作区域中，其中所述转向元件被安装成在第一端点位置和第二端点位置之间的位移范围内可以相对于所述纺织线存储装置移动；以及张紧装置，支撑所述转向元件并将张紧力施加在与所述转向元件接触的纺织线上，并且为此包括可通过移动所述转向元件变形的力元件。其中，平均变形力，即在所述转向元件的位移范围内所述力元件的变形力的平均值，与所述转向元件在第一端点位置或第二端点位置处所述力元件的变形力的比值为0.8-1.2。

5、所述平均变形力与某一端点位置的变形力之比在下文中也称为“力比”。

6、所述纺织品应被理解为独立于特定制造工艺的任何二维纺织产品。例如，编织品、针织品、毛毡、地毯、簇绒地毯、无纺布、机编花边、织网、穗带、多层织物或缝编织物。

7、所述纺织线由设置在工作区域中的纺织机的大量加工元件(例如，在经编机的情况下，由导纱针和复合针等经编元件)加工，这些针织元件在工作区域中彼此相对移动，以便将大量纺织线进行交织、编织、针织等。所述纺织线自纺织线存储装置中展开(通常设计为经线束)，并通过转向元件引导到工作区域。在工作区域中，纱线要么直接由加工元件接收，要么通过另外的转向元件进一步引导。

8、所述转向元件可以设计为可转动地或不可转动地皮带轮，或也可设计为弯曲的导向段，其中纺织线自纺织线存储装置绕过导向段的表面进入工作区域。

9、所述纱线引导装置不仅限于配合单根纺织线使用，而且优选地被设计为使得，自纺织线存储装置开始通过转向元件将大量的纺织线相互平行地引导至工作区域。

10、在加工过程中所述纺织线与转向元件相接触的情况下，其中所述转向元件位于所述位移范围内，施加在一个或多个纺织线上的张紧力不为零。所述张紧力由张紧装置的力元件根据转向元件的位移而产生的变形力提供。力元件应理解为可在力的影响下产生变形的任何元件，例如机械弹簧等。

11、所述转向元件的位移直接地或者通过传动机构传递给所述力元件并使得所述力元件变形，其中所述转向元件在第一端点位置的变形状态与所述转向元件在第二端点位置的变形状态之间的范围以下称为所述力元件的变形范围，这与位移范围直接关联或通过传动机构相关联。

12、在某种意义上，所述力元件的变形力应理解为所述力元件变形引起的反作用力的分力，所述分力沿着引起变形的所述力元件的点(施力点、承载点、位移点等)的位移方向作用。所述力元件的点的位移因此取决于所述转向元件的位移。

13、因此，所要的力比定义了在所述转向元件的位移范围内力元件的力-变形的关系，其中所述平均变形力与两个端点位置其中之一的变形力的大小偏差最多为20％。

14、所述力元件的变形力传递给所连接的转向元件(直接地或通过传动机构)并提供所述张紧力，所述张紧力通过转向元件传递给相接触的纺织线，使得纺织线中产生线张力，从而纺织线在张力下自纺织线存储装置引导至工作区域。

15、所述张紧力应理解为张紧装置提供的力，其对应于纺织线和转向元件之间的接触力。在多个纺织线的情况下，所述张紧力对应于各个纺织线与转向元件的各个接触力的总和。

16、根据力元件和转向元件的布置方式，所述张紧力可以与变形力(直接地)相对应，也可以通过传动机构的传动比与变形力相关联。

17、对于所述力比的要求确保了：在所述转向元件的位移范围内所述力元件的变形力的变化小，因此，由所述张紧装置施加的张紧力的变化也小，从而在很大程度上防止由此在纺织线内产生的线张力的变化。因此，纺织线在加工过程中具有均匀的变形，特别是在纺织线的纱线方向上具有均匀的应变，从而可以生产出具有高产品质量的纺织品。

18、根据本发明的纺织机提供了将纺织线转向至工作区域的特别有利的可能性，其中，用于补偿纺织线的过剩或不足的可变转向功能和将被引导到工作区域的纺织线的张紧功能以这样的方式相结合：纺织线通过转向元件在张力下进行可变的进给，其中张紧力有轻微的变化，从而使得纺织线中线张力有相应的小变化。

19、所述转向元件的位移传递给力元件以使其变形以提供张紧力，例如以所述力元件的端点位移的形式。

20、所述力元件的变形范围优选地从力元件的第一变形状态至变形更大的第二变形状态，以便可以在位移范围内的任何一点施加张紧力。换句话说，所述变形范围优选地不包括变形力等于零的力元件未产生变形的状态，其中力元件的塑性变形不应发生在变形范围内或者至少在变形范围内应当非常小。

21、从所述第一和/或第二端点位置开始时，所述张紧装置利用力元件，该力元件通过其变形力提供相应的最小张紧力来张紧纺织线，该变形力在变形范围内没有变化或仅略有变化。

22、在使用弹性固体元件，例如机械弹簧，作为力元件的一部分的情况下，在位移范围内线性的力-变形的关系非常不适用于本发明，因为它在位移范围内基本上不满足上述力比的要求。这样，us 3631689a中所示的金属弹簧也不适用。

23、相反地，例如具有递减的力-变形的关系的弹性固态元件是优选地，通过这种关系可以实现变形力的小变化，同时保持用于拉伸纺织线的最小张紧力。

24、所述力比包括力元件的平均变形力，其在所述转向元件的位移范围内的取平均值，应当理解为在位移范围内的所述力元件通常与变形相关的变形力的任意平均值。所述平均值以下用符号m表示，其可选地与辅助索引一起使用。

25、根据公式1或公式2，所述力比f1,2可以基于所述平均值m和第一端点位置处所述力元件的变形力f1或第二端点位置处所述力元件的变形力f2给出。

26、

27、

28、作为所述力比的基础的选择，即在第一端点位置具有的变形力的力比f1或者在第二端点位置具有的变形力的力比f2，是任意的并且优选在这样的方式选择：在用于生产纺织品的纺织机的操作过程中，所述转向元件放置时间更长的端点位置被选择为所述力比的一部分。

29、所述平均值m是在所述转向元件的位移范围内或在由此确定的变形范围产生张紧力的平均变形力的度量。例如，平均值可以是积分平均值mint(参见公式3)，离散数值的算术平均值等。

30、

31、在公式3中，f为所述力元件随着所述转向元件的位移x而产生的变形力，x_1、x_2分别表示第一端点位置、第二端点位置。所述位移x不一定与所述力元件的变形相对应，因为在转向元件和力元件之间可以布置任何类型的传动机构。在这样的情况下，可以通过已知的传动比将所述转向元件的位移转换为相应的变形。

32、应注意的是，所述转向元件的位移不限于平动位移或直线位移。例如，转向元件可以被安装成沿直线位移，但也可以使其围绕相应的承载点转动，其中转动的位移可以通过角度来描述。因此，上述公式3中使用的x也可以与沿直线或曲线的位移或角位移联系起来。

33、优选地，所述偏差最多为20％的要求既适用于第一端点位置的变形力的力比，也适用于第二端点位置的变形力的力比。也就是说，张紧装置应同时满足公式1和公式2的要求。

34、通过这种方式，对于张紧力在位移范围内的变化制定了更严格的要求，这比简单地关于对端点位置的要求提供了更大的安全性。

35、优选地，所述力元件的平均变形力，即在所述转向元件的位移范围内的平均值，与所述转向元件在第一端点位置或第二端点位置处所述力元件的变形力的比值为0.9-1.1，更优选地为0.95-1.05，特别优选地为1，从而系统地减小所述张紧力的变化。

36、优选地，所述纺织机包括若干构造基本相同的纱线引导装置，其中每个所述纱线引导装置被布置成引导单个纺织线或多个平行运行的纺织线。

37、通过这种方式，所有纺织线以相同的方式被引导进入工作区域，并受到构造相同的纱线引导装置的相同影响，从而能够生产更均匀的纺织品。

38、在一优选的实施例中，所述力元件配置为：在所述转向元件的位移范围内，所述力元件的最大变形力与所述力元件的最小变形力的比值为1至1.2。

39、这样，除了对所述变形力平均值的要求外，还基于所述变形力的极值引入了局部准则，从而也可以防止变形力仅在局部增大。

40、上述判据可以用数学形式表示为公式4，其中g为该比值，f为力元件的变形力，x为位移。

41、

42、优选地，在所述转向元件的位移范围内，所述力元件的最大变形力与所述力元件的最小变形力的比值为1-1.1，更优选地为1-1.05，特别优选地为1，从而系统地减小所述张紧力的局部变化。

43、在一优选的实施例中，所述张紧装置的力元件被设计成：在所述转向元件的位移范围内，所述力元件的变形力的平均变化率的大小小于或者等于1500n/m(牛顿/米，或者1.5n/mm)。

44、这样，除了要求变形力的平均值有小的偏差外，还要求所述力元件的力-变形的关系的微分(derivative)以平均形式表示。在力学意义上，该微分可以理解为所述力元件的刚度。所述变形力的变化率的要求确保了以此为基础的张紧力的变化率也保持在固定的范围内。

45、在下文中，所述平均值简写为m，是在用于产生张紧力的位移范围内所述变形力的平均变化的度量。例如，所述平均值m可以是是积分平均值mint(参见公式5)，离散数值的算术平均值等。

46、

47、优选地，在所述重定向元件的位移范围内所述力元件的变形力的平均变化率的大小小于或等于1000n/m(或者1.0n/mm)，更优选地小于或等于500n/m(或者0.5n/mm)，更优选地小于或等于100n/m(或者0.1n/mm)，特别优选地为0n/m(分别为0n/mm)，从而系统地减小所述张紧力的变化率的变化。

48、优选地，在所述重定向元件的位移范围内产生的所述力元件变形力的极值(最小值和/或最大值)的变化率的大小小于或等于1500n/m(或者1.5n/mm)，更优选地小于或等于1000n/m(或者1.0n/mm)，更优选地小于或等于500n/m(或者0.5n/mm)，更优选小于或等于100n/m(或者0.1n/mm)，尤其优选地为0n/m(或者0n/mm)。

49、这样，除了要求变形力的平均值有小的偏差外，还要求所述力元件的力-变形的关系的微分以极值形式表示。在此过程中，在所述位移范围内提出所述力元件的刚度的上限和/或下限，因此也可以排除刚度局部刚度增加或减小(locally in-or decreased)的情况，从而使得所生产的纺织品的产品质量更高。

50、在一优选的实施例中，所述张紧装置的力元件以这样的方式设计：在所述转向元件的位移范围内，其变形力恒定不变。

51、在一优选的实施例中，所述张紧装置的力元件以这样的方式设计：在所述转向元件的位移范围内，施加在与所述转向元件接触的纺织线上的张紧力在纺织线中产生0-1n(牛顿)的线应力。

52、术语“线应力”应当理解为：在垂直于纱线方向的平面剪切纱线时，作用于纱线方向上的法向力(拉伸力)，其表示纱线在剪切平面的法向应力的合力。

53、这确保了纺织线不会过度拉伸并随之产生过度变形，从而降低产品质量，甚至使纱线断裂。

54、优选地，所述力元件以这样的方式设计：在所述转向元件的位移范围内，施加在与所述转向元件接触的纺织线上的张紧力导致纺织线中的线应力为0-0.4n，特别优选为0-0.2n。

55、这确保了纱线可以在张力下被引导，仅轻微变形或拉紧，这反过来对产品质量有积极地影响。

56、在一优选的实施例中，所述力元件至少包括第一弹簧元件，根据所述转向元件的位移，所述第一弹簧元件通过其位移点的位移沿着位移的方向产生变形。

57、弹簧元件是在几何上设计为可弹性变形的弹性固态元件，例如板簧、碟形弹簧、螺旋弹簧等。所述位移方向可以是直的、弯曲的或有棱角的，这取决于所使用的弹簧元件的类型。所述位移点表示与转向元件的接口，其中可以在它们之间布置任何类型的连接方式或传动机构。

58、优选地，所述第一弹簧元件是具有递减的力-变形的关系的弹簧元件，在其变形范围内，随着变形量的变化，变形力的变化较小。

59、优选地，所述第一弹簧元件为等力弹簧，其在变形范围内具有基本上恒定不变的变形力。

60、优选地，所述力元件包括第二弹性弹簧元件，根据所述转向元件的位移，可以相对于所述第一弹簧元件串联或并联布置。

61、通过这种方式，根据串联和并联连接的基本原理，各个弹簧元件的力-变形的关系可以相互组合，以提供所述力元件的所需的“最终”力-变形的关系，以便产生与位移相关的张紧力。

62、在一优选的实施例中，所述第二弹簧元件相对于所述第一弹簧元件布置，使得通过所述转向元件的位移，所述第一弹簧元件被压缩并且所述第二弹簧元件被拉伸，或者所述第一弹性元件被拉伸并且所述二弹性元件被压缩。

63、上述拉伸和压缩应仅理解为两个弹簧元件变形状态的变化，而不是弹簧元件的绝对状态。

64、所述第一、第二弹簧元件的上述布置使得所述力元件的变形力是基于第一弹簧元件的变形力和第二弹簧元件的变形力的差值，该变形力用于产生张紧力，对纺织线进行张紧。

65、通过这种方式，即使在没有“精密”力元件的情况下，力元件也可以提供非常小的变形力，这将对其疲劳强度产生负面影响，并增加其对振动的敏感性。

66、在示例性的条件下，所述力元件的0.5n的变形力可以通过第一、第二弹簧元件分别为10n和9.5n的示例性变形力的差值来提供。

67、在一优选的实施例中，所述第二弹簧元件相对于第一弹簧元件布置，使得所述第一弹簧元件和第二弹簧元件被一起压缩或者被一起拉伸。

68、通过这种方式，可以提供用于多根纺织线的纱线引导装置，其中，重定向元件在工作区域的宽度方向上以这样的方式部分延伸，将多个纺织线从纺织线存储装置转向至工作区域，这些纺织线分布在工作区域的宽度方向上。

69、对于本例中的重定向元件，对于两根纺织线的示例情况，可以使用上述第一、第二弹簧元件的布置，允许将弹簧元件的单个变形力相叠加，从而为所述多个被引导的纺织线提供更高的变形力。

70、优选地，在上述多个纺织线被转向的情况下，所述张紧装置包括多个弹簧元件，这些弹性弹簧元件通过所述重定向元件的位移被一起压缩或拉伸。

71、在一优选的实施例中，所述张紧装置还包括调节元件，在纺织线与所述转向元件没有接触时，所述力元件的初始变形状态可通过所述调节元件调整。

72、通过这种方式，可以设置期望的预变形，使变形范围位于：所述力元件或第一弹簧元件的力-变形的关系的预期范围，或者，所述第一和第二弹簧元件“最终”力-变形的关系。

73、优选地，所述调节元件被设计作为所述力元件的可调支撑件，特别是作为所述力元件的承载点的支撑件，位于所述第一弹性元件的位移点。

74、在一优选的实施例中，至少所述力元件的第一弹簧元件构造为弹性弯曲梁，在所述转向元件的位移范围内，所述弹性弯曲梁具有弹性预变形，其中所述预变形的形式为在弯曲方向的挠曲，与所述第一弹簧元件的位移点的位移方向呈角度设置，其中所述弹性弯曲梁由于所述第一弹簧元件的位移点的位移而产生挠曲变化。

75、通过这种方式，提供了易于实现且成本效益的等力弹簧概念，该等力弹簧在相应的变形范围内具有基本上恒定不变的变形力，用于张紧纺织线的张紧力以此为基础。

76、在这种情况下，变形力被理解为所述力元件在位移方向上作用于位移点的反作用力。

77、此类弹簧元件也可称为初始变形的曲杆，对应于欧拉失稳，其具有的变形范围具有基本恒定不变的变形力。

78、优选地，所述力元件的所有弹簧元件设计为上述弹性弯曲梁。

79、在一优选的实施例中，所述力元件的至少一个弹性弯曲梁沿着其中心线的纵向延伸量大于所述弹性弯曲梁在垂直于所述中心线的横截面中的横截面延伸量，其中沿着弯曲方向的横截面延伸量小于沿着与弯曲方向正交的方向的横截面延伸量。特别地，所述力元件的所有弹性弯曲梁满足前述几何要求。基本上，提供一欧拉-伯努利梁，其在与弯曲方向正交的方向上比在弯曲本身的方向上具有更高的抗荷载截面惯性矩。从而较大的横截面拉伸确保了弹性弯曲梁的变形只在弯曲平面或平行于弯曲平面，该弯曲平面由所要求的弯曲方向和位移点的位移方向界定，使梁不与之正交移动，从而使弯曲梁的中心线始终保持在所述弯曲平面内。

80、优选地，所述弹性弯曲梁在所述横截面中具有矩形横截面形状，这提供了要制造的弯曲梁的成本效益设计。

81、在一优选的实施例中，所述张紧装置包括设置在所述力元件和所述转向元件之间的传动机构，所述传动机构确定所述转向元件的位移和所述力单元的变形之间的传动比。

82、通过这种方式，特别地所述位移和变形可以彼此适配。

83、在一优选的实施例中，所述传动机构的传动比基于所述力元件的力-形变的关系以这样的方式设定：在所述转向元件的位移范围内，施加在与所述转向元件接触的纺织线上的张紧力在纺织线中产生恒定不变的线应力

84、通过这种方式，所述力元件的变形力的变化可以通过传动机构以这样的方式得到额外的补偿：所述张紧力在位移范围内最好是恒定不变的。

85、在一优选的实施例中，所述纺织机为经编机，是将纺织物以经编织物的形式来生产的经编区域。

86、特别地，在使用经编机时，工作区域内纱线加工元件的相对运动比较大，在此过程中，利用本发明的纱线引导装置对纺织线进行有利的张紧，张紧力仅略有变化甚至恒定不变，从而实现纺织品生产的针织品的高产品质量。

87、根据本发明的第二方面，提供根据本发明的第一方面的纺织机的纱线引导装置。

88、所述纱线引导装置设计为用于根据第一方面的纺织机上，其在发明纺织机的过程中可以根据所述实施例之一设计。

89、通过这种方式，提供了一种改进方案，通过该方案可以以简单且经济高效的方式对现有的纺织机进行改进，以提供具有上述优点的纺织机。

90、下面将参照说明书附图中的图示对本发明的其它方面和优点，以及上述各方面和特征的更具体的实施例进行描述。