具有指示器层的纺织工具
技术领域
本发明涉及被设计成在纺织机中使用的纺织工具。纺织工具被用于例如形成针迹或者在纺织机中操纵或引导线或线部分。这种类型的纺织工具例如能够是机器针，例如，机器缝纫针、机器经编针、机器纬编针、机器簇绒针、钩、导针、移圈针（transfer needle）、线梳等（举例来说）。例如，在用磨蚀性纱线生产技术纺织品时形成针迹的情况下，这样的纺织工具可能会被暴露于高水平的磨损。在缝纫针、经编针和/或簇绒针的情况下，也可能会由于在针织品生产过程期间针所穿刺通过的结实的或磨蚀性材料而导致高水平的磨损。
背景技术
DE 101 26 118 A1描述了具有芯材料的磨损部件，该芯材料设置有薄磨损保护层。中间层能够被可选地够设置在磨损保护层与芯材料之间。
为了生产高品质纺织品，必须及时更换已经承受由磨损造成的严重磨耗的纺织工具。否则，可能会在所生产的纺织产品中发生错误或不整齐。虽然使用了磨损保护层，但是纺织工具的磨损无法被避免，而仅仅是被减少。纺织工具的寿命或使用寿命能够取决于具体使用而显著地变化，并且因此操作者难以确定应当更换纺织机中的纺织工具的准确时间。
发明内容
本发明的目标因此能够被认为是产生这样的纺织工具：其中能够容易地确定磨损状态。
该问题通过根据权利要求1所述的纺织工具来解决。纺织工具能够通过根据权利要求15的方法来生产。
根据本发明的纺织工具具有工作部分，纺织工具在该工作部分处与一根线、与多根线、纤维材料和/或无纺材料进行接触。工作部分被设计成引导线或者定位线，或者在纺织生产期间以适当方式作用在线上。纺织工具特别地还具有保持部分，该保持部分被设计成将纺织工具布置在纺织机中并且为此目的与纺织机的对应保持机构或者承载连接部（bearing meeting）配合。
纺织工具例如可以是机器纬编针、机器经编针、机器簇绒针、机器缝纫针、钩、引导针、移圈针、线梳等。
纺织工具有包括芯材料的工具芯。优选地，使用金属材料或者例如钢合金的金属合金作为芯材料。
工具芯至少部分地设置有磨损保护层。磨损保护层至少在纺织工具的工作部分中覆盖工具芯。磨损保护层包括与工具芯的芯材料不同且特别地比芯材料具有更大硬度的材料。磨损保护层例如可以是硬铬层，特别是电镀硬铬层、氧化铝层、碳层、DLC层、PVD层、CVD层、碳化物层（例如，碳化钛层（TiC））或者氮化物层（例如，氮化钛铝层（AlTiN）或氮化碳钛层（TiCN））。例如，DLC层能够是含氢的无定形碳层（a-C:H）。
指示器层被设置在磨损保护层与芯材料之间、至少在至少一个指示器区中。指示器层能够被设置在所述磨损保护层也被设置在其中的整个区域中。指示器层还能够仅仅在所述至少一个指示器区中被设置在工作部分中，该指示器区并不覆盖工具芯被磨损保护层覆盖的整个区域。所述至少一个指示器区因此能够比工具芯区域被磨损保护层覆盖的区域更小。所述至少一个指示器区优选地至少被设置在工作部分中的如下区域中：当所述工具按照预期来使用时，纺织工具在该区域中发生最大磨损。
指示器层在颜色方面被选择成使得容易用肉眼将指示器层与磨损保护层且优选地还与工具芯在光学上区分开。能够通过在磨损保护层与指示器层的颜色之间的、或者可选地以及在工具芯与指示器层的颜色之间的对比度和/或波长的足够差异来实现该可识别性。
指示器层能够具有拥有窄带波长光谱的颜色，其带宽特别地小于30nm或者小于20nm或者小于10nm，其中，带宽完全位于人眼可见的光的范围内。此外或者替代性地，取决于当被白光照射时磨损保护层的平均亮度LV和指示器层的平均亮度LI的第一对比度K1可以是至少0.3或者至少0.5或者至少0.7。这根据以下公式来计算：
此外或者替代性地，取决于当被白光照射时工具芯的芯材料的平均亮度LK和指示器层的平均亮度LI的第二对比度K2可以是至少0.3或者至少0.5或者至少0.7。这根据以下公式来计算：
指示器层优选地具有不同于金属颜色（例如，炭黑色、灰色、银色）且能够在没有光学辅助的情况下被眼睛察觉的颜色。指示器层优选地具有信号颜色，例如红色、橙色或者黄色。
在一种实施例中，指示器层还能够包含荧光材料，特别是磷光材料。能够通过使用特定光波长（例如，借助于UV光）照射来激发荧光。
如果用于纺织工具的磨损保护层被沉积在所述至少一个指示器区上，则被设置在其下方的指示器层可见。纺织机的操作者因此能够快速识别在纺织工具上的严重磨损点。如果指示器层从外部可见，则这意味着在该点处磨损保护层被损坏或者被完全去除，并且最迟此时必须更换纺织工具。先前，难以使用肉眼看到这种类型的磨损，这是因为通常芯材料和磨损保护层并非在光学上彼此不同或几乎并非在光学上彼此不同。特别是在工厂建筑中，先前不可能快速且简单地检测纺织工具的磨损状态。由于作为在芯材料与磨损保护层之间的中间层的在光学上可显著区分的指示器层的原因，能够快速且容易地识别严重磨损。操作者能够在对所生产的纺织产品的品质具有不利影响或者纺织工具的破坏或损坏之前立即采取措施，纺织工具的破坏或损坏在一些情况下可能会导致高的报废成本或机器的更长停机时间。
指示器层特别地不具有磨损保护效果并且能够具有比磨损保护层的硬度更低的硬度，并且可选地还具有比工具芯的芯材料的硬度更低的硬度。
在一些示例性实施例中，纺织工具在工作部分中可以具有线槽，其被设计成用于引导线，所述线槽例如是针眼、导针的通孔、钩上的由相对的边缘界定的槽、机器纬编针的钩内部区域等等。
优选的情况是，指示器层具有第一层厚并且磨损保护层具有第二层厚。术语“层厚”应被理解为意味着当纺织工具处于未磨损状态中时特定层在边缘区之外所具有的所述层的厚度，能够取决于生产方法在该处去除层厚。第一层厚和第二层厚在所述至少一个指示器区中至少在一点处、多点处或者所有所考虑的点处是不同的。指示器层的第一层厚优选地小于所述磨损保护层的第二层厚，例如是所述磨损保护层的第二层厚的至多二分之一或者五分之一或者十分之一。
磨损保护层的第二层厚在工作部分内可以是变化的。例如，在线槽内的磨损保护层的第二层厚可以小于在线槽外的磨损保护层的第二层厚。
优选的情况是，在工作部分内且在线槽外的磨损保护层的第二层厚是至少1.0μm。在优选实施例中，在工作部分内的磨损保护层的第二层厚是至多15μm。例如，第二层厚能够是11μm且具有±4μm的公差。
有利的情况是，指示器层的第一层厚是至少0.1μm且优选地至多1.0μm。
在纺织工具的一种示例性实施例中，保持部分的至少部分能够没有磨损保护层和指示器层。
可以例如通过物理或者化学过程（例如PVD过程、CVD过程或者PACVD过程）来施加磨损保护层和/或指示器层。还可以通过溅射过程来施加指示器层。磨损保护层还可以是电镀层并且可以通过电镀过程被施加。
优选的情况是，指示器层被直接施加到芯材料。此外优选的情况是，至少在所述至少一个指示器区中，在指示器层与磨损保护层之间不提供其他中间层，而是磨损保护层被直接施加到指示器层。如果所述至少一个指示器区比磨损保护层覆盖更小的区域，则磨损保护层能够在所述至少一个指示器区之外被直接施加到工具芯。
在一种实施例中，指示器层能够包括多个指示器区和/或具有孔或槽的连续指示器区，其中至少一个连接区被形成在所述至少一个指示器区之外。在所述至少一个连接区中，在磨损保护层与工具芯的芯材料之间存在直接连接。连接区在连接区的边缘处能够例如完全由所述至少一个指示器区界定。借助于这种类型的实施例，能够在所述至少一个连接区中或在所述至少一个指示器区之外在磨损保护层与工具芯之间产生直接连接。特别是在指示器层比工具芯的芯材料所提供的至磨损保护层的粘附更弱情况下，该实施例是有利的。
如上文所描述的纺织工具如下所述被生产：
首先，由芯材料生产工具芯。之后，在所述至少一个指示器区中将指示器层优选地直接施加到工具芯。最后，将磨损保护层在所述至少一个指示器区中施加到指示器层并且可选地在所述至少一个指示器区之外施加到工具芯。在此可能的是，磨损保护层整体仅被施加到所述至少一个指示器层。替代性地，磨损保护层能够在所述至少一个指示器区之外（例如，在至少一个连接区中和/或工作部分之外）也被直接连接到工具芯和/或另一中间层。
在本发明的情况下的指示器层不被用于保护纺织工具抵抗磨损。因此其能够比磨损保护层和/或比工具芯的芯材料具有更低的硬度。在指示器层的情况下，特别地与磨损保护层的颜色的光学可区分性发挥作用。
附图说明
本发明的有利实施例将由从属权利要求、说明书和附图变得显而易见。将在下文基于附图更详细地解释本发明的优选示例性实施例，在附图中：
图1-图4均示出了纺织工具的示例性实施例的非常示意性的基本图示；
图5示出了处于无磨损状态的根据本发明的纺织工具的工具芯、指示器层和磨损保护层的基本图示；
图6示出了根据图5的示意性分层结构，其中，磨损保护层在一点处通过磨损被去除并且指示器层是可见的；
图7-图9均示出了在替代性示例性实施例中的分层结构的生产的基本图示。
具体实施方式
图1-图4均以非常示意性的方式示出了纺织工具10的示例性实施例。纺织工具10例如可以是：机器缝纫针11（图1）；导针12（图2），例如用于经编机的导针；用于纬编机的钩13（图3）；或者机器纬编针14（图4）。替代所示出的示例性实施例，纺织工具10还可以是簇绒针、机器经编针、移圈针或者类似件。
每个纺织工具10具有工作部分15，其被设计成当纺织工具10被按照预期来使用时与一条线或多条线进行接触并且影响或者引导该线。在所示出的示例性实施例中，纺织工具10在工作部分15中具有线槽16，其被设计成以便在纺织产品的生产期间引导线。线槽16在机器缝纫针11的情况下能够通过线孔眼形成、在机器导针12的情况下能够通过工作部分15中的通孔形成、在钩13的情况下能够通过在钩13的前部区域中的凹口来形成并且在机器纬编针14的情况下能够通过钩内部区域形成。
每个纺织工具10此外包括保持部分17，纺织工具10能够借助于保持部分17被保持或者安装在所讨论的纺织机中。
纺织工具10具有多层结构。其包括由芯材料制成的工具芯20。例如，芯材料包括金属合金，优选地包括钢合金。然而，该芯材料并不足够耐磨损。因此纺织工具10至少在工作部分15中设置有磨损保护层21。磨损保护层21在工作部分15中完全地覆盖工具芯20。磨损保护层21可以可选地还在工作部分15之外延伸。
例如，含碳层（例如，DLC层）能够被用作磨损保护层。DLC层可被实现为含氢的无定形碳层（a-C:H）。替代性地，硬铬层、碳化物和/或氮化物层能够被用作磨损保护层21。在示例性实施例中，磨损保护层21能够是碳化钛层、氮化钛铝层或者氮化碳钛层。磨损保护层21也能够被实现为氧化铝层。磨损保护层21能够以例如PVD过程、CVD过程或者PACVD过程的物理或化学过程被施加。磨损保护层21优选地是电绝缘的。
指示器层23至少在工作部分15内的至少一个指示器区22中被直接设置在磨损保护层21下方。所述至少一个指示器区22能够覆盖整个工作部分15或者仅仅覆盖工作部分15的部分或区域，特别是当纺织工具10被按照预期来使用时经受最大磨损的那些区域，例如，线槽16的边缘或内部区域。
指示器层22被着色成不同于磨损保护层21、并且优选地也不同于工具芯20的芯材料。特别地，颜色差异如此明显以致观察者不需要任何光学放大辅助（例如，光学放大照相机、显微镜、放大镜等等）以便区分指示器层23与磨损保护层21。指示器层23优选地被着色成信号颜色，例如，红色、黄色、橙色或者也能是绿色、蓝色等等。与磨损保护层21或芯材料相比的对比度和/或指示器层23的颜色的波长被选择成使得纺织机的操作者能够特别是在没有光学辅助的情况下察觉到颜色的差异。
在一种示例性实施例中，指示器层23能够包含荧光（luminescent）颗粒或材料，并且优选地包含磷光颗粒或材料。因此当纺织工具被照射时其能够被容易地且清楚地识别。
图5示出了在未使用的纺织工具10或者未磨损的磨损保护层21的情况下在至少一个指示器区22中的分层结构。在层厚能够连续减小的边缘区域之外处，在层21、23尚未经受磨损的情况下，指示器层23具有第一层厚d1并且磨损保护层具有第二层厚d2。两个层厚d1、d2在所述至少一个指示器区22内的同一个所考虑的点处是不同的，并且指示器层23的第一层厚d1优选地小于第二层厚d2。第二层厚d2能够在工作部分15内是变化的。例如，在线槽16内的第二层厚d2能够不同于在线槽16外的第二层厚d2。例如，在线槽16内的第二层厚d2能够小于在线槽16外的第二层厚d2。
指示器层23的第一层厚d1在所述至少一个指示器区22内能够是变化的或者能够是恒定的。
图6示意性地示出了如下情形：其中，在磨损点30处的磨损保护层21已经通过磨损而被去除，特别是通过与一根线、与多根线、与纤维材料和/或与无纺材料的磨蚀性接触而被去除。因此指示器层23在磨损点30处被暴露。因为指示器层23在磨损点30处可见，所以能够通过在保护层21与指示器层23之间的光学或颜色差异（波长和/或对比度）来快速且容易地识别纺织工具10的高水平磨损，并且能够开始更换纺织机中磨损的纺织工具10。因此避免了纺织工具的破坏，或者防止了由磨损造成的所生产的纺织产品的错误或品质损伤。
在优选实施例中，在线槽外的第二层厚d2能够是至少1.0μm至至多15.0μm。在线槽16内，特别地在具有非常小的线槽尺寸的线槽16内，第二层厚d2也能够小于1.0μm。
优选地，指示器层23的第一层厚d1在所述至少一个指示器区22的每个点处是至少0.1μm。在所述至少一个指示器区内的指示器层23的最大厚度优选地是1.0μm。
在所述至少一个指示器区22内的指示器层23优选地被直接施加到工具芯20的芯材料。在所述至少一个指示器区22中，磨损保护层21被直接施加到指示器层23。在所述至少一个指示器区22之外，磨损保护层21（如果提供的话）被直接施加到工具芯22。
在此处描述的示例性实施例中，在尚未经受磨损的状态下，磨损保护层21形成工作部分15中的最外层。
在示例性实施例中的磨损保护层21比工具芯20的芯材料具有更大的硬度。指示器层23的硬度例如低于磨损保护层21的硬度且/或低于工具芯20的芯材料的硬度。被着色的指示器层23所具有的任务仅仅是指示在磨损点30处磨损保护层21是否已经被完全去除。其不被设计成保护工具芯20抵抗磨损。
在一种示例性实施例中，能够在整个工作部分15中提供指示器层23和磨损保护层21。在生产期间，首先提供工具芯20。之后通过化学过程、物理过程、电镀过程或者溅射过程来施加指示器层23。在施加指示器层23之后，借助于物理或化学沉积过程施加磨损保护层21。
在图7-图9中示出了分层结构的替代性实施例。其中，提供了多个指示器22，或者连续的指示器区22包括孔，每个孔形成连接区31（图9）。在该连接区31中，在工作部分15内未提供指示器层23。在这些连接区31中，磨损保护层21与工具芯20直接接触。在磨损保护层21的粘附可能会被指示器层23阻碍的情况下，则这种类型的实施例能够是有利的。在连接区31中，磨损保护层21与工具芯20直接连接并且形成结实的粘性结合。
在图9中仅仅示意性地示出了连接区31。每个连接区31的轮廓和大小能够适于机械需求。以这样的方式选择具有所述至少一个指示器区22的部分：使得它们被设置在具有高磨损的区域中，以使得通过指示器层23的露出而可见在磨损点30处的磨损。所述至少一个连接区31能够被所述至少一个指示器区22完全围绕。
根据图9的所述至少一个指示器区22和所述至少一个连接区31能够这样生产：当指示器23被施加时，稍后形成连接区31的区域均被直接施加到工具芯20的遮蔽材料32遮蔽。邻近遮蔽材料32的指示器层23之后能够被施加到所述至少一个指示器区22中（图7）。遮蔽材料32之后能够被去除（图8）。因此在指示器层23中产生孔33，工具芯20在该孔33处被暴露并且不被指示器层23覆盖。如果之后施加磨损保护层21，则其渗透到孔33中并且在因此产生的连接区31中与工具芯20形成直接连接（图9）。在工作部分15内的连接区31因此能够被一个或更多个指示器区22完全围绕。
本发明涉及被设计成在纺织机中使用的纺织工具，所述纺织机例如是纬编机、经编机或者缝纫机。纺织工具10具有工作部分15，其特别地包括用于引导线的线槽16。在工作部分15中，纺织工具10与该线、与多根线、纤维材料和/或无纺材料进行接触并且经受增加的磨损。因此，磨损保护层21至少在工作部分15中被施加到工具芯20。指示器层23被布置在工作部分15中的至少一个指示器区22中紧邻磨损保护层21，在磨损保护层21与工具芯20之间。指示器层23被着色成不同于磨损保护层21且优选地也不同于工具芯20，并且特别地能够在没有光学放大辅助的情况下被区分。
附图标记列表:
10 纺织工具
11 机器缝纫针
12 机器导针
13 钩
14 机器纬编针
15 过程步骤
16 线槽
17 保持部分
20 工具芯
21 磨损保护层
22 指示器区
23 指示器层
30 磨损点
31 连接区
32 遮蔽材料
33 孔
d1 第一层厚
d2 第二层厚
