DE10028190A1

DE10028190A1 - Bremsvorrichtung für laufendes faden- oder bandförmiges Gut

Info

Publication number: DE10028190A1
Application number: DE10028190A
Authority: DE
Inventors: Florian Schmidt; Sven Lange
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-20

Abstract

Bei einer Bremsvorrichtung für bewegtes faden- oder bandförmiges Gut (1) mit mindestens einem zur Führung des Gutes (1) vorgesehenen Führungskörper (2, 5), mindestens einem Bremskörper (8) zur Übertragung einer vorgegebenen Bremskraft auf das über den Führungskörper (2, 5) laufende Gut (1) und Mitteln zur Erzeugung und Steuerung der Bremskraft wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Erzeugung der Bremskraft mindestens ein mit einem Fluid gefülltes flexibles Kissenelement (3) sowie Mittel zur Erzeugung und Steuerung des Fluiddruckes im Kissenelement (3) umfassen. Das in einer Ausbildungsform schlauchförmige Kissenelement (3) kann selbst als Bremskörper dienen und unmittelbar auf das Gut (1) wirken oder aber Kraft auf einen gesonderten Bremskörper (8) ausüben. Besonders vorteilhaft ist, dass das Kissenelement (3) auf eine große Anzahl von Fäden, Bändern oder dergleichen gleichzeitig mit derselben Bremskraft wirken kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für laufendes faden- oder bandförmiges Gut, mit mindestens einem zur Führung des Gutes vorgesehenen Führungskörper, mindestens einem Bremskörper zur Übertragung einer vorgegebenen Bremskraft auf das über den Führungskörper laufende Gut und Mitteln zur Erzeugung und Steuerung der Bremskraft.

Bei der Verarbeitung von faden- oder bandförmigem Gut oder dergleichen, z. B. Textilfäden, Fasern, Draht, Tapes oder Rovings, ist es oftmals notwendig, in dem jeweiligen Gut vor und während eines Verarbeitungsschrittes eine definierte Spannung aufzugeben. Diese Spannung muss in der Regel einstellbar einen definierten Wert innerhalb oftmals enger Toleranzgrenzen einnehmen. Ungewollte Änderungen der Spannung können zu Prozessstörungen führen und damit das Verarbeitungsergebnis ungünstig beeinflussen. Insbesondere bei der Herstellung von Geweben, Flächen- oder Wickelkörpern aus einer großen Anzahl von Fäden, Fasern, oder der gleichen, die gleichzeitig verarbeitet werden müssen, führen Spannungsunterschiede zu Verzer rungen oder Verformungen der Gewebe-, Flächen-, oder Wickelstruktur und somit zu mangel haften Ergebnissen. Beispielhaft ist die Herstellung von Wickelbauteilen aus Faserverbundkunst stoffen, bei denen ein Wickelkern gleichzeitig mit einer großen Anzahl von Fäden umwickelt wird, die während des Aufwickelns eine möglichst gleiche und gleichbleibende Spannung auf weisen sollten. Unterschiede in den Spannungen unterschiedlicher Fäden können zu uner wünschten Verformungen des Bauteils führen. Die Spannung wird erzeugt, indem dem laufen den Gut in Laufrichtung gesehen vor dem Angriffspunkt einer das Gut antreibenden Kraft eine andauernde Bremskraft in Form von Reibungswiderstand aufgegeben wird.

Aus der Web- und Wickeltechnik sind Bremsvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen jeder einzelne Faden zwischen dem Führungskörper und einem starren Bremskörper geführt wird, die als Reibpartner gemeinsam auf die jeweiligen Fäden wirken. Dabei können Führungskörper und Bremskörper zueinander symmetrisch, also letztendlich in ihrer Funktion identisch sein. Die Bremskraft wird beispielsweise durch Spannen einer Feder erzeugt und ist manuell einstellbar. Insbesondere bei einer hohen Fadenzahl oder häufig stattfindenden Umrüst- und Beschickungsvorgängen ist der hohe Aufwand bei der manuellen Einstellung der Bremskraft für jeden einzelnen Faden sowie oftmals auch bei der Einfädelung nachteilig. Bei starren Führungs- und Bremskörpern ist zudem nachteilig, dass plötzliche Änderungen in der Dicke des zu verarbeitenden Gutes, z. B. Knoten in Fäden, zu ruckartigen Änderungen in der Spannung führen können, die das Prozessergebnis ungünstig beeinflussen.

Elektrisch geregelte Bremsvorrichtungen sind insbesondere bei einer großen Anzahl von Fäden, Bändern oder dergleichen kaum oder nur mit einem erheblichen steuerungstechnischen Aufwand zu realisieren.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei der Verarbeitung einer großen Anzahl von Fäden, Bändern, oder dergleichen mit einem gegenüber dem Stand der Technik verringerten Aufwand betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mittel zur Erzeugung der Bremskraft mindestens ein mit einem Fluid gefülltes flexibles Kis senelement sowie Mittel zur Erzeugung und Steuerung des Fluiddruckes im Kissenelement um fassen.

Das Fluid kann ein Gas, z. B. Luft, oder eine Flüssigkeit sein. Die Bremskraft lässt sich über den Gas- bzw. Flüssigkeitsdruck regeln, im Falle einer pneumatischen Druckerzeugung z. B. über eine regelbare Luftdruckpumpe. Ein gesteigerter Druck führt zu einer höheren Steifigkeit des Kissenelements oder bei elastischen Kissenmaterialien zu einem gesteigerten Kissenvolumen und damit zu einer höheren Bremskraft. Für die Steuerung des Druckes können im Kissenele ment selbst oder auch in der Zuleitung des Gases oder der Flüssigkeit entsprechende Ventile vorgesehen sein. Insbesondere das Einbringen des faden- oder bandförmigen Gutes in die Bremsvorrichtung lässt sich bei Verwendung des Kissenelements einfach gestalten. Die Positio nierung des Fadens, Bandes oder dergleichen erfolgt bei nicht aufgefülltem und/oder demontier tem Kissenelement, so dass reichlich Platz vorhanden ist. Erst hiernach wird das Kissenelement ggf. in Position gebracht und mit Druck beaufschlagt.

Ein Kissenelement kann in nahezu beliebigen Formen hergestellt werden und eignet sich daher in besonderer Weise dazu, in bestehenden Vorrichtungen zur Verarbeitung von faden- oder bandförmigem Gut eingesetzt zu werden, ohne dass diese in erheblicher Weise in ihrem Aufbau modifiziert werden müssen. So können gegebenenfalls Elemente der Verarbeitungsvorrichtung gleichzeitig als Bestandteile der Bremsvorrichtung dienen. Dies ist insbesondere für den Füh rungskörper der Fall, da oftmals das zu verarbeitende Gut einer z. B. flächigen Führung bedarf, die mit einem Bremskörper zusammenwirken kann. Der Führungskörper und das Kissenelement können dabei auch unterschiedliche Formen, beispielweise ringförmig oder linear, aufweisen.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass das mindestens eine Kissenelement auf den mindestens einen Bremskörper wirkt. Hierdurch wirkt das Kissen element mittelbar auf das faden- oder bandförmige Gut, indem das Kissenelement eine Kraft auf den Bremskörper ausübt, der hierdurch gegen das laufende Gut gedrückt wird und eine Brems wirkung erzeugt. Der Bremskörper kann unmittelbar oder mittelbar am Kissenelement fixiert sein, beispielsweise durch Kleben. Damit folgt der Bremskörper der Oberfläche des Kissenele ments auch dann, wenn sich dieses vom Gut fortbewegt.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass das mindestens eine Kissenelement gleichzeitig Bremskörper ist. Hierbei wirkt das Kissenelement zusammen mit dem Führungskörper als Reibpartner unmittelbar auf das faden- oder bandförmige Gut. Hier bei kann sich die Flexibilität des Kissenelements bei variierenden Dicken des Guts, insbesondere bei Unstetigkeiten, z. B. einem Knoten im Faden, vorteilhaft auswirken. Die Änderung in der Dicke des Fadens oder Bandes würde zu einer im Verhältnis zum Gesamtvolumen geringfügigen Verformung des Kissenelementes führen, ohne dass hierdurch der Druck im Kissenelement und somit die Bremskraft erheblich steigen oder sinken müsste. Somit würde beispielweise ein Kno ten in einem Faden allenfalls zu einer geringfügigen kurzfristigen Spannungserhöhung im weite ren Verlauf des Fadens führen. Negative Auswirkungen auf den Prozessverlauf können damit gänzlich vermieden oder zumindest gering gehalten werden. Es ist auch möglich, Führungskör per und Bremskörper gleichzeitig durch jeweils ein Kissenelement oder durch ein einziges spe ziell gefaltetes Kissenelement zu bilden.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung so ausgebildet sein, dass das Kissen element zumindest auf der Bremsseite eine auswechselbare flexible Ummantelung aufweist. Die auf das faden- oder bandförmige Gut wirkende Oberfläche des Kissenelements ist einem erhebli chen Verschleiß ausgesetzt, so dass eine auswechselbare flexible Ummantelung zu einer Verrin gerung der Instandhaltungskosten der Bremsvorrichtung führen kann.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass der mindestens eine Führungskörper eine Führungsnut für das faden- oder bandförmige Gut aufweist. Hierdurch kann ein seitliches Verrücken des faden- oder bandförmigen Guts vermieden werden.

Es kann vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung so auszubilden, dass das Kis senelement auf seiner von der Bremsstelle abgewandten Seite an einem zustellbaren Abstützele ment gestützt ist. Eine Abstützung ist notwendig, damit das Kissenelement Kraft auf das faden- oder bandförmige Gut oder einem zwischengeschalteten gesonderten Bremskörper ausüben kann. Ist das Kissenelement zudem am Abstützelement fixiert, können zudem der Einbau des fa den- oder bandförmigen Guts sowie sonstige Montage- oder Demontagevorgänge erleichtert werden, indem das Kissenelement hierfür Platz schaffend von der Bremsstelle abgehoben wird.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass eine Regelung der Bremskraft in Abhängigkeit von der durch die Bremskraftbeaufschlagung im faden- oder band förmigen Gut erzeugten Spannung vorgesehen ist. Eine solche Regelung erlaubt auch eine Au tomatisierung gewünschter Spannungsänderungen während der Verarbeitung des faden- oder bandförmigen Guts.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung auch so ausgebildet sein, dass ein einziges Kissenelement für mindestens zwei Fäden, Bänder oder dergleichen vorgesehen ist. Hierbei wird der Umstand vorteilhaft ausgenutzt, dass sich der Druck in dem gas- oder flüssig keitsgefüllten Kissenelement völlig gleichmäßig verteilt. Somit kann auf einfache Weise die Bremskraft einheitlich für eine große Anzahl von Fäden, Bändern oder dergleichen eingestellt werden. Es entfällt somit ein aufwendiges Einstellen der Bremskraft für jeden einzelnen Faden, bzw. jedes einzelne Band.

Im Folgenden sind vorteilhafte Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für die Anwendung bei der Fadenverarbeitung anhand von Figuren dargestellt. Es zeigt schema tisch

Fig. 1: einen Teil einer Bremsvorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2: den Teil der Bremsvorrichtung im Schnitt A-A gemäß Fig. 1,

Fig. 3: einen Teil einer Bremsvorrichtung in einer alternativen Ausführung in seitlichem Querschnitt,

Fig. 4: einen vergrößerten Ausschnitt B der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 3 mit Blick in Richtung des Fadenlaufs und

Fig. 5: den Ausschnitt der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 4 in Aufsicht.

Die Fig. 1 und 2 verdeutlichen eine Bremsvorrichtung wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von Wickelbauteilen aus Faserverbundkunststoff eingesetzt werden kann, bei der gleichzeitig mehrere hundert Fäden 1 auf einen hier nicht dargestellten Wickelkern aufgewickelt werden.

In Fig. 1 ist schematisch im Querschnitt ein einziger von vielen Fäden 1 sichtbar, die über einen ringförmigen Führungskörper 2 geführt sind, dessen Zentrumsachse in Fig. 1 mit 11 bezeichnet ist. Der Führungskörper 2 kann bei dem betrachteten Beispiel einer Wickelmaschine für Bauteile aus Faserverbundkunststoff ein üblicher Bestandteil einer solchen Maschine sein, um die Fäden 1 geordnet der Wicklung auf den nicht dargestellten konzentrisch zum Führungskörper 2 und durch ihn hindurch geführten Wickelkern zuzuführen. Der Führungskörper 2 kann dann - wie dies im Folgenden dargestellt ist - gleichzeitig als Bestandteil der Bremsvorrichtung dienen.

Der Faden 1 kommt aus einem hier nicht dargestellten Fadenreservoir und wird in Pfeilrichtung der weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Bewegung des Fadens 1 wird durch eine Zugkraft be wirkt, die in Bewegungsrichtung des Fadens 1 hinter dem Führungskörper 2 am Faden 1 angreift (in den Figuren nicht dargestellt).

Im Faden 1 soll bei gegebener Zugkraft zwischen dem Führungskörper 2 und dem Angriffspunkt der Zugkraft eine bestimmte, zeitlich konstante Spannung aufgegeben werden. Hierfür wird dem Lauf des Fadens 1 ein definierter Reibungswiderstand entgegengesetzt, der durch den Führungs körper 2 im Zusammenspiel mit einem schlauchförmigen Kissenelement 3 aufgebaut wird. Das im wesentliche ringförmige und konzentrisch zum Führungskörper 2 angeordnete Kissenelement 3 ist mit Gas gefüllt und auf der den Fäden 1 gegenüberliegenden Seite an einem Abstützelement 4 fixiert. Dieses Abstützelement 4 ist in den Richtungen des Doppelfeiles beweglich. Zum Einlegen der Fäden 1 wird das Abstützelement 4 in eine obere Stellung verfahren, so dass die Fäden 1 auf einfache Weise über den Führungskörper 2 gelegt werden können. Anschließend wird das Abstützelement 4 in eine untere Bremsposition gefahren, wie sie in Fig. 1 zu sehen ist, und das Kissenelement 3 mit Druck beaufschlagt, bis die durch das Kissenelement 3 und den Führungs körper 2 auf die Fäden 1 ausgeübte Bremskraft den gewünschten Wert aufweist. Idealerweise ist die Bremskraft für sämtliche Fäden 1 mit identischem Durchmesser gleich, da sich der Gasdruck im Kissenelement 3 gleichmäßig verteilt.

Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 gemäß dem Schnitt A-A in Fig. 1. Hier wird sichtbar, dass zwischen dem am Abstützelement 4 fixierten Kissenelement 3 und dem Führungsköper 2 eine große Anzahl von Fäden 1 angeordnet sind. Je nach Anwendungsgebiet kann ein einziges Kissenelement 3 ohne weiteres auf mehrere hundert Fäden gleichzeitig wirken.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen eine alternative Form der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. Der Führungskörper 5 weist eine große Anzahl von V-förmigen Führungsnuten 6 auf, von denen in den Zeichnungen nur eine gezeigt ist und durch die jeweils ein Faden 1 geführt ist. Das am Ab stützelement 7 befestigte schlauchförmige Kissenelement 3 wirkt mittelbar über ein flexibles Band 12 auf eine große Anzahl von Bremskörpern 8, von denen in den Fig. 3 bis 5 nur einer zu sehen ist. Das Band 12 verläuft entlang dem gesamten Kissenelement 8, zumindest soweit letzte res auf die Bremskörper 8 wirkt. Die Bremskörper 8 sind gemeinsam z. B. durch Kleben an dem Band 12 fixiert, welches zum einen das Kissenelement 3 schützt und zum anderen ein Durchfal len der Bremskörper 3 durch eine Bremskörperführung 9 verhindert. Hierfür ist eine Fixierung des Bandes 12 am Kissenelement 3 nicht zwingend erforderlich. Alternativ könnten die Brems körper 8 auch unmittelbar am Kissenelement 3 fixiert sein. Der Bremskörper 8 greift mit seinem dem Kissenelement 3 abgewandten Ende in eine Aussparung 10, durch die einer der Fäden 1 in der zugehörigen Führungsnut 6 läuft. Der Bremskörper 8 überträgt die durch das Kissenelement 3 bereitgestellte Bremskraft auf den zugehörigen Faden 1.

Bezugszeichenliste

1

Faden

2

Führungskörper

3

Kissenelement

4

Abstützelement

5

Führungskörper

6

Führungsnut

7

Abstützelement

8

Bremskörper

9

Bremskörperführung

10

Aussparung

11

Mittelachse

12

Band

Claims

1. Bremsvorrichtung für laufendes faden- oder bandförmiges Gut (1), mit mindes tens einem zur Führung des Gutes (1) vorgesehenen Führungskörper (2, 5), mindestens einem Bremskörper (8) zur Übertragung einer vorgegebenen Bremskraft auf das über den Führungs körper (2, 5) laufende Gut (1) und Mitteln zur Erzeugung und Steuerung der Bremskraft, da durch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Bremskraft mindestens ein mit einem Fluid gefülltes flexibles Kissenelement (3) sowie Mittel zur Erzeugung und Steuerung des Fluid druckes im Kissenelement (3) umfassen.

2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kissenelement (3) auf den mindestens einen Bremskörper (8) wirkt.

3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kissenelement (3) gleichzeitig Bremskörper ist.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen element (3) zumindest auf der Bremsseite eine auswechselbare flexible Ummantelung aufweist.

5. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Führungskörper (2, 5) eine Führungsnut (6) für das faden- oder band förmige Gut (1) aufweist.

6. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissenelement (3) auf seiner von der Bremsstelle abgewandten Seite an einem zustell baren Abstützelement (4, 7) gestützt ist.

7. Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen element (3) am Abstützelement (4, 7) fixiert ist.

8. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Bremskraft in Abhängigkeit von der durch die Bremskraftbeaufschla gung im faden- oder bandförmigen Gut (1) erzeugten Spannung vorgesehen ist.

9. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Kissenelement (3) für mindestens zwei Fäden (1), Bänder oder dergleichen vorgesehen ist.