DE10031836A1 - Verfahen und Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren einer Schar von Filamenten für die Herstellung von Gelegen - Google Patents
Verfahen und Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren einer Schar von Filamenten für die Herstellung von GelegenInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren einer im wesentlichen als geschlossene Fläche ausgebildeten Schar von in einer Ebene liegenden Filamenten für die Herstellung von der Filamentschar aufweisenden Gelegen vorgeschlagen, bei welchen die Filamentschar als Teil der eine geschlossenen Flächen bildenden Filamentscharabschnitten zwischen zwei einer Verbindestation (6) zulaufenden Transporteinrichtungen (13) vorgelegt wird, wobei die Filamentscharabschnitte (1) an ihren Endbereichen mit jeweils einem Fixierelement (2, 3) auf der Transporteinrichtung fixiert werden und der Abstand der Fixierelemente (2, 3) eines Filamentscharabschnittes (1) bezüglich der Transporteinrichtungen (13) so gewählt wird, daß die Filamantscharabschnitte (1) im fixierten Zustand zumindest unmittelbar vor Einlauf in die Verbindestation (6) zwischen den Transporteinrichtungen (13) im wesentlichen eben angeordnet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorlegen und
Fixieren von Scharen von Filamenten im Rahmen der Herstellung von Gelegen,
welche in einer Verbindestation zu einer flächigen Struktur ausgebildet werden,
die unter anderem die Filamentschare aufweist.
Die Verbindestation kann beispielsweise eine Kettenwirkmaschine oder ein
Kalander sein, in welcher bzw. in welchem die vorgelegten und vorfixierten
Filamente so untereinander verwirkt bzw. verbunden werden, daß dabei ein
flächiges Gelege entsteht. Die Filamente dienen bei der Herstellung von Gelegen
einerseits als sog. Schußfäden und werden andererseits im Hinblick auf eine
Verstärkung des herzustellenden Geleges zunehmend nach ihrem Werkstoff
gezielt eingesetzt. Es ist bekannt, derartige Schußfäden fortlaufend und
mäanderförmig zwischen zwei über Transportbänder vorlaufende Nadelreihen
mittels einem Schußwagen vorzulegen, wobei die Fäden an Transportnadelreihen
einer Transporteinrichtung eingehängt werden. Eine seitliche Fixierung der so
vorgelegten Schußfäden ist lediglich so lange erforderlich, bis in der
Verbindestation die einzelnen Fäden miteinander verwirkt oder sonstwie
miteinander verbunden sind. Anschließend können seitlich überstehende
Schußfäden abgeschnitten werden. Dieser abgeschnittene Teil der Fäden ist als
Filamentabfall des Herstellungsprozesses zu entsorgen.
Zunehmend werden derartige Gelege zur Verstärkung mit hochwertigen Fasern
bzw. Filamenten, wie z. B. Glas oder Karbonfasern hergestellt. Dabei weisen die
bekannten Methoden zum Fixieren und Vorlegen der Fäden den Nachteil auf, daß
einerseits durch den abgeschnittenen, am Gelegerand überstehenden Rest von
hochwertigen und damit teuren Fäden ein kostenintensiver Abfall entsteht und daß
andererseits Probleme hierbei entstehen, weil durch das Verdrehen der Fäden oder
Fadenschare an den Umkehrpunkten bzw. um die Transportnadeln herum
Verwerfungen und Unregelmäßigkeiten in der Fadenführung erfolgen, welche
dazu führen, daß die vorgelegten und fixierten Fäden keine glatte Ebene bilden.
Dies führt im nachfolgenden Wirkprozeß in einer Verbindestation regelmäßig zu
qualitativ schlechten Gewirken. Das letztgenannte Problem besteht insbesondere
dann, wenn Fäden zu sog. Fadenscharen zusammengefaßt sind, da diese als flache
Bänder nicht bzw. nicht ohne weiteres um die seitlich auf den Transportketten
angebrachten Transportnadelreihen glatt herum gelegt werden können. Das
Problem tritt besonders hervor, wenn sog. "Heavy Tows", d. h. Filamentschare mit
hoher Anzahl von Filamenten in einer Größenordnung von ca. 104, beispielsweise
aus einem Material wie Karbon oder Glas zur Herstellung von Gelegen verwendet
werden sollen. Ein Vorlegen derartiger Materialien ist allenfalls äußerst
eingeschränkt möglich (siehe Kettenwirkpraxis 2/96, S. 7).
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Vorlegen und Fixieren von Filament- bzw. Fadenscharen für die Herstellung
von flächigen Gelegen bereitzustellen, welche eine im wesentlichen gleichmäßige
Filamentdichte aufweisen, und Filamentschare auch mit verschiedenen
Materialien einsetzen zu können und ihre sichere Fixierung bis zum Verbinden in
einer Verbindestation, insbesondere in einer Wirkstation zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1
bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Nach dem Verfahren zum Vorlegen und Fixieren einer Filamentschar gemäß der
7 Erfindung wird die Filamentschar als Filamentscharabschnitt zwischen zwei einer
Verbindestation zulaufenden Transporteinrichtungen vorgelegt, wobei die
Filamentscharabschnitte jeweils an ihren Endbereichen mit jeweils einem
Fixierelement auf den Transporteinrichtungen fixiert werden und der Abstand der
Fixierelemente eines einzelnen Filamentscharabschnittes bezüglich der
Transporteinrichtung so gewählt wird, daß die Filamentscharabschnitte in ihrem
fixierten Zustand zumindest unmittelbar vor Einlauf in die Verbindestation
zwischen den Transporteinrichtungen im wesentlichen eben angeordnet werden.
Dadurch, daß die Filamentschar als separate Filamentscharabschnitte mit
jeweiligen Fixierelementen an ihren Enden auf der Transporteinrichtung vorgelegt
und fixiert wird, wird verhindert, daß die Filamentschar wie beim
mäanderförmigen Vorlegen verdreht und damit aus ihrer Ebene heraus und somit
unregelmäßig vorgelegt wird. Vielmehr ist mit hoher Sicherheit gewährleistet, daß
die Filamentschar, d. h. jedes einzelne Filament dieser Filamentschar in einer
vorgegebenen Ebene vorgelegt und fixiert wird. Hierdurch wird nicht nur die
Qualität des herzustellenden Geleges wesentlich verbessert, es ist vielmehr
erfindungsgemäß nun auch möglich, relativ breite oder steife Filamentschare oder
Fadenschare zum Verarbeiten zu flächigen Hochleistungsgelegen zu verwenden.
Weiter werden die anfallenden Reste, die abgeschnitten und als Abfall entsorgt
werden müssen, vermindert, welche seitlich am Gelege entstehen. Vielmehr
können die Filamentscharabschnitte genau so dimensioniert werden, daß gerade
die Fixierelemente ausreichend Halt an den Enden der Filamentscharabschnitte
haben, um die Filamentscharabschnitte auch bei einer leichten Vorspannung noch
sicher zu halten. Die Produktivität der Herstellung von Gelegen wird somit
wesentlich erhöht, wobei die Herstellung bei geringerer Zeit und geringeren
Kosten durchgeführt werden kann. Dadurch, daß nicht mehr Einzelfäden von
einem Schußwagen vorgelegt werden, sondern breite Filamentscharabschnitte mit
einer ganzen Schar von Filamenten, kann die Vorlegegeschwindigkeit erhöht
werden. Zudem wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Variabilität für
das Vorlegen von Filamentscharen erhöht, beispielsweise indem auch ein
multiaxiales und mehrschichtiges Vorlegen von Fadenscharen ermöglicht wird.
Trotz eines drehungsfreien Verlegens der Filamentschare ist ein gutes Fixieren
durch die seitlichen Fixierelemente jederzeit gewährleistet. Das Verwenden von
bandförmigen Filamentscharabschnitten hat zudem den Vorteil, daß sie als
wesentlich günstigeres Ausgangsmaterial gegenüber Einzelfäden auch die
Gesamtkosten des herzustellenden Geleges verringern.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Fixierelemente
schräg zum Filamentscharabschnitt, d. h. zur Längsrichtung des
Filamentscharabschnittes, in einem auswählbaren Winkel 13 für ein diagonales
Vorlegen der Filamentscharabschnitte befestigt. Dies hat den Vorteil, daß die
Festigkeit der herzustellenden Gelege weiter erhöht werden kann, beispielsweise
durch Übereinanderlegen von gerade und diagonal verlaufenden
Filamentscharabschnitten. Die Zugfestigkeit eines solchen Materials kann somit
gezielt in jedwede Richtung anwendungsspezifisch angepaßt werden. Dadurch,
daß jeder Filamentscharabschnitt mit zwei Endfixierelementen versehen wird,
können diese frei in ihrem Winkel, d. h. natürlich auch in ihrem Abstand
zueinander, je nach gewähltem Diagonalwinkel, versehen werden und
entsprechend auf die Transporteinrichtung vorgelegt werden, wobei immer ein
sicheres und dennoch sehr genau in einer einzigen Ebene angeordnetes Vorlegen
der Filamentscharen gewährleistet ist. Die Fadenschare bzw. Fadenbänder können
so nicht nur übereinander einfach verlegt werden, sondern können auch
unidirektional, bi- oder multiaxial in dem Vorlegebereich angeordnet und fixiert
werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die
Fixierelemente eines Filamentscharabschnittes in Haltenadeln einer
Transporteinrichtung eingehängt. Hierdurch sind die einzelnen
Filamentscharabschnitte auf sehr einfache Weise sicher zwischen den Haltenadeln
fixiert. Dennoch können sie beliebig und auch übereinander auf einfache Weise
eingehängt und somit fixiert werden. Bei übereinander abgelegten
Filamentscharabschnitten ist es vorteilhaft, daß die Haltenadeln einen
Krümmungsradius aufweisen, damit die einzelnen Filamentscharabschnitte wegen
der größeren Dicke der Fixierelemente an den Endbereichen über die
Arbeitsbreite eine gleiche Spannung aufweisen. Unabhängig von dem einzelnen
Filamentscharabschnitt ist ein fortlaufendes gleichmäßiges Vorlegen und Fixieren
auf diese Weise möglich. Das Einhängen oder auch Aushängen von
Filamentscharabschnitten kann mit einfachen Mitteln und schnell durchgeführt
werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die
Fixierelemente durch Umschmelzen der Endbereiche der Filamentscharabschnitte
vorzugsweise mit einem schnell härtenden Kunststoff oder einem Metall bzw.
einer eutektischen Metallegierung hergestellt. Dies hat den Vorteil einer hohen
Praktikabilität, da auf einfache Weise das Fixierelement mit dem
Filamentscharabschnitt auch materialunabhängig verbunden werden kann. Zudem
sind diese Fixierelementscharabschnitte äußerst kostengünstig und auch relativ
schnell entsprechend der Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Verbindestation
herstellbar. Ein derartiges Fixierelement hat außerdem den Vorteil, daß es nach
Erstarren äußerst fest ist und damit dem Filamentscharabschnitt einen sicheren
Halt aller mit ihm verbundener Filamente gibt und dennoch im Gewicht und in
den Materialkosten günstige Eigenschaften aufweist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die
Fixierelemente durch Verkleben der Endbereiche der Filamentscharabschnitte
hergestellt. Dies hat den Vorteil, daß auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten
Fixierelemente mit schnell aushärtenden Klebstoffen und weiterhin im Material
beliebigen Fixierelementteilen hergestellt werden können. Die Vorlege- und
Fixiergeschwindigkeit kann so weiter erhöht werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das
Verfahren folgende Schritte auf:
- a) Befestigen eines ersten Fixierelementes 2' an der Filamentschar;
- b) Greifen des ersten Fixierelementes 2' und Verfahren des Fixierelementes 2' um einen vorgegebenen Abstand b;
- c) Anbringen eines zweiten Fixierelementes 3' zur Bildung des ersten Filamentscharabschnittes und vorzugsweise zugleich eines ersten Fixierelementes für den nächstfolgenden Filamentscharabschnitt;
- d) Abtrennen des ersten Filamentscharabschnittes und Einhaken oder Eindrücken der Fixierelemente in die jeweiligen Haltenadeln oder umgekehrt zuerst Einhaken oder Eindrücken und dann Abtrennen des Filamentscharabschnittes.
Die einzelnen beschriebenen Verfahrensschritte können dabei fortlaufend und für
jeweils nachfolgende Filamentscharabschnitte zeitgleich erfolgen, so daß durch
die Herstellung von den mit den Fixierelementen versehenen
Filamentscharabschnitten keine Verzögerung des eigentlichen Verbindevorganges
in der Verbindestation erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, das zweite
Fixierelement des ersten Filamentscharabschnittes und das erste Fixierelement des
nächstfolgenden Filamentscharabschnittes einstückig auszubilden und
anschließend aufzutrennen. Mit einigen wenigen und sehr einfachen Schritten
können so qualitativ sehr hochwertige Gelegematerialien hergestellt werden.
Durch einen gezielten materialbezogenen und anordnungsbezogenen Einsatz von
Verstärkungsfilamentscharen ist die Variabilität in der Herstellung
hochleistungsfähiger Wirkgelege wesentlich erhöht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zwischen
dem Abtrennen und Einhaken bzw. Eindrücken in dem Verfahrensschritt d. der
vorliegende Erfindung eine vordefinierte Filamentscharspannung auf den
einzelnen Filamentscharabschnitt aufgebracht. Hierdurch ist gewährleistet, daß
jede Filamentschar und damit auch jedes Filament in einer Filamentschar mit
einer gleichmäßigen Vorspannung in der Verbindestation zu dem Gelege
verbunden wird, so daß den Filamenten zuvor gegebenenfalls aufgeprägte
Ondulationen weitestgehend wieder ausgeglichen werden und keine
Verwerfungen oder Unregelmäßigkeiten in der Filamentdichte und damit in den
Dehn- und Zugeigenschaften des Geleges aufgrund von ungleichmäßig
gespannten Filamentscharabschnitten entstehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die
Filamentscharabschnitte in Abstimmung mit der Zulaufgeschwindigkeit der
Nadelreihen hergestellt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Vorlege- und
Fixierschritte optimal auf die Arbeitsgeschwindigkeit der nachfolgenden
Verbindestation abgestimmt werden können. Es tritt somit keinerlei Verzögerung
oder Überholung der Vorbereitungsschritte des Vorlegens und Fixierens einerseits
und des Verbindens des die Filamentschare als Teil aufweisenden Geleges
andererseits ein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere
Filamentscharabschnitte übereinander vorgelegt und fixiert. Hierdurch kann zum
einen die Festigkeit des herzustellenden Geleges weiter erhöht werden, zum
anderen kann die Gelegedicke gesteuert werden.
Die Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren von als geschlossene Fläche
ausgebildeten Filamentscharen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist parallel und kontinuierlich zulaufende Transportketten auf, eine
Vorlegeeinrichtung zum Legen der Filamentschar und eine Halteeinrichtung zum
zumindest temporären Fixieren der vorlegten Filamentschare, wobei diese einer
Verbindestation zum Herstellen von flächigen Gelegen zugeführt werden und
wobei eine Einrichtung zum Herstellen von vorgefertigten
Filamentscharabschnitten vorgesehen ist. Diese Einrichtung stellt solche
Filamentscharabschnitte her, welche in einem vorbestimmten Abstand mit
Fixierelementen versehen sind und welche an den zulaufenden Transportketten so
befestigbar sind, daß zumindest an der Verbindestation die
Filamentscharabschnitte so gehalten werden, daß sie dort als im wesentlichen
ebene Fläche ausgebildet sind. So können die einzelnen mit Fixierelementen
versehenen Filamentscharabschnitte nicht nur sehr einfach und prozeßbegleitend
hergestellt werden, sondern sie können zudem ohne komplizierte Halte- oder
Vorlegemechanismen in die an den Transportketten vorgesehenen
Halteeinrichtungen vorgelegt und fixiert werden. Der Abstand der Transportketten
der Vorrichtung und der Abstand der Fixierelemente sind so aufeinander
abgestimmt, daß es zwar nicht erforderlich ist, daß im Moment des Vorlegens die
Filamentschar zwischen den Transportketten gespannt ist, daß jedoch spätestens
kurz vor der Verbindestation alle in der Vorrichtung vorgelegten
Filamentscharabschnitte gleichmäßig und somit im wesentlichen in einer Ebene
angeordnet, d. h. vorgespannt fixiert sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Halteeinrichtung
eine Führungsnadelreihe und eine Reihe von Haltenadeln auf, in welche die
Fixierelemente jeweils einhakbar bzw. eindrückbar sind. Beispielsweise können
bei einer Filamentschar mit sehr eng aneinander angeordneten Einzelfilamenten
die Führungsnadeln so fein ausgebildet sein, daß kaum Gassen in der
Filamentschar entstehen. Außerdem ist hierdurch gewährleistet, daß die
Filamentscharabschnitte beim Einlaufen in die Verbindestation sicher gehalten, in
ihrer Lage fixiert sind und eine gleichmäßige Filamentdichte aufweisen. Die
Vorrichtung ist somit konstruktiv sehr einfach und funktioniert störungs- sowie
wartungsarm.
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die
Vorlegeeinrichtung eine verfahrbare und absenkbare Greifereinheit auf, welche
mindestens einen Niederdrücker, einen Greifer und ein Trennmesser aufweist. Die
Greifereinheit kann dabei beliebig quer oder diagonal zur Zulaufrichtung der
Transporteinrichtung verfahren werden, so daß seitlich zur Vorlegeeinrichtung
hergestellte, d. h. mit Fixierelementen versehene Filamentscharabschnitte durch
den Greifer gegriffen werden können und nach dem Verfahren über die
Vorlegeeinrichtung hinweg in die entsprechende gegenüberliegende
Haltenadelreihe mittels einem oder mehreren Niederdrückern in die Nadelreihe
gedrückt werden. Das Trennmesser dient dem Abtrennen einzelner
Filamentscharabschnitte von der Endlosfilamentrolle, wobei dies vorzugsweise
nach dem beidseitigen Einhängen, d. h. Fixieren eines Filamentscharabschnittes
und vorzugsweise an seinem in Vorlegerichtung rückseitigen Ende erfolgt, bevor
der nächstfolgende Abschnitt durch den Greifer der Greifereinheit aufgenommen
werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die
Haltenadeln der Halteeinrichtung eine solche Länge auf, daß auch mehrere
Fixierelemente übereinander und damit mehrere Filamentscharabschnitte
übereinander in sie einhakbar sind. Dadurch, daß die Haltenadeln unterhalb der
Führungsnadelreihe angeordnet sind, können die Haltenadeln hierzu ausreichend
lang ausgebildet sein, ohne andere Funktionen der Vorrichtung zu stören.
Hierdurch sind mit der Vorrichtung auch hochfeste, d. h. mehrere Schichten von
Filamentscharabschnitten übereinander aufweisende Gelege herstellbar.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt der
Abstand der auf den jeweiligen Transportketten angeordneten Haltenadeln in
Laufrichtung der Transportketten zum Vorspannen der Filamentscharabschnitte
zu. Dies hat den Vorteil, daß an der Vorlegeposition, an welcher die einzelnen
Filamentscharabschnitte vorgelegt werden, der Abstand zwischen den Haltenadeln
so verringert sein kann, daß das Einhängen mittels der Greifereinheit wesentlich
erleichtert wird und dennoch zumindest an der Verbindestation die
Filamentscharabschnitte gleichmäßig fixiert und gespannt sind und auch
keinesfalls aus der Haltevorrichtung herausspringen können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Halteeinrichtung auf den Transportketten lediglich jeweils eine Reihe von
Haltenadeln auf. Hierbei übernehmen die Haltenadeln die Doppelfunktion des
Transportierens bzw. Führens der Filamentscharabschnitte und gleichzeitig des
Fixierens und Haltens. Da die Haltenadeln unterhalb der obersten Kante der
Transportketten angeordnet sind, sind die Filamentscharabschnitte über diese
Kante geführt und werden dadurch ohne Gassenbildung gleichmäßig zur
Einhaltung einer im wesentlichen konstanten Filamentdichte der Verbindestation
zugeführt. Die Vorrichtung ist konstruktiv einfach aufgebaut, weist weniger
Einzelteile auf und gewährleistet dennoch ein einfaches Vorlegen und Fixieren
auch von sog. "Heavy Tows" zum Herstellen hochleistungsfähiger Gelege.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine solche
Einrichtung zum Herstellen der Filamentscharabschnitte vorgesehen, die ein
Verschmelzen, Vergießen und/oder Verkleben und/oder Vereisen der
Fixierelemente mit den Filamentscharabschnitten ermöglicht. Während das
Verschmelzen den Vorteil eines äußerst festen Verbundes des Fixierelementes mit
den Filamenten hat, kann mit dem Verkleben ein schnelles Verbinden von
Fixierelementen mit den Filamentscharen werkstoffunabhängig erreicht werden.
Das Vergießen bzw. Umgießen hat den Vorteil, daß die Filamentschar nicht mit
dem Fixierelement verschmilzt und so gegebenenfalls durch Erwärmen wieder
entfernt werden kann. Ein Vereisen der Filamentscharabschnitte an den
Endbereichen zu Fixierelementen hat nicht nur ökologische Vorteile, sondern ist
auch äußerst kostengünstig und gewährleistet dennoch eine sichere Fixierung, d. h.
Befestigung, der Fixierelemente an den Filamentscharabschnitten. Außerdem
können nach dem Auftauen seitliche Reste verschmutzungsfrei einem Recycling
zugeführt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der
Vorrichtung ein Winkel β einstellbar, mit welchem die Fixierelemente schräg zum
Filamentscharabschnitt an diesem befestigbar sind. Hierdurch können einzelne
Filamentscharabschnitte nicht nur in 90°-Richtung, sondern auch diagonal in
beliebigen Winkeln vorgelegt werden, wobei die Filamentscharabschnitte
trotzdem sicher einbringbar und fixierbar sind.
Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Steuerungseinheit vorgesehen zum Steuern der Vorlegeeinrichtung und der
Einrichtung zum Herstellen der Filamentscharabschnitte. Die
Steuerungseinrichtung kann hierbei einerseits zum Steuern der Vorlegegeometrie,
d. h. der axialen Ausrichtung, eingesetzt werden und andererseits zum Steuern der
auf den Herstellungsprozeß des Geleges abgestimmten Vorlege- und
Fixiergeschwindigkeit der Vorrichtung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Detail
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der
Vorlege- und Fixiervorrichtung nach der Erfindung in
perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer diagonal
und einer 90° vorgelegten Filamentschar;
Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung in Seitenansicht,
bei welcher ein Filamentscharabschnitt von auf der obersten Fläche
der Transportketten angeordneten Haltenadeln fixiert ist;
Fig. 3b ein Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung der Vorrichtung
nach der Erfindung in Seitenansicht, bei welcher mehrere
Filamentscharabschnitte übereinander an unterhalb von einer
Führungsnadelreihe angeordneten Haltenadeln fixiert sind;
Fig. 3c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht, bei welcher die
Führungsnadelreihe gemäß Fig. 3b weggelassen ist;
Fig. 4 eine Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren nach der Erfindung
mit Greifereinheit und Steuereinrichtung in einer vereinfachten
Seitenansicht;
Fig. 5a eine Greifereinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 4 in prinzipieller
Darstellung in Seitenansicht;
Fig. 5b eine Greifereinheit gemäß Fig. 5a in einer Schnittansicht in der
Ebene A.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorlege- und Fixiervorrichtung in
vereinfachter Perspektivansicht dargestellt. Ein Filamentscharabschnitt 1, welcher
aus einer Gruppe, d. h. einer Schar von nebeneinander angeordneten
Einzelfilamenten besteht und an seinen Endbereichen jeweils Fixierelemente 2, 3
aufweist, wird einer Vorlegeeinrichtung 4 und einer Halteeinrichtung 5 seitlich
zugeführt, um sie anschließend in Zulaufrichtung Z einer Verbindestation 6 (nicht
dargestellt), z. B. einer Kettenwirkmaschine zum Weiterverarbeiten der
Filamentscharabschnitte zu einem verwirkten Gelege zuzuführen.
Die bandförmig zugeführten Filamente werden in einer seitlich der
Vorlegeeinrichtung 4 und Halteeinrichtung 5 vorgesehenen Einrichtung 7 mit
Fixierelementen versehen. Das heißt, die Filamentschar wird als Endlosband der
Einrichtung 7 in Vorlegerichtung Y zugeführt, in welcher Mittel vorgesehen sind,
um Fixierelemente 2, 3 an der Filamentschar in vorbestimmten Abständen zu
befestigen.
Die Art der Befestigung der Fixierelemente 2, 3 an der Filamentschar 1 kann
hierbei auf verschiedenste Weise erfolgen, z. B. durch Verkleben, durch
Umschmelzen mit Kunststoffen, durch Anbringen von Klemmelementen oder
durch Vereisen. Es ist hierbei dem Fachmann klar, daß jede geeignete
Befestigungsweise der Fixierelemente verwendet werden kann, solange die
Fixierelemente 2, 3 mindestens bis nach dem Passieren der Verbindestation 6 so
an den Filamentscharabschnitten 1 befestigt sind, daß im wesentlichen sämtliche
Filamente durch die Fixierelemente gehalten sind. Die Fixierelemente 2, 3 werden
in einem vorbestimmten Abstand a so an der Filamentschar 1 befestigt, daß die
einmal vorgelegten und fixierten, später abgeschnittenen Filamentscharabschnitte
1 mindestens kurz vor der Verbindestation 6 in der Halteeinrichtung 5 im
wesentlichen eben und gegebenenfalls mit leichter Vorspannung angeordnet und
befestigt sind. Dabei stellt b die Gesamtlänge eines Fadenscharabschnittes dar.
Die so fortlaufend hergestellten Filamentscharabschnitte 1 werden durch eine in
Fig. 1 nicht dargestellte Greifereinheit 9 in Vorlegerichtung Y über die
Vorlegeeinrichtung 4 und Halteeinrichtung 5 bewegt und in diese von oben
hereingelegt bzw. hereingedrückt. Anschließend wird der einzelne
Filamentscharabschnitt 1 von der fortlaufenden Filamentscharrolle durch in der
Zeichnung nicht dargestellte Trennmesser abgeschnitten, und der nächstfolgende
Filamentscharabschnitt 1, der ebenfalls schon mit Fixierelementen 2', 3' versehen
ist, wird analog dem vorhergehenden Fadenscharabschnitt 1 der
Vorlegeeinrichtung 4 und Halteeinrichtung 5 zugeführt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die
Transporteinrichtung 13 aus einer Transportkette 15 bzw.
Transportkettengliedern, welche auf einer Führungsschiene in Zulaufrichtung Z
der Verbindestation vorwärtsbewegt werden. An der Oberseite der
Transporteinrichtung 13 sind Haltenadeln 8 vorgesehen. In diese Haltenadeln 8
werden die einzelnen Filamentscharabschnitte durch in der Figur nicht
dargestellte Mittel nebeneinander und nacheinander eingedrückt bzw. eingelegt.
Der Abstand der im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Haltenadeln 8
ist so gewählt, daß zumindest kurz vor Einlauf in die Verbindestation 6 der
Abstand der Haltenadeln 8 dem Abstand a der Fixierelemente 2, 3 eines
Filamentscharabschnittes 1 plus einer die Spannung der Fadenscharabschnitte
bewirkenden Zugabe c entspricht. An der Einlegestelle der Vorlegeeinrichtung 4
kann der Abstand zwischen den Haltenadeln entsprechend geringer gewählt
werden, d. h. ein Abstand a-d, um ein leichtes spannungsloses Einlegen bzw.
Eindrücken des Filamentscharabschnittes mit seinem Fixierelementen 2, 3 in
seiner Vorlegeposition zu gewährleisten.
Fig. 2 ist eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 mit
diagonal und gerade vorgelegten Filamentscharen. Gleiche Teile sind in Fig. 2 mit
gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Diese Figur veranschaulicht die
große Variabilität des erfindungsgemäßen Verfahrens und Vorrichtung im
Vorlegen von Filamentscharen. Die einzelnen Filamentscharabschnitte 1, 1'
können auch beliebig diagonal, übereinander oder nebeneinander vorgelegt und
entsprechend fixiert werden. Entsprechend dem gewählten Diagonalwinkel β
werden in der in Fig. 2 nicht dargestellten Einrichtung 7 zum Anbringen der
Fixierelemente 2", 3" diese entsprechend diagonal und im vorbestimmten
Abstand an den Filamentscharen 1' befestigt. Es versteht sich von selbst, daß
gerade Filamentscharabschnitte 1 und diagonale Filamentscharabschnitte 1' auch
übereinander in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgelegt und fixiert werden
können. Hierdurch können qualitativ hochwertige, mit Filamentscharabschnitten
versteifte und beispielsweise auch kraftflußgerecht verstärkte Gelege hergestellt
werden, um optimal den mechanischen Belastungen zu entsprechen.
Fig. 3a zeigt in prinzipieller Anordnung ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung hinsichtlich der Fixierung eines Fadenscharabschnittes 1 an
Haltenadeln 8. Die Fadenscharabschnitte sind mit Fixierelementen 2 an ihren
beiden Enden mit einem solchen Abstand fixiert, daß im in die Haltenadeln 8
eingehängten Zustand die Fixierelemente entsprechend dem Abstand der
Haltenadeln 8 auf den Transportketten 15 voneinander direkt hinter die
Haltenadeln 8 greifen, so daß die Filamentscharabschnitte 1 zumindest
unmittelbar vor ihrem Einlaufen in die (nicht dargestellte) Verbindestation - wie
dargestellt - in einer waagerechten Ebene, d. h. im leicht gespannten Zustand
angeordnet sind. Die Haltenadeln 8 sind an der obersten Fläche der jeweiligen
Transportketten 15 angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung in Seitenansicht mit mehreren
Filamentscharabschnitten übereinander ist in Fig. 3b dargestellt. Die
übereinandergelegten Filamentscharabschnitte 1 sind mit ihrem ein Fixierelement
2, 2', 2" aufweisenden Ende hinter einer Reihe von Haltenadeln 8 der
Halteeinrichtung 5 eingehängt. Die Halteeinrichtung 5 ist auf einer
Transporteinrichtung 13 so befestigt, daß die Haltenadeln 8 zum einen außerhalb
des Verbindebereiches und zum anderen unterhalb der Führungsnadelreihe 14,
welche an der Oberseite der Transportkette 15 befestigt ist, angeordnet sind.
Hierdurch ist klar ersichtlich, daß mit einfachen Mitteln eine sichere Fixierung der
Filamentschar gewährleistet ist und daß die Filamentscharabschnitte 1 im
Verbindebereich im wesentlichen eben angeordnet sind. Dies ist wesentlich für
die Herstellung von qualitativ hochwertigen Gelegen, welche mit
Filamentscharabschnitten aus beliebigem Material, jedoch vorzugsweise aus
Karbon- oder Glasfaser, verstärkt sind.
Fig. 3c stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halteeinrichtung in
Seitenansicht und im Detail mit mehreren Filamentscharabschnitten übereinander
dar. Im Unterschied zu Fig. 3b ist bei diesem Ausführungsbeispiel die
Führungsnadelreihe 14 weggelassen. Die Haltenadeln 8 nehmen hierbei eine
Doppelfunktion ein, nämlich einerseits das Halten der Filamentscharabschnitte 1
an ihren Fixierelementen 2, 2', 2" und andererseits den Transport der vorgelegten
und fixierten Filamentscharabschnitte bzw. deren Führung in Richtung der hier
nicht dargestellten Verbindestation.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren nach der Erfindung mit
einer Greifereinheit 9 und einer Steuereinheit 20 in prinzipieller Darstellung. Aus
dieser Figur ist der gesamte Verfahrensablauf zum Herstellen der
Filamentscharabschnitte 1 bis hin zum Vorlegen der hergestellten
Filamentscharabschnitte 1 in die Vorlegeeinrichtung 4 bzw. Halteeinrichtung 5
ersichtlich. Ein als Endlosrolle, d. h. als Filamentscharrolle 17 bereitgestelltes
Rohmaterial, wird über einen Antrieb 16 abgerollt. Anschließend werden die
abgerollten Filamentschare durch eine Station 18 hindurchgeführt, in welcher
Qualitätsmerkmale wie z. B. Dicke, Dichte und Spannung der Filamentschar
eingestellt und/oder überwacht werden können. In der nachfolgenden Einrichtung
7 zum Herstellen von Filamentscharabschnitten ist eine Fixierelement-
Umschmelzeinrichtung 19 vorgesehen, mit welcher Fixierelemente 2, 3
beispielsweise aus Kunststoff an die Filamentschar angeschmolzen werden. Es
versteht sich von selbst, daß jede andere geeignete Art von Befestigung der
Fixierelemente 2, 3 an den Filamentscharen 1 vorgesehen sein kann.
Anschließend wird über eine Greifereinheit 9 das vordere Fixierelement 2 mit
einem Greifer 12 gegriffen und in Vorlegerichtung Y über die Halteeinrichtung 5
bewegt. Die Einrichtung 7 ist bezüglich der Halteeinrichtung 5 dabei so
angeordnet, daß ein vorgegebener einstellbarer Abstand a zwischen den
Fixierelementen 2, 3 eingehalten wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß immer an
den Abstand der Halteelemente angepaßte Fixierelemente an der Filamentschar
befestigt werden.
Die Greifereinheit 9 weist des weiteren Niederdrücker 10 und ein Trennmesser 11
auf, wobei die Niederdrücker 10 in der Vorlegeposition der Greifereinheit 9 die
Fixierelemente in Niederdrückrichtung X in die Haltenadeln 8 der
Halteeinrichtung 5 hineindrücken bzw. herunterdrücken. Anschließend verfährt
die Greifereinheit 9 in rückwärtige Vorlegerichtung Y an die Stelle des zweiten
Fixierelementes 3 des ersten Filamentscharabschnittes 1, drückt diesen mittels der
Niederdrücker 10 wie beschrieben in die dortige Halteeinrichtung 5 hinter die
Haltenadeln 8 und trennt den Filamentscharabschnitt 1 hinter dem Fixierelement
mittels dem Trennmesser 11 ab. Der beschriebene Vorgang wird entsprechend
dem herzustellenden Gelege mehrfach oder fortlaufend wiederholt, wobei beim
Übereinanderlegen und Fixieren von Filamentscharabschnitten 1 die
Transporteinrichtung 13 kontinuierlich weiterlaufen kann. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 20 vorgesehen, welche den Antrieb 16,
die Station 18, die Einrichtung 7 zum Herstellen von Filamentscharabschnitten
und die Greifereinheit 9 überwacht und jeweils abgestimmt aufeinander steuert.
Vorteilhafterweise wird die Steuerung der Vorlege- und Fixiervorrichtung derart
vorgenommen, daß sie auf die Geschwindigkeit des Verbindeverfahrens in der in
der Figur nicht dargestellten Verbindestation abgestimmt ist.
In den Fig. 5a und 5b ist die Greifereinheit der Vorrichtung aus Fig. 4 im Detail
einmal in Seitenansicht und einmal in geschnittener Draufsicht dargestellt. Die
einzelnen Bewegungsabläufe der Greifereinheit 9 werden hier nochmals
veranschaulicht. Der Greifer 12 wird zum einen in die Greifergreifrichtung U
bewegt, und zum anderen führt er eine Bewegung in Greiferschwenkrichtung V
aus. Hierdurch erfolgt das Hintergreifen eines Filamentscharabschnittes an seinem
Fixierelement. Die beiden Niederdrücker 10 werden, wenn die Greifereinheit 9
sich über der hier nicht dargestellten Halteeinrichtung 5, d. h. hinter den
Haltenadeln 8 befindet, in die Niederdrückrichtung X bewegt. In der
Schnittansicht gemäß Fig. 5b ist veranschaulicht, daß die Niederdrücker 10 und
das Trennmesser 11 über die gesamte Breite der Filamentschar 1 verlaufende
Elemente sind, wohingegen die Greifer 12 krallenartig und möglichst schmal
ausgebildet sein müssen, um durch die Filamentschar hindurch hinter die
entsprechenden Fixierelemente 2, 3 greifen zu können.
1
Filamentscharabschnitt
1
' diagonal vorgelegter Filamentscharabschnitt
2
,
3
Fixierelemente
4
Vorlegeeinrichtung
5
Halteeinrichtung
6
Verbindestation (Kettenwirkmaschine)
7
Einrichtung zum Anbringen der Fixierelemente
8
Haltenadeln
9
Greifereinheit
10
Niederdrücker
11
Trennmesser
12
Greifer
13
Transporteinrichtung
14
Führungsnadeln
15
Transportkette (Kettenglieder)
16
Antrieb
17
Filamentscharrolle (Rohmaterial)
18
Station zum Einstellen und/oder Überwachen von Qualitätsmerkmalen
19
Fixierelement-Umschmelzeinrichtung
20
Steuereinheit
a vorgegebener Abstand Fixierelemente
b Gesamtlänge eines Fadenscharabschnittes
c Abstandszugabe
d Abstandsabschlag
X Niederdrückrichtung
Y Vorlegerichtung
Z Verbindestationzulaufrichtung
U Greifergreifrichtung
V Greiferschwenkrichtung
β Diagonalwinkel-Filamentscharabschnitt
a vorgegebener Abstand Fixierelemente
b Gesamtlänge eines Fadenscharabschnittes
c Abstandszugabe
d Abstandsabschlag
X Niederdrückrichtung
Y Vorlegerichtung
Z Verbindestationzulaufrichtung
U Greifergreifrichtung
V Greiferschwenkrichtung
β Diagonalwinkel-Filamentscharabschnitt
Claims (20)
1. Verfahren zum Vorlegen und Fixieren einer im wesentlichen zumindest
abschnittsweise als geschlossene Fläche ausgebildeten Schar von im
wesentlichen in einer Ebene liegenden Filamenten für die Herstellung von die
Filamentschar aufweisenden Gelegen, bei welchen die Filamentschar als Teil
der die geschlossene Fläche bildenden Filamentscharabschnitte (1) zwischen
zwei einer Verbindestation (6) zulaufenden Transporteinrichtungen (13)
vorgelegt wird, wobei die Filamentscharabschnitte (1) an ihren beiden
Endbereichen mit jeweils einem Fixierelement (2, 3) auf der
Transporteinrichtung fixiert werden und der Abstand der Fixierelemente (2,
3) eines Filamentscharabschnittes (1) bezüglich der Transporteinrichtungen
(13) so gewählt wird, daß die Filamentscharabschnitte (1) im fixierten
Zustand zumindest unmittelbar vor Einlauf in die Verbindestation (6)
zwischen den Transporteinrichtungen (13) im wesentlichen eben angeordnet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Fixierelemente (2, 3) unter
einem auswählbaren Winkel β zur Längsrichtung eines
Filamentscharabschnittes (1) befestigt werden zum diagonalen Vorlegen der
Filamentscharabschnitte (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Fixierelemente (2, 3) in
an den Transporteinrichtungen (13) angebrachten Haltenadeln 8 eingehängt
werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die
Fixierelemente (2, 3) durch Umschmelzen der Endbereiche der
Filamentscharabschnitte (1) mit einem schnell härtenden Kunststoff
hergestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Fixierelemente
(2, 3) durch Verkleben der Endbereiche der Filamentscharabschnitte (1)
hergestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S. bei welchem die Schritte
zumindest einmal ausgeführt werden:
- a) Befestigen eines ersten Fixierelementes (2) an der Filamentschar;
- b) Greifen des ersten Fixierelementes (2) und Verfahren des Fixierelementes (2) um einen vorgegebenen Abstand;
- c) Anbringen eines zweiten Fixierelementes (3) zur Bildung des ersten Filamentscharabschnittes (1) und zugleich eines ersten Fixierelementes (2') für den nächstfolgenden Filamentscharabschnitt;
- d) Abtrennen des ersten Filamentscharabschnittes und Einhaken oder Eindrücken der Fixierlemente in die jeweiligen Haltenadeln (8) oder umgekehrt zuerst Einhaken oder Eindrücken und dann Abtrennen des Filamentscharabschnittes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem zwischen dem Abtrennen und dem
Einhaken bzw. Eindrücken in Schritt d. eine vordefinierte
Filamentscharspannung auf den Filamentscharabschnitt aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die
Filamentscharabschnitte in Abstimmung mit der Zulaufgeschwindigkeit der
Haltenadeln hergestellt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem mehrere
Filamentscharabschnitte übereinander fixiert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Filamentschar
aus mindestens 104 Filamenten pro cm Breite und/oder aus Heavy Tows
besteht.
11. Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren einer im wesentlichen
abschnittsweise als geschlossene Fläche ausgebildeten Schar von im
wesentlichen in einer Ebene liegenden Filamenten auf einer Verbindestation
(6) kontinuierlich zulaufenden Transportketten (15) zur Herstellung eines die
Filamentschar aufweisenden Geleges, mit einer Vorlegeeinrichtung (4) zum
Vorlegen der Filamentschar, mit einer Halteeinrichtung (5) zum zumindest
temporären Fixieren der vorgelegten Filamentschar und mit einer
Verbindestation (6), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung (7) zum Herstellen vorgefertigter, an ihren Enden in einem
vorbestimmten Abstand a mittels Fixierelementen (2, 3) gehaltener
Filamentscharabschnitte (1) vorgesehen ist und die Halteeinrichtung (5) an
den Transportketten (15) so angebracht ist, daß die Filamentschar zumindest
an der Verbindestation (6) so gehalten ist, daß sie dort als im wesentlichen
ebene Fläche ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halteeinrichtung (5) zumindest je eine Reihe von Haltenadeln (8) aufweist, in
welche die Fixierelemente (2, 3) einhakbar oder eindrückbar sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß
Vorlegeeinrichtung (4) eine verfahrbare und absenkbare Greifereinheit (9) ist,
welche mindestens einen Niederdrücker (10), einen Greifer (12) und ein
Trennmesser (11) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Haltenadeln (8) unterhalb von Führungsnadelreihen (14) angeordnet sind und
eine nach außen gerichtete Krümmung aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltenadeln (8) eine solche Länge aufweisen, daß mehrere
Fixierelemente übereinander einhakbar sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen gegenüberliegenden Haltenadeln (8) in
Laufrichtung der Transportketten zum Vorspannen der
Filamentscharabschnitte (1) zunimmt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteeinrichtung (5) zwei gegenüberliegend und synchron zur
Verbindestation (6) zulaufende Führungsnadelreihen (14) und jeweils eine
Reihe von Haltenadeln (8) aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 12 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung (7) zum Herstellen der
Filamentscharabschnitte (1) die Fixierelemente (2, 3) an den
Filamentscharabschnitten (1) verschmolzen, vergossen und/oder verklebt oder
vereist sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel β
einstellbar ist, mit welchem die Fixierelemente (2, 3) an
Filamentscharabschnitt (1) befestigbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerungseinheit (20) vorgesehen ist zum Steuern der
Vorlegeeinrichtung (4) und der Einrichtung (7) zum Herstellen der
Filamentscharabschnitte (1).
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