DE102006012306B4

DE102006012306B4 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn

Info

Publication number: DE102006012306B4
Application number: DE102006012306.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Grünert; Dipl.-Ing. Heinrich Hans-Jürgen; Dipl.-Ing. Födisch Jürgen
Original assignee: Cetex Inst Ggmbh; Cetex Institut Ggmbh
Current assignee: Cetex Institut Ggmbh De
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: DE102006012306A1

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn unter Verwendung mindestens einer Materialbahn, wobei diese mindestens eine, im Winkel α zur Erstreckungsrichtung der zu erzeugenden Gelegebahn (1) verlaufende α-Materialbahn (4) in einem kontinuierlichen Falt-Wickel-Vorgang zu einem mehrschichtigen, multidirektionalen Gelege umgeformt wird, wobei sich ein Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) in einer geschlossenen Bahnkurve relativ um die Längsachse der herzustellenden, sich linear bewegenden Gelegebahn (1) bewegt und durch die Faltung entstehende Abschnitte der α-Materialbahn (4) kontinuierlich in einer Bahnebene umeinander gefaltet aneinanderliegend zu einer fortlaufenden Gelegebahn (1) gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet,- dass ein zwischen einer dem Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) abgewandten Kante (4b; 4f) der herzustellenden Gelegebahn (1) und dem Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) verlaufender Abschnitt der α-Materialbahn (4) an einer den nächsten Bahnkantenabschnitt darstellenden Position erfasst und zu einem Falz umgeformt wird;- nach dem Anlegen dieses Abschnittes der α-Materialbahn (4) an die Ebene der herzustellenden Gelegebahn (1) der aus dem Falz neu gebildete Kantenabschnitt (4c; 4e) von einem synchron zur Drehung eines Speichers (1a) umlaufenden und parallel zur Translationsbewegung der Gelegebahn (1) bewegbaren Führungsmittel (8, 9) erfasst und während der weiteren Bewegung der Gelegebahn (1) zumindest zeitweise geführt wird;- die Gelegebahn (1) von dem um die Längsachse der Gelegebahn (1) drehbaren Speicher (1a) aufgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn.
Multidirektionale Verstärkungsfasergelege kommen als textile Verstärkungsstrukturen in Faserverbundanwendungen, in verschiedenen Lagenkonstruktionen, zum Einsatz. Die Herstellung multidirektionaler Gelege nach dem Faltwickelverfahren ist bekannt, dabei entsteht die multidirektionale Gelegebahn durch Wickeln einer, unter einem Legewinkel α zur Produktionsrichtung des multidirektionalen Geleges seitlich zugeführten Materialbahn.
Zur geometrischen Definition des Gelegeaufbaus, im Moment der Ablage, werden Hilfsvorrichtungen benötigt die die auftretenden Lege- und Wickelkräfte aufnehmen und damit einen Verzug des Geleges durch Spannungen in der Gelegeebene verhindern.
Vorrichtungen zur Durchführung des Faltwickelprozesses sind ebenfalls bekannt.
In der EP 0 768 167 A2 wird eine ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe ein biaxial verstärktes Gelege hergestellt werden kann.
Dabei wird ein unter dem Legewinkel α zur Produktionsrichtung des biaxialen Geleges auf eine Wendetischplatte auflaufendes, vorfixiertes unidirektionales Fasergelege in einem Faltwickelprozess zu einer zweilagigen Gelegebahn umgeformt.
Die zweilagige Gelegebahn wird durch eine, in Form von Transportbändern in den Kanten der Wendetischplatte installierten Transportvorrichtung über die Wendetischplatte gefördert und schließlich von der Wendetischplatte durch den Bahnzug über Druckwalzenpaar und Aufwicklung abgezogen.
Die Druckschrift EP 1 693 496 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn, wobei um eine erste Materialbahn eine zweite Materialbahn, welche in einem Winkel zu der ersten Materialbahn verläuft, gewickelt wird. Zum Umwickeln der ersten Materialbahn mit der zweiten Materialbahn erstreckt sich um die erste Materialbahn ein Ringelement, welches um die erste Materialbahn rotierbar angebracht ist und an welchem eine die zweite Materialbahn bevorratende Vorratsrolle vorgesehen ist. Die Materialbahnen werden durch an den Kanten der ersten Materialbahn vorgesehene Spannketten in Position gehalten. Durch ein Umlaufen der Spannketten wird ein Transport der Materialbahn bzw. der Gelegebahn ermöglicht. Dem Ringelement, durch welches die Materialbahnen im Wesentlichen zusammengefügt werden, nachfolgend sind zwei sich gegenüberliegende Transportrollen angeordnet, mittels welcher die Gelegebahn transportiert wird. Den Transportrollen in Transportrichtung der Gelegebahn nachfolgend sind zwei sich gegenüberliegend angeordnete Heizrollen vorgesehen, durch welche die Gelegebahn geführt wird. Die fertiggestellte Gelegebahn wird abschließend auf eine Vorratsrolle aufgewickelt.
Die JP 2003 - 221 771 A beschreibt ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung biaxialer Gelege. In einem Falt-Wickel-Prozess werden seitlich in einem Winkel α zur Produktionsrichtung des biaxialen Geleges zugeführte Materialbahnen auf innenliegende, paarweise mit Abstand zueinander angeordnete, feststehende Kantenelemente aufgewickelt. Auf den Kantenelementen werden doppelseitig klebende Bänder zur Fixierung der beiden Lagen aufeinander in das Innere des Gele geschlauches gebracht. Der Gelegeschlauch wird von den innenliegenden doppelseitig klebenden Bändern über die Kantenelemente transportiert und anschließend durch den Bahnzug über Druckwalzenpaar und Aufwicklung abgezogen.
In den beschriebenen Faltwickelverfahren kommen, zur Aufnahme der entstehenden Lege- und Wickelkräfte, innenliegende d. h. im Inneren des entstehenden Gelegeschlauchs befindliche Hilfsvorrichtungen zum Einsatz. Innenliegenden Hilfseinrichtungen ist gemeinsam, das sie im Inneren des Gelegeschlauchs einen konstruktiv bedingten Raum benötigen und somit eine Ausdehnung des Gelegeschlauches senkrecht zur Gelegeebene benötigen, die nach dem Abziehen des aufgespannten Gelegeschlauches bis zur Verfestigung durch ein Druckwalzenpaar wieder beseitigt werden muss. Beim damit notwendigen Ausbreiten des aufgespannten Gelegeschlauchs in der Gelegeebene, nach dem Abziehen des multidirektionalen Geleges von einer innenliegenden Hilfsvorrichtung, senkrecht zur Produktionsrichtung kann es zum Verzug der abgelegten Gelegestruktur kommen, die technologisch und konstruktiv nur sehr schwierig zu beherrschen sind.
Eine Möglichkeit, den auftretenden Verzug in der Gelegeebene, des von der innenliegenden Hilfsvorrichtungen abgezogenen multidirektionalen Geleges zu vermeiden ist in der JP 2003 - 221 771 A beschrieben. Hierbei werden die zur Fixierung des Geleges eingebrachten doppelseitig klebenden Bänder durch das Druckwalzenpaar transportiert und mit dem Gelegeaufbau verfestigt. Nachteilig ist hierbei das Einbringen der doppelseitig klebenden Bänder in die Kantenbereiche des Geleges, die zu einer unterschiedlichen Dicke im Gelege führen. Demzufolge müssen die verdickten Ränder entweder in einem zusätzlichen Arbeitsgang entfernt oder als Qualitätsmangel hingenommen werden. Zudem ist die Ausbreitung des zuvor über die Kantenelemente aufgespannten Gelegeschlauches weiterhin erforderlich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines multidirektionalen Geleges zur Verfügung zu stellen, wobei die Gelegebildung unmittelbar in der Legeebene erfolgt und somit das Ausbreiten eines durch innenliegende Hilfseinrichtungen aufgespannten Gelegeschlauches oder das Vorhandensein von Kantenbändern und anderen innenliegenden Hilfsmitteln entfällt.
Diese Aufgabe wird durch alternative Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 4. Weiterhin stellt die Erfindung zur Durchführung beider beanspruchter Verfahren jeweils eine Vorrichtung zur Verfügung, die den Ansprüchen 5 bzw. 13 zu entnehmen sind. Diese Vorrichtungen werden durch die Ansprüche 6 bis 12 bzw. 14 bis 26 näher ausgestaltet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer signifikanten Stellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entsprechend Schnittlinie II - II,
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Phase, in der die herzustellende Gelegebahn eine Drehung um 90° um ihre Längsachse ausgeführt hat,
4 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 5 entsprechend Schnittlinie IV - IV,
5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Drehwinkel der Gelegebahn von 0°,
6 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 5 entsprechend Schnittlinie VI - VI,
7 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäß Vorrichtung nach 5 bei einem Drehwinkel der Gelegebahn von 90°,
8 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 11 entsprechend Schnittlinie VIII - VIII.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einer Draufsicht dargestellt. Es wird in dieser Darstellung vorausgesetzt, dass in die herzustellende multidirektionale Gelegebahn 1 auf eine in Produktionsrichtung 2 laufende Materialbahn 3 eine zweite, in einem Legewinkel α seitlich zugeführte α-Materialbahn 4 aufgewickelt wird. Das Verfahren ist jedoch ebenso ohne diese Materialbahn 3 ausführbar, indem die α-Materialbahn 4 in an sich bekannter Weise - allerdings mit den erfindungsgemäßen Verfahrensmerkmalen - umeinander gefaltet wird. Es wird weiterhin vorausgesetzt, dass die Materialbahn 3 und die fertige Gelegebahn 1 um die Systemachse 5 rotieren, wobei die Materialbahn 3 stets in einer Ebene verläuft, die mit um die Systemachse 5 dreht. Auch hierbei ist es im Sinne einer kinematischen Umkehr möglich, die Materialbahn 3 in einer feststehenden Ebene verlaufen zu lassen und den Falt-Wickel-Prozess auszuführen, indem sich ein Vorratswickel 4a der α-Materialbahn 4 um die Materialbahn 3 bewegt.
Zur Veranschaulichung der gegenseitigen Stellungen funktionswesentlicher Elemente der Vorrichtung dienen zwei Koordinantensysteme: Ein globales Koordinatensystem wird durch die Koordinatenachsen x, y, z bezeichnet. Die Koordinatenachsen u, v, w bezeichnen ein mitbewegtes lokales Koordinatensystem, wobei die u-Achse auf der Systemachse 5 in Produktionsrichtung 2 verläuft.
Der Vorratswickel 3a der Materialbahn 3 ist in einem nicht näher dargestellten Maschinengestell gelagert und rotiert synchron mit einem ebenso gelagerten Warenwikkel 1a für die herzustellende Gelegebahn 1 um die Systemachse 5. Zwischen diesen beiden Wickeln 1a und 3a ist eine Verfestigungseinrichtung 6, vorzugsweise in Form eines Kalanders bzw. Druckwalzenpaares, für die entstehende Gelegebahn 1 angeordnet. Als Alternativen hierzu kommen jedoch ebenso eine Klebeeinrichtung, eine Nadelvorrichtung oder eine Wirkmaschine, insbesondere Nähwirkmaschine in Frage.
Der Vorratswickel 4a für die α-Materialbahn 4 ist so angeordnet, dass die Bewegungsrichtung 4g der hiervon ablaufenden α-Materialbahn 4 im Winkel α zur Systemachse 5 verläuft. Der Vorratswickel 4a ist in Bezug zur Systemachse 5 im wesentlichen ortsfest gelagert; allerdings läßt seine Lagerung eine senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 gerichtete, der infolge der Rotation entstehenden Hub- und Senkbewegung der dem Vorratswickel 4a zugewandten Kante der Gelegebahn 1 folgende Hub- und Senkbewegung zu, die der Ausführung des Faltwickelprozesses dient. Nähere Ausführungen dazu sind der DE 10 2005 000 115 A1 der Anmelderin zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich zu den bereits beschriebenen Elementen eine Faltwickelvorrichtung 7 sowie zwei, jeweils in den Kantenbereichen 1b und 1c der multidirektionalen Gelegebahn 1 angeordnete Transportvorrichtungen 8 und 9 auf.
Das nachstehend noch näher zu beschreibende Faltwickelsystem 7 ist in einer im Legewinkel α aufgestellten Reversiereinrichtung 10 in x-, y- und z-Richtung beweglich und angetrieben gelagert. Bei entsprechend großer Breite kann es überdies sinnvoll sein, die Reversiereinrichtung 10 beidseitig der α-Materialbahn 4 anzuordnen und damit das Faltwickelsystem 7 an seinen beiden Enden zu lagern.
Die Transportvorrichtungen 8 und 9 sind zueinander spiegelbildlich aufgebaut. Der Aufbau wird beispielhaft anhand der Transportvorrichtung 8 erläutert. Sie besteht jeweils aus den beiden Teilvorrichtungen 81 und 82, die jeweils zu beiden Oberflächenseiten, im Kantenbereich 1b der multidirektionalen Gelegebahn 1 angeordnet sind.
Der Aufbau der Teilvorrichtungen 81 und 82 wird wiederum beispielhaft an der Teilvorrichtung 81 erläutert, die in 2 im linken oberen Quadranten zu sehen ist. Sie besteht aus einem Rahmen 81a, der auf hier nicht dargestellten, jedoch in 3 zu erkennenden Rollen ein umlaufendes Transportelement 81b aufnimmt. Die Transportelemente 81b; 82b auf der einen Bahnseite bzw. 91b; 92b auf der anderen Bahnseite sind in 3 und später auch in 7 durch unterschiedliche Linienarten dargestellt, um ihre nur teilweise Überdeckung zu verdeutlichen. Der Rahmen 81a ist in einem weiteren Rahmen 11 entlang der x- bzw. u-Koordinate beweglich gelagert. Der Rahmen 11 wiederum ist um die Systemachse 5 drehbar im ortsfesten Gestell 12 gelagert.
Die Faltwickelvorrichtung 7 weist integrierte Faltwickelelemente auf. Eine vorteilhafte Variante stellt ein über die gesamte diagonale Breite der α-Materialbahn 4 reichendes Einzugswalzenpaar dar, in dessen Einzugsspalt mittels eines auf der anderen Seite der α-Materialbahn 4 angeordneten Elementes (bspw. eines Faltschwertes oder einer Luftstrahldüse) die α-Materialbahn 4 hineindrückbar ist und zu einer Falte umgeformt und gehalten wird. Faltenbildung und Halten der α-Materialbahn 4 erfolgen damit ausschließlich von einer Oberflächenseite der α-Materialbahn 4 ausgehend. Eine weitere Möglichkeit für die Faltwickelelemente sind Nadelgreiferelemente, die in an einer Linie - der späteren Faltkante 4c; 4e - gekreuzt in die α-Materialbahn 4 einstechen. Die Arretierung der gefassten α-Materialbahn 4 erfolgt durch ein in das Nadeldreieck gepresstes Klemmelement. Als Falt- und Haltelemente sind jedoch auch andere geeignete Greifer und Klemmensysteme möglich. Die Funktion der Faltelemente kann sowohl selbst angetrieben oder über eine mechanische Kopplung zur Hauptbewegung z. B. über eine Kurvenscheibe realisiert werden.
Die 1 und 2 stellen sowohl die Ausgangsposition der Faltwickelvorrichtung 7 beim Anfahren eines neuen Vorratswickels 4a der α-Materialbahn 4 als auch eine beliebige Durchgangsstellung mit Φ=0° bzw. Φ= n × 360° während des kontinuierlichen Faltwickelprozesses dar. Die Transportvorrichtungen 8 und 9 befinden sich bei diesem Drehwinkel Φ ebenfalls in einer Ausgangsposition.
Die α-Materialbahn 4 liegt auf der in Produktionsrichtung 2 laufenden Materialbahn 3 auf. Sie wird im rechten Kantenbereich 1c in noch zu beschreibender Weise von der Transportvorrichtung 9 gehalten. Im linken Kantenbereich 1b wird sie von der oben beschriebenen Faltwickelvorrichtung 7 gehalten.
Mit der Rotation Φ der Materialbahn 3 um die Systemachse 5 erfahren die Materialbahn 3 und damit die Kantenbereiche 1b und 1c eine Transportbewegung 2a in Produktionsrichtung 2, der die Faltwickelvorrichtung 7 sowie die Transportvorrichtungen 8 und 9 im Bereich 0° < Φ < 90° synchron folgen. Dabei werden die durch den zum Abzug der α-Materialbahn 4 vom Vorratswickel 4a benötigten Bahnzug hervorgerufenen Kräfte nicht auf die Materialbahn 3 übertragen, sondern durch die Faltwickelvorrichtung 7 sowie die Transportvorrichtung 8 aufgenommen. Im linken Kantenbereich 1b erfolgt mit größer werdendem Drehwinkel Φ an der Auflagekante 4b der α-Materialbahn 4 auf der Materialbahn 3 die Bildung der Faltkante durch die Faltwikkelvorrichtung 7.
Im Bereich 0°< Φ <90° dreht die Auflagekante 4b der α-Materialbahn 4 auf der Materialbahn 3 um die Systemachse 5. Dabei folgen die Faltwickelvorrichtung 7 sowie die Transportvorrichtungen 8 und 9 synchron der Bewegung der Auflagekante 4b, die sich als Überlagerung der Rotation mit Φ um die Systemachse 5 in der x-y Ebene und einer Translation in x-Richtung ergibt. Wie aus den 1 und 3 zu erkennen ist, bewegt sich dabei die Transportvorrichtung 8 quasi „vor der Auflagekante 4b her“, ohne die α-Materialbahn 4 dabei zu erfassen. Zudem erfolgt - wie vorn bereits benannt - eine Hubbewegung 4d des Vorratswickels 4a der α-Materialbahn 4 in z-Richtung. Damit wird die α-Materialbahn 4 an der Faltkante 4c um die Materialbahn 3 abgewinkelt, ohne jedoch Kräfte auf diese auszuüben. Dies ist auch der Grund dafür, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne Einführung einer Materialbahn 3 in die Gelegebahn 1 ausgeführt werden kann. Die α-Materialbahn 4 wird dann in bekannter Weise, allerdings mit anderen Schritten und Mitteln, sozusagen „auf sich selbst“ gefaltet.
Die 3 und 4 zeigen die Position des Faltwickelsystems bei Φ=90°. Im Zuge der weiteren Drehung des Systems, nämlich im Bereich 90° < Φ < 180° erfolgt die Übergabe der in Bildung befindlichen Faltkante 4c von der Faltwickelvorrichtung 7 an die Transportvorrichtung 8. Dazu erfolgt unter Aufrechterhaltung der Transportbewegung 2a in Produktionsrichtung 2 synchron zur Translation der Materialbahn 3 durch das Transportelement 8 eine Translation 8a der Transportvorrichtung 8 entgegen der Produktionsrichtung 2 bis zur parallelen Überdeckung von Faltwickelvorrichtung 7 sowie Transportvorrichtung 8 auf der Faltkante 4c. Die vollständig ausgebildete Faltkante 4c der α-Materialbahn 4, die im beschriebenen Falle die entsprechende Kante der Materialbahn 3 umschließt, wird dabei durch die oberhalb und unterhalb der Gelegebildungsebene verlaufenden Transportelemente 81b; 82b der Transportvorrichtung 8 erfasst und sicher geklemmt.
Mit Erreichen der vollständigen Überdeckung von Faltwickelvorrichtung 7 und Transportvorrichtung 8 löst sich die Faltwickelvorrichtung 7 von der Faltkante 4c und kehrt durch eine Rückbewegung 7a in der Reversiereinrichtung 10 entgegen der Rotation Φ sowie der Translation in Produktionsrichtung 2 in die Ausgangsposition 7b zurück, wobei die Faltwickelvorrichtung 7 ihre relative Ausrichtung zum globalen x-y-z-Koordinatensystem in Längsrichtung beibehält.
Bei Φ=180° nimmt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine analoge Stellung wie in 1 ein. Der im vorher beschriebenen Arbeitszyklus an die Materialbahn 3 angelegte Abschnitt der α-Materialbahn 4 verläuft nunmehr an der Unterseite der Gelegebahn 1. Dies entspricht auch der bereits erwähnten Anfangsstellung in 1, die im übrigen auch zum Starten eines Gelegebildungsprozesses genutzt werden kann. In diesem Falle wird lediglich der Bahnanfang der α-Materialbahn 4 auf die Materialbahn 3 aufgelegt und durch die entsprechende Transportvorrichtung 8 bzw. 9 im Bereich der Bahnkante 1b bzw. 1c geklemmt. Danach kann durch Einsetzen der Rotationsbewegung um die Systemachse 5 der Gelegebildungsvorgang gestartet werden.
Die Faltwickelvorrichtung 7 beginnt mit der Bildung einer neuen Faltkante in der α-Materialbahn 4 in dem nunmehr dem Vorratswickel 4a zugewandten Kantenbereich 1c der in Produktionsrichtung 2 laufenden und mit Φ im Bereich 180° < Φ < 270° um die Systemachse 5 gedrehten Materialbahn 3. In die Kantenbildung einbezogen ist nunmehr die Transportvorrichtung 9. Der bisher beschriebene Vorgang wiederholt sich in analoger Weise.
Die entstehende multidirektionale Gelegebahn 1 wird durch die Transportvorrichtungen 8 und 9 in Produktionsrichtung 2 transportiert und durch die Verfestigungseinrichtung 6 geführt und verfestigt. Deren Transportelemente 81b; 82b; 91b; 92b durchlaufen dabei die Verfestigungseinrichtung 6 gemeinsam mit der Gelegebahn 1. Im Falle der Ausbildung der Verfestigungseinrichtung als Kalander ist es deshalb zweckmäßig, die Walzen im Laufbereich der Transportelemente Transportelemente 81b; 82b; 91b; 92b entsprechend zu vertiefen, um eine gleichmäßige Pressung zu erreichen. Im weiteren Bahnlauf der multidirektionalen Gelegebahn 1 lösen sich die Transportelemente 81b; 82b; 91b; 92b der Transportvorrichtungen 8 und 9 von den Kantenbereichen 1b und 1c der multidirektionalen Gelegebahn 1, die dann auf den Warenwickel 1a aufgewickelt wird. Werden jedoch für die Materialbahn und/oder die α-Materialbahn 4 Materialien verwendet, die von sich aus oder unter bestimmten Bedingungen aneinander haften und damit der gebildeten Gelegebahn 1 bereits eine bestimmte Festigkeit verleihen, ist es möglich, die Führung der Gelegebahn 1 auch schon vor der Verfestigungseinrichtung enden zu lassen.
Die 5 bis 8 zeigen eine weitere vorteilhafte Ausführung des Faltwickelsystems, das jeweils aus einer Transportvorrichtung 8 und 9 in den Kantenbereichen 1b und 1c der multidirektionale Gelegebahn 1 besteht.
Hier sind im Vergleich zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Funktionen der Faltwickelvorrichtung, nämlich die Faltkantenbildung sowie die Aufnahme und der Transport der Faltkanten 4c und 4e in die Halte- und Transportfunktion der Transportvorrichtungen 8 und 9 integriert. Die Faltwickelvorrichtung 7 wird durch ein Faltelement 13 ersetzt.
Ebenso wie beim vorstehenden Beispiel sind beiderseits der Gelegebahn 1 jeweils eine parallel zur Systemachse 5 verfahrbare Transportvorrichtung 8 und 9 mit ihren Teilvorrichtungen 81; 82 bzw. 91; 92 angeordnet. Wie aus 6 zu erkennen ist, ist die untere Teilvorrichtung 82 (und in nicht dargestellter Weise die Teilvorrichtung 91) in jeweils einer Schwenkvorrichtung 83 bzw. 93 angeordnet. Mit deren Hilfe kann die Teilvorrichtung 82 so um 90° nach oben verschwenkt werden, dass sie sich in der in 5 dargestellten Position der Transportvorrichtung 8 oberhalb der durch die Gelegebahn 1 und die vom Vorratswickel 4a ablaufende α-Materialbahn 4 aufgespannten Ebene befindet. Die Transportelemente 81b und 82b - in diesem Falle vorteilhafterweise Riemen mit kreisförmigem Querschnitt - bilden in der Nähe des Kantenbereiches 1b der Gelegebahn 1 einen keilförmigen Spalt.
Die 5 und 6 stellen die Ausgangsposition der Transportvorrichtungen 8 und 9 bei einem Rotationswinkel Φ=0° bei Ausführung des Faltwickelsystems dar. Nimmt man zunächst wieder an, dass es sich hierbei um den Start des Faltwickelprozesses handelt, so hat die Transportvorrichtung 9 im Bereich der Auflagekante 4f der α-Materialbahn 4 auf der Materialbahn 3 die beiden Bahnen miteinander geklemmt. Während des fortgeschrittenen Faltwickelprozesses hat die Transportvorrichtung 9 in dieser Stellung eine fertig gebildete Faltkante 4e erfasst, die bei Vorhandensein einer Materialbahn 3 auch deren Kante umschließt.
In der in 5 dargestellten Position beginnt mit der Rotation Φ der Materialbahn 3 um die Systemachse 5 die Bildung einer neu gebildeten Faltkante 4c der α-Materialbahn 4, indem die Transportvorrichtung 8 zunächst eine Translation 8a entgegen der Produktionsrichtung 2 ausführt, um die α-Materialbahn 4 vollständig zu überdecken. Zuvor wird die Teilvorrichtung 82 - wie in 6 zu erkennen - um 90° in Richtung der Hauptrotation Φ um die Systemachse 5 geschwenkt. Im geschwenkten Zustand der Teilvorrichtung 82 überfährt die Transportvorrichtung 8 die α-Materialbahn 4. Die Faltenbildung in der α-Materialbahn 4 erfolgt durch Einzug einer Materialfalte zwischen die Transportelemente 81b und 82b der Teilvorrichtungen 81 und 82. Hierzu dient ein auf der gegenüberliegenden Bahnseite der α-Materialbahn 4 befindliches Faltelement 13, welches wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel z. B. ein Faltschwert oder eine Druckluftdüse sein kann. Dieses Faltelement begleitet die mit Φ um die Systemachse rotierende Faltkante 4c; hierbei wird die in Bildung befindliche Faltkante 4c durch die Transportelement 81b und 82b der Transportvorrichtung 8 zunehmend erfasst und mit fortlaufendem Drehwinkel Φ im Bereich 0° < Φ < 90° um die Systemachse 5 in Produktionsrichtung 2 der multidirektionalen Gelegebahn 1 gefördert. Im Kantenbereich 1c wird die im vorhergehenden Faltprozess erzeugte Faltkante 4e durch die Transportvorrichtung 9 gehalten und gefördert. Während der Rotationsbewegung in diesem Bereich 0° < Φ < 90° erfolgt außerdem das Rückschwenken der Teilvorrichtung 82 um die Faltkante 4c, so dass sich am Ende die Teilvorrichtungen 81 und 82 ebenso in einer Ebene befinden wie die Teilvorrichtungen 91 und 92 (siehe dazu 8).
Das Faltelement 13 kann jedoch auch an die Transportvorrichtungen 8; 9 gekoppelt werden und deren Bewegung folgen. In diesem Falle nimmt das Faltelement 13 in der Stellung Φ = 0° bzw. Φ = 180° die gleiche Position unter der α-Materialbahn 4 ein, unterstützt die α-Materialbahn 4 während der weiteren Rotationsbewegung der Gelegebahn 1 und führt nach vollständiger Überdeckung der α-Materialbahn 4 durch die Transportvorrichtung 8 bzw. 9 die Faltung aus. Danach wird das Faltelement 13 mit einer Translationsbewegung in Produktionsrichtung 2 soweit verfahren, dass keine Überdeckung durch die α-Materialbahn mehr besteht.
Die 7 und 8 zeigen das Faltwickelsystem bei Φ = 90°. Die Translation 8a erfolgt in Überlagerung zur Transportbewegung 2a in Produktionsrichtung 2 der entstehenden multidirektionalen Gelegebahn 1 als Relativbewegung der Transportelemente 81b und 82b in der Transportvorrichtung 8.
In dieser Lage ist die Faltkante 4c durch die Transportvorrichtung 8 sicher erfasst und das Faltelement 13 wird durch eine Schwenkbewegung 13a in Richtung der Ausgangsposition 13b bei Φ = 0° zurückgeführt, um für den nächsten Faltprozess zur Verfügung zu stehen.
Auch bei diesem dargestellten Ausführungsbeispiel halten die Transportvorrichtungen 8 und 9 die gebildeten Faltkanten 4c und 4e solange, bis sie die Verfestigungseinrichtung 6 durchlaufen haben. Möglich ist es aber auch hier bei entsprechender Zusammensetzung der Gelegebahn, die Führung bereits unmittelbar vor der Verfestigungseinrichtung 6 enden zu lassen.
Bezugszeichenliste

1: multidirektionale Gelegebahn 1
1a: Warenwickel der multidirektionalen Gelegebahn
1b: Kantenbereich der multidirektionalen Gelegebahn 1
1c: Kantenbereich der multidirektionalen Gelegebahn 1
2: Produktionsrichtung der multidirektionalen Gelegebahn 1
2a: Transportbewegung
3: Materialbahn
3a: Vorratswickel der Materialbahn 3
4: α-Materialbahn
4a: Vorratswickel der α-Materialbahn 4
4b: Auflagekante der α-Materialbahn 4 auf der Materialbahn 3
4c: Faltkante der α-Materialbahn 4 um die Materialbahn 3
4d: Hubbewegung des Vorratswickel 4a der α-Materialbahn 4
4e: Faltkante der α-Materialbahn 4 um die Materialbahn 3
4f: Auflagekante der α-Materialbahn 4 auf der Materialbahn 3
4g: Bewegungsrichtung der α-Materialbahn 4
5: Systemachse
6: Verfestigungseinrichtung
7: Faltwickelvorrichtung
7a: Rückbewegung der Faltwickelvorrichtung 7
7b: Ausgangsposition der Faltwickelvorrichtung 7
8: Transportvorrichtung
8a: Translation der Transportvorrichtung 8
81: Teilvorrichtung
81a: Rahmen der Vorrichtung 81
81b: Transportelement der Vorrichtung 81
82: Teilvorrichtung
82b: Transportelement der Vorrichtung 82
83: Schwenkvorrichtung der Transportvorrichtung 8
9: Transportvorrichtung
91: Teilvorrichtung
91b: Transportelement
92: Teilvorrichtung
92b: Transportelement
93: Schwenkvorrichtung der Transportvorrichtung 9
10: Reversiereinrichtung
11: Rahmen
12: Gestell
13: Faltelement
u: Koordinatenachse
v: Koordinatenachse
w: Koordinatenachse
x: Koordinatenachse
y: Koordinatenachse
z: Koordinatenachse
α: Legewinkel
Φ: Drehwinkel

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn unter Verwendung mindestens einer Materialbahn, wobei diese mindestens eine, im Winkel α zur Erstreckungsrichtung der zu erzeugenden Gelegebahn (1) verlaufende α-Materialbahn (4) in einem kontinuierlichen Falt-Wickel-Vorgang zu einem mehrschichtigen, multidirektionalen Gelege umgeformt wird, wobei sich ein Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) in einer geschlossenen Bahnkurve relativ um die Längsachse der herzustellenden, sich linear bewegenden Gelegebahn (1) bewegt und durch die Faltung entstehende Abschnitte der α-Materialbahn (4) kontinuierlich in einer Bahnebene umeinander gefaltet aneinanderliegend zu einer fortlaufenden Gelegebahn (1) gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zwischen einer dem Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) abgewandten Kante (4b; 4f) der herzustellenden Gelegebahn (1) und dem Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) verlaufender Abschnitt der α-Materialbahn (4) an einer den nächsten Bahnkantenabschnitt darstellenden Position erfasst und zu einem Falz umgeformt wird; - nach dem Anlegen dieses Abschnittes der α-Materialbahn (4) an die Ebene der herzustellenden Gelegebahn (1) der aus dem Falz neu gebildete Kantenabschnitt (4c; 4e) von einem synchron zur Drehung eines Speichers (1a) umlaufenden und parallel zur Translationsbewegung der Gelegebahn (1) bewegbaren Führungsmittel (8, 9) erfasst und während der weiteren Bewegung der Gelegebahn (1) zumindest zeitweise geführt wird; - die Gelegebahn (1) von dem um die Längsachse der Gelegebahn (1) drehbaren Speicher (1a) aufgenommen wird.
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn unter Verwendung mindestens einer Materialbahn, wobei diese mindestens eine, im Winkel α zur Erstreckungsrichtung der zu erzeugenden Gelegebahn (1) verlaufende α-Materialbahn (4) in einem kontinuierlichen Falt-Wickel-Vorgang zu einem mehrschichtigen, multidirektionalen Gelege umgeformt wird, wobei sich ein Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) in einer geschlossenen Bahnkurve relativ um die Längsachse der herzustellenden, sich linear bewegenden Gelegebahn (1) bewegt und durch die Faltung entstehende Abschnitte der α-Materialbahn (4) kontinuierlich in einer Bahnebene umeinander gefaltet aneinanderliegend zu einer fortlaufenden Gelegebahn (1) gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zwischen einer dem Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) abgewandten Kante der herzustellenden Gelegebahn (1) und dem Vorrat der α-Materialbahn (4) verlaufender Abschnitt der α-Materialbahn (4) nach dem Anlegen an die Bahnebene der Gelegebahn (1) im Bereich der Bahnkante von einem Führungsmittel (8, 9) überfahren wird, - nach dem vollständigen Überfahren die α-Materialbahn (4) in das Führungsmittel (8, 9) eingeführt und gefalzt wird, wobei während des Überfahrens bis zum Falzen die α-Materialbahn (4) an der Falzlinie unterstützt wird, - danach im Zuge der Relativbewegung von α-Materialbahnvorrat (4a) und Gelegebahnebene der nachfolgende Abschnitt der α-Materialbahn (4) an die Bahnebene der Gelegebahn (1) herangeführt und angelegt wird und - der vom Führungsmittel erfasste Falz der α-Materialbahn (4) als Bahnkantenabschnitt der Gelegebahn (1) während deren weiterer Bewegung zumindest zeitweise geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltwickelprozess der α-Materialbahn (4) unter Einschluss einer in Längsrichtung fortlaufenden weiteren Materialbahn (3) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein neu gebildeter Kantenabschnitt der Gelegebahn (1) mindestens bis zu einer der Fixierung der Gelegebahn (1) dienenden Zone geführt wird.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn unter Verwendung mindestens einer Materialbahn, mit Mitteln zur Aufnahme eines Vorrates (4a) für eine α-Materialbahn (4), wobei die Längsachse der vom Vorrat (4a) abzugebenden α-Materialbahn (4) und die Längsachse der herzustellenden Gelegebahn (1) in einem Winkel α zueinander stehen und der Vorrat (4a) im Abstand von der Längsachse der Gelegebahn (1) angeordnet ist, mit einem um die Längsachse der Gelegebahn (1) drehbaren Speicher (1a) zur Aufnahme der fertigen Gelegebahn (1), mit Mitteln zur Erteilung einer Translationsbewegung der herzustellenden Gelegebahn (1) in Richtung ihrer Längsachse, gekennzeichnet durch - synchron zur Drehung des Speichers (1a) umlaufende und parallel zur Translationsbewegung der Gelegebahn (1) bewegbare Transportmittel zur temporären Führung der herzustellenden Gelegebahn (1), - Faltmittel zur Erfassung und Faltung der α-Materialbahn (4) in einem sich zwischen einem Transportmittel (8; 9) und dem Vorrat (4a) erstreckenden Abschnitt sowie - Mittel zur temporären Führung der Faltmittel synchron zur Rotationsbewegung des Speichers (1a).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmittel (8; 9) als Paare von an beiden Kanten der herzustellenden Gelegebahn (1) angeordneten, umlaufenden Transportelementen ausgeführt sind, deren Trums ober- bzw. unterhalb einer Kante der Gelegebahn (1) in einem Abschnitt parallel und im Kontakt mit der Kante geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dass die Transportelemente in einem parallel zur Produktionsrichtung der Gelegebahn (1) bewegbaren Rahmen geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltmittel in mindestens einem die Breite der herzustellenden Gelegebahn (1) übergreifenden Rahmen der Bewegung der vom Vorrat (4a) abgegebenen α-Materialbahn (4) folgend geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltmittel als Paar von zusammenwirkenden, die α-Materialbahn (4) übergreifenden Walzen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Faltmitteln ein die α-Materialbahn (4) in deren Wirkungsbereich bringendes Hilfsmittel zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel als Faltschwert ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel als Druckluftdüse ausgebildet ist.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer multidirektionalen Gelegebahn (1) unter Verwendung mindestens einer Materialbahn, mit Mitteln zur Aufnahme eines Vorrates (4a) für eine α-Materialbahn (4), wobei die Längsachse der vom Vorrat (4a) abzugebenden Materialbahn (4) und die Längsachse der herzustellenden Gelegebahn (1) in einem Winkel α zueinander stehen und der Vorrat (4a) im Abstand von der Längsachse der Gelegebahn (1) angeordnet ist, mit einem um die Längsachse der Gelegebahn (1) drehbaren Speicher (1a) zur Aufnahme der fertigen Gelegebahn (1), mit Mitteln zur Erteilung einer Translationsbewegung der herzustellenden Gelegebahn (1) in Richtung ihrer Längsachse, gekennzeichnet durch - synchron zur Drehung des Speichers (1a) umlaufende und parallel zur Translationsbewegung der Gelegebahn (1) bewegbare Transport- und I Faltmittel (8, 9) zur Faltung der α-Materialbahn (4) und temporären Führung der herzustellenden Gelegebahn (1) sowie - Mittel zur Unterstützung und Faltung der α-Materialbahn (4) in einem sich zwischen einem Transport- und Faltmittel und dem Vorrat (4a) erstreckenden Abschnitt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Transport- und Faltmittel (8, 9) als Paare von an beiden Kanten der herzustellenden Gelegebahn (1) angeordneten, umlaufenden Transportelementen ausgeführt sind, deren Trums ober- bzw. unterhalb einer Kante der Gelegebahn (1) in einem Abschnitt parallel und im Kontakt mit der Kante geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der die Transport- und Faltmittel (8, 9) um eine zur Produktionsachse der Gelegebahn (1) parallele Achse schwenkbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass den Falt- und Transportmitteln (8, 9) ein die α-Materialbahn (4) in deren Wirkungsbereich bringendes Hilfsmittel zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel als Faltschwert ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel als Druckluftdüse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Vorrat (4a) ablaufende Abschnitt der α-Materialbahn (4) senkrecht zu der durch die Längsachsen der α-Materialbahn (4) und der herzustellenden Gelegebahn (1) aufgespannten Ebene heb- und senkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) heb- und senkbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrat (4a) der α-Materialbahn (4) feststehend angeordnet und der ablaufende Abschnitt der α-Materialbahn (4) über eine heb- und senkbares Leitelement geführt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Speicher (1a) für die Gelegebahn (1) eine Verfestigungseinrichtung (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungseinrichtung (6) eine Nadeleinrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungseinrichtung (6) eine Wirkmaschine ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungseinrichtung (6) eine Klebeeinrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungseinrichtung (6) ein Kalander ist.