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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsflechtvorrichtung zum Umflechten eines Formkerns, aufweisend eine Antriebsvorrichtung, einen ersten Spulenträger zum Aufnehmen zumindest einer Flechtmaterial tragenden ersten Spule, einen zweiten Spulenträger zum Aufnehmen zumindest einer Flechtmaterial tragenden zweiten Spule und eine Zuführvorrichtung, wobei der erste Spulenträger durch ein erstes Lager drehbar um eine gemeinsame Zentralachse gelagert ist, der zweite Spulenträger durch ein zweites Lager um die gemeinsame Zentralachse drehbar gelagert ist, das erste Lager aufweisend einen ersten Lagerdurchmesser und das zweite Lager aufweisend einen zweiten Lagerdurchmesser, und wobei die Antriebsvorrichtung für ein gegenläufiges Rotieren der Spulenträger um die gemeinsame Zentralachse mit den Spulenträgern antriebsverbunden ist, und wobei ferner durch die Zuführvorrichtung während des gegenläufigen Rotierens der Spulenträger Flechtmaterial der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Spule einem die Zentralachse enthaltenden Mittelbereich zum Umflechten des Formkerns zuführbar ist.
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In der modernen Technik, insbesondere im Automobilbau, ist es bekannt, Faserverbundkunststoffbauteile einzusetzen. Um derartige Faserverbundkunststoffbauteile herzustellen, können Flechtvorrichtungen verwendet werden, um Formkerne mit einem Flechtmaterial zu umflechten, wobei das Flechtmaterial durch ein Fasermaterial gebildet ist, das zusammen mit einem Matrixmaterial in einem Folgeschritt zu einem Faserverbundwerkstoff verbunden werden kann.
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Eine Klasse von bekannten Flechtvorrichtungen stellen dabei Flechtmaschinen mit durch Flügelräder bewegten Klöppeln dar. Bedingt durch das Funktionsprinzip weisen diese Flechtmaschinen jedoch Einschränkungen, insbesondere hinsichtlich der Verarbeitbarkeit von Fasermaterial als Flechtmaterial und bei der Produktionsgeschwindigkeit auf. Dies ist insbesondere darin begründet, dass die Klöppel einer derartigen Flechtmaschine keine konstante Geschwindigkeit aufweisen und somit ständig beschleunigt werden. Hohe induzierte Biegespannungen am Fuß der Klöppel werden dadurch verursacht, wodurch eine Umlaufgeschwindigkeit der Klöppel sowie eine verarbeitbare Garnmasse bzw. ein Volumen in den verwendeten Spulen begrenzt sind. Darüber hinaus ändert sich durch die oszillierende Bewegung der Klöppel permanent ein Abstand der Klöppel zum Flechtpunkt, wodurch ein Fadenlängenausgleich nötig wird. Dadurch werden jedoch viele Umlenkungen für das Flechtmaterial zum Erreichen des Flechtpunkts nötig, wodurch eine Fadenschädigung resultieren kann. Auch eine konstante Fadenspannung kann durch diese oszillierende Bewegung oftmals nicht garantiert werden. Darüber hinaus wird von den eingesetzten Spulen das Flechtmaterial über Kopf abgezogen, wodurch ebenfalls eine Schädigung des Flechtmaterials bedingt sein kann. Auch eine Verschlechterung der Qualität des Flechtergebnisses durch eine Verdrehung des Flechtmaterials, die beim Abziehen des Flechtmaterials über Kopf auftreten kann, kann dadurch entstehen.
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Eine weitere bekannte Ausbildungsart von Flechtvorrichtungen stellen sogenannte Rotationsflechtvorrichtungen dar. Zwei Spulenträger, in denen Spulen mit Flechtmaterial angeordnet sind, umlaufen dabei ein Zentrum der Rotationsflechtvorrichtung gleichmäßig bewegt mit gegenläufiger, konstanter Geschwindigkeit. Zumindest einer der Spulenträger kann dabei oftmals aus mehreren Segmenten aufgebaut sein. Mit Zuführvorrichtungen, die beispielsweise einen Umlenkhebel aufweisen und die nur einen geringen Anteil an der gesamten bewegten Masse aufweisen, wird das Flechtmaterial einem Flechtpunkt zugeführt und dort die Verflechtung des Flechtmaterials bewerkstelligt. Im Vergleich zu einer Flechtmaschine nach dem oben beschriebenen Klöppelprinzip ist die im laufenden Betrieb zu beschleunigende Masse wesentlich geringer, wodurch deutlich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erreicht werden können. Bekannte Rotationsflechtvorrichtungen weisen als Antriebsvorrichtung eine zentrale Welle auf, auf der die gegenläufig umlaufenden Spulenträger angeordnet sind. Dadurch ist im Mittelbereich bekannter Rotationsflechtvorrichtungen nur ein kleiner Durchbruchsbereich vorhanden. Eine Durchführung komplex geformter Formkerne, die insbesondere dreidimensional geformt sein können, ist dadurch nicht möglich.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Rotationsflechtvorrichtungen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotationsflechtvorrichtung bereitzustellen, die in einfacher und kostengünstiger Weise ein Umflechten komplex geformter, insbesondere dreidimensional komplex geformter, Formkerne ermöglicht, wobei gleichzeitig eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und eine Vermeidung von Schädigungen des Flechtmaterials erreichbar sind.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationsflechtvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Rotationsflechtvorrichtung zum Umflechten eines Formkerns, aufweisend eine Antriebsvorrichtung, einen ersten Spulenträger zum Aufnehmen zumindest einer Flechtmaterial tragenden ersten Spule, einen zweiten Spulenträger zum Aufnehmen zumindest einer Flechtmaterial tragenden zweiten Spule und eine Zuführvorrichtung, wobei der erste Spulenträger durch ein erstes Lager drehbar um eine gemeinsame Zentralachse gelagert ist, der zweite Spulenträger durch ein zweites Lager um die gemeinsame Zentralachse drehbar gelagert ist, das erste Lager aufweisend einen ersten Lagerdurchmesser und das zweite Lager aufweisend einen zweiten Lagerdurchmesser, und wobei die Antriebsvorrichtung für ein gegenläufiges Rotieren der Spulenträger um die gemeinsame Zentralachse mit den Spulenträgern antriebsverbunden ist, und wobei ferner durch die Zuführvorrichtung während des gegenläufigen Rotierens der Spulenträger Flechtmaterial der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Spule einem die Zentralachse enthaltenden Mittelbereich zum Umflechten des Formkerns zuführbar ist. Eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich einen freien Durchbruchsbereich mit einem Durchbruchsdurchmesser aufweist, wobei der Durchbruchsdurchmesser größer als ein Viertel des ersten und/oder des zweiten Lagerdurchmessers ist.
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Eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung ist dabei grundsätzlich zum Umflechten eines Formkerns ausgebildet. Die Rotationsflechtvorrichtung weist dabei zwei Spulenträger auf, die zum Aufnehmen von Flechtmaterial tragenden Spulen ausgebildet sind. Insbesondere kann dabei bevorzugt vorgesehen sein, dass die beiden Spulenträger jeweils zum Aufnehmen einer gleichen Anzahl von Spulen ausgebildet sind. Auch kann selbstverständlich zumindest einer der Spulenträger, bevorzugt der zweite Spulenträger, aus mehreren Segmenten aufgebaut sein, wobei insbesondere jedes der Segmente zum Aufnehmen von zumindest einer Flechtmaterial tragenden Spule ausgebildet ist. Die beiden Spulenträger sind dabei in der Rotationsflechtvorrichtung durch jeweils ein Lager derart gelagert, dass sie zum Ausführen einer Rotationsbewegung um eine gemeinsame Zentralachse ausgebildet sind. Bei einer segmentierten Ausgestaltung eines Spulenträgers sind selbstverständlich die einzelnen Segmente des entsprechenden Spulenträgers durch das jeweilige Lager gelagert und zu einer Rotation um die gemeinsame Zentralachse ausgebildet. Auch kann zumindest eines der Lager als segmentiertes Lager, beispielsweise als segmentiertes Gleitlager, ausgebildet sein. Die Rotationsflechtvorrichtung weist dafür ferner eine Antriebsvorrichtung auf, die zum Antreiben der beiden Spulenträger mit diesen antriebsverbunden ist. Dabei kann die Antriebsvorrichtung selbstverständlich ein Antrieb sein, der über eine geeignete Wirkverbindung mit beiden Spulenträgern antriebsverbunden ist. Alternativ ist selbstverständlich auch eine Antriebsvorrichtung mit zwei Antrieben möglich, wobei je ein Antrieb einem Spulenträger zugeordnet und mit diesem antriebsverbunden ist. Während des gegenläufigen Rotierens der Spulenträger um die gemeinsame Zentralachse, wobei die beiden Spulenträger bevorzugt eine entgegengesetzte, aber betragsmäßig gleich große Winkelgeschwindigkeit aufweisen, wird von den Spulen der Spulenträger Flechtmaterial abgespult und über eine Zuführvorrichtung einem die Zentralachse enthaltenden Mittelbereich, insbesondere einem Flechtpunkt in diesem Mittelbereich, zugeführt. Die Zuführvorrichtung kann dabei beispielsweise Flechtmaterialführungen wie Ösen oder Umlenkrollen aufweisen. Insbesondere kann auch ein oder mehrere Fadenhebel Teil einer Zuführvorrichtung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung sein, wobei durch den oder die Fadenhebel Flechtmaterial einer Spule bzw. der Spulen eines Spulenträgers während der gegenläufigen Rotation der beiden Spulenträger abwechseln ober- und unterhalb an der oder den Spule(n) des zweiten Spulenträgers vorbeigeführt wird. Der Wechsel von ober- zu unterhalb bzw. von unter- zu oberhalb kann dabei nach jeder vorbeirotierten Spule des zweiten Spulenträgers aber selbstverständlich auch nach einer größeren Anzahl an vorbeirotierten Spulen des zweiten Spulenträgers vorgenommen werden. Derartige Zuführvorrichtungen sind eine besonders geeignete Möglichkeit, um die Verflechtung des Flechtmaterials am Flechtpunkt zu ermöglichen und so das Umflechten des Formkerns sicherzustellen.
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Bei bekannten Rotationsflechtvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist durch den prinzipiellen Aufbau dieser Rotationsflechtvorrichtungen, bei denen insbesondere beispielsweise die Antriebsvorrichtung eine zentrale Welle aufweist, ein frei zugänglicher, insbesondere entlang der Zentralachse durchgängiger, Bereich des Mittelbereichs begrenzt. Der Mittelbereich der Rotationsflechtvorrichtung ist dabei dasjenige Volumen, das die Zentralachse, um die die beiden Spulenträger rotieren, beinhaltet und sich von dieser radial nach außen erstreckt. Erfindungswesentlich ist bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung vorgesehen, dass dieser Mittelbereich einen freien Durchbruchsbereich aufweist. Der freie Durchbruchsbereich kann dabei beispielsweise zylinderförmig und ebenfalls rotationssymmetrisch zur Zentralachse ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Geometrien möglich, solange die Zentralachse auch im freien Durchbruchsbereich enthalten ist. Frei im Sinne der Erfindung ist ein Durchbruchsbereich dann, wenn sich keine anderen Bauteile der Rotationsflechtvorrichtung darin befinden. Eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung weist dabei einen freien Durchbruchsbereich mit einem Durchbruchsdurchmesser auf, der größer ist als ein Viertel des ersten und/oder des zweiten Lagerdurchmessers. Der Durchbruchsdurchmesser ist dabei derjenige Durchmesser des Durchbruchs, der sich senkrecht zur Zentralachse erstreckt und über eine Vorrichtungshöhe der Rotationsflechtvorrichtung, die parallel zur Zentralachse angeordnet ist, frei ist. Durch einen Durchbruchsdurchmesser, der größer ist als ein Viertel des ersten und/oder des zweiten Lagerdurchmessers, kann bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung erreicht werden, dass auch komplizierte, insbesondere dreidimensional geformte, Formkerne durch die Rotationsflechtvorrichtung, insbesondere den Durchbruchsbereich hindurch im Flechtpunkt der Rotationsflechtvorrichtung zugeführt und dort umflochten werden kann. Auch Verdrehungen und/oder Verkippungen des Formkerns beim Durchführen durch die Rotationsflechtvorrichtung sind dadurch ermöglicht. Eine derartige Änderung der Orientierung des Formkerns bezüglich der Rotationsflechtvorrichtung kann beispielsweise dazu verwendet werden, um am Flechtpunkt Ein Umflechten des Formkerns angepasst an dessen dreidimensionaler Form zu ermöglichen. Durch einen Durchbruchsdurchmesser, der größer ist als ein Viertel des ersten oder des zweiten Lagerdurchmessers kann sichergestellt werden, dass der Durchbruchsdurchmesser größer ist als ein Viertel des kleineren der beiden Lagerdurchmesser. Durch einen Durchbruchsdurchmesser, der größer ist als ein Viertel des ersten und des zweiten Lagerdurchmessers, kann sichergestellt werden, dass der Durchbruchsdurchmesser größer ist als ein Viertel des größeren Lagerdurchmessers. Je nach Einsatzort und -zweck kann dadurch eine passende Rotationsflechtvorrichtung bereitgestellt werden. Die Vergrößerung des Durchbruchsdurchmessers gegenüber bekannten Rotationsflechtvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik kann dabei beispielsweise durch eine veränderte Ausgestaltung des ersten und/oder des zweiten Lagers erreicht werden. Auch eine Verwendung einer Antriebsvorrichtung, die insbesondere keine zentrale Welle aufweist und beispielsweise direkt an den Spulenträgern angeordnet ist, kann die erfindungsgemäße Vergrößerung des Durchbruchsbereichs erreicht werden. Durch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung kann somit eine Umflechtung von kompliziert geformten, insbesondere dreidimensional geformten, Formkernen ermöglicht werden. Durch den Einsatz einer Flechtvorrichtung nach dem Rotationsprinzip kann ferner insbesondere gegenüber Flechtvorrichtungen nach dem Klöppelprinzip eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verringerung von Schädigungen des Flechtmaterials erreicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass der Durchbruchsdurchmesser größer als die Hälfte, bevorzugt größer als drei Viertel, des ersten und/oder des weiten Lagerdurchmessers ist. Auf diese Weise kann ein im Vergleich zur absoluten Ausdehnung der Rotationsflechtvorrichtung noch größerer Durchbruchsbereich geschaffen werden. Noch größere bzw. noch komplizierter geformte Formkerne können durch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung umflochten werden.
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Darüber hinaus kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung ferner vorgesehen sein, dass der Durchbruchsdurchmesser größer als ca. 100 cm, bevorzugt größer als ca. 200 cm, besonders bevorzugt größer als ca. 300 cm ist. Insbesondere im Automobilbereich ist es von Vorteil, besonders große Bauteile eines Fahrzeugs komplett und insbesondere einstückig aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen. Durch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung mit einem Durchbruchsdurchmesser größer als ca. 100 cm, ca. 200 cm und/oder ca. 300 cm können die für verschiedene Baugruppen eines Fahrzeugs nötigen Formkerne, die insbesondere verschiedene Größen aufweisen können, bevorzugt als Ganzes durch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung umflochten werden. Ein Aufbau aus Teilstücken kann dadurch vermieden werden. Eine größere Stabilität des resultierenden Fahrzeugs kann dadurch erreicht werden.
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Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Lager ein Drahtwälzlager aufweist. Derartige Drahtwälzlager sind dabei besonders geeignet für eine Lagerung großer rotierender Massen, insbesondere bei Durchmessern von ca. 100cm oder mehr. Durch derartige erste und/oder zweite Lager, die Drahtwälzlager aufweisen, kann somit die erfindungsgemäße Vergrößerung des Durchbruchsdurchmessers des Durchbruchsbereichs der Rotationsflechtvorrichtung besonders einfach erreicht werden.
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Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass das erste und/oder das zweite Lager ein selbstschmierendes Kunststoffmaterial aufweist. Derartige selbstschmierende Kunststoffmaterialien können zum einen eine gute und reibungsarme Lagerung des ersten und/oder zweiten Spulenträgers sicherstellen. Darüber hinaus kann durch eine Verwendung eines selbstschmierenden Kunststoffmaterials für das erste und/oder das zweite Lager eine zusätzliche Schmierung dieses Lagers verzichtet oder diese zumindest eingeschränkt werden. Da eine derartige Schmierung immer eine mögliche Quelle für Verschmutzung des Flechtmaterials darstellt, kann durch die Verwendung von selbstschmierenden Kunststoffmaterialien für das erste und/oder das zweite Lager auch eine Verschmutzungsgefahr für das verwendete Flechtmaterial zumindest vermindert werden.
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Darüber hinaus kann bevorzugt bei einer erfindungsgemäßen Rotationsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung gekapselt, insbesondere gegen einen Austritt von Schmiermittel gekapselt, ausgebildet ist. Austretendes Schmiermittel kann auf das in der Rotationsflechtvorrichtung verarbeitete Flechtmaterial gelangen. Insbesondere bei der Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs kann durch derartiges Schmiermittel auf dem Faserwerkstoff, der als Flechtmaterial in der Rotationsflechtvorrichtung verarbeitet wird, eine spätere Benetzung mit dem Matrixmaterial zur Erzeugung des Faserverbundwerkstoffes erschwert werden. Durch eine Kapselung der Antriebsvorrichtung, insbesondere gegen den Austritt von Schmiermittel, kann eine derartige Verschmutzung des Flechtmaterials verhindert oder zumindest eingeschränkt werden.
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Auch kann eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass die Antriebsvorrichtung derart am von ihr angetriebenen ersten und/oder zweiten Spulenträger angeordnet ist, dass die Antriebsvorrichtung und die durch den Spulenträger aufgenommene zumindest eine Spule auf verschiedenen Seiten des Spulenträgers angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, die Antriebsvorrichtung und die durch den Spulenträger aufgenommene Spule möglichst weit entfernt voneinander anzuordnen. Bevorzugt ist dabei beispielsweise auch eine bauliche Trennung der Spule und der Antriebsvorrichtung, beispielsweise durch eine Trennwand, die am Spulenträger vorgesehen ist, möglich. Besonders bevorzugt kann dabei die Antriebsvorrichtung bezüglich der Spule unterhalb am Spulenträger angeordnet sein. Bereits durch die Schwerkraft kann dadurch ein Schutz des Flechtmaterials vor austretendem Schmiermittel erreicht werden.
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Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Spulenträger ein Außenzahnrad aufweist, das mit der Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise ist ein besonders einfacher, direkter Antrieb des Spulenträgers durch die Antriebsvorrichtung möglich. Durch ein derartiges Außenzahnrad ist es ferner möglich, die Antriebsvorrichtung bezüglich der Zentralachse außen am Spulenträger anzuordnen. Eine zentrale Welle zum Antrieb der Spulenträger ist dadurch nicht mehr nötig. Eine Vergrößerung des Durchbruchsbereichs, insbesondere des Durchbruchsdurchmessers ist dadurch besonders einfach möglich.
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Alternativ oder zusätzlich kann bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung ferner vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung als elektrischer Linearmotor ausgebildet ist, wobei bevorzugt ein Läufer des Linearmotors durch den angetriebenen ersten und/oder zweiten Spulenträger gebildet ist. Ein derartiger elektrischer Linearmotor ist dabei besonders leistungsstark und gleichzeitig schmierungsarm. Eine besonders gute Antriebsvorrichtung für einen Spulenträger kann dadurch bereitgestellt werden, wobei gleichzeitig eine Verschmutzung des Flechtmaterials durch Schmiermittel vermieden oder zumindest verringert werden kann. Darüber hinaus kann durch einen derartigen elektrischen Linearmotor auch eine Lagerung des Spulenträgers bereitgestellt werden. Dadurch kann auch ein zusätzliches Lager zur Lagerung des jeweiligen Spulenträgers eingespart werden, wobei gleichzeitig auch der Einsatz von Schmiermittel verringert werden kann. Ein elektrischer Linearmotor hat dabei zusätzlich die Vorteile, dass er eine geringe Lärmentwicklung aufweist und durch das Vorhandensein einer einfachen Mechanik wenig bis keinen Verschleiß aufweist. Ein besonders ruhiger und langlebiger Betrieb einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch erreicht werden.
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Auch kann ferner bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung direkt den ersten Spulenträger antreibt und der zweite Spulenträger durch den ersten Spulenträger angetrieben ist. Dadurch ist eine Vereinfachung der Antriebsvorrichtung möglich, da nur ein direkter Antrieb für einen der beiden Spulenträger nötig ist. Eine Antriebsvorrichtung mit zwei Antrieben, jeweils einen für den ersten und einen für den zweiten Spulenträger, ist dadurch nicht nötig. Eine einfachere Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch bereitgestellt werden.
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Darüber hinaus kann bevorzugt bei einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung vorgesehen sein, dass der zweite Spulenträger am ersten Spulenträger gelagert ist. Dadurch kann eine besonders gute Verbindung zwischen den beiden Spulenträgern erreicht werden. Eine genaue relative Positionierung der beiden Spulenträger zueinander ist dadurch ebenfalls besonders einfach erreichbar. Insgesamt kann dadurch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung in ihrer Gesamtheit weniger komplex und dadurch einfacher aufgebaut sein.
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Auch kann eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass der erste Spulenträger und der zweite Spulenträger entlang der Zentralachse versetzt angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, den größeren der beiden Lagerdurchmesser zu verkleinern. Der gesamte Platzbedarf senkrecht zur Zentralachse der Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch verkleinert werden. Eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch, insbesondere in der Richtung senkrecht zur Zentralachse, raumsparender aufgebaut sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Lagerdurchmesser und der zweite Lagerdurchmesser gleich groß oder zumindest im Wesentlichen gleich groß sind. Eine besonders platzsparende Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung ist dadurch ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Spulenträger und die Zuführvorrichtung zur Verwendung von Bändern als Flechtmaterial ausgebildet sind. Derartige Bänder kennzeichnen sich dabei insbesondere durch ein im Vergleich zu Garnen großes Verhältnis der Breite des Bands zur Dicke des Bands. Durch die Verwendung eines Bandes als Flechtmaterial kann beim Umflechten eines Formkerns eine Bedeckung eines größeren Teilumfangs des Formkerns mit weniger verwendetem Flechtmaterial erreicht werden. Eine Spulenanzahl in der Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch bei Verwendung von Bändern als Flechtmaterial gegenüber der Verwendung von Garnen als Flechtmaterial verringert werden. Eine derartige Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch einfacher ausgestaltet sein. Darüber hinaus können durch die Verwendung von Bändern bessere mechanische Eigenschaften des erzeugten Faserverbundkunststoffbauteils erreicht werden, da Bänder im Vergleich zu Garnen eine geringere Welligkeit der Fasern aufweisen.
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Alternativ oder zusätzlich kann bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung ferner vorgesehen sein, dass die Spulenträger Standardaufnahmen aufweisen, wobei die Standardaufnahmen zum Aufnehmen von Flechtmaterial tragenden Spulen ausgebildet sind, welche als Standardspulen ausgebildet sind. Derartige Standardspulen können dabei insbesondere Spulen sein, die vom Hersteller des zu verflechtenden Flechtmaterials verwendet werden. Dadurch kann vermieden werden, dass vor der Verwendung des Flechtmaterials in der Rotationsflechtvorrichtung das Flechtmaterial auf andere Spulen übertragen werden muss. Durch die Vermeidung eines derartigen Umspulvorgangs kann eine Schädigung der Fasern im Flechtmaterial vermieden werden. Auch kann dadurch ein Faserabrieb während der Fertigung vermindert werden, wodurch zum einen eine insbesondere gesundheitliche Belastung von Mitarbeitern, aber auch eine Belastung von elektrischen Geräten durch leitfähige Faserfilamente vermindert werden kann. Darüber hinaus weisen Standardspulen oftmals eine höhere Kapazität zum Aufnehmen von Flechtmaterial auf. Durch die Verwendung von Standardspulen in Standardaufnahmen der Spulenträger kann somit erreicht werden, dass das Flechtmaterial in der erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung seltener nachgerüstet werden muss. Längere Laufzeiten und dadurch insgesamt niedrigere Betriebskosten können dadurch erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 eine Rotationsflechtvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung,
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3a ein Spulenträger einer Rotationsflechtvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, und
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3b ein Spulenträger einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1, 2, 3a und 3b jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Rotationsflechtvorrichtung 1 gezeigt, die gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. Die Rotationsflechtvorrichtung 1 weist dabei einen ersten Spulenträger 30 und einen zweiten Spulenträger 40 auf, die jeweils zur Aufnahme einer ersten Spule 31 bzw. einer zweiten Spule 41 ausgebildet sind. Gezeigt ist ein horizontaler Schnitt durch eine Rotationsflechtvorrichtung 1, wobei die Rotationsflechtvorrichtung 1 sich im Wesentlichen zylinderförmig um eine Zentralachse 20 erstreckt. Für eine Rotationsbewegung der Spulenträger 30, 40 sind diese an einem ersten Lager 32 bzw. einem zweiten Lager 42 gelagert. Die beiden Spulenträger 30, 40 werden durch eine Antriebsvorrichtung 11 angetrieben, die in der gezeigten Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik eine Zentralwelle 15 aufweist. Die genaue mechanische Antriebsverbindung zwischen der Antriebsvorrichtung 11 und den beiden Spulenträgern 30, 40 ist nicht näher abgebildet. Die Rotationsflechtvorrichtung 1 erstreckt sich dabei über eine Vorrichtungstiefe 16 entlang der Zentralachse 20, wobei die beiden Spulenträger 30, 40 entlang der Vorrichtungstiefe 16 nebeneinander angeordnet sind. Flechtmaterial 52 wird während der gegenläufigen Rotation der beiden Spulenträger 30, 40 von diesen abgespult und über Zuführvorrichtungen 10 einem Flechtpunkt 21 zugeführt. Von den Zuführvorrichtungen 10 ist nur ein Fadenhebel abgebildet, wobei die Zuführvorrichtungen 10 selbstverständlich weitere Elemente wie beispielsweise Ösen oder Umlenkrollen aufweisen können. Der Flechtpunkt 21 befindet sich dabei in einem Mittelbereich 22 der Rotationsflechtvorrichtung 1, wobei insbesondere der Mittelbereich 22 einen freien Durchbruchsbereich 23 aufweist. Dieser Durchbruchsbereich 23 erstreckt sich über die gesamte Vorrichtungstiefe 16 der Rotationsflechtvorrichtung 1 und kann zur Durchführung eines zu umflechtenden Formkerns 53 verwendet werden. Insbesondere durch die Zentralwelle 15 der Antriebsvorrichtung 11 weist in einer Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik der Durchbruchsbereich 23 einen Durchbruchsdurchmesser 24 auf, der im Vergleich zu einem ersten Lagerdurchmesser 33 des ersten Lagers und einem zweiten Lagerdurchmesser 43 des zweiten Lagers 42 klein ist. Eine Umflechtung eines Formkerns 53, der wie der abgebildete Formkern 53 dreidimensional und kompliziert geformt ist, ist somit durch eine Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik nicht möglich. Spätestens, wenn der Knick, den der abgebildete Formkern 53 aufweist, am unteren Ende des Durchbruchsbereichs 23 ankommt, kann der Formkern 53 nicht weiter durch die Rotationsflechtvorrichtung 1, insbesondere durch den Durchbruchsbereich 23 der Rotationsflechtvorrichtung 1 durchgeführt werden. Ein weiteres Umflechten des Formkerns 53 am Flechtpunkt 21 der Rotationsflechtvorrichtung 1 ist dann nicht mehr möglich.
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Diese Problematik wird durch eine in 2 gezeigte Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß der Erfindung gelöst. Bereits im einfachen Vergleich zu der in 1 gezeigten Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik ist der Unterschied deutlich sichtbar. Der Durchbruchsdurchmesser 24 ist im Vergleich zu den Lagerdurchmessern 33, 43 deutlich größer. Abgebildet ist ein Durchbruchsdurchmesser 24, der bezüglich des ersten Lagerradius 33 drei Viertel dessen Größe und bezüglich des zweiten Lagerradius 43 fünf Sechstel deren Größe aufweist. Deutliche Verbesserungen einer Durchführbarkeit von Formkernen 53 durch den Durchbruchsbereich 23 können jedoch bereits bei einem Durchbruchsbereich 23 vorhanden sein, der nur ein Viertel eines der beiden Lagerdurchmesser 33, 43 aufweist (nicht mit abgebildet). Eine derartige Vergrößerung des Durchbruchsbereichs 23 kann dabei durch mehrere verschiedene Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 erreicht werden, wobei einige in 2 gezeigt und im Folgenden beschrieben werden. Selbstverständlich können die einzelnen Ausgestaltungsformen dabei zusammen aber auch eigenständig Verwendung finden. Zum einen ist beispielsweise der zweite Spulenträger 40 mit einem Außenzahnrad 12 versehen, das direkt mit einer Antriebsvorrichtung 11 in Wirkverbindung steht. Dadurch ist es möglich, insbesondere auf eine Zentralwelle 15 (nicht mit abgebildet) zu verzichten, wodurch der Durchbruchsbereich 23 bereits größer ausgebildet werden kann. Ferner ist beispielsweise die Antriebsvorrichtung 11 für den ersten Spulenträger 30 als Linearmotor 13 ausgebildet, wobei insbesondere der erste Spulenträger 30 den Läufer 14 des Linearmotors 13 bildet. Darüber hinaus wird auch das erste Lager 32 durch den Linearmotor 13 bereitgestellt. Eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung kann dadurch insgesamt einfacher ausgebildet sein. Auch kann, wie abgebildet, das durch den Linearmotor 13 gebildete erste Lager 32 direkt am zweiten Spulenträger 40 angeordnet sein, wodurch die Lagerung des ersten Spulenträgers 30 durch den zweiten Spulenträger 40 vorgenommen wird. Ein zusätzliches, separates Lager 32 (nicht mit abgebildet) kann dadurch eingespart werden. Durch diese Weiterentwicklungen einer Rotationsflechtvorrichtung 1 ist es insbesondere möglich, wie abgebildet, den Durchbruchsdurchmesser 24 des Durchbruchsbereichs 23 zu vergrößern. Der Formkern 53 kann problemlos durch den Durchbruchsbereich 23 durchgeführt und am Flechtpunkt 21 durch Flechtmaterial 52 umflochten werden. Auch der Knick des Formkerns 53 stellt bei dieser Durchführung kein Problem dar. Ferner sind dadurch auch Verdrehungen und/oder Verkippungen des Formkerns 53 beim Durchführen durch die Rotationsflechtvorrichtung 1 ermöglicht, beispielsweise um ein Umflechten des Formkerns 53 entsprechend seiner dreidimensionalen Form zu erreichen. Durch eine erfindungsgemäße Rotationsflechtvorrichtung 1 ist es somit möglich, auch kompliziert geformte, insbesondere dreidimensional geformte, Formkerne 53 durch eine Rotationsflechtvorrichtung zu umflechten. Insbesondere kann ferner vorgesehen sein, dass insbesondere die Spulenträger 30, 40 und die Zuführvorrichtung 10 zur Verwendung von Bändern als Flechtmaterial 52 ausgebildet sind. Dadurch kann die Qualität des erhaltenen Bauteils, d.h. des umflochtenen Formkerns 53, nochmals gesteigert werden.
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In den 3a, 3b ist jeweils ein Spulenträger 30 von Rotationsflechtvorrichtungen 1 gezeigt. Dabei ist in 3a ein Spulenträger 30 einer Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik, in 3b eine mögliche Ausgestaltungsform eines Spulenträgers 30 einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 gezeigt. Der in 3a gezeigte Spulenträger 30 ist dabei zum Aufnehmen einer Spule 31 ausgebildet. Diese Spule 31 ist dabei oftmals spezifisch für die Rotationsflechtvorrichtung 1, in der sie verwendet wird. Ein Umspulen von Standardspulen 51 (nicht mit abgebildet) auf eine Spule 31, die in der Rotationsflechtvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik verwendet werden kann, ist oftmals nötig. In 3b ist ein Spulenträger 30 einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 gezeigt. In der gezeigten Ausgestaltungsform weist der Spulenträger 30 eine Standardaufnahme 50 auf, die zur Aufnahme einer Spule 31 ausgebildet ist, die als Standardspule ausgebildet ist. Derartige Standardspulen 51 werden dabei oftmals von Herstellern von Flechtmaterial verwendet. Durch die Verwendung von derartigen Standardspulen direkt in einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 (nicht mit abgebildet) ist es möglich, direkt die Standardspulen 51 in der Rotationsflechtvorrichtung 1 zu verwenden, ohne dass das Flechtmaterial 52 (nicht mit abgebildet) auf spezifische Spulen 31 für die jeweilige Rotationsflechtvorrichtung 1 umgespult werden müssen. Eine Schädigung des Flechtmaterials 52 kann dadurch vermieden werden. Darüber hinaus kann, da insbesondere die Standardspulen 51 oftmals mehr Flechtmaterial 52 aufnehmen als die Spulen 31, die in Rotationsflechtvorrichtungen 1 gemäß dem Stand der Technik verwendet werden können, auch die Laufzeit einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 verlängert werden. Die Betriebskosten beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Rotationsflechtvorrichtung 1 können dadurch gesenkt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationsflechtvorrichtung
- 10
- Zuführvorrichtung
- 11
- Antriebsvorrichtung
- 12
- Außenzahnrad
- 13
- Linearmotor
- 14
- Läufer
- 15
- Zentralwelle
- 16
- Vorrichtungstiefe
- 20
- Zentralachse
- 21
- Flechtpunkt
- 22
- Mittelbereich
- 23
- Durchbruchsbereich
- 24
- Durchbruchsdurchmesser
- 30
- Erster Spulenträger
- 31
- Erste Spule
- 32
- Erstes Lager
- 33
- Erster Lagerdurchmesser
- 40
- Zweiter Spulenträger
- 41
- Zweite Spule
- 42
- Zweites Lager
- 43
- Zweiter Lagerdurchmesser
- 50
- Standardaufnahme
- 51
- Standardspule
- 52
- Flechtmaterial
- 53
- Formkern
