DE102015106517B4 - fiber laying head - Google Patents
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Abstract
Faserlegekopf (1) zum Legen von Fasermaterial zum Herstellen eines Fasergeleges für die Herstellung eines Faserverbundbauteils, mit- einer Faserbereitstellungseinheit (4) zum Bereitstellen von Fasermaterial (2) an dem Faserlegekopf 1 und- einer Faserlegeeinheit (5), die zum Legen des dem Faserlegekopf (1) durch die Faserbereitstellungseinheit (4) bereitgestellten und von der Faserbereitstellungseinheit (4) zu der Faserlegeeinheit (5) geförderten Fasermaterials (2) auf einem Werkzeug (3) zur Herstellung des Fasergeleges ausgebildet ist,- wobei in der Förderkette des Fasermaterials (2) zwischen der Faserbereitstellungseinheit (4) und der Faserlegeeinheit (5) eine Faserführungseinheit (7) vorgesehen ist, durch die das Fasermaterial (2) der Faserlegeeinheit (5) an einer Zuführungsposition (Pm) zugeführt wird,- wobei die Faserführungseinheit (7) zum Verändern der Zuführungsposition (Pm) des Fasermaterials (2) an der Faserlegeeinheit (5) quer zur Förderrichtung (R1, R2) des Fasermaterials (2) ausgebildet ist, und- wobei eine Steuereinheit (8) vorgesehen ist, die mit der Faserführungseinheit (7) signaltechnisch verbunden und zum Ansteuern der Faserführungseinheit (7) zum Verändern der Zuführungsposition (Pm) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass- ein erster Sensor (10) vorgesehen ist, der zum Erfassen eine Ist-Führungsposition des Fasermaterials (2) quer zur Förderrichtung des Fasermaterials (2) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (8) zum Ansteuern der Faserführungseinheit (7) zum Einstellen der Zuführungsposition (Pm) an der Faserlegeeinheit (5) in Abhängigkeit von der erfassten Ist-Führungsposition und einer vorgegebenen Soll-Führungsposition eingerichtet ist, und/oder- ein zweiter Sensor (9) vorgesehen ist, der zum Erfassen von bereits abgelegtem Fasermaterial bezüglich der Faserlegeeinheit (5) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (8) zum Ansteuern der Faserführungseinheit (7) zum Einstellen der Zuführungsposition (Pm) an der Faserlegeeinheit (5) in Abhängigkeit von dem erfassten, bereits abgelegten Fasermaterial bezüglich der Faserlegeeinheit (5) eingerichtet ist.Fiber laying head (1) for laying fiber material to produce a fiber fabric for the production of a fiber composite component, with- a fiber supply unit (4) for supplying fiber material (2) to the fiber laying head 1 and- a fiber laying unit (5) for laying the fiber laying head (1) provided by the fiber supply unit (4) and conveyed from the fiber supply unit (4) to the fiber laying unit (5) fiber material (2) is formed on a tool (3) for producing the fiber structure, - wherein in the conveyor chain of the fiber material (2 ) a fiber guide unit (7) is provided between the fiber supply unit (4) and the fiber laying unit (5), through which the fiber material (2) is fed to the fiber laying unit (5) at a feed position (Pm),- the fiber guide unit (7) for changing the feed position (Pm) of the fiber material (2) on the fiber laying unit (5) transversely to the conveying direction (R1, R2) of the fiber material (2), and a control unit (8) is provided which is connected to the fiber guide unit (7 ) is connected in terms of signals and set up to control the fiber guide unit (7) to change the feed position (Pm), characterized in that a first sensor (10) is provided, which is used to detect an actual guide position of the fiber material (2) transversely to the conveying direction of the fiber material (2), wherein the control unit (8) is set up to activate the fiber guide unit (7) to set the feed position (Pm) on the fiber laying unit (5) as a function of the detected actual guide position and a predetermined target guide position , and/or- a second sensor (9) is provided, which is designed to detect fiber material that has already been deposited with respect to the fiber laying unit (5), the control unit (8) for controlling the fiber guiding unit (7) for setting the feeding position (Pm) is set up on the fiber laying unit (5) in relation to the fiber laying unit (5) as a function of the detected, already deposited fiber material.
Description
Die Erfindung betrifft einen Faserlegekopf zum Legen von Fasermaterial zum Herstellen eines Fasergeleges für die Herstellung eines Faserverbundbauteils.The invention relates to a fiber laying head for laying fiber material to produce a fiber fabric for the production of a fiber composite component.
Aufgrund der besonders vorteilhaften Eigenschaft, bei einem relativ geringem Gewicht eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit hin zumindest einer lasttragenden Richtung aufzuweisen, sind Faserverbundbauteile, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt wurden, aus dem industriellen Umfeld heute kaum mehr wegzudenken. Die aus diesen besonders vorteilhaften Eigenschaften resultierenden Vorteile, wie beispielsweise der über die gesamte Lebensdauer von Transportmitteln gesenkte Treibstoffverbrauch oder der reduzierte Verschleiß, führen zu einer zunehmenden Verwendung auch in sicherheitskritischen und strukturtragenden Anwendungsbereichen. Gerade in diesen Bereichen ist jedoch eine hohe und vor allem industrielle reproduzierbare Bauteilqualität von besonderer Bedeutung.Due to the particularly advantageous property of having a particularly high strength and rigidity in at least one load-bearing direction with a relatively low weight, fiber composite components made from a fiber composite material are now almost indispensable in the industrial environment. The advantages resulting from these particularly advantageous properties, such as lower fuel consumption over the entire service life of means of transport or reduced wear, lead to increasing use in safety-critical and structure-bearing areas of application. However, it is precisely in these areas that a high and, above all, industrially reproducible component quality is of particular importance.
Ein Nachteil von Faserverbundwerkstoffen ist der meist nur mit recht hohem Aufwand automatisierbare Fertigungsprozess, sodass auch heute noch bei komplexen Bauteilstrukturen viele Fertigungsschritte von Hand durchgeführt werden müssen. Es gibt daher Bestrebungen, den Herstellungsprozess, insbesondere das Legen des Fasermaterials auf einem Formwerkzeug, weitestgehend zu automatisieren. So ist beispielsweise aus der eine Faserlegevorrichtung bekannt, bei der mit Hilfe von an Robotern angeordneten Faserlegeköpfen Fasermaterial auf einem Formwerkzeug abgelegt werden kann, wobei die Roboter auf einem um das Formwerkzeug umlaufenden Schienensystem geführt werden und so jeden Punkt des Formwerkzeuges zum Ablegen von Fasermaterial erreichen können.A disadvantage of fiber composite materials is that the manufacturing process can usually only be automated with a great deal of effort, so that even today many manufacturing steps have to be carried out by hand for complex component structures. Efforts are therefore being made to automate the manufacturing process, in particular the laying of the fiber material on a mold, as far as possible. For example, a fiber laying device is known from which fiber material can be placed on a mold with the aid of fiber laying heads arranged on robots, with the robots being guided on a rail system running around the mold and thus being able to reach every point of the mold for laying fiber material .
Aufgrund der Nachgiebigkeit des Gesamtsystems, insbesondere bei Industrierobotern, ist der Ablegeprozess an sich mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, die bei einigen Bauteilen, insbesondere im sicherheitskritischen Bereich, außerhalb der Toleranzen liegen. Aber auch die Faserhalbzeuge bzw. das Fasermaterial weist Fertigungstoleranzen auf, die unter Umständen im fertigen Bauteil zu Fehlstellen führen können, die dann den Ausschuss des entsprechend hergestellten Bauteils bedingen.Due to the flexibility of the overall system, particularly in the case of industrial robots, the placement process itself is subject to a certain degree of inaccuracy, which is outside the tolerances for some components, particularly in the safety-critical area. However, the semi-finished fiber products or the fiber material also have manufacturing tolerances, which under certain circumstances can lead to defects in the finished component, which then cause the correspondingly manufactured component to be rejected.
Aus der
Eine derartige Vorrichtung findet allerdings dann ihre Grenzen, wenn das Fasermaterial in dem Faserspeicher nicht seriell übereinander aufgerollt ist, sondern seriell nebeneinander, wodurch bei geringeren Bahnbreiten des Fasermaterials mehr Fasermaterial auf der Rolle aufgewickelt werden kann. Denn hierdurch müsste die gesamte Faserrolle mit dem gespeicherten Fasermaterial derart axial verschoben werden, dass in bestimmten Bereichen zumindest teilweise der Faserspeicher aus dem Ablegekopf herausragt.However, such a device has its limits when the fiber material in the fiber store is not rolled up serially one on top of the other, but serially next to one another, whereby more fiber material can be wound up on the roll with smaller web widths of the fiber material. As a result, the entire fiber roll with the stored fiber material would have to be axially displaced in such a way that the fiber store at least partially protrudes from the laying head in certain areas.
Aus der
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Die
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Faserlegekopf anzugeben, mit dem Prozessunsicherheiten beim automatisierten Ablegen von Fasermaterial kompensiert werden können und gleichzeitig auch seriell nebeneinander abgelegten Fasermaterialien verwendet werden können.It is an object of the present invention to provide an improved fiber laying head with which process uncertainties in the automated laying of fiber material can be compensated for and at the same time fiber materials laid next to one another in series can be used.
Die Aufgabe wird mit dem Faserlegekopf gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the fiber laying head according to
Demnach wird ein Faserlegekopf vorgeschlagen, der zum Legen von Fasermaterial zum Herstellen eines Fasergeleges für die Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgesehen ist. Der Faserlegekopf weist eine Faserbereitstellungseinheit zum Bereitstellen von Fasermaterial an dem Faserlegekopf und eine Faserlegeeinheit auf, wobei die Faserlegeeinheit zum Legen des dem Faserlegekopf durch die Faserbereitstellungseinheit bereitgestellten und von der Faserbereitstellungseinheit zu der Faserlegeeinheit geförderten Fasermaterials auf einem Werkzeug ausgebildet ist.Accordingly, a fiber laying head is proposed, which is provided for laying fiber material to produce a fiber fabric for the production of a fiber composite component. The fiber laying head has a fiber supply unit for supplying fiber material to the fiber laying head and a fiber laying unit, wherein the fiber laying unit is designed for laying the fiber material provided to the fiber laying head by the fiber supply unit and conveyed from the fiber supply unit to the fiber laying unit on a tool.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Faserbereitstellungseinheit ein Fasermaterialspeicher, der zum Speichern von bahnförmigen Fasermaterialien ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise eine Fasermaterialrolle sein, auf dem die bahnförmigen Fasermaterialien aufgewickelt sind. Das Fasermaterial kann dabei seriell nebeneinander auf der Fasermaterialrolle aufgewickelt sein. Die Faserlegeeinheit kann in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Andruckrolle bzw. Anpressrolle sein, mit der das der Andruckrolle zugeführte Fasermaterial auf das Werkzeug gedrückt und somit gelegt wird. Demnach werden die Fasermaterialien an die Faserlegeeinheit so zugeführt, dass das Fasermaterial zwischen Faserlegeeinheit und Werkzeug hindurch läuft und so von dem Faserlegekopf auf dem Werkzeug abgelegt wird.In advantageous configurations, the fiber supply unit is a fiber material store which is designed to store web-like fiber materials. This can be, for example, a roll of fiber material on which the web-shaped fiber materials are wound. The fiber material can be wound up serially next to one another on the fiber material roll. In an advantageous embodiment, the fiber laying unit can be a pressure roller or pressure roller, with which the fiber material fed to the pressure roller is pressed onto the tool and thus laid. Accordingly, the fiber materials are fed to the fiber laying unit in such a way that the fiber material runs between the fiber laying unit and the tool and is thus deposited on the tool by the fiber laying head.
Dabei ist vorgesehen, dass in der Förderkette des Fasermaterials zwischen der Faserbereitstellungseinheit und der Faserlegeeinheit eine Faserführungseinheit vorgesehen ist, durch die das Fasermaterial geführt der Faserlegeeinheit an einer Zuführungsposition zugeführt wird. Die Faserführungseinheit ist dabei zum Verändern der Zuführungsposition des Fasermaterials an der Faserlegeeinheit quer zur Förderrichtung des Fasermaterials ausgebildet, sodass die Zuführungsposition während des Legens des Fasermaterials veränderbar ist. Die Faserzuführungseinheit ist des Weiteren signaltechnisch mit einer Steuereinheit verbunden, die ausgebildet ist, die Faserzuführungseinheit entsprechend anzusteuern, um die Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit zu verändern bzw. auf einen vorbestimmten oder berechneten Wert einzustellen.It is provided that a fiber guide unit is provided in the conveyor chain of the fiber material between the fiber supply unit and the fiber laying unit, through which the fiber material is guided and fed to the fiber laying unit at a feed position. The fiber guide unit is designed to change the feed position of the fiber material on the fiber laying unit transversely to the conveying direction of the fiber material, so that the feed position can be changed while the fiber material is being laid. The fiber feed unit is also connected in terms of signals to a control unit, which is designed to control the fiber feed unit accordingly in order to change the feed position on the fiber laying unit or set it to a predetermined or calculated value.
Die Faserzuführungseinheit ist dabei zwischen der Faserbereitstellungseinheit und der Faserlegeeinheit angeordnet, um die Zuführungsposition der Faserlegeeinheit verändern zu können. Vorteilhafterweise wird das Fasermaterial von der Faserbereitstellungseinheit durch die Faserzuführungseinheit hindurchgeführt und dann der Faserlegeeinheit zugeführt. Hierdurch entsteht der Vorteil, dass das Fasermaterial kurz vor dem Zuführen zu der Faserlegeeinheit entsprechend beeinflusst werden kann, um so die Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit verändern oder einstellen zu können, wobei hierbei nicht der gesamte Fasermaterialvorratsspeicher bewegt werden muss. Hierdurch lassen sich auch Fasermaterialien verwenden, die axial nebeneinander auf einer Fasermaterialrolle aufgewickelt sind.The fiber feed unit is arranged between the fiber supply unit and the fiber laying unit in order to be able to change the feeding position of the fiber laying unit. Advantageously, the fiber material is passed from the fiber supply unit through the fiber feed unit and then fed to the fiber laying unit. This has the advantage that the fiber material can be influenced accordingly shortly before it is fed to the fiber laying unit, in order to be able to change or adjust the feed position on the fiber laying unit, with the entire fiber material reservoir not having to be moved. This also makes it possible to use fiber materials that are wound up axially next to one another on a fiber material roll.
Erfindungsgemäß ist ein Sensor vorgesehen, der zum Erfassen einer Ist-Führungsposition des Fasermaterials quer zur Förderrichtung des Fasermaterials ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit zum Ansteuern der Faserführungseinheit zum Einstellen der Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit in Abhängigkeit von der erfassten Ist-Führungsposition und einer vorgegebenen Soll-Führungsposition eingerichtet ist. Durch das Erfassen der aktuellen Ist-Führungsposition und Vergleich dieser Ist-Führungsposition mit einer vorliegenden Soll-Führungsposition kann das Abweichen des Fasermaterials von der vorgegebenen Soll-Führungsposition festgestellt werden und korrigiert und eingegriffen werden, um so zu verhindern, dass das Fasermaterial nicht mehr an der bevorzugten Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit zugeführt wird, was zu Materialabweichungen beim Ablegen des Fasermaterials auf dem Werkzeug führt. Vielmehr kann durch das Ansteuern der Faserführungseinheit erreicht werden, dass das Fasermaterial immer exakt auf die vorgegebene Soll-Führungsposition eingeregelt wird, wodurch das Fasermaterial immer an der vorgegebenen Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit zugeführt und somit entsprechend hochgenau abgelegt wird.According to the invention, a sensor is provided which is designed to detect an actual guide position of the fiber material transversely to the conveying direction of the fiber material, the control unit for controlling the fiber guide unit for adjusting the feed position on the fiber laying unit depending on the detected actual guide position and a predetermined target leadership position is established. By detecting the current actual guide position and comparing this actual guide position with an existing target guide position, the deviation of the fiber material from the specified target guide position can be determined and corrected and intervened in order to prevent the fiber material from no longer advancing is fed to the preferred feed position on the fiber laying unit, which leads to material deviations when the fiber material is laid down on the tool. Rather, by controlling the fiber guide unit, the fiber material can always be adjusted exactly to the specified target guide position, whereby the fiber material is always fed to the specified feed position on the fiber laying unit and is thus deposited with correspondingly high precision.
Die Führungsposition kann beispielsweise eine Position quer zur Förderrichtung des Fasermaterials sein, beispielsweise eine entsprechende Position axial zu einer Anpressrolle. Die Ist-Führungsposition kann aber auch an einer anderen Stelle mittels des Sensors erfasst werden, wobei durch den konstruktiven Zusammenhang dann auf die entsprechende Führungsposition an der Faserlegeeinheit geschlossen werden kann.The guiding position can, for example, be a position transverse to the conveying direction of the fiber material, for example a corresponding position axially to a pressure roller. However, the actual guide position can also be detected at a different point by means of the sensor, in which case the corresponding guide position on the fiber laying unit can then be inferred from the constructive relationship.
Erfindungsgemäß ist alternativ oder zusätzlich ein Sensor vorgesehen, der zum Erfassen von bereits abgelegtem Fasermaterial bezüglich der Faserlegeeinheit ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit zum Ansteuern der Faserführungseinheit zum Einstellen der Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit in Abhängigkeit von erfassten, bereits abgelegtem Fasermaterial bezüglich der Faserlegeeinheit eingerichtet ist. Hierdurch lassen sich mit Hilfe der zum Einstellen der Zuführungsposition vorgesehenen Faserzuführungseinheit niederfrequente Bahnabweichungen zu einer benachbarten Materialbahn kompensieren, sodass Lücken innerhalb des Fasergeleges aufgrund von Bahnabweichungen beim Legeprozess vermieden werden. Weicht die Ablage von der Sollbahn ab und wird dies durch den Sensor, beispielsweise einem Laserlichtschnittsensor, detektiert, so wird durch die Steuereinheit ein Korrektursignal generiert und an den Aktor bzw. die Faserführungseinheit gesendet, damit die Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit verändert und die Materialführung entsprechend verlagert wird, um die Ablage von der Sollbahn zu kompensieren. Das Material tritt dann bereits korrigiert bzw. störungskompensiert auf die Andruckrolle, sodass folglich im gesamten Verbundbauteil eine gleichmäßige Eigenschaftsausprägung erzielt wird.According to the invention, a sensor is provided as an alternative or in addition, which is designed to detect fiber material that has already been laid in relation to the fiber laying unit, with the control unit for controlling the fiber guiding unit for adjusting the feed position on the fiber laying unit depending on the detected fiber material that has already been laid in relation to the fiber laying unit is set up. As a result, with the help of the fiber feed unit provided for setting the feed position, low-frequency web deviations from an adjacent material web can be compensated for, so that gaps within the fiber structure due to web deviations during the laying process are avoided. If the placement deviates from the target path and this is detected by the sensor, for example a laser light section sensor, a correction signal is generated by the control unit and sent to the actuator or the fiber guide unit, so that the feed position on the fiber laying unit is changed and the material guide shifted accordingly is used to compensate for deviation from the target path. The material is then already corrected or disturbance-compensated when it comes to the pressure roller, so that a uniform characteristic of properties is achieved in the entire composite component.
Hierdurch entsteht der Vorteil, dass der Faserlegekopf in die Lage versetzt wird, die Zuführungsposition des Fasermaterials an der Faserlegeeinheit zu verändern, sodass Prozessunsicherheiten beim Ablegen der Fasern kompensiert werden können. So kann beispielsweise eine Materialbahnabweichung von einer bereits abgelegten Faserbahn oder Fertigungstoleranzen des Fasermaterials ausgeglichen werden.This has the advantage that the fiber laying head is able to change the feeding position of the fiber material on the fiber laying unit, so that process uncertainties when laying the fibers can be compensated for. For example, a material web deviation from a fiber web that has already been deposited or manufacturing tolerances of the fiber material can be compensated for.
Fasermaterialien im Sinne der vorliegenden Erfindung können jegliche Materialien sein, die sich für die Herstellung eines Faserverbundbauteils eignen. So können die Fasermaterialien beispielsweise Tows (zumeist ¼'' oder ½'' Breite) oder Tapes (zumindest 150 mm oder 300 mm Breite) sein. Denkbar sind aber auch Rowings oder andere Faserstränge.Fiber materials within the meaning of the present invention can be any materials that are suitable for the production of a fiber composite component. For example, the fiber materials can be tows (usually ¼" or ½" wide) or tapes (at least 150 mm or 300 mm wide). However, rowings or other fiber strands are also conceivable.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Faserführungseinheit mindestens einen Aktuator auf, der zum rotatorischen und/oder translatorischen Bewegen der Faserführungseinheit quer zur Förderrichtung des Fasermaterials zum Verändern der Zuführungsposition ausgebildet ist. Ein derartiger Aktuator kann beispielsweise ein Linearantrieb sein, mit dem die Faserzuführungseinheit quer zur Förderrichtung des Fasermaterials verschoben wird. Durch das Verschieben der Faserführungseinheit quer zur Förderrichtung des Fasermaterials kann die Zuführungsposition des Fasermaterials an der Faserlegeeinheit quer zur Förderrichtung verändert werden, sodass die vorteilhaften Effekte erreicht werden.According to an advantageous embodiment, the fiber guide unit has at least one actuator which is designed to move the fiber guide unit in a rotary and/or translatory manner transversely to the conveying direction of the fiber material in order to change the feed position. Such an actuator can be a linear drive, for example, with which the fiber feed unit is displaced transversely to the conveying direction of the fiber material. By moving the fiber guide unit transversely to the conveying direction of the fiber material, the feeding position of the fiber material to the fiber laying unit can be changed transversely to the conveying direction, so that the advantageous effects are achieved.
Ist die Faserlegeeinheit beispielsweise eine Andruckrolle, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Faserführungseinheit mittels des Aktuators axial zu der Anpressrolle bzw. Andruckrolle bewegt werden kann, um die Zuführungsposition an der Andruckrolle verändern bzw. einstellen zu können.If the fiber laying unit is a pressure roller, for example, it is particularly advantageous if the fiber guiding unit can be moved axially to the pressure roller or pressure roller by means of the actuator in order to be able to change or adjust the feed position on the pressure roller.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Faserführungseinheit mindestens ein Paar gegenüberliegender Führungselemente auf, zwischen denen das Fasermaterial hindurchgeführt wird. Vorteilhafterweise weist die Faserführungseinheit mehrere solcher Paare von Führungselementen auf, sodass das Fasermaterial zwischen diesen Paaren von Führungselementen hindurch sicher geführt werden kann und durch eine Bewegung der Faserführungseinheit entsprechend die Zuführungsposition veränderbar ist. Die Führungselemente stehen dabei vorteilhafterweise senkrecht zu einer durch die Faserlegeeinheit definierten Faserlegeebene, sodass insbesondere bei bahnförmigen Endlosfasermaterialien eine Veränderung der Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit ermöglicht wird, ohne die Fasermaterialien an den Randbereichen zu beschädigen. Vielmehr stehen die Führungselemente, die Führungsrollen sein können, senkrecht zu der Faserlegeebene, und somit auch senkrecht zu einer Achse einer Anpressrolle, sodass das Material zunächst um 90 Grad gedreht werden muss, ehe es der Faserlegeeinheit dann wieder zugeführt werden kann.According to a further embodiment, the fiber guiding unit has at least one pair of opposing guiding elements between which the fiber material is guided. The fiber guide unit advantageously has several such pairs of guide elements, so that the fiber material can be guided securely between these pairs of guide elements and the feed position can be changed accordingly by moving the fiber guide unit. The guide elements are advantageously perpendicular to a fiber laying plane defined by the fiber laying unit, so that the feed position on the fiber laying unit can be changed, particularly in the case of continuous fiber materials in the form of webs, without damaging the fiber materials at the edge regions. Rather, the guide elements, which can be guide rollers, are perpendicular to the fiber laying plane and thus also perpendicular to an axis of a pressure roller, so that the material must first be rotated by 90 degrees before it can then be fed back to the fiber laying unit.
Mit anderen Worten, das flächige Fasermaterial wird senkrecht zu der eigentlichen Faserlegeebene durch die Faserführungseinheit hindurchgeführt und erfährt dann eine Torsion um 90 Grad um die eigene Achse, sodass das flächige Fasermaterial dann wieder in der Faserlegeebene liegt und so entsprechend auf dem Werkzeug ablegbar ist. Durch die Drehung des Fasermaterials um 90 Grad um die eigene Achse kann erreicht werden, dass durch eine Verschiebung der Faserzuführungseinheit quer zur Förderrichtung keine Kraft auf die Randbereiche der Fasermaterialien einwirkt, um die Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit zu verändern.In other words, the flat fiber material is guided through the fiber guide unit perpendicularly to the actual fiber laying plane and then undergoes a torsion of 90 degrees around its own axis, so that the flat fiber material is then again in the fiber laying plane and can thus be placed on the tool accordingly. By rotating the fiber material by 90 degrees around its own axis, shifting the fiber feed unit transversely to the conveying direction does not exert any force on the edge areas of the fiber material in order to change the feed position on the fiber laying unit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, der zum Erfassen der Breite des zu der Faserlegeeinheit geförderten Fasermaterials ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit zum Ansteuern der Faserführungseinheit zum Einstellen der Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit in Abhängigkeit der erfassten Breite des Fasermaterials ausgebildet ist. Weicht die Breite des Fasermaterials ab, so kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Lage des Materials korrigiert werden, bevor das Fasermaterial auf die Faserlegeeinheit gelangt und auf das Formwerkzeug gedrückt wird. Die aktuelle Bahn überlappt dann die benachbarte, vorher abgelegte Bahn nicht, da bei dem Ablegeprozess die Toleranz des Fasermaterials hinsichtlich der Breite mit berücksichtigt wurde.According to an advantageous embodiment, a sensor is provided which is designed to detect the width of the fiber material conveyed to the fiber laying unit, wherein the control unit is designed to activate the fiber guiding unit for adjusting the feed position on the fiber laying unit depending on the detected width of the fiber material. If the width of the fiber material deviates, the position of the material can be corrected with the aid of the present invention before the fiber material reaches the fiber laying unit and is pressed onto the mold. The current web then does not overlap the adjacent, previously laid web, since the tolerance of the fiber material in terms of width was taken into account during the laying process.
Die Breite des Fasermaterials zeichnet dabei die Ausdehnung des Fasermaterials quer zur Förderrichtung.The width of the fiber material characterizes the extent of the fiber material transverse to the conveying direction.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hierzu kann der Sensor zum Erfassen der Breite des Fasermaterials oder den Sensor zum Erfassen der Ist-Führungsposition durch eine vor der Faserlegeeinheit und Faserzuführungseinheit angeordneten Umlenkrolle gebildet werden, wobei die Umlenkrolle ein drucksensitives Material aufweist, welches den mechanischen Anpressdruck durch das Fasermaterials in ein elektrisches Signal umwandelt, wodurch sich die Breite des Fasermaterials und/oder die Ist-Führungsposition erfassen lässt.According to an advantageous embodiment of this, the sensor for detecting the width of the fiber material or the sensor for detecting the actual guide position can be formed by a deflection roller arranged in front of the fiber laying unit and fiber feed unit, the deflection roller having a pressure-sensitive material which absorbs the mechanical contact pressure from the fiber material into an electrical signal, whereby the width of the fiber material and/or the actual guide position can be detected.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Sensoren, d.h. die Sensoren zum Erfassen der Breite, die Sensoren zum Erfassen der Ist-Führungsposition und/oder die Sensoren zum Erfassen von bereits abgelegtem Fasermaterial ein Laserlichtschnittsensor sein, mit dem hochgenau die gewünschten Parameter erfassbar sind.According to an advantageous embodiment, the sensors, i.e. the sensors for detecting the width, the sensors for detecting the actual guide position and/or the sensors for detecting fiber material that has already been laid down, can be a laser light section sensor with which the desired parameters can be detected with high precision.
Das Verändern der Zuführungsposition des Fasermaterials an der Faserlegeeinheit meint dabei zumindest den Aspekt, dass die Position an der Faserlegeeinheit quer zur Förderrichtung zu einem ersten Zeitpunkt von der Position quer zur Förderrichtung zu einem späteren zweiten Zeitpunkt abweicht. Durch das Verändern der Zuführungsposition an der Faserlegeeinheit lassen sich konkrete vorbestimmte oder berechnete Zuführungspositionen an der Faserlegeeinheit einstellen bzw. auch verstellen bzw. auch regeln.Changing the feed position of the fiber material on the fiber laying unit means at least the aspect that the position on the fiber laying unit deviates transversely to the conveying direction at a first point in time from the position transversely to the conveying direction at a later second point in time. By changing the feed position on the fiber laying unit, concrete, predetermined or calculated feed positions on the fiber laying unit can be set or adjusted or even regulated.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
-
1 schematische Darstellung einer Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Faserlegekopfes; -
2 schematische Darstellung einer Draufsicht auf wesentliche Elemente des erfindungsgemäßen Faserlegekopfes.
-
1 schematic representation of a side view of a fiber laying head according to the invention; -
2 schematic representation of a top view of essential elements of the fiber laying head according to the invention.
Der Faserlegekopf 1 weist des Weiteren eine Andruckrolle 5 auf, mit der das Fasermaterial 2 auf dem Werkzeug 3 angedrückt und abgelegt wird. Hierfür wird das Fasermaterial 2 von dem Fasermaterialspeicher 4 über zumindest eine dargestellt Umlenkrolle 6 zu der Andruckrolle 5 gefördert, und zwar derart, dass das Fasermaterial 2 zwischen Andruckrolle 5 und Werkzeugoberfläche des Werkzeuges 3 geführt wird. Somit wird zwischen dem Fasermaterialspeicher 4 und der Andruckrolle 5 eine Förderkette definiert, in der das Fasermaterial 2 von dem Fasermaterialspeicher 4 zu der Andruckrolle 5 gefördert wird.The
In der Förderkette des Fasermaterials, im Ausführungsbeispiel der
Die Faserführungseinheit 7 steht dabei signaltechnisch mit einer Steuereinheit 8 in Verbindung, um die Faserführungseinheit 7 entsprechend anzusteuern und so die Zuführungsposition des Fasermaterials an der Andruckrolle 5 verändern zu können.The
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Des Weiteren ist ein zweiter Lichtschnittsensor 10 vorgesehen, der sowohl zum Erfassen der Breite des Fasermaterials 2 als auch zum Erfassen eine Ist-Führungsposition vor der Faserführungseinheit 7 ausgebildet ist. Unter Kenntnis der Breite des Fasermaterials bzw. der Ist-Führungsposition des Fasermaterials 2 kann die Steuereinheit 8 dann die Faserführungseinheit 7 entsprechend so ansteuern, dass Materialtoleranzen des Fasermaterials 2 hinsichtlich der Breite ausgeglichen werden können oder eine Soll-Führungsposition eingeregelt wird.Furthermore, a second
Denkbar ist allerdings auch, dass die Umlenkrolle 6 ein drucksensitives Material aufweist, welches den mechanischen Anpressdruck in ein elektrisches Signal, beispielsweise eine elektrische Spannung, umwandelt, sodass die Ist-Führungsposition und/oder die Breite des Fasermaterials mit Hilfe der Umlenkrolle 6 in Art eines Sensors erfassbar wird.However, it is also conceivable that the deflection roller 6 has a pressure-sensitive material, which converts the mechanical contact pressure into an electrical signal, for example an electrical voltage, so that the actual guide position and/or the width of the fiber material can be determined with the aid of the deflection roller 6 in the manner of a Sensor is detected.
Die Faserführungseinheit 7 kann beispielsweise mittels eines Linearaktuators in die dargestellten Richtungen R1, R2 verschiebbar gelagert werden, ggf. mittels eines Hebelmechanismus. Ein solcher Aktuator kann beispielsweise ein Piezoaktuator sein.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Faserlegekopffiber laying head
- 22
- Fasermaterialfiber material
- 33
- WerkzeugTool
- 44
- Fasermaterialspeicher, FaserbereitstellungseinheitFiber material store, fiber supply unit
- 55
- Andruckrolle, Faserlegeeinheitpressure roller, fiber laying unit
- 66
- Umlenkrollenpulleys
- 77
- Faserführungseinheitfiber guidance unit
- 88th
- Steuereinheitcontrol unit
- 99
- Lichtschnittsensorlight section sensor
- 1010
- Lichtschnittsensorlight section sensor
- 1111
- Führungselemente Fm, Förderrichtung des Fasermaterials Pm, Zuführungsposition des Fasermaterials R1, R2, Bewegungsrichtung der FaserführungseinheitGuide elements F m , conveying direction of the fiber material P m , feed position of the fiber material R 1 , R 2 , direction of movement of the fiber guide unit
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