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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drapiermodul zum Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere textilen Halbzeugen, auf einem Formwerkzeug sowie eine Vorrichtung und Verfahren zum automatisierten Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere textilem Halbzeug, auf einem Preform in einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang.
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Bei der Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden wird eine Faserstruktur mit einer Kunststoffmatrix injiziert oder infusioniert. Dieser Prozess findet je nach Bauteilgröße, Produktanzahl und den Qualitätsanforderungen in unterschiedlichen Verfahren statt. Besonders große Bauteile, wie zum Beispiel Rotorblätter für Windenergieanlagen oder Flugzeugbauteile, wie Flügel oder Schalen, erfordern eine großflächige Faserstruktur. Beispielsweise bei Rotorblättern für Windenergieanlagen werden Faserstrukturen in einer Dimension von bis zu 90 m Länge verwendet, wobei einzelne textile Bahnen bzw. Lagen sequenziell (schichtweise) aufgetragen werden. Das Auftragen der textilen Bahnen findet bei diesen Dimensionen direkt im Formwerkzeug statt. Die textilen Bahnen werden auf einer Achse bzw. Rolle gelagert und dem Prozess als textile Bahnware zugeführt. Deshalb muss jede einzelne textile Bahn aus einer Ebene oder von einer Rolle in eine dem Formwerkzeug entsprechende Kontur - kontinuierlich bzw. gleichzeitig während der Ablage - überführt werden. Dieser Prozessschritt wird Drapieren genannt.
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Eine textile Bahn kann insbesondere als Gelege (mehrere Rovings aufeinandergelegt und fixiert, zum Beispiel vernäht) oder als Gewebe (einzelne Fasern miteinander verwebt) vorliegen. Sie weist in der Regel parallele Kanten auf. Die Bahnen können jedoch auch in beliebiger Weise konturiert sein (zum Beispiel zumindest abschnittsweise gekrümmte Kanten aufweisen).
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Die Herstellung derart großer Faser-Kunststoff-Verbundbauteile soll zunehmend automatisiert werden. Das Drapieren für den Aufbau der textilen Faserstruktur stellt jedoch hohe Anforderungen an ein automatisiertes System dar. Insbesondere das Drapieren textiler Bahnen in einem Prozess, also während der Ablage, und in ein z. B. sphärisch gekrümmtes Formwerkzeug wurde noch nicht vollautomatisiert umgesetzt.
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Die
US 2005 / 0209735 A1 offenbart eine formadaptive Andrückvorrichtung ohne Positionierung der Kante der textilen Bahn.
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Weiterhin offenbart die
DE 10 2006 052 592 B4 ein Verfahren zur Ablage großer trockener Textilfaserbahnen auf einer Bauteilform zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile, wobei die Textilfaserbahn in Form einer Rolle vorliegt und die Ablage vollautomatisch mittels Roboter vorgenommen wird, wobei das Ende der abzulegenden Textilfaserbahn mittels robotergetragenem Tuchgreifer gegriffen und auf der Bauteilform platziert wird, die Textilfaserbahn mittels robotergetragenem Tuchabroller von der Rolle abgerollt und auf der Bauteilform abgelegt wird. Während der Ablage wird ein Drapieren der Textilfaserbahn mittels einer Mehrzahl robotergetragener beheizter Gleitbleche oder robotergetragener beweglich gelagerter geheizter Rollen vorgenommen, wobei die Gleitbleche bzw. Rollen jeweils unabhängig voneinander beweglich sind, wird der Ablegevorgang im Hinblick auf eine konstante Ablegerate fortlaufend überwacht und die Ablagerate gegebenenfalls automatisch nachreguliert, wird die Ausrichtung der Textilfaserbahn relativ zur Bauteilform fortlaufend mittels optischer Mittel überwacht und gegebenenfalls nachreguliert, wobei die Textilfaserbahnen in Form großer trockener Textilfaserbahnen mit einer Breite von mindestens 500 mm vorliegen, die auf ihrer Oberfläche ein Bindervlies aufweisen.
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Die
DE 697 17 053 T2 betrifft einen Bandlegekopf zur Herstellung von Verbundmaterialienplatten ausgehend von einer Rolle des Produkts in Form einen Bandes, wobei der Kopf einen Körper umfasst, der in einer Bewegungsrichtung bewegt werden kann und nacheinander in einer Abrollrichtung des Bandes trägt: Mittel zum Durchtrennen bzw. Durchschneiden des Bandes, die in diesem aufeinanderfolgende Zuschnitte vornehmen können, Aufbringungsmittel zum aufeinanderfolgenden Aufbringen jedes Zuschnitts auf eine Referenzgrundplatte außerhalb des Auflagekopfs, und einzieh- bzw. versenkbare Flanschmittel, die mindestens ein Druckelement und ein Steuermittel zum Anlegen dieses Druckelements an die Grundplatte umfassen, sodass durch Druck ein vorderer Endabschnitt jedes aufeinanderfolgenden Zuschnittes zwischen diesem Druckelement und der Grundplatte festgehalten wird, wobei die einzieh- bzw. versenkbaren Flanschmittel Führungsmittel aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen dem Körper und dem Druckelement in der Bewegungsrichtung ermöglichen, sowie Rückführmittel, die eine Rückführung des Druckmittels in eine Wartestellung nahe den Aufbringungsmitteln bewirken, wenn das Steuermittel losgelassen wird.
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Aus der
DE 10 2012 017 593 A1 sind ein Ablegekopf und Ablegeverfahren zum automatisierten Ablegen von Zuschnitten eines flächigen Materials, insbesondere zur Herstellung von großflächigen Faserverbundbauteilen, bekannt. Der Ablegekopf umfasst eine Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung einer Vorratsrolle von aufgewickeltem Verbundmaterial, bei dem das abzulegende Material auf einem Trägermaterial aufgebracht ist, und eine Förder- und Ablegeeinrichtung, umfassend ein Führungs- und Antriebssystem zum Abwickeln und Fördern von Verbundmaterial von der Vorratsrolle, und ein Drapiersystem zum Drapieren von zugeführtem Verbundmaterial auf die Ablagefläche und zum Abziehen des Trägermaterials von dem drapierten Verbundmaterial, wobei das Drapiersystem wenigstens eine Reihe von nebeneinander angeordneten Drapierrollen zum Andrücken des Verbundmaterials auf die Ablegefläche umfasst und eine Andruckkraft und/oder ein Schwenkwinkel bei den einzelnen Drapierrollen jeweils individuell einstellbar ist.
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Aus der
WO 2014/083196 A1 sind ein Verfahren und eine Auflege-Maschine zum Auflegen und Abheften von Bandabschnitten auf ein herzustellendes Teil bekannt.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2014 001 414 A1 betrifft einen Ablegekopf zum automatisierten Ablegen eines flächigen Materials, sowie Verwendung eines derartigen Ablegekopfes. Der Ablegekopf umfasst eine Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung einer Vorratsrolle von aufgewickeltem Material, und eine Förder- und Ablegeeinrichtung, umfassend ein Führungs- und Antreibssystem zum Abwickeln und Fördern von Material von der Vorratsrolle und ein Drapiersystem umfassend eine Drapierwalze zum Drapieren von zugeführtem Material auf die Ablegefläche. Im Verlauf der Breite der Drapierwalze ist wenigstens eine Antriebseinheit zum Drehantreiben der Drapierwalze mittels eines am Umfang der Drapierwalze angreifenden Treibriemens vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere Textilfaserbahnen, auf einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Drapiermodul zum Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere textilen Halbzeugen, auf einem Formwerkzeug, umfassend eine Drapiermodulbasis, die konfiguriert ist, um an einem Endeffektor lösbar befestigt zu werden, eine Drapiermodulspitze, die die Spitze des Drapiermoduls definiert und mindestens eine Greifeinrichtung aufweist, wobei die mindestens eine Greifeinrichtung ein Vakuumgreifer, ein Nadelgreifer, ein Gefriergreifer oder ein Elektrostatikgreifer ist, einen Linearantrieb, dessen eines Ende mit der Drapiermodulbasis und dessen anderes Ende mit der Drapiermodulspitze verbunden ist, und einen flexiblen Gurt, der mit seinem einen Längsende mit der Drapiermodulbasis und mit seinem anderen Längsende mit der Drapiermodulspitze verbunden ist.
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Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum automatisierten Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere Textilfaserbahnen, auf einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang, umfassend eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung, einen Rahmen, der konfiguriert ist, um an einem Roboterarm lösbar befestigt zu werden, eine an dem Rahmen drehbar gelagerte, vorzugsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert antreibbare, Achse oder Rolle mit einer darauf in Rollenform aufgewickelten textilen Bahn, ein sich in Längsrichtung der Achse oder Rolle erstreckendes Anlageblech zur Anlage der vorderen Kante des abgewickelten vorderen Endes der textilen Bahn an selbigem und eine Vielzahl von Drapiermodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Drapiermodule auf einer der Längsseiten der Achse oder Rolle und parallel zur Längsrichtung der Achse oder Rolle im Abstand zueinander angeordnet sowie an dem Rahmen lösbar befestigt und mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung einzeln gesteuert und/oder geregelt aus einer Ruheposition zum Anlageblech hin in eine Greifposition, in der die jeweilige Drapiermodulspitze mit ihrer mindestens einen Greifeinrichtung mit der vorderen Kante der textilen Bahn in Kontakt steht, schwenkbar gelagert sind. Dabei kann das Ablegen der vorderen Kante sowie das Drapieren direkt auf dem Formwerkzeug oder auf einer oder mehreren schon auf dem Formwerkzeug abgelegten textilen Bahn erfolgen.
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Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum automatisierten Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen, insbesondere Textilfaserbahnen, auf einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, umfassend einseitiges Eingreifen einer in einer Ausgangsposition herabhängenden vorderen Kante einer auf einer Achse oder Rolle in Rollenform aufgewickelten textilen Bahn mittels der Vorrichtung, Schwenken der Kante aus der Ausgangsposition mittels der Vorrichtung, Ablegen der vorderen Kante an einer, vorzugsweise vorab festgelegten, Ablageposition B auf dem Formwerkzeug mittels der Vorrichtung, und Drapieren der textilen Bahn von der Ablageposition B der vorderen Kante weg auf dem Formwerkzeug mittels der Vorrichtung. Dabei kann das Ablegen der vorderen Kante sowie das Drapieren direkt auf dem Formwerkzeug oder auf einer oder mehreren schon auf dem Formwerkzeug abgelegten textilen Bahn erfolgen.
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Die textilen Bahnen können eine Breite im Bereich von ca. 200 mm bis ca. 2540 mm sowie eine Länge ab ca. 1 m aufweisen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Drapiermoduls weist die Drapiermodulbasis eine, vorzugsweise pneumatische oder elektrische, Linearführung im rechten Winkel zur Längserstreckung des Gurtes oder der oberen und unteren Gurte auf, an der der Gurt befestigt ist oder der obere oder der untere Gurt befestigt ist. Dadurch lässt sich der Gurt bzw. lassen sich die Gurte definiert und geregelt oder gesteuert verformen.
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Günstigerweise ist die Drapiermodulspitze in Seitenansicht i. W. dreieckig oder keilförmig. Vorteilhafterweise sind die Ecken bzw. Kanten abgerundet.
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Zweckmäßigerweise besteht die Drapiermodulspitze aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, oder Kunststoff.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Linearantrieb ein pneumatischer, elektrischer oder hydraulischer Linearantrieb.
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Günstigerweise besteht der Gurt oder mindestens einer der oberen und unteren Gurte aus Kunststoff, insbesondere CFK, GFK oder POM.
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Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung ein Schneidwerkzeug zum Abschneiden einer abgelegten textilen Bahn auf. Zweckmäßigerweise ist das Schneidwerkzeug ebenfalls mittels der Steuereinrichtung ansteuerbar.
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Günstigerweise befindet sich das Anlageblech unterhalb der Achse oder Rolle und/oder weist es eine vertikale Fläche auf.
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In einer besonderen Ausführungsform sind die Drapiermodule an einer Stange lösbar befestigt, die an dem Rahmen befestigt ist und sich parallel zur Längsrichtung der Achse oder Rolle unterhalb der Achse oder Rolle erstreckt.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung einen mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert und/oder geregelt beweglichen Roboterarm auf und ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung konfiguriert, um zu bewirken, dass die Drapiermodule an die vordere Kante der textilen Bahn auf der Achse oder Rolle heranschwenken und diese mittels der Greifeinrichtungen ergreifen, dann geeignet zurückschwenken und die vordere Kante an einer vorab festgelegten Ablageposition auf einem Formwerkzeug positionieren und unter Beendigung des Greifens ablegen sowie nachfolgend der Roboterarm eine Relativbewegung zum Formwerkzeug ausführt, während die Drapiermodule die textile Bahn auf dem Preform vorzugsweise unter Vorspannung drapieren.
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Durch den Begriff „Relativbewegung“ soll zum Ausdruck gebracht werden, dass alternativ oder zusätzlich zum Roboterarm auch das Formwerkzeug gesteuert bewegt werden kann.
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Günstigerweise weist die Vorrichtung mindestens einen Sensor zur Verfolgung der vorderen Kante der textilen Bahn auf, der mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gekoppelt ist, und ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung konfiguriert, um in Abhängigkeit von dem Signal des mindestens einen Sensors die Drapiermodule bei Bedarf einzeln durch Hineinschwenken aus der Ruheposition zuzuschalten. Dies kann zum Beispiel bei einer schräg zugeschnittenen vorderen Kante der textilen Bahn der Fall sein. Die schräg zugeschnittene vordere Kante der textilen Bahn kann durch die einzeln beweglich angeordneten Drapiermodule sequenziell nachgeführt werden, bis die Ablageposition der vorderen Kante der textilen Bahn erreicht ist. Darüber hinaus kann durch die Änderung der Länge der Drapiermodule mittels der Linearantriebe die Nachführung der vorderen Kante der textilen Bahn flexibilisiert werden. Dies ist sehr vorteilhaft, da ansonsten insbesondere eine schräg geschnittene vordere Kante sehr schwierig in eine definierte Position überführt werden kann. Durch das Nachführen wird verhindert, dass die vordere Kante der textilen Bahn unkontrolliert abgelegt wird bzw. es zu einer für den Prozess sehr kritischen Faltenbildung etc. kommt. Dieser Prozessschritt kann mit einer zusätzlichen Fixierung der textilen Bahn im Formwerkzeug erweitert werden.
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Alternativ ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung konfiguriert, um auf Basis einer Software oder auf Basis von in einem Datenspeicher gespeicherten Daten über den Verlauf der vorderen Kante der textilen Bahn die Drapiermodule bei Bedarf einzeln durch Hineinschwenken aus der Ruheposition zuzuschalten. Dies ermöglicht ebenfalls ein Nachführen einer beispielsweise schräg zugeschnittenen vorderen Kante einer textilen Bahn.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtng mindestens einen Sensor zur Verfolgung der seitlichen Kante der textilen Bahn auf, der mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gekoppelt ist, und ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung konfiguriert, um in Abhängigkeit von dem Signal des mindestens einen Sensors den Weg, vorzugsweise unter Ausgleich von Höhenunterschieden, vorzugeben, entlang welchem die textile Bahn auf dem Formwerkzeug abgelegt werden soll.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung konfiguriert ist, um auf Basis einer Software oder auf Basis von in einem Datenspeicher gespeicherten Daten über die Erstreckung oder Topografie des Formwerkzeugs den Weg, vorzugsweise unter Ausgleich von Höhenunterschieden, vorzugeben, entlang welchem die textile Bahn auf dem Formwerkzeug abgelegt werden soll.
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Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Kante so weit geschwenkt wird, bis sie sich über der Ablageposition auf dem Formwerkzeug befindet.
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Andererseits ist auch denkbar, dass das Verfahren ein Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Vorrichtung und dem Formwerkzeug gleichzeitig mit und/oder nach dem Schwenken der Kante umfasst.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Relativbewegung und das Schwenken so erfolgen, dass sich am Ende der Relativbewegung und des Schwenkens die vordere Kante über der Ablageposition auf dem Formwerkzeug befindet.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Drapieren während eines Ausführens einer Relativbewegung zwischen der Vorrichtung und dem Formwerkzeug erfolgt.
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Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die speziellen Drapiermodule ein Positionieren der vorderen Kante einer textilen Bahn auf einem Formwerkzeug sowie eine anschließende Drapierung im Formwerkzeug möglich ist. Beide Funktionen sind für das Drapieren insbesondere in einem mehrfach gekrümmten Formwerkzeug von besonderer Bedeutung, da nur durch eine präzise Positionierung der vorderen Kante der textilen Bahn im Formwerkzeug und die anschließende Drapierung ein fehlerfreier textiler Lagenaufbau ermöglicht wird. Die im Stand der Technik bekannten Lösungsansätze erfüllen diese beiden Funktionen nicht. Sie sind entweder für andere Werkstoffe geeignet oder beziehen sich auf einen sequenziellen Prozess, in dem die Drapierung nachgeschaltet, also nicht während des Ablagevorgangs, durchgeführt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht schräg von hinten von einer Vorrichtung zum automatisierten Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen auf einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Drapiermodul der Vorrichtung von 1 in einem ausgefahrenen Zustand in perspektivischer Ansicht schräg von vorne;
- 3 eine perspektivische Ansicht des Drapiermoduls von 2 schräg von hinten;
- 4 eine ähnliche Ansicht wie 2, wobei jedoch das Drapiermodul nicht vollständig ausgefahren ist;
- 5 eine perspektivische Ansicht des Drapiermoduls von 2 schräg von hinten, wobei jedoch das Drapiermodul nicht vollständig ausgefahren ist.
- 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 beim Greifen der vorderen Kante einer textilen Bahn;
- 7 einen Teil der Vorrichtung von 6 in Rückansicht.
- 8 eine ähnliche Ansicht wie 1 der Vorrichtung beim Greifen der vorderen Kante der textilen Bahn;
- 9 eine ähnliche Ansicht wie 6, jedoch in einer späteren Phase, in der die Vorrichtung zum Nachführen der gegriffenen vorderen Kante der textilen Bahn verwendet wird;
- 10 einen Teil der Vorrichtung von 9 in Rückansicht;
- 11 die Vorrichtung beim nachfolgenden Ablegen der textilen Bahn auf einem Formwerkzeug;
- 12 einen Teil der Vorrichtung von 11 in Rückansicht;
- 13 die Vorrichtung von 11 in einer perspektivischen Ansicht ähnlich wie in 1;
- 14 die Vorrichtung von 11 in einer Seitenansicht beim nachfolgenden Ablegen der textilen Bahn im Formwerkzeug;
- 15 eine perspektivische Ansicht von der Vorrichtung beim Ablegen der textilen Bahn im Formwerkzeug;
- 16 eine weitere perspektivische Ansicht von der Vorrichtung beim Ablegen der textilen Bahn in dem Formwerkzeug;
- 17 ein Drapiermodul gemäß einer alternativen Ausführungsform in einem ausgefahrenen Zustand in perspektivischer Ansicht schräg von vorne;
- 18 eine perspektivische des Drapiermoduls von 17 schräg von hinten;
- 19 eine ähnliche Ansicht wie 17, wobei jedoch das Drapiermodul nicht vollständig ausgefahren ist; und
- 20 eine perspektivische Ansicht des Drapiermoduls von 17 schräg von hinten, wobei jedoch das Drapiermodul nicht vollständig ausgefahren ist.
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Die 1 bis 5 zeigen eine Vorrichtung 10 zum automatisierten Ablegen und Drapieren von textilen Bahnen 12 auf einem Formwerkzeug (nicht gezeigt) in einem Arbeitsgang gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Prinzip losgelöst von einem bestimmten Einsatz. Die Vorrichtung kann auch als eine adaptive Vorrichtung zur Drapierung von textilen Bahnen bei der kontinuierlichen Ablage in einem Formwerkzeug bezeichnet werden. Sie umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (nicht gezeigt), einen Rahmen 14, der auch zu einem Gehäuse ausgebildet sein kann und an einem Roboterarm (nicht gezeigt) lösbar befestigbar ist. Die Befestigung kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine an dem Rahmen 14 drehbar gelagerte Rolle 16, auf der die textile Bahn 12 in Rollenform aufgewickelt ist.
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Wie sich beispielsweise auch unter Hinzuziehung der 6 ergibt, lässt sich die textile Bahn 12 vertikal nach unten von der Rolle 16 abwickeln. Durch die Schwerkraft erstreckt sie sich vertikal nach unten und liegt an einem sich rechts unterhalb der Rolle 16 zumindest über einen Teilbereich vertikal erstreckenden Anlageblech 20 mit ihrer vorderen Kante 18 an.
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Links unterhalb der Rolle 16 befindet sich eine Stange 22, die parallel zur Längsrichtung der Rolle 16 verläuft und an dem Rahmen 14 befestigt ist. An der Stange 22 wiederum ist eine Vielzahl von Drapiermodulen 24 lösbar befestigt. Die Drapiermodule 24 sind parallel zur Längsrichtung der Rolle 16 - im vorliegenden Beispiel - in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Wie später noch gezeigt werden soll, sind die Drapiermodule 24 mittels der Steuereinrichtung einzeln gesteuert aus einer in der 1 für sechs der sieben Drapiermodule 24 gezeigten Ruheposition zum Anlageblech 20 hin in eine Greifposition A (siehe zum Beispiel auch 6) schwenkbar.
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Wie später noch gezeigt wird, kann mittels der Vorrichtung 10 die vordere Kante 18 der textilen Bahn 12 gegriffen und an eine Ablageposition positioniert und gehalten werden, anschließend eine Drapierung während der Ablage der textilen Bahn stattfinden, wobei die Vorrichtung während des Ablegens auch noch einen Höhenversatz, der sich durch ein zum Beispiel sphärisch gekrümmtes Formwerkzeug (3D-Formwerkzeug) ergibt, ausgleicht.
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Die 2 bis 5 zeigen Details der Drapiermodule 24. Wie sich beispielsweise aus der 2 ergibt, weist jedes Drapiermodul 24 in Seitenansicht in ausgefahrenem Zustand die Form eines Keils auf. Zudem umfasst jedes Drapiermodul eine Drapiermodulbasis 26, die die Höhe h (des Keils) des Drapiermoduls 24 definiert und an der Stange 22 lösbar befestigt und über einen Stellantrieb 28, an dem die Drapiermodulbasis 26 mittels einer Aufhängung 30 aufgehängt ist, mittels der Steuereinrichtung gesteuert schwenkbar ist (siehe 1 und 3).
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Des Weiteren umfasst jedes Drapiermodul 24 eine in diesem Beispiel keilförmige Drapiermodulspitze 32 z.B. aus Aluminium, die die Spitze des Drapiermoduls definiert und eine Sauggreifereinrichtung 34 aufweist. Im Prinzip kann jede Greifereinrichtung verwendet werden, die auch zum Vereinzeln geeignet wäre.
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Darüber hinaus umfasst jedes Drapiermodul 24 einen beispielsweise pneumatischen Linearantrieb 36, dessen eines Ende mit der Drapiermodulbasis 26 und dessen anderes Ende mit der Drapiermodulspitze 32 verbunden ist, einen in der Ruheposition oberen flexiblen Gurt 38 zum Beispiel aus Kunststoff, wie zum Beispiel CFK, GFK oder POM, der, die Oberseite des Keils bildend, mit seinem einen Längsende mit der Drapiermodulbasis 26 und mit seinem anderen Längsende mit der Drapiermodulspitze 32 verbunden ist, und einen unteren flexiblen Gurt 40 ebenfalls beispielsweise aus Kunststoff, wie zum Beispiel CFK, GFK oder POM, der, die Unterseite des Keils bildend, mit seinem einen Längsende mit der Drapiermodulbasis 26 und mit seinem anderen Längsende mit der Drapiermodulspitze 32 verbunden ist.
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Wie sich aus einem Vergleich der 2 und 3 einerseits und der 4 und 5 andererseits ergibt, dient der Linearantrieb 36 zum Ausfahren und Einfahren der Drapiermodulspitze 32 und damit zur Änderung der Länge des jeweiligen Drapiermoduls 24. Dafür ist es von Vorteil, wenn der obere Gurt 38 und der untere Gurt 40 flexibel sind.
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Des Weiteren ist an der oberen Seite der Drapiermodulbasis 26 eine beispielsweise pneumatische oder elektrische Linearführung 42 im rechten Winkel zur Längserstreckung der oberen und unteren Gurte vorgesehen, an der die oberen und unteren Gurte 38 und 40 befestigt sind. Im vorliegenden Fall lässt sich durch die Linearführung 42 der obere Ansatzpunkt des oberen Gurts 38 seitlich verschieben und damit der Gurt definiert verbiegen und tordieren.
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Die Funktionsweise der in der 1 gezeigten Vorrichtung 10 ergibt sich unter Hinzuziehung der 6 bis 16 wie folgt:
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Eine in der Vorrichtung 10 bis auf eine herabhängende vordere Kante 18, die in diesem Beispiel schräg geschnitten ist, auf die Rolle 16 gewickelte textile Bahn 12 wird durch die in der Vorrichtung auf einer Seite der Rolle 16 montierten Drapiermodule 24 mittels der Sauggreifereinrichtungen 34 ergriffen (siehe 6 bis 8). Durch das mit dem Abwickelvorgang synchronisierte Schwenken der Drapiermodule 24 wird die vordere Kante 18 der textilen Bahn 12 in die Ablageposition B (siehe 9) gebracht. Eine schräg geschnittene vordere Kante 18 kann durch die einzeln beweglich angeordneten Drapiermodule 24 sequentiell nachgeführt werden (siehe 7 bis 10), bis die Ablageposition B der vorderen Kante 18 der textilen Bahn 12 erreicht ist. Wie sich beispielsweise aus der ergibt, kann durch die Längenänderung der Drapiermodule 24 die Nachführung der vorderen Kante 18 der textilen Bahn 12 flexibilisiert werden. Diese Funktion ist sehr vorteilhaft, da insbesondere eine schräg geschnittene vordere Kante 18 sehr schwierig an eine definierte Position überführt werden kann. Durch das Nachführen wird verhindert, dass die vordere Kante 18 unkontrolliert abgelegt wird bzw. es zu einer für den Prozess sehr kritischen Faltenbildung etc. kommt. Dieser Prozessschritt kann mit einer zusätzlichen Fixierung der textilen Bahn 12 im Formwerkzeug 44 (siehe 15 und 16) erweitert werden.
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Wenn die vordere Kante 18 der textilen Bahn 12 an der definierten Ablageposition B (siehe 9) angekommen ist, werden die Sauggreifereinrichtungen 34 deaktiviert und wird dadurch die textile Bahn 12 losgelassen. Nun übernehmen die Drapiermodule 24 die Aufgabe der textilen Drapierung, das in diesem Beispiel auch als „Glattstreichen“ bezeichnet werden kann (s. 11 bis 14). Während die gesamte Vorrichtung 10 entlang einer vorgegebenen Route relativ zum Formwerkzeug 44 verfährt und die textile Bahn 12 von der Rolle 16 synchron abgewickelt wird, wird die textile Bahn 12 durch die Drapiermodule 24 drapiert (siehe 11 bis 14). Durch die federnde Wirkung der oberen und unteren Gurte 38 und 40 oder des Gurtes beim Einsatz von nur einem Gurt findet eine zusätzliche Anpassung der Drapiermodule 24 an das Formwerkzeug 44 statt. Dabei wird die vordere Kante 18 der textilen Bahn 12 niedergehalten. Es folgt ein kontinuierliches Drapieren der textilen Bahn 12 bei der Ablage in das gekrümmte Formwerkzeug 44 unter adaptiver Anpassung an die Geometrie des Formwerkzeugs. Beispielsweise kann ein Ausgleich des Höhenversatzes des Formwerkzeugs 44 von bis zu 500 mm erfolgen. Zusätzlich kann durch Ausübung von Druck ein Binder aktiviert werden.
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In 14 sind auch die Vorschubrichtung C der textilen Bahn 12 und die Ablagerichtung D der Vorrichtung 10 gekennzeichnet.
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Die gesamte textile Bahn kann also „in einem Zug“ abgelegt und drapiert werden. Dazu sind die Drapiermodule so gestaltet, dass sie sich mit einer gewissen Vorspannung an das 3D-Formwerkzeug anschmiegen. Dem können die Drapiermodule zum Beispiel durch Sensoren zur Kantenverfolgung oder durch entsprechende Programmierung bei Kenntnis des Zuschnitts der textilen Bahn zuschaltbar sein. Die gesamte Vorrichtung kann durch entsprechende Sensoren oder durch entsprechende Programmierung relativ zum Formwerkzeug gesteuert verfahrbar sein, um unter anderem auch Höhenunterschiede auszugleichen.
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Die 17 bis 20 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Drapiermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese weist im Gegensatz zu dem vorangehend beschrieben Drapiermodul nur einen flexiblen Gurt 41 und keinen oberen flexiblen Gurt 38 und unteren flexiblen Gurt 40 auf.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
