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Die Erfindung bezieht sich auf eine Flechtmaschine, insbesondere Rundflechtmaschine, für das Umflechten eines fortlaufend kontinuierlich oder pendelnd zugeführten Flechtkerns, mit mindestens zwei Flechtfadenspulen und mit einem zwischen den Flechtfadenspulen und dem Auflaufpunkt der Flechtfäden auf dem Flechtkern angeordneten Flechtring, über dessen innere Oberfläche die Flechtfäden geführt werden.
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In Flechtmaschinen, insbesondere in Rundflechtmaschinen, werden häufig Flechtkerne zugeführt, die einen gleichbleibenden oder sich in Längsrichtung des Flechtkerns erheblich ändernden Querschnitt aufweisen, um dem herzustellenden Bauteil seine spätere Form zu verleihen.
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Die Flechtkerne können hierbei im späteren Bauteil verbleibend oder aber als verlorener Kern wieder herausgelöst werden.
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Als Flechtfäden können einzelne Fäden oder aber auch Flechtfasern, beispielsweise Rovings aus Karbon oder Glasfasern verwendet werden.
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Aus diesen Flechtfäden oder Flechtfasern lassen sich durch Flechten um einen Flechtkern sogenannte Preforms herstellen, die der späteren Fertigung von vielfältigen Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen dienen. Hierbei ist es für eine hohe Qualität der späteren Bauteile zwingend erforderlich, dass die Flechtfäden oder Flechtfasern möglichst genau auf dem Flechtkern abgelegt werden.
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Beim herkömmlichen Flechtvorgang nehmen Klöppel die Flechtfadenspulen auf, die auf Führungsbahnen relativ zueinander so bewegt werden, dass ein Geflecht entsteht. Die Klöppel weisen hierbei unterschiedliche Umlaufrichtungen um den Flechtkern auf.
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Bei Rundflechtmaschinen sind die Führungsbahnen zwei gegenläufig sich bewegende konzentrische Kreisbahnen, in deren Zentrum – axial versetzt – sich der zu beflechtende Flechtkern bewegt. So wird erreicht, dass sich die Flechtfäden oder Flechtfasern der Klöppel in positiver Drehrichtung mit denen der negativen Drehrichtung fortlaufend überkreuzen, so dass sich beim Umflechten eines Flechtkerns ein Rundgeflecht bildet.
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Werden bei den Flechtmaschinen Flechtkerne mit komplexer Kerngeometrie verwendet, kann man mit den gewöhnlich runden Flechtringen mit konstantem Öffnungsquerschnitt keine gleichmäßige Geflechtstruktur erzielen.
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Auch bei Flechtkernquerschnitten mit stark unterschiedlichen Seitenlängen entstehen bei Verwendung von starren Flechtringen mit rundem Öffnungsquerschnitt zum Teil erhebliche Unterschiede im lokalen Flechtwinkel, der Schichtdicke und der Fadenkonzentration an den einzelnen Seiten des Flechtkernes.
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Auch bei gekrümmten Flechtkernen entstehen unterschiedliche Geflechtstrukturen am Innen- und Außenradius der Krümmung bei Verwendung der bekannten starren Flechtringe mit rundem Öffnungsquerschnitt.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, beschreibt die
DE 10 2010 047 193 A1 eine Rundflechtmaschine, die einen Flechtring aus vier abgewinkelten Segmenten aufweist, die alle gleichzeitig um den gleichen Verfahrweg radial in Richtung auf den Flechtkern oder von ihm weg verschoben werden können. Die einzelnen Segmente überlappen sich an ihren freien Enden. Die Verstelleinrichtungen greifen in ihrem abgewinkelten Bereich an.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, dass die einzelnen Segmente des Flechtringes nur Querschnittsänderungen des Flechtkerns folgen können, wenn diese symmetrisch zur Längsachse des Flechtringes verlaufen. Örtlichen Ausbauchungen bzw. Einbuchtungen des Flechtkerns kann nicht gefolgt werden, so dass die Qualität des Geflechtes leidet. Ebenso können keine Flechtkerne mit stark unterschiedlichen Seitenlängen mit ausreichender Qualität umflochten werden.
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Eine andere Lösung ist aus der
US 6,679,152 B1 bekannt. Hier wird bei einer Rundflechtmaschine mindestens ein einstellbarer Flechtring nach Art einer Iris-Blende vorgesehen. Auch hier können nur alle Segmente gleichzeitig um den gleichen Winkelbetrag verstellt werden. Deshalb ist es auch mit diesem Flechtring nicht möglich, der sich einseitig ändernden Querschnittsform eines Flechtkernes zu folgen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flechtmaschine unter Verwendung eines starren Flechtringes so weiterzubilden, dass der Flechtring-Öffnungsquerschnitt sowohl im Umfang als auch in der geometrischen Form an den jeweiligen Flechtkernquerschnitt angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Flechtmaschine gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich der Querschnitt eines Flechtkernes auch dann durch mindestens zwei starre Flechtringe abbilden lässt, wenn diese beiden Flechtringe so positioniert werden, dass sich ihre Öffnungsquerschnitte zumindest teilweise derart überdecken, dass die so entstehende Überschneidungsöffnung dem im Moment zu umflechtenden Flechtkernquerschnitt geometrisch am nächsten kommt. Damit kann die Geflechtstruktur wesentlich konstanter gehalten bzw. lokal gezielt beeinflusst werden. Somit kann sich die Überschneidungsöffnung der zumindest zwei Flechtringe nahezu allen Querschnittsänderungen des Flechtkerns optimal angepasst werden und so die Flechtfäden bzw. Flechtfasern optimal führen. Hierdurch ist es möglich, immer den ablagerichtigen Auflaufpunkt der Flechtfäden auf dem jeweiligen Flechtkernumfang zu gewährleisten. Vor allem kann aber auch der freie Abstand zwischen der Innenfläche des Überschneidungsquerschnitts und dem Auflaufpunkt auf dem Flechtkern stets sehr gering gehalten werden. Hierbei erfolgt die Anpassung der Überschneidungsöffnung der Flechtringe während des Flechtvorganges.
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Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Patentansprüchen 2 bis 4 beschreiben besonders geeignete Öffnungsquerschnitte für die einzelnen Flechtringe, mit denen sich die heute verwendeten Flechtkernquerschnitte nahezu vollständig abbilden lassen.
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Bei Verwendung von zwei oder mehr Flechtringen können diese auch ineinander verschachtelt angeordnet werden, wie die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 vorschlägt.
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Je nach Flechtkernquerschnitt ist es sinnvoll, nach Anspruch 6 drei vom Öffnungsquerschnitt her geometrisch gleiche Flechtringe zu verwenden. Hierbei ist jeder Flechtring separat einstellbar, so dass der von allen drei Flechtringen gemeinsam eingestellte Öffnungsquerschnitt nahezu jedem beliebigen Querschnitt des Flechtkernes angepasst werden kann.
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Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 7 bis 9 beschreiben eine vorteilhafte Möglichkeit, wie die Einstellung der einzelnen Flechtringe gerätetechnisch günstig durchgeführt werden kann. Anstelle des Spindelantriebes können auch Zahnriemen zur Anwendung gelangen. Damit können die einzelnen Flechtringe einfach angesteuert werden. Auch ist dieser Aufbau sehr robust.
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Bei bestimmten Flechtkerngeometrien kann es außerdem sinnvoll sein, neben einer horizontalen und vertikalen Verstellbarkeit der Flechtringe (x- und y-Achse) auch noch eine Verdrehung um die z-Achse vorzusehen, wenn die Flechtringe einen von einem Kreisring abweichenden Öffnungsquerschnitt aufweisen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1 eine Seitenansicht eines Flechtkerns mit auflaufenden Flechtfäden;
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2 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei Flechtringen;
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3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei ineinander verschachtelten Flechtringen;
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4a bis 4d eine Kombination von zwei eiförmigen Flechtringen;
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5a bis 5d eine Kombination von drei eiförmigen Flechtringen;
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6a bis 6d eine Kombination von drei ellipsenförmigen Flechtringen;
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7a bis 7d eine Kombination von drei kreisringförmigen Flechtringen.
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In 1 ist eine Seitenansicht eines Teils eines Flechtkernes 1 dargestellt.
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Der Flechtkern 1 besitzt eine Längsachse 2 und sich ändernde Querschnittsflächen, die nicht immer symmetrisch zu seiner Längsachse 2 angeordnet sind. So besitzt er im Umfangsbereich 3 eine symmetrische umlaufende Querschnittsvergrößerung, während er im Umfangsbereich 4 eine einseitige Ausbuchtung und im Umfangsbereich 5 eine einseitige Vertiefung besitzt. Hieran schließt sich im Umfangsbereich 6 eine symmetrische Einschnürung an, die sich dann zum Umfangsbereich 7 wieder symmetrisch vergrößert.
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Im dargestellten Beispiel sind die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen stetig, sie können aber auch sprungartig sein.
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Die Transportrichtung des Flechtkerns ist mit 8 bezeichnet.
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Auf den Flechtkern 1 laufen in der Regel eine Vielzahl von Flechtfäden oder Flechtfasern 9 auf und möglicherweise auch zusätzlich Steh- oder 0°-Fäden (nicht gezeigt). In diesem Beispiel sind zur Veranschaulichung nur zwei Flechtfäden oder Flechtfasern 9 dargestellt. Diese werden von nicht näher dargestellten Flechtfadenspulen abgezogen. Sie werden in diesem Beispiel durch den inneren Umfang eines ersten starren Flechtringes 10 umgelenkt. Dieser Flechtring 10 hat einen konstanten unveränderlichen Durchmesser, der größer ist als der größte Durchmesser des zu beflechtenden Flechtkerns 1.
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Je nach Anordnung der Flechtfadenspulen kann auf diesen ersten Flechtring 10 auch verzichtet werden.
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Nahe bei dem Auflaufpunkt der Flechtfäden 9 auf dem Umfang des Flechtkerns 1 sind in 1 zwei Flechtringe 11 und 12 angeordnet, deren Anordnung und Verstellmöglichkeiten weiter unten beschrieben werden. Je nach der im Auflaufpunkt der Flechtfäden 9 vorhandenen Flechtkernkontur werden die beiden Flechtringe 11, 12 zueinander und zur Flechtkernkontur veränderlich so eingestellt, dass sich zumindest ein Teil ihrer inneren Umfangsfläche sehr nahe an der momentan bewickelten Oberflächenkontur des Flechtkernes 1 befindet und die Flechtfäden 9 nahezu parallel und mit geringem Abstand zur Oberfläche des Flechtkerns 1 umgelenkt werden.
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2 zeigt eine erste Ausgestaltung der Erfindung in perspektivisch prinzipieller Darstellung.
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Die beiden Flechtringe 11, 12 besitzen jeweils einen eiförmigen Öffnungsquerschnitt 13.
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Gehalten werden die beiden Flechtringe 11, 12 durch zwei seitlich angeordnete Laschen 15, 16, über die sie an einem Gestell 17 auf dessen Vorder- und Rückseite angeordnet sind. In oder an dem Gestell 17 sind nicht dargestellte Antriebseinrichtungen vorgesehen, wobei jeder Flechtring 11 und 12 seine eigene, unabhängig vom anderen Flechtring ansteuerbare Antriebseinrichtung besitzt. Jede Antriebseinrichtung erlaubt dem zugeordneten Flechtring 11 oder 12 eine horizontale (Verschiebung um die x-Achse) und vertikale Verstellung (Verschiebung um die y-Achse). Dadurch wird die von beiden Flechtringen 11, 12 gemeinsam überdeckte Überschneidungsöffnung 18 variiert. Diese Überschneidungsöffnung 18 entspricht möglichst geometrisch dem augenblicklichen Flechtkernquerschnitt, so dass die Flechtfäden ablagerichtig am Umfang des Flechtkerns auflaufen.
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Als Antriebseinrichtung werden Linearschlitten mit Spindel- oder Zahnriemenantrieb bevorzugt. Auch kann es bei diesen Flechtringen 11, 12 mit nicht kreisförmigem Öffnungsquerschnitt sinnvoll sein, die Flechtringe 11, 12 zusätzlich noch zu verdrehen (Verstellung um die z-Achse).
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Werden die Laschen 15, 16 noch zusätzlich gekröpft, können die beiden Flechtringe 11, 12 sehr nahe beieinander angeordnet sein, wie 2 veranschaulicht.
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Die Verstellung der Flechtringe 11, 12 erfolgt während des Flechtvorganges so, dass stets gewährleistet ist, dass der Auflaufpunkt der Flechtfäden 9 nahe am augenblicklichen Umfang des Flechtkernes 1 liegt, auch wenn sich sein Querschnitt ändert.
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Die Lösung nach 3 unterscheidet sich von der Anordnung nach 2 dadurch, dass die Flechtringe 11', 12' auf ihrem Umfang jeweils einen Schlitz 19 aufweisen, so dass sie ineinander gesteckt werden können, gleichsam ineinander verschachtelbar sind. Somit wirken die beiden Flechtringe 11', 12' für die Flechtfäden praktisch wie eine einzige Führung. Ansonsten gelten die zur Beschreibung der 2 gemachten Ausführungen auch hier.
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In den 4a bis 4d sind in Vorderansichten verschiedene Kombinationen von jeweils zwei Flechtringen 11, 12 bzw. 11', 12' mit eiförmigem Öffnungsquerschnitt 13 dargestellt. In der jeweiligen Überschneidungsöffnung 18 sind unterschiedliche Querschnittsformen von Flechtkernen 1 eingezeichnet. Wie leicht erkennbar ist, lassen sich sowohl kleine und große runde Querschnitte von Flechtkernen (4b, 4c) mit geeigneten Kombinationen von eiförmigen Flechtringe bearbeiten als auch kleine und größere rechteckige Flechtkernquerschnitte (4a, 4d). Hierbei sind Seitenverhältnisse (B/H) von bis zu 3:1 bearbeitbar.
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In den 5a bis 5d werden in Vorderansicht unterschiedliche Kombinationen von drei Flechtringen 11, 12, 20 mit jeweils eiförmigem Öffnungsquerschnitt dargestellt. Befestigt und antreibbar können sie analog zu der Anordnung nach 2 sein. Auch hier ist leicht zu erkennen, dass mit den drei Flechtringen ebenfalls eine Überschneidungsöffnung 18 mit sehr unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt für unterschiedlichste Flechtkernkonturen eingestellt werden kann. So können – wie die 5c zeigt – auch dreieckförmige Flechtkernquerschnitte mit hoher Qualität umflochten werden.
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Anstelle von Flechtringen mit einem eiförmigen Öffnungsquerschnitt können auch Kombinationen von Flechtringen 21, 22, 23 mit ellipsenförmigem Öffnungsquerschnitt verwendet werden, wie in den Vorderansichten in den 6a bis 6d dargestellt ist. Auch hier lassen sich mit den unterschiedlichsten Einstellungen der drei Flechtringe 21, 22, 23 zueinander sehr unterschiedliche Überschneidungsöffnungen 18 realisieren.
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7a bis 7d zeigen jeweils in der Vorderansicht Kombinationen von je drei Flechtringen 24, 25, 26 mit kreisringförmigen Öffnungsquerschnitten 13. Hierdurch können ebenfalls sehr unterschiedliche Überschneidungsöffnungen 18 erzeugt werden, so dass auch diese Flechtringanordnung mit hoher Ablagequalität an unterschiedliche Flechtkernquerschnitte angepasst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flechtkern
- 2
- Längsachse von 1
- 3 bis 7
- Umfangsbereiche von 1
- 8
- Transportrichtung von 1
- 9
- Flechtfaden
- 10
- starrer Flechtring
- 11
- erster verstellbarer Flechtring
- 12
- zweiter verstellbarer Flechtring
- 11', 12'
- verschachtelte Flechtringe
- 13
- eiförmiger Öffnungsquerschnitt von 11
- 14
- eiförmiger Öffnungsquerschnitt von 12
- 15
- Lasche
- 16
- Lasche
- 17
- Gestell
- 18
- Überschneidungsöffnung
- 19
- Schlitz von 11, 12
- 20
- dritter verstellbarer Flechtring
- 21, 22, 23
- verstellbare Flechtringe mit ellipsenförmigem Öffnungsquerschnitt
- 24, 25, 26
- verstellbare Flechtringe mit kreisringförmigem Öffnungsquerschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010047193 A1 [0011]
- US 6679152 B1 [0013]
