DE102017119934A1

DE102017119934A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Spiralsieben aus einem Wendelverbund

Info

Publication number: DE102017119934A1
Application number: DE102017119934.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bachmann; Jakob Matthias Stammler
Original assignee: Individual
Current assignee: Leo Feinwerktechnik & Co Kg De GmbH
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: DE102017119934B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Spiralsieben, wobei Drähte (3a) aus Kunststoff oder Metall von mehreren Wicklern (2) zu mehreren Einzelwendeln (2a) gewickelt werden, wobei anschließend zumindest zwei Einzelwendeln (2a) von mindestens einer Schließvorrichtung (5, 7, 7a) zu mindestens einem Wendelverbund (6, 8, 21) verbunden werden, wobei zumindest ein Teil der Windungen jeder der Einzelwendeln (2a) zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer benachbarten Einzelwendel (2a) überlappend ineinanderschoben werden, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln (2a) zumindest ein Kanal ausbildet, wobei der Wendelverbund (6, 8, 21) zu einem Flächengebilde (10) verbunden wird und/oder mit einem bestehenden Flächengebilde (10) verbunden wird, wobei zumindest ein Teil der Windungen einer Einzelwendel (2a) des Wendelverbunds (6, 8, 21) zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer Einzelwendel (2a) des Flächengebildes (10) überlappend ineinanderschoben werden, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln (2a) zumindest ein Kanal ausbildet, wobei zum Verbinden des Wendelverbunds (6, 8, 21) zu einem Flächengebilde (10) und/oder mit einem bestehenden Flächengebilde (10) mindestens ein Steckdraht in den mindestens einen Kanal geschoben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Spiralsieben aus Kunststoff- oder Metalldrähten.
Spiralsiebe sind Flächengebilde aus Kunststoff- oder Metallwendeln, werden seit 1970 hergestellt und fanden in der einschlägigen Industrie schnell Anerkennung. Sie eigenen sich insbesondere zur Abtrennung von Feststoffen aus Aufschlämmungen und sind aufgrund der einsetzbaren Kunststoffe oder Metalle äußerst beständig und zuverlässig. Auch deshalb werden Spiralsiebe überwiegend in Papiermaschinen und bei der Herstellung von Pappe als Bespannung für Trockensiebe eingesetzt. Andere bekannte Anwendungen umfassen Transportbänder in der Lebensmittelindustrie, als Entwässerungssiebe und in der Tresterabführung bei der Fruchtsaftherstellung. Die breiten Anwendungsmöglichkeiten und großen Vorteile der Spiralsiebe führten dazu, dass die Entwicklung der Spiralsiebe 1982 mit dem Innovationspreis der deutschen Wirtschaft ausgezeichnet wurde.
Trotz des Begriffs Spiralsiebe bestehen diese nicht aus Spiralen, sondern aus miteinander verbundenen Wendeln (d.h. Helices). Zur Herstellung der Spiralsiebe (oder auch Wendelsiebe) werden Einzelwendeln (oder auch Einzelspiralen) zu Flächengebilden (oder auch Spiralsieben) verbunden. Dabei werden zunächst auf Wickelmaschinen Einzelwendeln hergestellt. Beispielsweise offenbarten die DE 34 21 849 A1 , die EP 0 134 901 und die WO 2011/079903 A1 Verfahren zur Herstellung einer aus einem Draht geformten Einzelwendel (oder Drahtwendel), bei welchem der Draht helikal (oder wendelartig) auf einen Wickeldorn aufgewickelt wird und auf dem Wickeldorn zur Fixierung der Formgebung temperiert wird. Die hergestellten Einzelwendeln werden anschließend in Vorratsbehältern abgelegt und zwischengelagert. Regelmäßig werden ca. 60 Behälter mit Einzelwendeln gefüllt, zu einer Fügeeinrichtung transportiert und anschließend zu einem Spiralsieb verbunden.
Die Lagerung der Einzelwendeln ist jedoch nicht unproblematisch, da diese sich zu nicht entflechtbaren Knäulen verknoten und daher als solche entsorgt werden müssen. Das führt aber dazu, dass bis zu 20% der produzierten Einzelwendeln verworfen müssen, was unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten kaum vertretbar ist.
Um aus den gelagerten Einzelwendeln ein Flächengebilde zu fügen, werden die Einzelwendeln mit ihren jeweiligen Windungen übereinandergelegt und in den sich jeweils bildenden Kanal wird jeweils ein Steckdraht eingeschoben. An ein bestehendes Flächengebilde werden weitere Einzelwendeln angelegt, sodass die jeweiligen Windungen überlappen und in den sich jeweils bildenden Kanal wird ein Steckdraht eingeschoben.
Ein solches Zusammenfügen wird beispielsweise in der DE 35 45 805 A1 beschrieben, wobei unter anderem das oben beschriebene Verknäulen verhindert werden soll. Dafür werden die Einzelwendeln aus Lagerbehältern entnommen und in Längsrichtung gestreckt. Anschließend werden die gestreckten Einzelwendeln ineinandergefügt, durch Steckdrähte verbunden und an den jeweiligen Enden der Vorrichtung gekappt. Das so hergestellte Spiralgliedersegment wird entnommen, gelagert und in einem getrennten Verfahren zu einem Spiralsieb zusammengefügt.
In ähnlicher Weise wird in der DE 33 04 459 A1 ein Zusammenfügen einer Doppelspirale offenbart, um die Kapazität der Wendelherstellungsmaschinen zu erhöhen. Auch hier werden die Doppelspiralen zunächst hergestellt und anschließend in einem getrennten Verfahrensschritt zu einem Spiralsieb verbunden.
In der DE 10 2007 052 594 B4 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, welche gewickelte Einzelwendeln sofort nach dem Herstellen ohne Zwischenlagerung zu einem Flächengebilde fügt. Dafür wird die Einzelwendel gewickelt, an ein Flächengebilde angelegt und mit diesem verbunden. Anschließend muss die Wickelvorrichtung an den Beginn des Flächengebildes verfahren werden, um eine neue Einzelwendeln anzulegen und mit dem Flächengebilde zu verbinden.
Nachteilhaft ist dabei, dass die Produktionsgeschwindigkeit des Verfahrens im Wesentlichen durch die Geschwindigkeit des die Einzelwendel bildenden Wicklers begrenzt wird. Dieser kann nur in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich verwendet werden, da ansonsten die Wartungsintervalle erhöht werden müssen, was zu längeren Produktionsunterbrechungen führt und damit die Produktionsgeschwindigkeit insgesamt absenkt.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Spiralsiebs aus Metall- oder Kunststoffdrähten zu schaffen, wobei auf die Zwischenlagerung der Einzelspiralen in Behältern nach dem Herstellen verzichtet wird, die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und mit geringen Energie- und Personalkosten sowie möglichst wenig Ausschuss gearbeitet wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7 gelöst.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst Drähte aus Kunststoff oder Metall von einem Wickler zu mehreren Einzelwendeln gewickelt. Anschließend werden zumindest zwei Einzelwendeln von mindestens einer Schließvorrichtung zu einem Wendelverbund verbunden. Zum Verbinden der Einzelwendeln zu einem Wendelverbund werden die Einzelwendeln so ineinandergeschoben, dass zumindest ein Teil der Windungen jeder der Einzelwendeln zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer benachbarten Einzelwendel überlappen. Durch die Überlappung bildet sich mindestens ein Kanal aus. Der so gebildete Wendelverbund wird zu einem Flächengebilde verbunden, indem zumindest ein Steckdraht in den mindestens einen Kanal eingeschoben wird. Üblicherweise wird nur ein Steckdraht in einen Kanal eingeschoben, es ist jedoch auch möglich mehrere Steckdrähte in einen Kanal einzuschieben und die Stabilität des Spiralsiebs zu erhöhen. Alternativ oder ergänzend dazu wird an ein bestehendes Flächengebilde der Wendelverbund mit diesem verbunden, wobei zumindest ein Teil der Windungen einer Einzelwendel des Wendelverbunds zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer Einzelwendel des Flächengebildes überlappend ineinanderschoben wird, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln zumindest ein Kanal ausbildet wird. Zum Verbinden des Wendelverbunds zu einem Flächengebilde und/oder mit einem bestehenden Flächengebilde wird wiederum mindestens ein Steckdraht in den mindestens einen Kanal geschoben.
Zusammengefasst basiert das Prinzip des Verbindens der Einzelwendeln, des Wendelverbunds und das Verbinden des Wendelverbunds an das Flächengebilde jeweils darauf, dass die Windungen benachbarter Wendeln überlappend ineinanderschoben werden, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Wendeln zumindest ein Kanal ausbildet. Durch diesen wenigstens einen Kanal wird dann wenigstens ein Steckdraht geschoben.
Als Drähte können alle gängigen Metall- und Kunststoffdrähte, bspw. Flachdrähte, verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Idee zugrunde, mehrere Einzelwendeln vor dem Verbinden zu einem Flächengebilde bzw. dem Verbinden mit einem bestehenden Flächengebilde zu einem Wendelverbund zusammenzufassen. Ein Wendelverbund umfasst mindestens zwei Einzelwendeln, kann jedoch auch mehr, insbesondere vier, sechs oder acht, Einzelwendeln umfassen.
Im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren kann dadurch eine signifikante Produktionssteigerung erreicht werden, da mehrere Einzelwendeln als Wendelverbund gleichzeitig mit dem Flächengebilde verbunden werden. Überraschenderweise ist das Verbinden des Wendelverbunds an das Flächengebilde direkt nach dem Verbinden der Einzelwendeln zu dem Wendelverbund möglich, ohne dass ein Aufweiten der Windungen der der Einzelwendeln des Wendelverbunds, wie es bspw. in der DE 35 45 805 A1 beschrieben wird, notwendig ist. Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Verbindung der Einzelwendeln zu dem Wendelverbund die Windungen der Einzelwendeln bereits leicht aufweitet, sodass ein Verbinden mit den Einzelwendeln des Flächengebildes einfach und schnell möglich ist.
Da die Wickelgeschwindigkeit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei gleicher Produktionsgeschwindigkeit gesenkt werden kann, ist es möglich, die Lebensdauer der Komponenten wegen Verschleißminderung erheblich zu erhöhen und Produktionsausfälle aufgrund von auszutauschenden Teilen oder Wartungsarbeiten zu minimieren. Verringert man z.B. die Winkelgeschwindigkeit bei der Herstellung der Einzelwendel und somit analog die Anlegegeschwindigkeit um 50 % bspw. von 4000 U/min auf 2000 U/min, kann eine signifikante Lebensdauererhöhung erhalten werden. Dennoch wird die Ausstoßleistung noch erheblich über den im Stand der Technik beschriebenen Anlagen liegen, da die Verringerung der Wickelgeschwindigkeit durch das gleichzeitige Verbinden von mindestens zwei Einzelwendeln als Wendelverbund durch die Verringerung von wartungsbedingten Produktionsunterbrechungen überkompensiert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Drähte mit der Kurzdorn-Wickelmethode zu Einzelwendeln gewickelt. Die Kurzdorn-Wickelmethode zeichnet sich dadurch aus, dass ein Wickeldorn mit einer Gesamtlänge von 26 mm bis 160 mm verwendet wird. Diese Wickelmethode hat sich als besonders geeignet für das vorliegende Verfahren herausgestellt, da diese Methode eine genaue Abstimmung der Wickelgeschwindigkeit erlaubt. Insbesondere ist bevorzugt, die Geometrie des Wickeldorns so zu wählen, dass dieser in einem Querschnitt vertikal zur Längsachse des Wickeldorns die Form eines Rechteck, jedoch nicht eines Quadrats, mit abgerundeten Kanten aufweist. Es können aber auch andere Wicklersysteme zur Herstellung der Einzelwendeln als Wendelgeber oder Spiralgeber eingesetzt werden.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Drähte mit der gleichen Geschwindigkeit zu Einzelwendeln gewickelt werden, mit welcher die Einzelwendeln zu einem Wendeverbund verbunden werden und/oder der Wendelverbund mit dem Flächengebilde und/oder zu einem Flächengebilde verbunden wird. Dies ist besonders bevorzugt im Zusammenhang mit der Kurzdorn-Wickelmethode, da die Verwendung längerer Wickeldorne zum stärkeren Aufaddieren eines fertigungsbedingten Versatzes in der Länge der Windungen der Einzelwendeln führen kann, sodass eine Abstimmung und Anpassung der Geschwindigkeiten der Wicklung zu Einzelwendeln und des Verbinden dieser zu einem Wendelverbund und/oder des Verbinden des Wendelverbunds zu einem Flächengebilde und/oder mit einem Flächengebilde erschweren kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn jeweils eine rechts- und eine linksgängige Einzelwendel zu einem Wendelverbund verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass die Aufweitung der Windungen der Einzelwendeln des Wendelverbunds besonders stark ausfällt und ein Verbinden mit dem Flächengebilde besonders einfach zu bewerkstelligen ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Drähte beim Wickeln zu Einzelwendeln in einer Heißgasvorrichtung mit einem aus einer Düse, insbesondere eine Venturi-Düse, austretenden Heißgasstrahl beaufschlagt. Der Heißgasstrahl dient dazu, insbesondere Kunststoffdrähte, auf einen Temperaturbereich oberhalb der Erweichungstemperatur und/oder nahe der Glastemperatur der Kunststoffe zu erwärmen, sodass sich die Molekularstruktur der Einzelwendel an die durch den Wickeldorn vorgegebene Form anpasst und beim Abkühlen fixiert wird. Bei Metalldrähten ist aufgrund der Duktilität der metallischen Werkstoffe eine Beaufschlagung mit einem Heißgasstrahl regelmäßig nicht erforderlich.
In Weiterführung dieses Gedankens ist es bevorzugt, die Austrittsgeschwindigkeit und den Austrittswinkel des Heißgasstrahls beim Austritt aus der Düse derart einzustellen bzw. zu regeln, insbesondere durch eine dazu eingerichtete Steuereinheit und/oder aufgrund der Öffnungsgeometrie der Düse, dass der Heißgasstrahl in einem ersten Rundbogenbereich der Windungen der Einzelwendel auf die Einzelwendel trifft, wobei der Rundbogenbereich an einen zweiten Rundbogenbereich der Windungen der Einzelwendeln angrenzt. Mit anderen Worten, soll der Heißgasstrahl die Einzelwendeln nicht gleichmäßig erwärmen, sondern lediglich auf einen bestimmten Rundbogenbereich der ausgebildeten Windungen gerichtet sein. Dadurch, dass lediglich ein bestimmter Rundbogenbereich erwärmt wird, kühlt die erwärmte Einzelwendel schneller ab, sodass eine höhere Wickelgeschwindigkeit ermöglicht und/oder der sich anschließende Raumbereich, in dem die Einzelwendel formstabil abkühlt, verkürzt werden kann, was beides eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit der Einzelwendel und damit des Spiralsiebs erlaubt.
Daher ist es besonders bevorzugt, wenn der zweite Rundbogenbereich nicht mit dem, insbesondere auch nicht mit einem weiteren, Heißgasstrahl direkt oder indirekt beaufschlagt ist und die stärkste Krümmung der Einzelwendel umfasst. Mit anderen Worten, soll der Heißgasstrahl nicht auf den Bereich der Windungen der Einzelwendeln treffen, der aufgrund der Wicklung durch den Wickeldorn bereits die höchste Krümmung und damit mechanische Belastung erfährt. Es wurde nämlich festgestellt, dass eine Beaufschlagung lediglich im ersten Rundbogenbereich durch den Heißgasstrahl die Gesamtbelastung sowohl in thermischer als auch mechanischer Hinsicht auf die Einzelwendeln reduziert, sodass diese und das letztlich hergestellte Spiralsieb eine höhere Standzeit und stärkere Belastbarkeit aufweisen. Ferner wird durch die zusätzliche Konzentration des Heißgasstrahls die insgesamt zugeführte Wärmeenergie reduziert, was wiederum ein schnelleres Abkühlen mit den oben erwähnten Vorteilen hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit mit sich bringt.
Es ist weiter bevorzugt, wenn der Heißgasstrahl, insbesondere der mittlere Impuls des Heißgasstrahls, entlang einer Tangente einer Umhüllenden, also dem äußersten Bereich, der Einzelwendel in eine Heißgaskammer eingebracht wird. Anders ausgedrückt wird der Heißgasstrahl nicht direkt auf die Einzelwendeln gerichtet, sondern nur entlang dieser geführt wird, was die Gesamtbelastung der Einzelwendel während des Wickels weiter reduziert und so die Standzeit der Einzelwendeln und des hergestellten Spiralsiebs erhöht.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird die Austrittsgeschwindigkeit des Heißgasstrahls aus der Düse, insbesondere eine Venturi-Düse, so eingestellt, dass Umgebungsluft in die Heißgaskammer eingesaugt wird, bspw. durch den Bernoulli-Effekt. Neben der Austrittsgeschwindigkeit können dafür auch der Austrittswinkel des Heißgasstrahls, die Orientierung der Düse, sowie die Anordnung der Düse und einer Eintrittsöffnung für die Umgebungsluft derart aufeinander abgestimmt werden, sodass die Umgebungsluft in die Heißgaskammer eingesaugt wird. Dadurch kann die Temperatur in der Heißgaskammer lokal sehr unterschiedlich eingestellt werden, nämlich im Bereich des Heißgasstrahls höher als in dem Bereich, in welchem die Umgebungsluft in die Heißgaskammer eintritt. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Heißgasstrahl in dem ersten Rundbogenbereich der Windungen der Einzelwendeln auf die Einzelwendel trifft und die Umgebungsluft die Einzelwendel in dem zweiten Rundbogenbereich der Windungen kühlt. Dies erlaubt eine punktgenaue Erwärmung der Einzelwendeln im ersten Rundbogenbereich und verhindert eine unbeabsichtigte Erwärmung des zweiten Rundbogenbereichs. Dabei kann die Austrittsöffnung der Düse so geformt sein, dass der Venturi-Effekt die Austrittsgeschwindigkeit des Heißgases erhöht.
Es ist ferner bevorzugt, wenn der Wendelverbund mit dem Flächengebilde dadurch verbunden wird, dass das Flächengebilde zunächst an einer ersten Seite, insbesondere über die gesamte Breite des Flächengebildes, fixiert wird. Anschließend wird der Wendelverbund mit dem fixierten Flächengebilde verbunden und der mit dem Flächengebilde verbundene Wendelverbund wird um die Breite des Wendelverbunds bspw. durch eine Vorschubleiste verschoben.
In Weiterführung dieses Gedankens ist es besonders bevorzugt, das Flächengebilde durch Anpressen einer Bremsleiste auf die Oberfläche des Flächengebildes zu fixieren. Insbesondere, wenn die Bremsleiste über die gesamte Breite des Flächengebildes auf die Oberfläche desselben gedrückt wird, wird dadurch eine sehr stabile Fixierung erhalten, die während des Verbindens des Wendelstrangs mit dem Flächengebilde aufrechterhalten werden kann und damit ein Verrutschen des Flächengebildes verhindert.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Spiralsieben, welche vorzugsweise zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Insbesondere weist die Vorrichtung eine Steuerungseinheit mit sprechenden Regelkreisen auf, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens zwei Wickler zum Wickeln jeweils einer Einzelwendel aus Kunststoff- oder Metalldrähten, mindestens eine Schließvorrichtung zum Verbinden zumindest zweier Einzelwendeln zu einem Wendelverbund und eine Anlegevorrichtung zum Verbinden des Wendelverbunds zu einem Flächengebilde und/oder zum Verbinden des Wendelverbunds mit einem Flächengebilde, wobei die mindestens zwei Wickler und die mindestens eine Schließvorrichtung auf einer verfahrbaren Arbeitsplattform angeordnet sind.
Da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Wickler auf einer Arbeitsplattform angeordnet werden und nur die Arbeitsplattform verfahren wird, kann für jede Einzelwendel die Anzahl Antriebsmotoren für die Arbeitsplattform reduziert werden. Während im Stand der Technik für jeden Wickler eine Arbeitsplattform mit entsprechendem Antrieb und einer Hubvorrichtung vorgesehen war, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstiger und mit einer erhöhten Produktionsgeschwindigkeit die Einzelwendeln zu Wendelverbunden verknüpfen und zu einem Flächengebilde bzw. einem Spiralsieb verbinden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Vorschubleiste, welche vorzugsweise derart ausgestaltet und eingerichtet ist, dass diese das Flächengebilde an derjenigen Seite verschiebt, an der der Wendelverbund angelegt werden soll. Dadurch wird ein Freiraum gebildet, der ein Anlegen bzw. Verbinden des Wendelverbunds mit dem Flächengebilde erlaubt. Dies hat den Vorteil, dass ein besonders präzises Verschieben des Flächengebildes erreicht wird, da die Vorschubleiste direkt am Anschlussende des Flächengebildes angreift, sodass fertigungsbedingte Toleranzen im Außenumfang der Einzelwendeln keinen oder zu mindestens einen geringeren Einfluss auf das Verschieben des Flächengebildes haben. Dies erlaubt es, eine Nachjustierung der Positionierung des Flächengebildes zu vermeiden oder zumindest seltener durchzuführen, sodass Produktionsunterbrechungen vermieden werden.
In Weiterführung dieses Gedankens ist vorgesehen, zusätzlich mindestens eine Bremsvorrichtung, vorzugsweise zwei parallel zueinander angeordneten Bremsleisten, vorgesehen ist. Die Bremsvorrichtung bzw. die Bremsleisten erlauben eine einfache und präzise Fixierung des Flächengebildes, sodass der Wendelverbund schnell und effizient an das Flächengebilde angelegt bzw. mit diesem verbunden werden kann. Die Bremsleisten haben den weiteren Vorteil, dass diese an unterschiedlichen Stellen das Flächengebilde fixieren können, sodass eine sehr präzise Fixierung möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Arbeitsplattform zusätzlich mindestens eine Heißgasvorrichtung vorgesehen. Dabei ist jeweils eine Heißgasvorrichtung jeweils einem Wickler nachgeschaltet.
Es ist bevorzugt, wenn die mindestens eine Heißgasvorrichtung eine Heißgaskammer umfasst und die Heißgaskammer mehrere Düsen zum Einbringen eines Heißgasstrahls in die mindestens eine Heißgaskammer umfasst.
In Weiterführung dieses Gedankens umfasst die mindestens eine Heißgaskammer mehrere Öffnungen, welche in Strömungsverbindung mit der Umgebung der Heißgasvorrichtung stehen. Mit anderen Worten kann durch die Öffnungen Umgebungsluft in die Heißgaskammer einströmen und in der Heißgaskammer vorliegende Gase können durch die Öffnungen in die Umgebung ausströmen.
In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt mindestens eine Öffnung derart benachbart zu mindestens einer der Düsen anzuordnen, dass Umgebungsluft durch die mindestens eine Öffnung eingesaugt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.
Es zeigen schematisch:

1 eine erfindungsgemäße Arbeitsplattform in einer Draufsicht,
2 einen Wickler mit Heißgasvorrichtung, Wickeldorn, Draht und Einzelwendel,
3 eine erste Ausgestaltung der Heißgasvorrichtung,
4 Beaufschlagung einer Einzelwendel mit einem Heißgasstrahl in einem bevorzugten Rundbogenbereich,
5 Beaufschlagung einer Einzelwendel mit einem Heißgasstrahl gemäß dem Stand der Technik,
6 eine zweite Ausgestaltung der Heißgasvorrichtung,
7 eine Detailansicht der zweiten Ausgestaltung der Heißgasvorrichtung,
8 eine dritte Ausgestaltung der Heißgasvorrichtung,
9 eine Detailansicht der dritten Ausgestaltung der Heißgasvorrichtung,
10 eine Detailansicht der Anlegevorrichtung,
11 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Verbindens des Wendelverbundes mit dem Flächengebilde,
12 eine Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Verbindens des Wendelverbundes mit einem Flächengebilde,
13 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Arbeitsplattform, Anlegevorrichtung, Hubvorrichtung und Flächengebilde.

Die 1 bis 12 zeigen unterschiedliche Teile des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung eines Spiralsieb, während die 13 einen Überblick über das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung gibt.
1 zeigt eine stabile, verfahrbare Arbeitsplattform 1 mit vier Wicklern 2, welche jeweils einen Metall- oder Kunststoffdraht 3a, hier ein Monofil, von entsprechenden Vorratsspulen 3 aufnehmen und zu einer Einzelwendel 2a wickeln, wozu Wickeldorn 13 verwendet wird. An jeden der Wickler 2 schließt sich eine Heißgasvorrichtung 4 an, deren Funktionsweise und Ausgestaltung weiter unten ausgeführt wird. Jeweils zwei Einzelwendeln 2a werden von jeweils einer ersten Schließvorrichtung 5 zu einem Wendelverbund, hier ein Wendelstrangpaar 6, verbunden. Somit werden aus insgesamt vier Einzelwendeln 2a zwei Wendelstrangpaare 6 gebildet. Zum Verbinden der Einzelwendeln 2a zu einem Wendelstrangpaar 6 werden zumindest ein Teil der Windungen einer ersten Einzelwendel 2a zumindest teilweise mit den Windungen einer zweiten Einzelwendel 2a überlappend ineinanderschoben, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln 2a ein Kanal ausbildet. Die Vorratsspulen 3 werden durch entsprechende Aufnahmen 12 gehalten.
Die Wendelstrangpaare 6 werden von einer zweiten Schließvorrichtung 7 zu einem größeren Wendelverbund, hier einem Wendelstrangquartett 8, verbunden. Sowohl die Wendelstrangpaare 6 als auch das Wendelstrangquartett 8 sind also als Wendelverbunde im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen. Dabei werden die Wendelstrangpaare 6 von der zweiten Schließvorrichtung 7 zu einem Wendelstrangquartett 8 verbunden. Zum Verbinden der Wendelstrangpaare 6 werden wiederum zumindest ein Teil der Windungen eines ersten Wendelstrangpaares 6 zumindest teilweise mit den Windungen eines zweiten Wendelstrangpaares 6 überlappend ineinanderschoben, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Wendelstrangpaare 6 zumindest ein Kanal ausbildet.
Alternativ oder ergänzend dazu, ist es auch möglich zumindest vier Einzelwendeln 2a von einer dritten Schließvorrichtung 7a zu einem Wendelverbund, hier einem Wendelstrangquartett 8, zu verbinden. Wiederum wird zumindest ein Teil der Windungen jeder der vier Einzelwendeln 2a zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer benachbarten Einzelwendel 2a überlappend ineinanderschoben, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln 2a zumindest ein Kanal ausbildet.
Es ist gemäß der Erfindung nicht erforderlich bereits zu diesem Zeitpunkt Steckdrähte in die sich ausbildenden Kanäle einzuschieben, um den entsprechenden Wendelverbund 6, 8 fest zu verbinden.
Erfindungsgemäß sind die Wickler 2, die entsprechenden Heißgasvorrichtungen 4 sowie die ersten, zweiten und/oder dritten Schließvorrichtungen 5, 7 und/oder 7a auf der erfindungsgemäßen Arbeitsplattform 1 angeordnet. Auch die Vorratsspulen 3 können auf der Arbeitsplattform 1 angeordnet sein und werden wahlweise mit bis zu 25 kg umfassenden Drahtspulen bestückt, wodurch bei gängigen Fertigungsgeschwindigkeiten eine Maschinenlaufzeit von bis zu 24 Stunden ermöglicht wird, ohne dass die Vorratsspulen 3 erschöpft wären und ausgetauscht werden müssten.
Nach dem Verbinden der Einzelwendeln 2a zu einem Wendelverbund, hier einem Wendelstrangquartett 8, wird der Wendelverbund über eine Hubvorrichtung 36 einer Anlegevorrichtung 9 zugeführt, welche den Wendelverbund bzw. das Wendelstrangquartett 8 mit einem Flächengebilde 10 verbindet. Dabei wird die Arbeitsplattform 1 zusammen mit der Hubvorrichtung 36 und der Anlegevorrichtung 9 von einer Startposition A₀ zu einer Endposition A₁ gefahren und der Wendelverbund, hier das Wendelstrangquartett 8, an das Flächengebilde 10 angelegt und mit diesem verbunden (s. 13). Die Funktionsweise der Anlegevorrichtung 9 und der Hubvorrichtung 36 wird weiter unten ausführlicher erläutert.
2 zeigt einen Wickler 2 mit Wickeldorn 13 und mit nachgeschalteter Heißgasvorrichtung 4, welche auf eine Arbeitsplattform 1 angeordnet sind. Wie oben erläutert, wird ein Kunststoff- oder Metalldraht 3a in den Wickler 2 eingeführt, welcher in an sich bekannter Weise den Draht 3a zu einer Einzelwendel 2a wickelt, welche in der Heißgasvorrichtung 4 thermisch behandelt wird, sodass die Einzelwendel 2a formstabile Windungen erhält. In 2 ist ferner die Gesamtwirklänge 26 des Wickeldorns 13 gezeigt, wobei die Gesamtwirklänge 26 in der dargestellten Ausführungsform 160 mm nicht überschreitet. Dadurch kann eine relativ kompakte Bauweise der Arbeitsplattform 1 erreicht werden. Es können erfindungsgemäß aber auch andere Wickeldorne und Wickelverfahren eingesetzt werden.
3 zeigt eine erste Ausführungsform der Heißgasvorrichtung 4, welche einen unteren Teil 4a und einen oberen Teil 4b umfasst, die über ein Scharnier 4c verkippbar miteinander verbunden sind und einen Fixierraum 50 einschließen. Gegenüber von dem Scharnier 4c ist ein mit einer Feder versehener Feststellhaken 4d vorgesehen, welcher den unteren und den oberen Teil 4a, 4b lösbar miteinander verbindet und ein unbeabsichtigtes Verkippen des unteren oder des oberen Teils 4a, 4b und damit ein Öffnen des Fixierraums 50 verhindert. Mittig innerhalb des Fixierraums 50 ist der Wickeldorn 13 vorgesehen. Der Querschnitt des Wickeldorns 13 ist im Wesentlichen der eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken. Um den Wickeldorn 13 ist die Einzelwendel 2a gewickelt. Innerhalb der Heißgasvorrichtung 4 sind Schlitzdüsenaufnahmen 18 zur Aufnahme jeweils einer Schlitzdüse 17 vorgesehen. Die Schlitzdüsenaufnahmen 18 sind symmetrisch in den Ecken des Fixierraums 50 vorgesehen und lagern die Schlitzdüsen 17 derart, dass die Schlitzdüsen 17 innerhalb eines Einstellbereichs 19 von etwa 90° beweglich angeordnet sind. Dies erlaubt es, den aus den Schlitzdüsen 17 austretenden Heißgasstrahl 14 zielgerichtet auf bestimmt Rundbogenbereiche der Einzelwendel 2a zu richten.
Die bevorzugte Beaufschlagung der Einzelwendel 2a durch den Heißgasstrahl 14 ist in der 4 gezeigt. Hierbei wird die Ausrichtung und Form der Schlitzdüse 17 innerhalb des Einstellbereichs 19 sowie die Austrittsgeschwindigkeit und der Austrittswinkel des Heißgasstrahls 14 derart eingestellt, dass der Heißgasstrahl 14 lediglich in einem ersten Rundbogenbereich M großflächig auf die Einzelwendel 2a und deren Wendelrundbögen 43 trifft. An den ersten Rundbogenbereich M schließt sich ein zweiter Rundbogenbereich M1 an, welcher nicht mit dem Heißgasstrahl 14 beaufschlagt wird und den höchsten Punkt 15 mit der stärksten Krümmung der Einzelwendel 2a umfasst. Durch die Beaufschlagung mit dem Heißgasstrahl 14 im ersten Rundbogenbereich M wird die Einzelwendel 2a in diesem Bereich erwärmt und es kommt zu einer Ausrichtung der Molekularstruktur innerhalb der Einzelwendel 2a sowie einer Fixierung der durch den Wickeldorn 13 vorgegebenen Form. Da der zweite Rundbogenbereich M1 nicht mit einem Heißgasstrahl 14 beaufschlagt wird, wird dieser Bereich, der aufgrund der starken Krümmung am Punkt 15 bereits unter hoher mechanischen Belastung steht, nicht zusätzlich belastet, sodass die gebildete Einzelwendel 2a und das hergestellte Spiralsieb eine höhere Standzeit und Stabilität aufweisen. Trotzdem wird eine Ausrichtung der Molekularstruktur innerhalb der Einzelwendel 2a sowie eine Fixierung der durch den Wickeldorn 13 vorgegebenen Form im zweiten Rundbogenbereich M1 erreicht, da die im ersten Rundbogenbereich M aufgebrachte Wärmeenergie innerhalb der Einzelwendel 2a auch in den benachbarten zweiten Rundbogenbereich M1 fließt. Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Heißgasverfahren die insgesamt zugeführte thermische Energie reduziert werden, sodass nicht nur die thermische Belastung gesenkt, sondern auch die Abkühlzeit der Einzelwendel 2a reduziert werden kann, was eine höhere Wickel- und Produktionsgeschwindigkeit erlaubt.
Um die Vorteile dieses erfindungsgemäßen Heißgasverfahrens besser zu verstehen, ist in der 5 das aus der WO 2011/0 079 903 A1 bekannte Heißgasverfahren illustriert. Im oberen Teil der 5 ist eine Draufsicht des Wickeldorns 13 und zweier Windungen der Einzelwendel 2a mit deren höchsten und breitesten Punkt 15 und 16 gezeigt. Im unteren Teil ist analog zur 4 ein Querschnitt des Wickeldorns 13 dargestellt. Der Heißgasstrahl 14 wird in der im Stand der Technik beschriebenen Ausgestaltung mit hoher Geschwindigkeit, Energiedichte und Temperatur auf den höchsten 15 und breitesten 16 Punkt der Wendelrundbögen 43 der Einzelwendeln 2a gerichtet. Dadurch kommt es nicht nur zur gewünschten Ausrichtung der Moleküle und somit zum Fixieren der Form der Einzelwendel 2a, sondern es kann auch, insbesondere bei geringen Temperaturabweichungen, zum Anschmelzen der Einzelwendel 2a kommen, da der Erweichungs- und der Schmelzpunkt der Kunststoffe, die typischerweise zum Einsatz kommen, dicht beieinander liegen. Entsprechend können sich bspw. Haarrisse auf der Einzelwendel 2a ausbilden, was diese schädigt und die Standzeit und die Hydrolysebeständigkeit des aus den Einzelwendeln 2a gebildeten Flächengebildes 10 herabsetzt. Wird versucht die Nachteile des Standes der Technik durch eine geringere Temperatur des Heißgasstrahls 14 auszugleichen, kann regelmäßig keine Ausrichtung der Molekularstruktur und keine dauerhafte Fixierung der Wendelform beobachtet werden, sodass die Einzelwendel 2a nicht form- und maßgerecht erzeugt wird und nicht mit anderen Einzelwendein 2a verbunden werden kann, da eine solche nicht form- und maßgerecht erzeugte Einzelwendel 2a in die ursprüngliche Form des Drahtes zurückgedrängt und sich aus dem Verbund mit weiteren Einzelwendeln 2a löst.
Eine zweite Ausgestaltung des Heißgasverfahrens und der Heißgasvorrichtung 4 ist in den 6 und 7 gezeigt. In dieser Ausgestaltung wird das Heißgas 38 über Einströmkanäle 39 eingeleitet und tritt als Heißgasstrahl 14 aus Düsen 41 in den Fixierraum 50 ein. Ferner ist ein weiterer Einströmkanal in den Fixierraum 50 vorgesehen, der eine Strömungsverbindung zur Umgebung herstellt und ein Einströmen von Umgebungsluft 51 erlaubt. Die Austrittsgeschwindigkeit des Heißgasstrahls 14, die Positionierung der Düsen 41 und des Einströmkanals der Umgebungsluft 51 sind derart auf einander abgestimmt, dass der Heißgasstrahl 14 die Umgebungsluft 51, insbesondere über einen Bernoulli-Effekt, in den Fixierraum 50 einsaugt. Die eingesaugte Umgebungsluft 51 kühlt die geraden Wendelabschnitte 52 zusätzlich und reduziert so weiter die gesamte thermische Energie, welche von den Heißgasstrahlen 14 aus die Einzelwendel 2a übertragen wird, welche daher schneller gewickelt werden kann und rascher formstabil abkühlt.
Die Heißgasstrahlen 14 werden am Austritt durch eine definierte Winkelstellung 29 der Schlitzdüsen 41 so geleitet, dass die Heißgasstrahlen 14 entlang einer Tangente einer Umhüllenden der Einzelwendeln 2a verlaufen und daher nicht direkt mit voller Energiedichte, Temperatur und Geschwindigkeit auf die Rundbögen 43 der Einzelwendeln 2a treffen, welche dadurch schonender erhitzt werden. Die gewollte Fixierung im ersten Rundbogenbereich M der Rundbögen 43 und die molekulare Ausrichtung der Drähte erfolgen durch das verwirbelte Heißgas 38 in dem Fixierraum 50, ohne dass die Rundbögen durch unmittelbares Auftreffen im Bereich M1 geschädigt werden. Das verbrauchte Heißgas 38 tritt durch zusätzliche Austrittskanäle 47 aus Fixierraum 50 aus und kann bspw. gesammelt weitergeleitet in einen Wärmetauscher zur Vorwärmung des Heißgas 38 verwendet werden, was die Energieeffizienz des Verfahrens steigert und weitere Kosten einspart.
Eine weitere Ausführungsform der Heißgasvorrichtung 4 ist in den 8 und 9 gezeigt. Die Heißgasvorrichtung 4 umfasst hier zwei Heißgaskanalblöcke 45, welche sich gegenüberliegen und den Fixierraum 50 einfassen. In die Einlasskanäle 46a und 46b wird ein Heißgas 38 eingebracht, das unter hoher Temperatur, Geschwindigkeit und Energiedichte am Austrittspunkt 49 in den Fixieraum 50 eintritt. Durch die Ausgestaltung, insbesondere den Querschnitt und die Form, der Leitkanäle 46a und 46b wird das Heißgas 38 tangential an der Einzelwendel 2a vorbei in den Austrittskanal 47 geleitet. Zunächst trifft das Heißgas 38 an den oberen Endpunkten 48a und 48b der konkav geformten Kanalwand mit hoher Energiedichte, Temperatur und Geschwindigkeit auf, wird dort umgelenkt und gelangt derart am Austrittspunkt 49 in den Fixierraum 50, kältere Umgebungsluft 51 aus der dafür vorgesehenen Öffnung angesaugt wird. Neben dem oben beschrieben Kühleffekt wird so auch ein unbeabsichtigter Austritt von Heißgas 38 nach außen verhindert. Die geraden geraden Wendelabschnitte 52 werden mit Umgebungsluft 51 gekühlt, ohne dass zusätzliche Ableitkörper zur Ablenkung des Heißgases 38 eingesetzt werden müssten.
Auf dem weiteren Weg zum Austrittskanal 47 trifft eine Teilmenge des Heißgases auf die konkav ausgebildete Wand 53a des Fixierraumes 50 und erzeugt Heißgaswirbel, die zusammenprallen, sich vermischen und die wunschgemäße Fixierung und das Ausrichten der Molekularstruktur des Einzelwendelstranges 2a an den Rundbögen beim Durchlauf bewirken. Danach wird das Heißgas 38 mit hoher Energiedichte und Geschwindigkeit durch den Austrittskanal 47 abgeführt und kann bspw. in einen Wärmetauscher zur Erwärmung von Gas, insbesondere zur Vorwärmung des Heißgases 38, benutzt werden.
10 zeigt eine Anlagevorrichtung 9 zum Verbinden des Wendelverbunds 6, 8 mit einem Flächengebilde 10. Die Anlagevorrichtung 9 ist über die Hubvorrichtung 36 mit der Arbeitsplattform 1 verbunden und bezieht von dieser den Wendelverbund 6,8 der durch den profilierten, der Wendelform und Größe angepassten Führungskanal 24 an den Anlegepunkt 32 zu den offenen Enden 20 des schon gefertigten auf der Arbeitsfläche 25 abgelegten Flächengebildes 10.
Zum Verbinden des Wendelverbunds 6, 8 mit dem Flächengebilde 10 wird am Startpunkt A₀ die Anlegevorrichtung 9 mittels der Hubvorrichtung 36 auf die Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 abgesenkt und der aus dem Führungskanal 24 ragende Wendelverbundanfang 27 mit seinen freien offenen Enden 20a in die offenen Enden 20 des abgelegten Flächengebildes 10 gepresst. Dies ist mit relativ geringem Druck möglich, da der Windungsabstand 11 im Wendelverbund 6, 8 im Vergleich zu einer Einzelwendel 2a durch die Verbindung mehrerer Einzelwendeln 2a bereits vergrößert ist. Anschließend verfährt die die Arbeitsplattform 1 mit der Hubvorrichtung 36 und der Anlagevorrichtung 9 in Richtung des Prozessendpunkts A₁ , wobei kontinuierlich die offenen Enden 20a des Wendelverbunds 6, 8 in die offenen Enden 20 des auf der Arbeitsfläche 25 abgelegten Flächengebildes 10 geschoben und mit diesem verbunden werden. Da die Winkelstellung 29 des profilierten Führungskanals 24 eine Verengung des Freiraumes zwischen der Bodenfläche 28 der Anlegevorrichtung 9 und der Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 und einen kontinuierlichen Einpresseffekt bewirkt, kann dieser kontinuierliche Verbindungsvorgang ohne zusätzlich Vorrichtungen erzeugt werden. Lediglich die beschriebene kontinuierliche Bewegung der stabilen Arbeitsplattform 1 mit angekoppelter Hubvorrichtung 36 und Anlegevorrichtung 9 vom Startpunkt A₀ zum Endpunkt A₁ wird ausgeführt. Nachdem der Endpunkt A₁ erreicht ist wird der Wendelverbund 6, 8 durchtrennt, die Hubvorrichtung 36 hebt die Anlegevorrichtung 9 von der Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 ab und die Arbeitsplattform 1 mit angekoppelter Hubvorrichtung 36 und Anlegevorrichtung 9 verfährt mit erhöhter Geschwindigkeit zurück zum Startpunkt A₀ , sodass ein erneuter Anlege- und Verbindungsvorgang eingeleitet werden kann.
Damit das oben beschriebene Anlegen und Verbinden des Wendelverbunds 6 ,8 an bzw. mit dem Flächengebilde 10 zügig und effizient ablaufen kann, ist es erforderlich auf der Arbeitsfläche 25 einen genau definierten Freiraum 31 für das Ablegen des Wendelverbunds auf der Arbeitsfläche 25 zu schaffen. Der zu schaffende Freiraum 31 den Ausmaßen des Wendelverbunds, hier einem Wendelstrangsegment 21, welcher vier Einzelwendeln 2a und drei zwischen diesen ausgebildeten Kanäle umfasst. Die Position, an welche der Wendelverbund bzw. das Wendelstrangsegment 21 angelegt und mit dem Flächengebilde 10 verbunden werden soll, wird durch die Anlegepunkte 32 angezeigt. Für einen reibungslosen Ablauf des Herstellungsverfahrens ist es erforderlich, dass die Anlegepunkte 32 reproduzierbar parallel zur Stirnseite des zur fertigenden Flächengebildes 10 über dessen gesamter Breite angefahren werden können.
Üblicherweise wird zum Anfahren der Anlegepunkte 32 das Flächengebilde 10 über Walzenabzüge 33 verschoben, wobei die Walzenabzüge 33 in an sich bekannter Weise zum Bewegen und Abtransport des Flächengebildes 10 eingesetzt werden. Solche Abzüge 33 arbeiten zwar sehr präzise, reproduzierbar und lassen sich auf die jeweils benötigte Wendellängenausmaße, z.B. 4 mm, justieren. Da die Walzenabzüge 33 jedoch nicht an derjenigen Seite des Flächengebildes 10 angeordnet sind, an der der Wendelverbund angelegt und mit dem Flächengebilde 10 verbunden wird, wirken sich Fertigungstoleranzen in den Außenmaßen der Einzelwendeln 2a deutlich auf die Präzision des Anfahrens der Anlagepunkte 32 aus, was im Folgenden erläutert wird.
Sind die Walzenabzüge 33 bspw. ca. 1000 mm vom Anlegepunkt 32 des Flächengebildes 10 entfernt, was konstruktionsbedingt eher einen geringen Abstand darstellt, befinden sich zwischen den Walzenabzügen 33 und dem Anlegepunkt 32 etwa 250 bereits verbundener Einzelwendeln 2a mit einem Außenmaß von 4 mm. Weisen die Einzelwendeln 2a eine typische Fertigungstoleranz von etwa ± 0,3 mm hinsichtlich des Außenmaßes auf, kann der Anlagepunkt 32 nicht reproduzierbar angefahren werden. Damit wird sich der Anlagepunkt 32 nach jedem Anlegen bzw. Verbinden des Wendelverbunds mit dem Flächengebilde 10 verschieben, sodass das Herstellungsverfahren nicht unterbrechungsfrei und nicht ohne Nachjustierung des Anlagepunkts 32 durchgeführt werden kann.
Legt man einer Berechnung zur Ermittlung der Abweichung am Anlegepunkt 32 eine mittlere Toleranz von ± 0,02 mm pro Einzelwendel 2a zugrunde, was den gängigen Durchmessertoleranzen von Metall- und Kunststoffdrähten entspricht, erhält man bei einem Abstand von Walzenabzug 33 zu Anlegepunkt 32 von 1000 mm und 250 Anlege- bzw. Verbindungsvorgängen eine Abweichung von 5 mm, sodass sich das Flächengebilde 10 auf 1005 mm oder 995 mm verlängern oder verkürzen kann. Damit würde aber bereits das Außenmaß der Einzelwendel 2a überschritten, sodass der nächste Anlege- bzw. Verbindungsvorgang nicht fehlerfrei ablaufen kann. Dies wiederum wirkt sich negativ auf die Produktionsgeschwindigkeit aus, da das Herstellungsverfahren regelmäßig unterbrochen und die Positionierung des Flächengebildes 10 nachjustiert werden muss
Da das Auftreten von Maßtoleranzen an den Drähten und an Einzelwendeln 2a, keiner Regelmäßigkeit folgen, ist es nicht möglich, die Maschinensteuerungsprogramme so zu gestalten, dass eine Korrektur der Fertigungstoleranzen automatisch vorgenommen wird. Daher werden regelmäßig komplizierte Messsysteme zum Erfassen der Flächengebildeposition und des Anlegepunktes 32 verwendet, welche über Rückkopplungsalgorithmen eine zeitaufwendige Nachjustierung vornehmen müssen.
Damit das Herstellungsverfahren unterbrechungsfrei ablaufen kann, wird von einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, eine Vorschubleiste 22 an derjenigen Seite des Flächengebildes 10 vorzusehen, an welcher der Wendelverbund, in 11 das Wendelstrangsegment 21, angelegt wird. Mit anderen Worten ist vorgesehen, das Flächengebilde 10 so nah wie möglich am Anlagepunkt 32 zu verschieben. Dies wird in Hinblick auf die in den 11 und 12 gezeigte Ausgestaltung im Folgenden erläutert.
Auf der Arbeitsplatte 25, die der zu fertigenden variablen Breite des Flächengebildes 10 entspricht, ist in geringer Höhe über dem auf der Arbeitsplatte 25 abgelegten Flächengebildes 10 aus Wendelverbunden eine zweifach, wechselseitig schaltbare Bremsvorrichtung 30 vorgesehen, welche, insbesondere im Zusammenspiel mit dem Walzenabzug 33 und einer profilierten Vorschubleiste 22 eine Fixierung und Positionierung des Flächengebildes 10 erlaubt. So kann der mit dem Flächengebilde 10 zu verbindende Wendelverbund, hier ein Wendelstrangsegment 21, genau und effizient an den Anlegepunkten 32 mit dem Flächengebilde 10 verbunden werden.
Bei Beginn eines Arbeitszyklus in Startposition A₀ wird zunächst die Hubvorrichtung 36 die Anlegevorrichtung 9 auf der Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 ablegen und der Verbindungsvorgang wird gestartet. Dabei drückt die Bremsleiste 35a über die gesamte Breite des Flächengebildes 10 auf dessen Oberfläche 10a und fixiert das Flächengebilde 10, insbesondere nahe der Anlegepunkte 32, in einer definierten Position. An das so fixierte Flächengebilde 10 wird beim Verfahren der Arbeitsplattform 1 zu dem Endpunkt A₁ der Wendelverbund 21 mit dem Flächengebilde 10 verbunden. Ist der Endpunkt A₁ erreicht, wird das Wendelstrangsegment 21 vom von der Arbeitsplattform 1 bereitgestellten Rest des Wendelverbunds abgetrennt. Anschließend hebt die Hubvorrichtung 36 mit der Anlegevorrichtung 9 von der Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 ab und fährt mit erhöhter Geschwindigkeit berührungslos über das Flächengebilde in die Startposition A₀ . Unmittelbar nach dem Abheben der Hubvorrichtung 36 wird die Bremsleiste 35a angehoben und die Bremsleiste 35b auf die Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 gedrückt (11 unten). Zeitglich wird die profilierte Vorschubleiste 22 aus Position 22a in Position 22b verfahren, wobei der eingestellte Verfahrweg dem bereitzustellenden Freiraum 31 bzw. der Breits des Wendelverbunds 21 entspricht. Anschließend kann wiederum mit dem Andrücken der Bremsleiste 35a auf die Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 ein neuer Verbindungsvorgang gestartet werden.
In 12 ist eine Alternative zur Ausführungsform der 11 gezeigt. Hier ist nur eine Bremsleiste 35a vorgesehen, die jedoch derart vom Anlegepunkt 32 beabstandet ist, dass die Vorschubleiste 22 verfahren werden kann, wenn die Bremsleiste 35a auf der Oberfläche 10a des Flächengebildes 10 ruht.
13 illustriert einen Überblick über ein bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. Ein Metall- oder Kunststoffdraht 3a wird von der Vorratsspule 3 abgespult, welche von der Vorrichtung 12 aufgenommen wird, und von einem Wickler 2 zu einer Einzelwendel 2a gewickelt. Dafür verwendet der Wickler 2 einen Wickeldorn 13, der zumindest teilweise in einer Heißgasvorrichtung 4 aufgenommen ist und über die Wickeldornlänge 53 die Einzelwendel 2a wickelt. Eine zweite Einzelwendel 2a wird von einem nicht dargestellten zweiten Wickler 2 hergestellt und zusammen mit der ersten Einzelwendel 2a in einer Schließvorrichtung 5, 7 verbunden. Der so gebildete Wendelverbund 6 wird einer Anlagevorrichtung 9 zugeführt, wobei die Anlagevorrichtung 9 über eine Hubvorrichtung 36 mit der Arbeitsplattform 1 verbunden ist. Die Anlagevorrichtung 9 verbindet den Wendelverbund 6 mit dem Flächengebilde 10, welches auf der Arbeitsfläche 25 aufliegt. Die Verbindung wird dadurch hergestellt, dass die offenen Enden 20a des Wendelverbunds 6 mit den offenen Enden 20 des Flächengebildes 10 verbunden werden.
An der Startposition A₀ wird die Anlegevorrichtung 9 über die Hubvorrichtung 36 in Richtung der Arbeitsfläche 25 abgesenkt, sodass der Wendelverbund 6 an das Flächengebilde 10 angelegt bzw. mit diesem verbunden werden kann. Anschließend verfährt die Arbeitsplattform 1 zusammen mit der Hubvorrichtung 36 und der Anlagevorrichtung 9 vom Startpunkt A₀ in Richtung des Endpunkts A₁ , wobei die Verbindung zwischen Wendelverbund 6 und Flächengebilde 10 hergestellt wird. Sobald der Endpunkt A₁ erreicht wurde, wird der Wendelverbund 6 abgetrennt, die Anlegevorrichtung 9 von dem Flächengebilde 10 und der Arbeitsfläche 25 abgehoben und die Arbeitsplattform 1 verfährt zusammen mit der Hubvorrichtung 36 und der Anlagevorrichtung 9 mit erhöhter Geschwindigkeit zurück zum Startpunkt A₀ , sodass ein neuer Anlege- bzw. Verbindungsvorgang gestartet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsplattform
2: Wickler
2a: Einzelwendel
3: Vorratsspulen
3a: Metall- oder Kunststoffdraht
4: Heißgasvorrichtung
4a: unterer Teil der Heißgasvorrichtung
4b: oberer Teil der Heißgasvorrichtung
4c: Scharnier
4d: Feststellhaken
5: erste Schließvorrichtung
6: Wendelstrangpaar
7: zweite Schließvorrichtung
7a: dritte Schließvorrichtung
8: Wendelstrangquartett
9: Anlegevorrichtung
10: Flächengebilde
10a: Oberflächen des Flächengebilde
11: Wendelstrangteilung
12: Vorratsspulenaufnahme
13: Wickeldorn
14: Heißgasstrahl
15: Höchster Punkt oder stärkste Krümmung der Einzelwendel
16: Breitester Punkt der Einzelwendel
17: Schlitzdüse
18: Schlitzdüsenaufnahme
19: Einstellbereich
20: Offene Enden des Wendelstrangsegment
20a: Offene Enden des Wendelverbunds
21: Wendelstrangsegment
22: Vorschubleiste
22a: Position 1
22b: Position 2
22c: Verfahrweg
23: Venturi-Effekt
24: Profilierter Führungskanal
25: Arbeitsfläche
26: Gesamtwirklänge
27: Wendelverbundanfang
28: Bodenfläche
29: Winkelstellung
30: Bremsvorrichtung
31: Freiraum
32: Anlegepunkt
33: Abzug
34: Stauraum
35: Bremsleiste
35a: Bremsleiste
35b: Bremsleiste
36: Hubvorrichtung
38: Heißgas
39: Heißgaseinströmkanal
41: Schlitzdüse
42: Heizkammer
43: Rundbögen
44: Oberer Endbereich
45: Heißgaskanalblock
46: Leitkanal a + b
47: Austrittskanal
48a: Endpunkt
48b: Endpunkt
49a: Austrittspunkt
49b: Austrittspunkt
50: Fixierraum
51: Umgebungsluft
52: Wendelabschnitte gerade
53: Wickeldornlänge
53a: Konkave Wand
53b: Konkave Wand
M: erster Rundbogenbereich
M1: zweiter Rundbogenbereich
A₀: Startpunkt
A₁: Endpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3421849 A1 [0003]
EP 0134901 [0003]
WO 2011/079903 A1 [0003]
DE 3545805 A1 [0006, 0016]
DE 3304459 A1 [0007]
DE 102007052594 B4 [0008]
WO 2011/0079903 A1 [0048]

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Spiralsieben, wobei Drähte (3a) aus Kunststoff oder Metall von mehreren Wicklern (2) zu mehreren Einzelwendeln (2a) gewickelt werden, wobei anschließend zumindest zwei Einzelwendeln (2a) von mindestens einer Schließvorrichtung (5, 7, 7a) zu mindestens einem Wendelverbund (6, 8, 21) verbunden werden, wobei zumindest ein Teil der Windungen jeder der Einzelwendeln (2a) zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer benachbarten Einzelwendel (2a) überlappend ineinanderschoben werden, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln (2a) zumindest ein Kanal ausbildet, wobei der Wendelverbund (6, 8, 21) zu einem Flächengebilde (10) verbunden wird und/oder mit einem bestehenden Flächengebilde (10) verbunden wird, wobei zumindest ein Teil der Windungen einer Einzelwendel (2a) des Wendelverbunds (6, 8, 21) zumindest teilweise mit den Windungen zumindest einer Einzelwendel (2a) des Flächengebildes (10) überlappend ineinanderschoben werden, sodass sich durch die zumindest teilweise überlappenden Windungen der Einzelwendeln (2a) zumindest ein Kanal ausbildet, wobei zum Verbinden des Wendelverbunds (6, 8, 21) zu einem Flächengebilde (10) und/oder mit einem bestehenden Flächengebilde (10) mindestens ein Steckdraht in den mindestens einen Kanal geschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3a) beim Wickeln zu Einzelwendeln (2a) in einer Heißgasvorrichtung (4) mit einem aus einer Düse (17, 41) austretenden Heißgasstrahl (14) beaufschlagt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit und der Austrittswinkel des Heißgasstrahls (14) beim Austritt aus der Düse (17, 41) derart gesteuert werden, dass der Heißgasstrahl (14) in einem ersten Rundbogenbereich (M) auf die Einzelwendel (2a) trifft, wobei der Rundbogenbereich (M) an einen zweiten Rundbogenbereich (M1) angrenzt, wobei vorzugsweise der zweite Rundbogenbereich (M1) nicht mit dem Heißgasstrahl (14) beaufschlagt ist und die stärkste Krümmung (15) der Einzelwendel (2a) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgasstrahl (14) entlang einer Tangente einer Umhüllenden der Einzelwendel (2a) in eine Heißgaskammer (50) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Austrittsgeschwindigkeit des Heißgasstrahls (14) aus der Düse (17, 41) so eingestellt wird, dass Umgebungsluft (51) in die Heißgaskammer (50) eingesaugt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden des Wendelverbunds (6, 8, 21) mit dem Flächengebilde (10) wird das Flächengebilde (10), insbesondere durch Anpressen einer Bremsleiste (35a, 35b) auf die Oberfläche des Flächengebildes (10), zunächst an einer ersten Seite, insbesondere über die gesamte Breite des Flächengebildes (10), fixiert, wobei anschließend der Wendelverbund (6, 8, 21) mit dem Flächengebilde (10) verbunden wird und der mit dem Flächengebilde (10) verbundene Wendelverbund (6, 8, 21) genau um die Breite des Wendelverbunds (6, 8, 21) verschoben wird.
Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Spiralsieben, insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen, mit mindestens zwei Wicklern (2) zum Wickeln jeweils einer Einzelwendel (2a) aus Kunststoff- oder Metalldrähten (3a), mindestens einer Schließvorrichtung (5, 7, 7a) zum Verbinden zumindest zweier Einzelwendeln (2a) zu einem Wendelverbund (6, 8, 21) und einer Anlegevorrichtung (9) zum Verbinden des Wendelverbunds (6, 8, 21) zu einem Flächengebilde (10) und/oder zum Verbinden des Wendelverbunds (6, 8, 21) mit einem Flächengebilde (10), wobei die mindestens zwei Wickler (2) und die mindestens eine Schließvorrichtung (5, 7, 7a) auf einer verfahrbaren Arbeitsplattform (1) angeordnet sind.
Vorrichtung zur Herstellung von Spiralsieben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine Vorschubleiste (22) und/oder mindestens eine Bremsvorrichtung (30), vorzugsweise mit zwei parallel zueinander angeordneten Bremsleisten (35a, 35b), vorgesehen sind.
Vorrichtung zur Herstellung von Spiralsieben nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Arbeitsplattform (1) zusätzlich mindestens eine Heißgasvorrichtung (4) vorgesehen ist, wobei jeweils eine Heißgasvorrichtung (4) jeweils einem Wickler (2) nachgeschaltet ist, wobei die mindestens eine Heißgasvorrichtung (4) mindestens eine Heißgaskammer (50) umfasst, wobei die mindestens eine Heißgaskammer (50) vorzugsweise mehrere Düsen (17, 41) zum Einbringen eines Heißgasstrahls (14) in die mindestens eine Heißgaskammer (50) umfasst.
Vorrichtung zur Herstellung von Spiralsieben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Heißgaskammer (50) und/oder mehrere Öffnungen (47, 51a) umfasst, wobei die Öffnungen (51a) in Strömungsverbindung mit der Umgebung der Heißgasvorrichtung (4) stehen, wobei vorzugsweise mindestens eine Öffnung (51a) derart benachbart zu mindestens einer der Düsen (17, 41) angeordnet ist, dass Umgebungsluft (51) durch die mindestens eine Öffnung (51a) aufgrund des Einbringen des Heißgasstrahls (14) durch mindestens eine der Düsen (17, 41) eingesaugt werden kann.