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Die Erfindung betrifft eine Handführungsvorrichtung zum manuellen Ablegen eines faserverstärkten Materialbands auf ein Substrat.
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Unter dem Begriff „Tapelegen“, oder im Englischen „Tape/Tow Placement“ bzw. „Fiber Placement“, wird das automatisierte richtungs- und positionsunabhängige Ablegen von faserverstärkten Kunststoffbänder, sogenannter Tapes, auf ebene oder gekrümmt flächige Strukturen bezeichnet. Das Tapelegen ermöglicht eine beanspruchungsgerechte Positionierung der Kunststoffbänder sowie insbesondere eine beanspruchungsgerechte Orientierung von deren Fasern und mithin eine gezielte lastpfadgerechte Verstärkung, insbesondere von Bauteilen und Werkzeugen. Die Bänder können in unterschiedlicher Breite bzw. Dicke entweder einzeln oder mehrere gleichzeitig abgelegt werden.
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Beim thermoplastischen Tapelegen (TTL) kommen faserverstärkte Thermoplastbänder zum Einsatz.
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Das Ablegen von faserverstärkten Tapes erfolgt mit Hilfe eines Tapelegekopfes. Dieser ist zur Positionierung und Führung üblicherweise an einem Mehrfachportalsystem oder an einem Knickarm-Roboter angebracht.
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Entsprechende Tapelege-Vorrichtungen sowie Tapelegeverfahren sind beispielsweise aus der
DE 100 12 378 C2 ,
DE 10 2012 102 407 A1 ,
DE 10 2006 035 847 B4 ,
DE 101 29 514 B4 ,
DE 10 2014 102 278 A1 ,
DE 10 2010 015 027 B4 ,
EP 2 454 081 B1 ,
US 5,700,347 ,
US 8,454,788 B2 sowie
US 6,544,367 B1 bekannt.
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Ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer, partiell verstärkter Kunststoffbauteile ist aus der
DE 198 27 550 B4 bekannt.
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Aus der
EP 2 228 198 A1 ist ein Verfahren zur Verstärkung einer Windturbinenschaufel unter Verwendung eines UV-härtbaren faserverstärkten Prepreg-Materials bekannt. Der Austrag des Prepreg-Materials kann mittels einer handgeführten Austragsvorrichtung mit einer Abrolleinrichtung erfolgen.
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Die
WO 2013/085723 A1 offenbart eine robotische Vorrichtung zum automatisierten Ablegen eines unidirektionalen Fasertapes. Die robotische Vorrichtung weist eine Abrolleinrichtung, eine Fördereinrichtung, eine Andrückeinrichtung sowie eine Schneideinrichtung auf.
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Die
DE 10 2014 104 416 A1 offenbart einen Faserlegekopf für das automatisierte Ablegen von Fasermaterial, wobei der Faserlegekopf eine Abrolleinreichung, eine Fördereinrichtung, eine Wärmeerzeugungseinrichtung, eine Andrückeinrichtung sowie eine Schneideinrichtung aufweist.
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Bei den konventionellen Tapeablege-Vorrichtungen handelt es sich in der Regel um hochautomatisierte, überdimensionierte, schwere und mithin kostenintensive Anlagen. Dies kann jedoch ein wesentliches Einsatzhemmnis für eine breite Anwendung aber auch für spezifische Anwendungen darstellen. Beispielsweise kann der Einsatz konventioneller Tapelege-Vorrichtungen bei solchen Anwendungen erschwert oder gar unmöglich sein, bei welchen es auf eine gezielte, d.h. lokal genau definierte, Tapeablage und somit auf eine gezielte Lokalverstärkung beispielsweise eines Bauteils oder Werkzeugs ankommt.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Ablegen eines faserverstärkten Materialbands auf ein Substrat bereitzustellen, welche bei konventionellen Ablege-Vorrichtungen auftretende Nachteile umgeht und insbesondere einen breiteren sowie flexibleren Anwendungsbereich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Handführungsvorrichtung gemäß unabhängigem Anspruch 1. Bevorzugte Weitergestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft eine Handführungsvorrichtung, d.h. eine handführbare oder handgeführte Vorrichtung, welche auch als Handhabungsvorrichtung oder Handgerät bezeichnet werden kann, zum manuellen, d.h. händischen, Ablegen eines faserverstärkten Materialbands auf ein Substrat. Bei dem Materialband handelt es sich bevorzugt um ein faserverstärktes Kunststoffband, besonders bevorzugt um ein faserverstärktes, thermoplastisches Kunststoffband. Alternativ kann es sich bei dem faserverstärkten Kunststoffband um ein faserverstärktes, duroplastisches Kunststoffband handeln.
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Die Handführungsvorrichtung weist Folgendes auf:
- - eine Abrolleinrichtung zum Zuführen des Materialbands,
- - eine Fördereinrichtung, welche auch als Vorschubeinrichtung bezeichnet werden kann, zum Bewegen des Materialbands, insbesondere von der Abrolleinrichtung in Richtung einer Ablegestelle oder eines Ablegeorts des Substrats,
- - eine Wärmeerzeugungseinrichtung zum Erwärmen und/oder Anschmelzen des Materialbands und/oder eine Aushärteeinrichtung zum Aushärten des Materialbands,
- - eine Andrückeinrichtung zum Andrücken des Materialbands an das Substrat,
- - eine Schneideinrichtung zum Schneiden des Materialbands und
- - einen Handgriff zum Halten und manuellen Führen der Handführungsvorrichtung beim Ablegen des Materialbands auf das Substrat,
wobei die Schneideinrichtung zwischen zwei drehbeweglichen und walzenförmigen Förderelementen angeordnet ist.
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Unter dem Ausdruck „Materialband“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein bandförmiges Material verstanden werden. Das Materialband kann beispielsweise folienförmig gestaltet sein.
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Unter dem Ausdruck „faserverstärktes Materialband“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein faserhaltiges Materialband verstanden werden, welches Fasern und ein als Matrix für die Fasern wirkendes Material (sogenanntes Matrixmaterial) aufweist oder aus Fasern und einem als Matrix für die Fasern wirkenden Material (Matrixmaterial) besteht. Die Fasern sind dazu ausgebildet, die mechanische Stabilität und/oder Belastbarkeit, insbesondere die Festigkeit, des Materialbands, zu verbessern, insbesondere zu erhöhen und sind vorzugsweise in das Material eingebettet. Bei den Fasern kann es sich insbesondere um Rovingfasern handeln, welche innerhalb des Materialbands unidirektional und vorzugsweise in Form einer Monolage (Einzellage) angeordnet sind. Das Matrixmaterial des Bands kann ein Pulver und/oder ein Netz und/oder ein Vlies und/oder ein Vliesstoff und/oder eine Folie und/oder ein Polymer, insbesondere Copolymer, und/oder eine Klebstoffkomponente und/oder eine Kunststoff- oder Polymerschicht aufweisen oder in Form eines Pulvers und/oder eines Netzes und/oder eines Vlieses und/oder eines Vliesstoffes und/oder einer Folie und/oder eines Polymers, insbesondere Copolymers, und/oder einer Klebstoffkomponente und/oder einer Kunststoff- oder Polymerschicht vorliegen. Die Klebstoffkomponente ist bevorzugt eine schmelzbare, insbesondere thermoplastische, Klebstoffkomponente. Dadurch kann mit besonderem Vorteil eine Klebstoffverbindung zwischen dem Substrat und dem Materialband bewirkt werden, sobald der Schmelzpunkt der Klebstoffkomponente erreicht wird. Die Klebstoffkomponente kann auf einer oder auf beiden Hauptflächen des Materialbands ausgebildet oder angeordnet sein. Unter dem Ausdruck „Hauptflächen“ sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung die beiden vorzugsweise gegenüberliegend angeordneten Seiten mit der größten Flächenausdehnung des Materialbands, insbesondere Kunststoffbands, verstanden werden.
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Unter dem Ausdruck „faserverstärktes Kunststoffband“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Kunststoffband, insbesondere ein thermoplastisches oder duroplastisches Kunststoffband, verstanden werden, welches Fasern und einen als Matrix für die Fasern wirkenden Kunststoff, insbesondere thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff, aufweist oder aus Fasern und einem als Matrix für die Fasern wirkenden Kunststoff, insbesondere thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffband, besteht. Die Fasern sind dazu ausgebildet, die mechanische Stabilität und/oder Belastbarkeit, insbesondere die Festigkeit des Kunststoffbands, insbesondere thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffbands, zu verbessern, insbesondere zu erhöhen und sind vorzugsweise in den Kunststoff, insbesondere das thermoplastische oder duroplastische Kunststoffband, eingebettet. Bei den Fasern kann es sich insbesondere um Rovingfasern handeln, welche innerhalb des Kunststoffbands, insbesondere thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffbands, unidirektional und vorzugsweise in Form einer Monolage (Einzellage) angeordnet sind. Der Kunststoff, insbesondere thermoplastische oder duroplastische Kunststoff, kann ein Pulver und/oder ein Netz und/oder ein Vlies und/oder ein Vliesstoff und/oder eine Klebstoffkomponente aufweisen oder in Form eines Pulvers und/oder eines Netzes und/oder eines Vlieses und/oder eines Vliesstoffes und/oder einer Folie und/oder einer Klebstoffkomponente und/oder eines Copolymers und/oder einer Schicht gestaltet sein. Bei der Klebstoffkomponente handelt es sich bevorzugt um eine schmelzbare, insbesondere thermoplastische, Klebstoffkomponente. Dadurch kann mit besonderem Vorteil eine Klebstoffverbindung zwischen dem Substrat und dem Kunststoffband bewirkt werden, sobald der Schmelzpunkt der Klebekomponente erreicht wird. Die Klebstoffkomponente kann auf einer oder beiden Hauptflächen des Kunststoffbands ausgebildet sein.
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Der Ausdruck „Substrat“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung irgendeinen Gegenstand, insbesondere ein Werkstück, ein Bauteil, eine Bauteilkomponente, ein Halbzeug, eine Halbzeugkomponente oder ein Werkzeug, bedeuten. Der Gegentand kann ein Material enthalten oder aus einem Material bestehen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kunststoffe (wie Thermoplaste oder Duroplaste), Naturstoffe (wie Holz), Metalle, Legierungen, Keramiken und Kombinationen aus wenigstens zwei der genannten Materialien, insbesondere in Form eines Komposit- oder Verbundmaterials oder -werkstoffes. Weiterhin kann es sich bei dem Substrat um ein mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels 3D-Druck, hergestelltes Substrat handeln. Insbesondere mittels 3D-Druck hergestellte Substrate weisen in z-Richtung (vertikal) eine mitunter stark abweichende Bruchdehnung auf, welche aus dem schichtweisen Substrataufbau während des 3D-Druckverfahrens resultiert. Durch eine gezielte Ablage eines faserverstärkten Materialbands, wobei die Fasern des Materialbands in z-Richtung des Substrats orientiert sind, kann die mechanische Belastbarkeit, insbesondere entlang der Hauptbelastungspfade oder -kurven, deutlich erhöht werden. Gleichzeitig sind leichtere Konstruktionen mit weniger Materialeinsatz realisierbar.
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Der Ausdruck „Anschmelzen“ bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass das Materialband nur teilweise, d.h. nicht vollständig, geschmolzen wird. Bevorzugt bedeutet der Ausdruck „Anschmelzen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass das Materialband nur an der Oberfläche, welche mit dem Substrat verbunden werden soll, angeschmolzen wird. Dies ist im Hinblick auf eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Materialband und Substrat völlig ausreichend. Wie bereits erwähnt, kann das Materialband hierfür mit einer Klebstoffkomponente versehen sein. Ein vollständiges Schmelzen des Materialbands ist somit nicht erforderlich und im Hinblick auf unerwünschte Faserbewegungen und dem damit verbundenen Ondufationsrisiko auch gar nicht erwünscht.
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Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere durch die folgenden Vorteile aus:
- - Die Handführungsvorrichtung erlaubt im Vergleich zu herkömmlichen (automatisierten) Ablege-Vorrichtungen ein einfaches und anwenderfreundliches manuelles Ablegen von faserverstärkten Materialbändern auf Subtraten. Dadurch ist eine Verstärkung und/oder Reparatur der Substrate erzielbar.
- - Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere ein lokales und vor allem lastpfadgerechtes Ablegen von faserverstärkten Materialbändern auf Substrate erzielbar. Für ein lastpfadgerechtes Ablegen der Materialbänder ist es erforderlich, dass die Fasern der Materialbänder während des Ablegevorgangs entsprechend den Lastpfaden orientiert werden. Durch die manuelle Bedienbarkeit der Handführungsvorrichtung wird sowohl ein lokales als auch lastpfadgerechtes Ablegen der Materialbänder gewährleistet. Dadurch ist eine lokale und insbesondere lastpfadgerechte Verstärkung und/oder Reparatur der Substrate erzielbar.
- - Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich faserverstärkte Materialbänder auch ohne Schwierigkeiten auf Substrate mit einer gekrümmtem, insbesondere konkaven, konvexen oder kurvenförmigen, Oberfläche oder mit einer besonderen Oberflächenstruktur, beispielsweise einer Oberfläche mit „Bergen“ und „Tälern“, manuell ablegen.
- - Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist gegenüber gattungsgemäßen Ablege-Vorrichtungen signifikant kostengünstiger.
- - Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist gegenüber gattungsgemäßen Ablege-Vorrichtungen deutlich kompakter und mit einem signifikant geringeren Gewicht darstellbar. Überdimensionierungen und sich daraus sowie aus einem hohen Eigengewicht ergebende Schwierigkeiten sowie Limitierungen, insbesondere in Bezug auf mögliche Anwendungen, entfallen somit. Beispielsweise kann die Handführungsvorrichtung eine Länge von 400 mm oder weniger und/oder eine Breite von 400 mm oder weniger und/oder eine Höhe von 200 mm oder weniger aufweisen. Weiterhin kann die Handführungsvorrichtung beispielsweise ein Gewicht von 200 g bis 3 kg besitzen.
- - Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist autark gestaltet und insbesondere sowohl innerhalb als auch außerhalb von Produktionsstätten, insbesondere Werkstätten, einsetzbar.
- - Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mobil und mithin vielseitig einsetzbar. Beispielsweise kann die Handführungsvorrichtung zum manuellen Ablegen von faserverstärkten Materialbändern auf Substrate, insbesondere Bauteile, im Bereich Automobile, Bootsbau, Sportgeräte, Maschinenbau sowie im Bereich Medizintechnik, beispielsweise auf Orthesen, verwendet werden.
- - Die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mit besonderem Vorteil nicht nur dazu ausgebildet, ein faserverstärktes Materialband auf ein Substrat manuell abzulegen, sondern ist vorzugsweise zusätzlich dazu ausgebildet, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem abgelegten Materialband und dem Substrat zu bewirken.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist die Abrolleinrichtung einen Rollenträger zum Aufnehmen einer das Materialband enthaltenden Rolle auf. Dadurch ist ein Rollenwechsel und mithin ein Materialbandwechsel schnell und bequem möglich. Bevorzugt ist eine das Materialband enthaltende Rolle auf dem Rollenträger aufgenommen. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn die Abrolleinrichtung einen Rollenträger mit einer das Materialband enthaltenden Rolle aufweist. Der Rollenträger und/oder die Rolle sind vorzugsweise drehbeweglich, d.h. um eine Drehachse drehbar. Die Rolle kann zum Aufrollen oder Aufwickeln eines faserverstärkten Materialbands mit einer Länge von 10 m bis 1000 m ausgebildet sein. Weiterhin kann die Rolle einen Durchmesser von 5 mm bis 250 mm und/oder eine Breite von 0,3 mm bis 80 mm besitzen. Abhängig von den Dimensionen der Rolle können somit in vorteilhafter Weise unterschiedliche Längen an Materialband auf der Rolle bevorratet und einem Substrat zugeführt werden.
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Unter dem Begriff „Rolle“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein vorzugsweise zylindrisches, insbesondere kreiszylindrisches, Element zum Aufrollen oder Aufwickeln eines Materialbands verstanden werden. Insoweit kann die Rolle im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Spule bezeichnet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Bremseinrichtung zum Dämpfen einer Drehbewegung der Abrolleinrichtung, insbesondere des Rollenträgers und/oder der Rolle, auf. Insbesondere ist die Bremseinrichtung kraft- oder reibschlüssig mit der Abrolleinrichtung, insbesondere dem Rollenträger und/oder der Rolle, verbunden. Bevorzugt ist die Bremseinrichtung kraft- oder reibschlüssig mit einer Nabe der Abrolleinrichtung, insbesondere des Rollenträgers und/oder der Rolle, verbunden. Hierdurch kann mit besonderem Vorteil das Zuführen des Materialbands kontrolliert und beispielsweise das Auftreten von sogenannten Ondulierungen, d.h. Wellungen, im Materialband verhindert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremseinrichtung scheibenförmig, d.h. als Scheibe, gestaltet. Vorzugsweise steht die scheibenförmige Bremseinrichtung in reibschlüssigem Wirkkontakt mit der Abrolleinrichtung, insbesondere dem Rollenträger und/oder der Rolle. Insbesondere bevorzugt steht die scheibenförmige Bremseinrichtung in reibschlüssigem Wirkkontakt mit einer Nabe der Abrolleinrichtung, insbesondere des Rollenträgers und/oder der Rolle. Zum Bewirken eines Kraft- oder Reibschlusses kann die scheibenförmige Bremseinrichtung durch wenigstens ein Festlegungs-Element an der Abrolleinrichtung, insbesondere dem Rollenträger und/oder der Rolle, festgelegt sein. Insbesondere kann die Bremseinrichtung zum Bewirken eines Kraft- oder Reibungsschlusses durch wenigstens ein Festlegungs-Element an einer Nabe der Abrolleinrichtung, des Rollenträgers und/oder der erwähnten Rolle, festgelegt sein. Bei dem wenigstens einen Festlegungselement kann es sich beispielsweise um eine Schreibe und/oder ein Andrückfeder-Element handeln. Abhängig von der Stärke des Kraft- oder Reibschlusses ist ein gezieltes Bremsen oder Dämpfen der Drehbewegung der Abrolleinrichtung, insbesondere des Rollenträgers und/oder der Rolle, manuell einstellbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremseinrichtung als Hysterese- oder Induktionsbremse gestaltet. Bevorzugt ist die Hysterese- oder Induktionsbremse in einer Nabe der Abrolleinrichtung, insbesondere des Rollenträgers und/oder der Rolle, integriert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Bremseinrichtung einen Motor auf oder ist die Bremseinrichtung als Motor gestaltet. Bei dem Motor kann es sich beispielsweise um einen Dreh-, Schritt- oder Elektromotor wie Servomotor handeln.
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Die Fördereinrichtung weist eine Vielzahl von walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen, d.h. zwei oder mehr walzen- oder zylinderförmige Förderelemente, auf. Die walzen- oder zylinderförmigen Förderelemente sind drehbeweglich, d.h. um eine Drehachse drehbar. Eine walzen- oder zylinderförmige Ausgestaltung der Förderelemente erlaubt in besonders vorteilhafter Weise ein einfaches und bequemes Fördern des Materialbands in Richtung einer Ablegestelle oder eines Ablegeorts des Substrats.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung paarweise angeordnete und walzen- oder zylinderförmige Förderelemente auf. Erfindungsgemäß ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Fördereinrichtung wenigstens zwei Paare, insbesondere nur zwei Paare, von walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen aufweist. Dadurch kann das Materialband in vorteilhafter Weise zwischen den Paaren von walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen gehalten werden, wodurch, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, ein Schneiden des Materialbands zwischen den zwei Paaren von walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen möglich ist. Dadurch kann insbesondere ein Rückschlag oder ein Hoch- oder Zurückschnellen des Materialbands, insbesondere aufgrund von steifen Eigenschaften, während des Schneidvorganges verhindert werden. Bevorzugt sind die paarweise angeordneten Förderelemente bzw. die Paare von Förderelementen hintereinander geschaltet, insbesondere unmittelbar. Weiterhin sind die walzen- oder zylinderförmigen Förderelemente jeweils drehbeweglich, d.h. um eine Drehachse beweglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die walzen- oder zylinderförmigen Förderelemente eines jeden Paars durch ein Drehmoment-Übertragungselement miteinander verbunden. Dadurch kann mit besonderem Vorteil sichergestellt werden, dass bei Bewegung des - in Förderrichtung des Materialbands betrachtet - vorderen Förderelements eines Paars das hintere Förderelement des Paars mitbewegt wird. Dadurch können beide Förderelemente gleichzeitig und insbesondere gleichmäßig bewegt werden. Durch ein gleichmäßiges Bewegen beider Förderelemente kann mit besonderem Vorteil sichergestellt werden, dass das Materialband unter gleichmäßiger Spannung bewegt und in Richtung Andrückeinrichtung befördert wird. Infolge der gleichmäßigen Spannung können insbesondere keine Wellen im Materialband entstehen. Insbesondere kann das Materialband manuell durch Drehen des vorderen Förderelements, d. h. des - in Förderrichtung betrachtet - zweiten Förderelements, gleichmäßig in Richtung der Andrückeinrichtung befördert werden. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, dass das Materialband beim manuellen Führen der Handvorrichtung geradlinig auf dem Substrat abgelegt werden kann. Bei dem Drehmoment-Übertragungselement handelt es sich vorzugsweise um einen Triebriemen, insbesondere Keilriemen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung ferner Spannelemente zum Spannen des Materialbands auf. Die Spannelemente ermöglichen in vorteilhafter Weise ein Fördern des Materialbands unter konstanter Spannung. Dadurch können Wellen im Materialband vermieden werden. Insbesondere kann das Materialband mittels der Spannelemente von der Seite oder zwischen die walzen- oder zylinderförmigen Förderelementpaare eingelegt und fixiert werden. Bevorzugt sind die Spannelemente derart ausgebildet, dass sie unabhängig voneinander lösbar oder öffenbar sind. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein Stück des Materialbands abzuschneiden und aus der Handführungsvorrichtung, insbesondere vorne, herauszuziehen. Besonders bevorzugt ist jedem Paar der in den vorherigen Absätzen beschriebenen Förderelemente ein Spannelement zugeordnet. Dadurch ist mit besonderem Vorteil ein Spannen des Materialbands zwischen den Förderelementpaaren möglich. Die Spannelemente können als Feder-Spannelemente bzw. Federspanner gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Schneideinrichtung wenigstens eine Klinge mit einer Schneide auf. Bevorzugt weist die Schneideinrichtung zwei gegeneinander bewegliche Klingen mit jeweils einer Schneide auf. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein, wenn es sich bei der Schneideinrichtung um eine scherenförmige Schneideinrichtung oder um eine Schneideinrichtung mit einem scherenförmigen Element handelt. Dadurch lässt sich mit besonderem Vorteil ein Rückschlag des Materialbands vermeiden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schneideinrichtung als Laser gestaltet.
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Die Schneideinrichtung ist zwischen zwei drehbeweglichen und walzenförmigen Förderelementen, insbesondere zwischen zwei Paaren von drehbeweglichen und walzenförmigen Förderelementen, der Fördereinrichtung angeordnet. Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der walzenförmigen Förderelemente, insbesondere der Paare von walzenförmigen Förderelementen, wird vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen. Die dort insoweit beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten entsprechend.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wärmeerzeugungseinrichtung der Andrückeinrichtung zugeordnet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Wärmeerzeugungseinrichtung um eine Heizeinrichtung. Die Temperatur und/oder Heizrate der Heizeinrichtung kann manuell oder über eine Steuerungseinrichtung einstellbar sein. Weiterhin kann die Heizeinrichtung zum punktuellen, linienförmigen oder längsabschnittsweise oder flächigen Erhitzen und/oder Anschmelzen des Materialbands ausgebildet sein. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise einen Heizdraht, einen Heißluftfön, einen Heizkanal, ein Flächenheizelement, einen Heißgaserzeuger mit Heißgasdüse, einen Brenner mit Flammdüse oder eine Induktionsheizung aufweisen oder entsprechend gestaltet sein. Unter dem Ausdruck „Flächenheizelement‟ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein flächiges, insbesondere zweidimensional gestaltetes, Heizelement verstanden werden, welches in zwei seiner Dimensionen, bevorzugt seiner Länge und Breite, eine deutlich größere Abmessung besitzt als in seiner dritten Dimension, bevorzugt seiner Höhe oder Dicke. Bei dem Flächenheizelement kann es sich beispielsweise um einen Keramikstrahler, eine Heizpatrone oder einen Heizschuh handeln.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Wärmeerzeugungseinrichtung um eine Strahlereinrichtung. Die Strahlereinrichtung kann beispielsweise einen Mikrowellenstrahler, einen Infrarotstrahler (IR-Strahler) oder einen Laser, insbesondere ein Dioden-Laser-System, aufweisen oder entsprechend gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Aushärteeinrichtung der Andrückeinrichtung vor- oder nachgeschaltet. Insbesondere kann die Aushärteeinrichtung zwischen der Fördereinrichtung und der Andrückeinrichtung geschaltet sein. Die Aushärteeinrichtung kann allgemein insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn das Materialband einen Kunststoff aufweist, welcher bei Einwirkung von UV-Strahlung aushärtbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Aushärteeinrichtung eine UV-Lampe auf oder ist als UV-Lampe gestaltet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Andrückeinrichtung walzen- oder zylinderförmig, d.h. als Walze oder Zylinder, gestaltet. Durch eine walzen- oder zylinderförmige Andrückeinrichtung ist ein besonders homogenes Andrücken und mithin eine besonders homogene Verbindung zwischen dem Materialband und dem Substrat erzielbar. Die Andrückeinrichtung kann dabei drehbeweglich, d.h. um eine Drehachse drehbar, oder unbeweglich sein. Bevorzugt ist die Andrückeinrichtung als eine drehbewegliche Walze oder als ein drehbeweglicher Zylinder gestaltet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Andrückeinrichtung als Schuh oder Kissen, insbesondere Nadelkissen, gestaltet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann sich die Andrückeinrichtung besser an ein Substrat mit einer unebenen Oberflächenstruktur anpassen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Andrückeinrichtung ein Heizelement auf. Das Heizelement ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Materialband zu erwärmen und insbesondere über das Substrat zu gleiten. Dadurch ist in besonders vorteilhafter Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Materialband und Substrat erzielbar. Das Heizelement kann schuhförmig, d. h. als sogenannter Heizschuh, beispielsweise aus Silikon, gestaltet sein. Alternativ kann das Heizelement quader- oder kissenförmig, beispielsweise als Nadel- oder Silikonkissen, gestaltet sein. Die Ausgestaltung des Heizelements als Silikonfuß, Nadelkissen oder Silikonkissen hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Andrückeinrichtung besser an ein Substrat mit einer unebenen Oberflächenstruktur anpassbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Andrückeinrichtung mit einer Antihaftbeschichtung, insbesondere mit einer Teflonbeschichtung, versehen. Auf diese Weise kann mit besonderem Vorteil eine Verunreinigung des abgelegten Materiälbands, beispielsweise mit Staub oder anderen Verunreinigungsformen, vermieden werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Andrückeinrichtung einen flexibles, insbesondere elastisches, und vorzugsweise hitzebeständiges Strukturelement, insbesondere einen flexiblen Fuß, wie beispielsweise einen Silikonschuh, oder ein Kissen, wie beispielsweise ein Nadel- oder Silikonkissen, auf. Dadurch kann die Andrückeinrichtung und mithin das Materialband während des Ablegevorgangs besser an eine Oberflächenstruktur des Substrats angepasst werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Antriebseinrichtung zum Drehen und/oder Bremsen der Abrolleinrichtung und/oder eine Antriebseinrichtung zum Bewegen und/oder Bremsen der Fördereinrichtung, insbesondere der walzenförmigen Förderelemente, und/oder eine Antriebseinrichtung zum Bewegen und/oder Bremsen der Schneideinrichtung und/oder eine Antriebseinrichtung zum Bewegen und/oder Bremsen der Andrückeinrichtung auf. Die Antriebseinrichtung kann insbesondere der Kontrolle eines Regelkreises unterliegen. Bevorzugt weist die Antriebseinrichtung einen Motor auf oder ist die Bremseinrichtung als Motor gestaltet. Bei dem Motor kann es sich beispielsweise um einen Dreh-, Schritt- oder Elektromotor wie Servomotor handeln.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Vorerwärmungseinrichtung zum Vorerwärmen des Materialbands auf. Dadurch ist eine Verbesserung der Flexibilität und mithin eine Vorbereitung/Konditionierung des Materialbands auf ein nachfolgendes Erwärmen/Aufschmelzen sowie auf ein anschließendes Ablegen auf das Substrat erzielbar. Die Vorerwärmungseinrichtung ist bevorzugt der Fördereinrichtung, insbesondere den walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen, vorzugsweise den paarweise angeordneten, walzen- oder zylinderförmigen Förderelementen, vorgeschaltet. Die Vorerwärmungseinrichtung kann beispielsweise einen Heizkanal oder einen Infrarotstrahler (IR-Strahler) aufweisen oder entsprechend gestaltet sein. Bezüglich weiterer Ausgestaltungen der Vorerwärmungseinrichtung wird auf die entsprechenden im Zusammenhang mit der Wärmeerzeugungseinrichtung gemachten Ausführungen Bezug genommen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Temperiereinrichtung zum Temperieren der Andrückeinrichtung auf. Dadurch kann die Wirkung der Wärmeerzeugungseinrichtung, d.h. das Erwärmen und/oder Anschmelzen des Materialbands, unterstützt werden. Die Temperiereinrichtung kann beispielsweise einen Heizdraht, einen Warmluftfön, ein Flächenheizelement (wie Keramikstrahler, Heizpatrone oder Heizschuh), eine Induktionsheizung oder ein Dioden-Lasersystem aufweisen oder entsprechend gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Handführungsvorrichtung, insbesondere eines Gehäuses der Handführungsvorrichtung, auf. Dadurch kann mit besonderem Vorteil ein Hitzestau in der Handführungsvorrichtung vermieden werden. Insbesondere kann überschüssige Wärme aus einem Gehäuse der Handführungsvorrichtung abgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühleinrichtung zum Kühlen des abgelegten Materialbands ausgebildet sein. Durch eine Kühlung des abgelegten Materialbands kann mit besonderem Vorteil der Ablegevorgang kontrolliert abgeschlossen werden. Die Kühleinrichtung kann einen Wärmetauscher, einen Lüfter, einen Ventilator, ein Wirbelrohr, eine Kühlungsdüse oder einen Prozesskühler wie CPU-Kühler aufweisen oder entsprechend gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Handgriff ein Bedienelement, insbesondere eine Taste, zum Aktivieren der Schneideinrichtung auf. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Schneideinrichtung durch Betätigen des Bedienelements das Materialband schneidet und sich anschließend wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt und ein nochmaliges Betätigen des Bedienelements diesen Vorgang wiederholt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Handgriff ein Bedienelement, insbesondere eine Taste, zum Aktivieren, insbesondere kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Aktivieren, der Wärmeerzeugungseinrichtung auf. Durch ein diskontinuierliches Aktivieren der Wärmeerzeugungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise eine lineare oder längsabschnittsweise stoffschlüssige Verbindung zwischen Materialband und Substrat erzielbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Handgriff ferner ein Anzeigeelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, auf. Das Anzeigeelement kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein Aktivieren der Schneideinrichtung und/oder Wärmeerzeugungseinrichtung anzuzeigen. Erlischt beispielsweise die Anzeige im Anzeigeelement, kann das oben erwähnte Bedienelement zum Aktivieren der Schneideinrichtung und/oder das oben erwähnte Bedienelement zum Aktivieren der Wärmeerzeugungseinrichtung erneut betätigt werden, wodurch die Schneideinrichtung und/oder Wärmeerzeugungseinrichtung erneut aktiviert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner
- - einen Drehbewegungssensor zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Abrolleinrichtung und/oder
- - einen Fördersensor zum Erfassen einer Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder
- - einen Positions- und/oder Bewegungssensor zum Erfassen einer Position und/oder Bewegung der Schneideinrichtung
und/oder
- - einen Spannungssensor zum Erfassen einer Spannung des Materialbands und/oder
- - einen Temperatorsensor zum Erfassen einer Temperatur des Materialbands, insbesondere vor und/oder nach Ablegen des Materialbands auf das Substrat,
und/oder
- - einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Andrückeinrichtung und/oder
- - einen Temperatursensor zum Erfassen einer Innentemperatur eines Gehäuses der Handführungsvorrichtung
und/oder
- - einen Drehbewegungssensor zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Andrückeinrichtung
und/oder
- - einen Andrücksensor zum Erfassen eines von der Andrückeinrichtung auf das Substrat ausgeübten Drucks auf.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Handführungsvorrichtung eine Steuerungseinrichtung, insbesondere zum Steuern oder Regulieren, insbesondere zum Kontrollieren und/oder Einstellen,
- - einer Drehgeschwindigkeit der Abrolleinrichtung und/oder
- - einer Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung
und/oder
- - einer Position und/oder Bewegung der Schneideinrichtung
und/oder
- - einer Spannung des Materialbands
und/oder
- - einer Heizungsrate und/oder Heizungszeit der Wärmeerzeugungseinrichtung, insbesondere Heizeinrichtung,
und/oder
- - einer Heizungsrate und/oder Heizungszeit der vorher erwähnten Vorerwärmungseinrichtung
und/oder
- - einer Heizungsrate und/oder Heizungszeit der vorher erwähnten Temperiereinrichtung
und/oder
- - , einer Kühlungsrate und/oder Kühlzeit der vorher erwähnten Kühleinrichtung
und/oder
- - einer Temperatur des Materialbands, insbesondere vor und/oder nach Ablegen des Materialbands auf das Substrat,
und/oder
- - einer Temperatur der Andrückeinrichtung
und/oder
- - einer Innentemperatur eines Gehäuses der Handführungsvorrichtung
und/oder
- - einer Drehgeschwindigkeit der Andrückeinrichtung
und/oder
- - eines von der Andrückeinrichtung auf das Substrat ausgeübten Drucks zugeordnet.
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Die Steuereinrichtung kann in der Handführungsvorrichtung, zum Beispiel im Handgriff, integriert oder als externe Steuereinrichtung, d.h. unabhängig von der Handführungsvorrichtung, gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Handführungsvorrichtung teilweise eingehaust. Insbesondere können die Abrolleinrichtung und/oder die Fördereinrichtung und/oder die Heizeinrichtung und/oder die Aushärteinrichtung und/oder die Schneideinrichtung und/oder die vorher erwähnte Vorerwärmungseinrichtung und/oder die vorher erwähnte Temperiereinrichtung und/oder die vorher erwähnte Kühleinrichtung in einem Gehäuse, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse, der Handführungseinheit angeordnet sein. Unter Sicherheitsgesichtspunkten kann es ausreichend sein, wenn nur die Schneideinrichtung eingehaust ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss an eine Druckluftzuführeinrichtung auf. Dadurch ist eine Versorgung der Handführungsvorrichtung mit Druckluft möglich. Dies kann insbesondere unter Kühlungsgesichtspunkten vorteilhaft sein. Die Druckluftzuführeinrichtung kann beispielsweise einen Druckluftkompressor aufweisen oder als Druckluftkompressor gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Handführungsvorrichtung ferner eine Stabilisierungseinrichtung zum Erleichtern und/oder Verbessern der Bedienung der Handführungsvorrichtung auf. Abhängig vom Gewicht der Handführungsvorrichtung kann eine solche Stabilisierungseinrichtung besonders vorteilhaft sein. Die Stabilisierungseinrichtung kann beispielsweise als Werkzeugstabilisator oder Balancer (Gewichtsausgleicher) gestaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Handführungsvorrichtung um eine stromnetzbetriebene Vorrichtung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Handführungsvorrichtung um eine akkubetriebene Vorrichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Form von Figurenbeschreibungen sowie der dazugehörigen Figuren. Dabei können Einzelmerkmale jeweils für sich alleine oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne diese hierauf zu beschränken.
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Figurenliste
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In den Figuren ist Folgendes schematisch gezeigt:
- 1: zeigt eine Seitenansicht einer Handführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
- 2: zeigt die gegenüberliegende Seitenansicht der in 1 dargestellten Handführungsvorrichtung
und
- 3: zeigt eine Vorderansicht der in den 1 und 2 dargestellten Handführungsvorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE FIGURENBESCHREIBUNG
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Die 1 bis 3 zeigen eine Handführungsvorrichtung 10, welche auch als Handhabungsvorrichtung oder Handgerät bezeichnet werden kann.
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Die Handführungsvorrichtung 10 ist zum manuellen Ablegen eines faserverstärkten Materialbands ausgebildet. Bei dem faserverstärkten Materialband handelt es sich vorzugsweise um ein faserverstärktes Kunststoffband, besonders bevorzugt um ein faserverstärktes thermoplatisches Kunststoffband.
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Die Handführungsvorrichtung 10 weist eine Abrolleinrichtung 20 zum Zuführen des Materialbands auf. Bevorzugt ist die Abrolleinrichtung 20 ferner dazu ausgebildet, das Materialband vorrätig zu halten. In der Abrolleinrichtung 20 ist eine Rolle 22 mit einem aufgewickelten Materialband angeordnet, welches als Materialband 24 von der Rolle 22 abgeht. Die Rolle 22 ist auf einem Rollenträger 21 montiert. Die Rolle 22 ist um eine Drehachse drehbar. Zum Dämpfen der Drehbewegung der Rolle 22 weist die Handführungsvorrichtung 10 bevorzugt eine Bremseinrichtung 80 auf. Dadurch ist ein gleichmäßiges Zuführen des Materialbands 24 möglich, ohne dass Ondulierungen im Materialband 24 während des Ablegevorgangs entstehen.
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Die Bremseinrichtung 80 ist vorzugsweise als Scheibe gestaltet und steht bevorzugt in reibschlüssigem Wirkkontakt mit einer Nabe 23 der Rolle 22. Dabei kann die Bremseinrichtung 80 über ein Festlegungs-Element, wie beispielsweise eine Schraube oder ein Andrück-Federelement, an der Nabe 23 festgelegt sein. Über das Festlegungselement ist ein Kraft- oder Reibschluss mit der Nabe 23 und mithin die Bremskraft händisch einstellbar.
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Die Rolle 22 kann durch manuelles Führen der Handführungsvorrichtung 10 auf einem Substrat bewegt werden. Alternativ kann die Rolle 22 durch einen Drehmotor angetrieben und/oder gebremst werden.
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Die Handführungsvorrichtung 10 weist ferner eine Fördereinrichtung 30, welche auch als Vorschubeinrichtung bezeichnet werden kann, auf. Die Fördereinrichtung 30 ist zum Bewegen des Materialbands 24, insbesondere von der Abrolleinrichtung 20 zu einer Ablegestelle oder einem Ablegeort auf einem Substrat, ausgebildet.
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Die Fördereinrichtung 30 weist vorzugsweise paarweise angeordnete, drehbewegliche, d.h. um eine Drehachse drehbare, Förderelemente 31, 31'; 33, 33' auf. Bevorzugt sind die Förderelemente 31, 31'; 33, 33' jeweils walzenförmig, d.h. als Walze, gestaltet. Die Fördereinrichtung 30 kann insbesondere zwei hintereinander geschaltete Förderelementpaare, vorzugsweise Walzenpaare, 31, 31'; 33, 33' aufweisen. Vorzugsweise sind die Förderelemente eines jeden Paares durch ein Drehmoment-Übertragungselement, insbesondere einen Keilriemen, miteinander verbunden. Dadurch wird bei Bewegung des - in Förderrichtung des Materialbands 24 betrachtet - vorderen Förderelements eines Paars das hintere Förderelement des Paars mitbewegt.
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Um eine möglichst homogene Materialbandspannung während des Ablegevorgangs zu gewährleisten, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Fördereinrichtung 30 ferner Spannelemente 35, 37, insbesondere ein Spannelement pro Paar von Förderelementen 30, 31'; 33, 33', aufweist. Durch die Spannelemente 35, 37, welche insbesondere als Feder-Spannelemente gestaltet sein können, ist ein Eiklemmen des Materialbands 24 und mithin die Erzeugung einer gleichmäßigen Materialbandspannung erzielbar. Das Auftreten von Ondulierungen im Materialband 24 während des Ablegevorgangs kann hierdurch noch besser vermieden werden.
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Grundsätzlich kann die Fördereinrichtung 30 durch manuelles Führen der Handführungsvorrichtung 10 auf einem Substrat bewegt werden. Alternativ kann die Handführungsvorrichtung 10 hierzu einen Motor aufweisen, welcher die Fördereinrichtung 30 bewegt und/oder bremst. Der Motor kann beispielsweise durch einen Regelkreis einstellbar sein. Ferner kann es vorgesehen sein, dass durch Andrücken der Handführungsvorrichtung 10 auf ein Substrat ein Entriegelungsmechanismus der Fördereinrichtung 30 und mithin ein Fördern des Materialbands 24 ausgelöst oder aktiviert wird.
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Die Fördereinrichtung 30 ist in der Regel der Abrolleinrichtung 20 nachgeschaltet.
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Weiterhin weist die Handführungsvorrichtung 10 eine Wärmeerzeugungseinrichtung 40 zum Erwärmen und/oder Anschmelzen des Materialbands 24 auf. Die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 kann grundsätzlich eine Heizeinrichtung oder Strahlereinrichtung sein. Die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 bewirkt im Falle eines kunststoffhaltigen Materialbands 24 eine Verbesserung der Bandflexibilität in Folge einer erhöhten Beweglichkeit der im Materialband 24 enthaltenen Kunststoff- oder Polymermoleküle. Die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein punktuelles oder lineares oder segmentweises Erwärmen und/oder Anschmelzen des Materialbands 24 zu bewirken. Hierzu kann die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 beispielsweise als Heizdraht gestaltet sein. Weiterhin kann die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 dazu ausgebildet sein, ein flächiges Erwärmen und/oder Anschmelzen des Materialbands 24 zu bewirkten. In diesem Fall kann die Wärmeerzeugungseinrichtung 40 in vorteilhafter Weise als Flächenheizelement, beispielsweise als Keramikstrahler, Heizpatrone oder Heizschuh, gestaltet sein.
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Die Handführungsvorrichtung 10 weist ferner eine Andrückeinrichtung 50 zum Andrücken des Materialbands 24 an das Substrat auf. Dadurch ist im Ergebnis ein stoffschlüssiges und insbesondere homogenes Verbinden des Materialbands 24 mit dem Substrat erzielbar. Die Andrückeinrichtung 50 ist vorzugsweise walzenförmig, d.h. als Walze, gestaltet. Die Walze ist bevorzugt um eine Drehachse drehbar.
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Alternativ kann die Andrückeinrichtung 50 als Schuh oder Nadelkissen gestaltet sein.
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Zur Vermeidung eines kontaminierenden Eintrags in das Materialband 24 kann die Andrückeinrichtung 50 mit einer Antihaft-Beschichtung, insbesondere Teflon-Beschichtung, versehen sein.
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Die Andrückeinrichtung 50 wird infolge einer manuellen Bedienung der Handführungsvorrichtung 10 auf das Substrat gedrückt. Mit besonderem Vorteil kann mittels der Andrückeinrichtung 50 eine Konsolidierung oder Kompaktierung des Materialbands 24 beim Ablegen auf das Substrat und/oder eine molekulare Durchdringung von im Materialband 24 sowie im Substrat enthaltenen Kunststoff- oder Polymermolekülen bewirkt werden. Dadurch ist eine hochwertige, insbesondere dauerhafte, Verbindung zwischen dem Materialband und dem Substrat erzielbar.
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Die Geschwindigkeit, mit welcher die Andrückeinrichtung 50 durch eine händische Benutzung der Handführungsvorrichtung 10 über das Substrat bewegt wird, kann die Fördergeschwindigkeit des Materialbands und mithin dessen Fördermenge oder -rate bestimmen. Alternativ kann die Andrückeinrichtung 50 durch einen Motor, beispielsweise Servo- oder Schrittmotor, bewegt und/oder gebremst werden.
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Die Handführungsvorrichtung 10 weist weiterhin eine Schneideinrichtung 60 zum Schneiden des Materialbands 24 auf. Die Schneideinrichtung 60 ist vorzugsweise der Andrückeinrichtung 50 vorgeschaltet. Insbesondere ist die Schneideinrichtung 60 zwischen zwei Paaren der Förderelemente 31, 31'; 33, 33' angeordnet. Die Schneideinrichtung 60 weist vorzugsweise wenigstens eine Klinge mit Schneide auf. Insbesondere kann die Schneideinrichtung 60 scherenförmig gestaltet sein. Dadurch kann ein Rückschlag des Materialbands vermieden werden.
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Weiterhin weist die Handführungsvorrichtung 10 einen Handgriff 70 zum Halten und manuellen Führen der Handführungsvorrichtung 10 beim Ablegen des Materialbands 24 auf das Substrat auf.
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Der Handgriff 70 kann beispielsweise ein Bedienelement 72 zum Bedienen der Schneideinrichtung 60 aufweisen. Bei dem Bedienelement 72 kann es sich beispielsweise um eine Taste handeln.
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Weiterhin kann die Handführungsvorrichtung 10 zusätzliche Bedienelemente aufweisen. Beispielsweise kann die Handführungsvorrichtung 10 ein weiteres Bedienelement 74 zum Vorgeben einer Temperatur und/oder zum Einstellen der Heizrate und/oder Heizzeit der Wärmeerzeugungseinrichtung 40 aufweisen.
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Weiterhin kann die Handführungsvorrichtung 10 ein Anzeigeelement 76 zum Anzeigen der Betriebsbereitschaft der Handführungsvorrichtung 10 aufweisen.
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Schließlich kann der Handführungsvorrichtung 10 eine zentrale Steuerungseinrichtung zugeordnet sein. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Rolle 22 und/oder der Fördergeschwindigkeit der Förderelemente 31, 31'; 33, 33' und/oder der Position und/oder Bewegung der Schneideinrichtung 60 und/oder der Spannung und/oder Temperatur des Materialbands 24 und/oder der Heizrate und/oder Heizzeit der Wärmeerzeugungseinrichtung 40 und/oder der Temperatur der Andrückeinrichtung 50 und/oder der Innentemperatur eines Gehäuses der Handführungsvorrichtung 10 und/oder einer Drehgeschwindigkeit der Andrückeinrichtung 50 und/oder eines von der Andrückeinrichtung 50 auf das Substrat ausgeübten Drucks zugeordnet sein.
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Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise im Handgriff 70 der Handführungsvorrichtung 10 integriert sein.
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Insgesamt erlaubt die Handführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit besonderem Vorteil ein insbesondere gleichmäßiges Ablegen eines faserverstärkten Materialbands auf ein Substrat, wobei das Ablegen bevorzugt unter konstanter Spannung des Materialbands durchführbar ist.
