Durch die
DE 197 42 721 C1 ist es
bekannt, endlose Fadenscharen in unterschiedlichen Winkeln zwischen
Transportketten vorzulegen und unter Ausbildung von Wendefalten
an den Transportketten zu fixieren. Zu diesem Zweck besitzen die
Transportketten außerhalb
der Reihe der die Fadenscharen führenden
Führungshaken
eine zusätzliche
Reihe von sog. Rückhaltehaken.
Diese Rückhaltehaken
haben in der Regel eine gleiche oder ähnliche Dichte wie die Führungshaken.
Die Fadenschar wird mittels Führungselementen
der Schuss- oder Diagonalleger, die parallel zu den Führungshaken
der Transportketten angeordnet sind, geführt. Jeder einzelne Faden der
Fadenschar hat ein eigenes Führungselement
mit kreisförmiger
Führungsöffnung.
Nach dem Einlegen der Fadenschar
in die Führungshaken
wird diese während
der Ausführung des
Versatzes auch zwischen die Rückhaltehaken abgesenkt
bevor nach der Vollendung des Richtungswechsels die Scheitel der
sich ausbildenden Wendefalten der einzelnen Fäden durch ein oder mehrere
Rückhaltehaken
an der Transportkette fixiert werden. Die Führungselemente setzen den Versatz
fort und überqueren
die Reihe der Führungshaken.
An einer vorher bestimmten Stelle wird die Fadenschar zwischen die
Führungshaken
abgesenkt, worauf sich der Schuss- oder Diagonalleger mit seinen
Führungselementen
zur gegenüberliegenden Transportkette
bewegt.
Diese Form der Ausildung von Wendefalten ist
für Fadenscharen,
deren Einzelfäden
seitlich keinerlei Verbindung zueinander haben, sehr gut geeignet.
Für die
Herstellung von Fasergelegen aus Faserbändern, die aus endlosen Filamenten
bestehen, ist diese Verfahrensweise zur Ausbildung und Fixierung der
Wendefalten jedoch nicht geeignet. Die Faserbänder verziehen sich während des
Versatzes außerhalb
der Führungshaken
und bilden Schlingen ungleicher Länge aus. Dies führt dazu,
dass sich große Gruppen
von Fasern innerhalb des Fasergeleges lockern und wellige Strukturen
zeigen.
Zum Anderen kann nicht gewährleistet
werden, dass während
des Versatz- und Wendevorganges die Ausbreitung des Faserbandes
oder der Faserbänder
erhalten bleibt und auch das obere Trum der Wendefalte in der vorgegebenen
Breite in die Führungshaken
der Transportketten abgesenkt werden kann. Im Übrigen ist davon auszugehen,
dass die verarbeiteten Faserbänder
aus Glasoder Kohlenstoff-Fasern meist zur Verbesserung ihrer Verarbeitungseigenschaften
mit einer Schlichte versehen sind. Diese Schlichte hält die Fasern
des Faserbandes mehr oder weniger fest aneinander. Sie verhindert,
dass die einzelnen Fasern oder Gruppen von Filamenten innerhalb
des Faserbandes in Führungselementen – z. B.
am Schussleger – generell
eine seitliche Führung
erhalten können.
Die Anwesenheit der Schlichte führt
auch dazu, dass bei den unterschiedlichen seitlichen Verzügen während des
Versatzes deutliche Verwerfungen innerhalb des Faserbandes auftreten.
Zur Vermeidung einer Reduzierung
der Faserbandbreite während
des Versatzes und der Richtungsänderung
sowie zur Vermeidung von Verwerfungen innerhalb des Faserbandes
und zur Erzielung einer gleichmäßig dünnen Schicht
aus den genannten Faserbändern
wird u. a. durch die WO 98/44 183 A1 vorgeschlagen, diese Faserbänder nach
dem seitlichen Aufspreizen und/oder dem seitlichen Aneinanderreihen
von Faserbändern
mittels adhäsiver Stoffe
zu einem handhabbaren Gebilde zu verfestigen und dieses dann abschnittsweise
in das Multiaxialgelege einzufügen.
Diese so vorbereiteten Abschnitte aus Faserbandscharen werden beiderseits des
Fadengeleges so fixiert, dass sie gemeinsam mit weiteren Faserschichten
zu einer Vorverfestigungsstelle transportiert werden können.
Bei dieser Art der Ausbreitung von
Faserbändern
vermeidet man ein Verändern
der Breite desselben indem man das Faserband in seiner Gesamtheit in
einem zusätzlichen
Schritt verfestigt. Seitliche Versätze und ein Richtungswechsel
werden vollständig vermieden.
Die dadurch jedoch notwendigen, wiederholten Schneidvorgänge, bei
denen sehr viele (12.000, 24.000 oder 48.000) hochfeste Filamente zuverlässig getrennt
werden müssen,
und das wiederholte Übergeben
und Übernehmen
der gespannten Faserband-Abschnitte mittels steuerbarer Klemmen
verursachen so häufig
Störungen
in dem Prozess, dass eine rationelle, industrielle Fertigung solcher
Gelege unter Verwendung von Faserbändern aus Fasersträngen endloser
Filamente nicht gewährleistet
werden kann.
Die Schneiden der verfügbaren Messer
verschleißen
sehr schnell und erfordern eine ständige Wartung. Schnell abstumpfende
Messer verursachen bereits nach kurzer Zeit Funktionsmängel mit
Havariecharakter.
Bei den häufigen Klemmvorgängen für die Faserbänder werden
durch die Klemmflächen
mit hohem Reibwert nur die äußeren Filamente
zuverlässig erfasst
und in der notwendigen Weise gespannt. Die inneren Filamente lockern
sich sehr schnell und werden unkontrolliert in Wellenform vorgelegt.
Ihr Beitrag an der Festigkeitserhöhung durch die Faserarmierung
des Verbundstoffes bleibt gering.
Ein weiterer, sehr wesentlicher Mangel
besteht darin, dass sich an den Klemmflächen bei der Anwesenheit von
Schlichte und gebrochenen Faserpartikeln (sie entstehen überwiegend
durch die Schneidvorgänge)
sehr schnell Unregelmäßigkeiten ausbilden,
die ein zuverlässiges
Erfassen auch der oberflächlich
angeordneten Fasern oder Filamente der Faserbänder verhindern.
Damit ist auch diese Lösung nicht
geeignet, Faserbänder
aus Filamenten gleichmäßig gespannt in
Multiaxialgelege einzubinden.
Durch die
DE 100 31 836 A1 wird ein ähnliches
Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorlegen und Fixieren einer Schar
von Faserbändern
aus Fasersträngen
endloser Filamente für
die Herstellung von Gelegen vorgeschlagen, bei dem eine Schar von endlosen,
ausgebreiteten Faserbändern
nur gestreckt zusam mengeführt
wird. Diese gestreckt zugeführten
Faserbänder
werden entsprechend der Gelegebreite in vorgegebenen Abständen und
Winkeln mit vorzugsweise angeschmolzenen Klemmen versehen. Zwischen
zwei nahe beieinander befindlichen Klemmen werden die Faserbänder getrennt,
so dass jeder Faserbandabschnitt mit Hilfe der Klemmen auf den beiden
Transportketten fixiert werden kann. Diese Klemmen werden nach der
Vorverfestigung des Fasergeleges abgetrennt und gelangen in den
Abfall oder eine gesonderte Aufbereitungsanlage.
Diese Art der Handhabung der Faserbandscharen
hat prinzipiell die Nachteile, wie sie bereits unter Bezug auf die
WO 98/44183 A1 beschrieben wurden. Weitere Nachteile bringt der
permanente Verlust von aufwändig
produzierten Klemmen.
Eine Vorrichtung, die ebenfalls mit
Abschnitten abgelängter
Faserbänder
arbeitet, wird in der
DE 202
12 521 U1 dargestellt und beschrieben. Die mittels steuerbarer
Klemmen beiderseits und außerhalb der
Transportketten gehaltenen und gespannten Scharen von Faserbandabschnitten
werden über
die gesamte Breite gleichzeitig zwischen die Haken beider Transportketten
abgesenkt. Ein Niederhalter fixiert vorübergehend die Fadenlage in üblicher
Weise mittels Klemmwirkung an der Transportkette bevor die beiden
Enden der Faserbandabschnitte, jeweils in mittels Kulisse geöffnete Klemmspalte
eingelegt und dort elastisch geklemmt, gehalten werden.
Die auch hier auftretenden prinzipiellen Nachteile
wurden bereits unter Bezug auf die WO 98/44183 A1 beschrieben. Die
Unsicherheiten beim Schneiden der Faserbandabschnitte, beim mehrfachen
Wechseln der Klemmen und die Sicherung der Klemmfunktion an der
Transportkette lassen viele Wünsche
offen. Der anfallende Faserstaub und die Schlichte machen die Klemmen
sehr schnell unbrauchbar und lassen somit eine zuverlässige industrielle
Herstellung von Fasergelegen aus Faserbändern, die aus Filamenten bestehen,
nicht zu.
Mittel zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannung
endloser Fäden
oder Faserbänder
im Gelege wurden bereits mit der
DE 100 03 184 A1 vorgeschlagen. Die auf den
Spulen ausgebreitet aufgewundenen Faserbänder aus Fasersträngen werden mit
hoher Präzision
und bei exakt definierter Fadenspannung dem Schuss- oder Diagonalleger
zugeführt.
Man verwendet dabei Führungsmittel,
die es erlauben, die Breite der Faserbänder auf dem Weg von der Spule
bis zum Fadenleger zu erhalten. Das Problem des Verzuges während des
Richtungswechsels und des Versatzes außerhalb der Transportketten konnte
man jedoch auch mit einer solchen Vorrichtung und Verfahrensweise
nicht beseitigen.
Eine ähnliche Lösungsrichtung wie das vorgenannte
Dokument offenbart auch die
EP
1 174 533 A1 . Hier werden die von der Spule abgezogenen
Faserbänder
im Bereich des Schuss- oder Diagonallegers, im seitlichen Abstand
voneinander und parallel zueinander geführt. Die Wendefalten einzelner,
undefinierbarer, Teilstränge
aus Filamenten erstrecken sich offensichtlich über die Versatzgröße unmittelbar hinter
den Führungshaken
der Transportketten. Einzelheiten sind nicht beschrieben. Der für die Parallelisierung
notwendige Versatz führt
zu einer deutlichen Verringerung der Breite der Faserbänder an dem
die Transportkette verlassenden Trum der Wendefalte.
Damit löst auch diese Art der Zuführung von Faserbändern nicht
das benannte Problem. Das Fasergelege ist ungleichmäßig und
weist mindestens im Bereich der Transportketten deutliche Gassen
auf.
Durch eine frühere, nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung
der Anmelderin (
DE 101 49 161.1 ) wird
ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Schar von Faserbändern, die
seitlich lückenlos
aneinandergereiht gemeinsam geführt
werden, durch einen Schuss- oder Diagonalleger als endloses, ausgebreitetes
Band in wechselnden Richtungen über
die Transportketten und die Legeebene geführt wird. Die die Schar von
Faserbändern
umschließenden
Führungselemen te
am Schuss- oder Diagonalleger sind rechtwinkelig zur Bewegungsbahn
des Schusslegers ausgerichtet.
In der Wendephase erfasst ein gesteuerter, stabförmiger Faltenspanner
die Wendefalte der Schar von Faserbändern unmittelbar außerhalb
von Rückhaltehaken
der Transportketten. Gleichzeitig wird das obere und das untere
Trum der Wendefalte vor der Ausführung
eines Versatzes einerseits durch die Führungshaken an der Transportkette
und andererseits durch einen Versatzrechen fixiert. Der Versatzrechen
versetzt dann, wenn der Schuss- oder Diagonalleger bereits die gegenüberliegende
Transportkette erreicht hat, das obere Trum der Wendefalte und übergibt
dieses ausgebreitet der folgenden, zweiten Gruppe von Führungshaken
an der ersten Transportkette.
Die Scheitel der Wendefalte werden
bei diesem Versatz zunächst
unverändert
mit halber Versatzgröße nachgeführt und
schließlich
durch einen Sammelhaken zu einem flachen, breiten Strang vereinigt.
Der Sammelhaken senkt sich nach dem Entfernen des Faltenspanners
aus der Wendefalte und übergibt
dabei den Scheitelbereich der Wendefalte an die Reihe von Rückhaltehaken
der Transportkette.
Diese Arbeitsweise hat sich im Wesentlichen bereits
bewährt.
Nachteilig ist jedoch, dass noch relativ viele Fasern oder Filamente,
insbesondere im mittleren Bereich der Faserbandschar locker werden. Diese
lockeren Fasern oder Filamente wellen sich in einem relativ großen Bereich
des Fasergeleges und führen – ebenso
wie bei den bereits beschriebenen Verfahren – zu den unerwünschten
Unregelmäßigkeiten
im Fasergelege.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht
darin, dass ein Schneidvorgang für
jeden einzelnen Abschnitt von Faserbändern nicht erforderlich ist.
Die aus einem Schneidvorgang für
die Erzeugung von Faserbandabschnitten resultierenden Nachteile
(unsicherer Schneidvorgang und nicht beherrschbare Klemmvorgänge) werden
hier durch das Verlegen endloser Faserbandscharen bereits eliminiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen vorzuschlagen,
die bei Verwendung und Erhaltung von vorzugsweise endlosen Faserbändern aus
Filamenten zu einem Fasergelege aus gleichmäßig gespannten Fasern oder
Filamenten führen.
Die endlosen Filamente oder Fasern sollen über den gesamten Querschnitt
der Faserbänder
auch innerhalb der Wendefalte bei der abschließenden Fixierung an den Transportketten
sämtlich
eine nahezu einheitliche Länge
besitzen und gespannt gehalten werden können bis der Vorverfestigungsprozess
abgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach
Anspruch 1 gelöst.
Durch das separate Handhaben der einzelnen Faserbänder aus
Filamenten – beginnend
beim Abziehen von der Spule über
das ggf. ausbreitende Führen
bis hin zum Ablegen in die Haken der Transportkette – wird es
möglich,
die Fehlerquellen, die für
das Ausbilden differenzierter Faserlängen im Bereich der Wendefalte
ursächlich
sind, auf ein Minimum zu reduzieren.
Sämtliche
Probleme, die beim Abtrennen endlicher Abschnitte von Scharen ausgebreiteter
Faserbänder
entstehen, werden vermieden. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch
1 verzichtet in allen Phasen auf gesteuerte Klemmvorgänge, so
dass die unterschiedlichen Klemmbedingungen zwischen oberflächlich wirksamen
Klemmbacken mit hohen Reibwerten und Klemmbedingungen zwischen einzelnen
Filamentgruppen mit und ohne Schlichte ausgeschlossen werden können.
Ein unvermeidliches, zeitweiliges,
gegenseitiges Verschieben einzelner Filamente in Längsrichtung
wird in der Phase des Versatzes ausschließlich auf den Bereich der Wendefalte
begrenzt. Die Abschnitte der Faserbänder, die un mittelbar an die Wendefalte
angrenzen, bleiben hinsichtlich der Parallelität und der gegenseitigen Lage
der Einzelfilamente nahezu unverändert.
Evtl. vorhandene kleine Differenzen einzelner Fasern der Wendefalte
werden in dem Bereich zwischen den beiden Transportketten – bedingt
durch das Haften der Filamente aneinander – innerhalb weniger Millimeter
von den Führungshaken
der Transportketten unwirksam, so dass das Fadengelege in dem üblicherweise
verwendeten Bereich fehlerfrei ist.
Die Breite der einzelnen Faserbänder kann – gemäß Anspruch
2 – auf
dem Weg von der Spule zu den Führungselementen
an den Schuss- oder Diagonallegern auf vorgebbare Werte eingestellt
werden. Die so zusätzlich
ausgebreiteten einzelnen Faserbänder
werden bei dem oder nach dem vollendeten Ablegevorgang zu einer
gleichmäßig strukturierten Fläche zusammengefügt, so dass
bei einer späteren Verwendung
als Armierung eines Flächengebildes aus
Kunststoffen oder Harzen regelmäßig gleiche Festigkeitswerte
bei einheitlichen, niedrigen Gelegedicken erreichbar sind.
Mit der Führung von Faserbandgruppen nach
Anspruch 3 wird es möglich,
auch bei hoher Legeleistung die möglichen Fehlerbereiche hinsichtlich der
Faserlängen
in den Wendefalten auf ein Minimum einzuschränken.
Die Modifizierung des Verfahrens
durch die Maßnahmen
des Anspruches 4 macht es möglich, mit
einfach handhabbaren technischen Elementen das Verfahren nach Anspruch
3 zu realisieren.
Mit der zeitweiligen Sicherung der
ausgebreiteten Lage des oberen Trumes der Wendefalte über die
Zeit der Ausführung
des Versatzes nach Anspruch 5 mit Hilfe eines Leitkammes wird es
möglich, während des
Wende- und Versatzvorganges mit kurzen Faserbandabschnitten zu arbeiten
und insbesondere das Absenken der ausgebreiteten Trume der Wendefalte
in die Führungshaken
der Transportkette zuverlässig
zu gewährleisten.
Zur Sicherung der Lage des ausgebreiteten Faserbandes
auf dem Faltenspanner während
des Versatzes hat sich die Modifizierung des Verfahrens nach Anspruch
6 bewährt.
Mit Hilfe der normalen Funktionen des Faltenspanners kann auch die
Faltkante dem Versatzelement nachgeführt werden.
Mit der Verfahrensweise nach Anspruch
7 wird es möglich,
die abschnittsweise Strangbildung an der Wendefalte mit dem Faltenspanner
zu realisieren, ohne dass ihm zusätzliche Elemente zugeordnet
werden müssen.
Das Fixieren des Strangabschnittes
der Wendefalte an der Transportkette – nach Anspruch 8 – hat den
Vorteil, dass die Toleranzen der Länge der einzelnen Fasern in
der Wendefalte auf ein Minimum reduziert werden können. Diese
Art und Weise der Fixierung an der Transportkette erfordert jedoch, dass
die Bewegung der Transportkette genau mit der Arbeitsweise der Schuss-
oder Diagonalleger synchronisiert sein muss und dass die den einzelnen Schuss-
oder Diagonallegern zugeordneten Rückhaltestifte an der Transportkette
in unterschiedlichen Abständen
von den Führungshaken
angeordnet sind.
Das Verfahren nach Anspruch 9 vermeidet die
genannten Koordinierungsmaßnahmen
und ermöglicht,
dass – ohne
Synchronisation der Schuss- oder Diagonalleger mit der Transportkette – beliebig viele
Schuss- oder Diagonalleger ihre Wendefalten auf einer einzigen Reihe
von Rückhaltehaken
nacheinander ablegen können.
Die Toleranzen der einzelnen Faserlängen in der Wendefalte bleiben
in einem vertretbaren Rahmen.
Bei der Verwendung von Rückhaltemitteln nach
Anspruch 9 hat es sich hinsichtlich der Längentoleranzen als günstig erwiesen,
Abschnitte der Wendefalte im Versatzbereich direkt hinter den Rückhaltehaken
zu führen.
Das Kreuzen der Reihe der Rückhaltehaken
erfolgt dann in einem Trum im Bereich eines ausgebreiteten Bandes
unter gleichen oder ähnlichen
Bedingungen, während
das zweite Trum der Wendefalte in Form eines Stranges an einer definierten
Stelle die Reihe der Rückhaltehaken
kreuzt. Die hierbei auftretenden Fehler halten sich in vertretbaren
Grenzen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11
ist geeignet, das Verfahren gemäß Anspruch
1 mit vertretbarem Aufwand zu realisieren. Die Verwendung der Kombination
einzelner Führungselemente,
Faltenspanner und Leitkämme
für jedes
Faserband der Faserbandschar schafft die Gewähr für eine hohe Qualität des erzeugten
Fasergeleges.
Anspruch 12 führt zu einem geschlossenen Legungsbild
der Faserbandschar. Die Ausführung nach
Anspruch 13 vereinfacht die Handhabung der Faltenspanner für die einzelnen
Faserbänder.
Die Anordnung des Leitkammes nach
Anspruch 14 vermeidet komplizierte Synchronisationsvorgänge zwischen
Schuss- oder Diagonalleger und Versatzvorrichtung.
Mit der Unterbringung des Leitkammes
an der Versatzvorrichtung nach Anspruch 15 kann man die Masse des
Schuss- oder Diagonallegers niedrig halten.
Die Integration des Leitkammes in
den Faltenspanner – nach
Anspruch 16 – führt insbesondere bei
Verwendung eines Strangfangstabes zu einer einfachen Bauform und
Arbeitsweise der Versatzvorrichtung.
Die Ausführung nach Anspruch 17 eignet sich
insbesondere für
Diagonalleger mit Legewinkeln von etwa 45°.
Die Ansprüche 18 und 19 führen zu
weiteren Verbesserungen der Bandführung und der Ausbreitung bis
zum Schuss- oder Diagonalleger.
Die Erfindung soll nachstehend an
Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
In den dazugehörigen
Zeichnungen zeigen:
1 eine
schematische Gesamtanordnung der einem Schuss- oder Diagonalleger
zugeordneten Baugruppen,
1a das
Schema einer Faserbandführung
für einen
Schuss- oder Diagonalleger,
2 eine
schematische Draufsicht auf eine Legeanordnung mit einem Schuss-
und zwei Diagonallegern,
3, 3a bis 7, 7a verschiedene
Positionen der am Wende- und Versatzvorgang beteiligten Arbeitselemente
beim Legen einer Gruppe von drei Faserbändern,
8 eine
Darstellung des Arbeitsablaufes beim Ausbilden und Fixieren einer
Wendefalte unter Verwendung einer geschlossenen Reihe von Rückhaltenadeln
und eines Faltenspanners mit schwenkbarer Faltkante,
9 eine
Darstellung analog 8 unter Verwendung
von flexiblen Rückhaltegarnituren,
10 eine
Darstellung des Arbeitsablaufes des Wende- und Versatzvorganges
unter Verwendung einer geschlossenen Hakenreihe von Rückhaltehaken
und eines als Leitkamm ausgebildeten drehbaren Fadenspanners, wobei
die Öffnung
des Legewinkels gegen die Bewegungsrichtung der Transportkette gerichtet
ist,
11 eine
Darstellung analog der 10, wobei
die Öffnung
des Legewinkels in Bewegungsrichtung der Transportkette gerichtet
ist,
12 eine
schematische Darstellung des gruppenweisen Legens von Faserbändern in
der Anfangsphase des Wendevorganges und
13 eine
Darstellung analog der 12 in
der Endphase des Wendevorganges.
Die vorliegende Erfindung soll an
einer Legevorrichtung beschrieben werden, die vorzugsweise einer
Kettenwirkmaschine KWM als Vorverfestigungsstation zugeordnet ist.
Die Legevorrichtung besteht gemäß 2 aus zwei Diagonallegern
S1, S3 und einem Schussleger S2 zwischen den beiden Diagonallegern
S1, S3.
Für
die Fixierung der einzelnen Lagen des Geleges FG und deren Transport
zur Kettenwirkmaschine KWM ist die Anlage mit zwei bewegbaren Transportketten
T, T' ausgestattet.
Anstelle von Transportketten T, T' können
natürlich
auch andere gleichwirkende technische Mittel verwendet werden. Die
Transportketten T, T' besitzen
je eine Reihe von Führungshaken
TH und eine Reihe von nadel- oder stiftförmigen Rückhaltemitteln
TR im Abstand außerhalb
der Führungshaken
TH.
Im Bereich des oberen Trums der Transportketten
sind die Führungshaken
TH und die Rückhaltemittel
TR zum Zwecke des Zusammenwirkens mit den Führungselementen SLF nach oben
gerichtet. Jedem Schuss- oder Diagonalleger S1, S2, S3 ist im Bereich
jeder Transportkette T, T' eine
Versatzvorrichtung VA, VA1, VA2, VA3 (links) bzw. VA1', VA2', VA3' (rechts) zugeordnet.
Diese Versatzvorrichtungen VA sind relativ zu den Transportketten
T, T' bewegbar und
können
sich aber auch zeitweilig gemeinsam mit den Transportketten T, T' bewegen.
Jeder Schuss- oder Diagonalleger
S1, S2, S3 besitzt eine Führungsleiste
SL, die mit einzelnen Führungselementen
SLF versehen ist. Die Führungsflächen der
Führungselemente
SLF sind um den spitzen Legewinkel γ gegenüber der Reihe der Führungshaken
TH der Transportkette T, T' geneigt
und sind grundsätzlich
rechtwinklig zur Bewegungsbahn des Schuss- oder Diagonallegers St,
S2, S3 ausgerichtet. Die Bewegungsbahn ist somit um einen Winkel
von (90°-γ) gegenüber der
Reihe der Führungshaken
TH der Transportkette geneigt.
Jeder Schuss- oder Diagonalleger
S1, S2, S3 ist mit Antriebsmitteln (meist rechnergsteuerten Servomotoren)
für die
Führungsleiste
SL versehen, die mindestens in X- und in Y-Richtung und bei Bedarf
auch in Z-Richtung nach beliebig gestaltbaren Bewegungsgesetzen
geführt
werden können.
Jedem Schuss- oder Diagonalleger
S1, S2, S3 ist ein Gatter G1, G2, G3 zugeordnet. Dieses Gatter G
ist vorzugsweise symmetrisch zur Bewegungsachse des jeweiligen Schuss-
oder Diagonallegers S1, S2, S3 angeordnet. Seine innere Struktur
ist so ausgestaltet, dass die tangential von den Spulen abgezogenen
Faserstränge
FS oder Faserbänder – z. B.
aus 12.000 oder 24.000 Filamenten – flach und möglichst
ohne seitliche Richtungsänderung
bis zu den Führungselementen
SLF am Schuss- oder Diagonalleger S1, S2, S3 gelangen.
Eine Einheit aus Gatter G und Diagonalleger S
ist in 1 schematisch
dargestellt. Das Gatter G ist mit tangential ablaufenden Spulen
FSS ausgestattet, die vorzugsweise auf horizontalen Achsen übereinander
angeordnet sind. Die Faserstränge
FS oder die bereits auf eine Mindestbreite von etwa 5 bis 8 mm ausgebreiteten
Faserbänder
F werden über
ein kontinuierlich förderndes
Lieferwerk geführt.
Ein Schlingen ausbildender Zwischenspeicher für jedes Faserband F gleicht
die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen dem Lieferwerk und dem
Faserband am Schussleger S aus.
Zwischen dem Zwischenspeicher und
der Zuführung
zum Schussleger kann eine Ausbreitevorrichtung A vorgesehen sein,
die Ausbreitmittel für
jedes der geförderten
Faserbänder
F aufweist. Die Größe des Spreizvorganges
ist einstellbar, so dass am Schussleger S Faserbänder F ankommen, die eine vorgegebene
Faserbandbreite FB besitzen. Auf diese Faserbandbreite FB sind dann
alle Arbeitselemente, die am Legevorgang beteiligt sind, derart
ausgerichtet, dass schließlich
nach Abschluss des Legevorganges eine geschlossene Faserbandschar
FBS bereitgestellt und verlegt werden kann.
Wie bereits erwähnt, werden zwischen dem Gatter
G und dem Diagonal- oder Schussleger (S) alle Faserbänder F einzeln
geführt
und gefördert. Das
Ausbreiten der Faserbänder
F ist fakultativ. Die Größe des Ausbreitens
der Faserbänder
F hängt vom
zu erreichenden Flächengewicht
des Finalerzeugnisses ab.
In 1a ist
gezeigt, dass die Faserbänder F
bei einem einzigen Hub des Schusslegers S ohne Abstand nebeneinander
angeordnet werden. Es ist natürlich
auch zweckmäßig und
im hohen Grad wünschenswert,
wenn bei einem Hub Faserbänder
F vorgelegt werden; zwischen denen ein Abstand FA entsprechend einer
Bandbreite FB frei bleibt. Diese Lücke wird beim entgegengesetzten
Hub des Schusslegers S wieder geschlossen.
In den 3, 3a bis 7, 7a sind
die einzelnen Arbeitsschritte des Wendevorganges für eine Gruppe FG1
von Faserbändern
F beschrieben und dargestellt, zwischen denen jeweils eine Faserbandbreite FB
frei gelassen ist. Die 3, 4, 5, 6 und 7 zeigen die Arbeitselemente
in einer schematischen Draufsicht, während die dazugehörigen 3a, 4a, 5a, 6a, 7a die Arbeitselemente in einem vertikalen
Querschnitt zeigen.
In 3 ist
die Führungsleiste
SL des Diagonallegers (S) mit drei Führungselementen SLF längs der
Linie SLA ausgestattet. Der Führungsleiste
SL zugeordnet sind zwei an ihr unabhängig voneinander heb- und senkbare
Leitkämme
SFL1, SFL2. Jeder Leitkamm SFL1, SFL2 ist für eine Arbeitsrichtung zuständig. Diese
Leitkämme
SFL1, SFL2 folgen der Bewegung der Führungsleiste SL und sind z.
B. mittels Magnet oder Pneumatikkolben zu vorgegebenen Zeiten heb-
und senkbar. Die kammförmigen
Leitelemente der Leitkämme
SFL1, SFL2 sind nach unten gerichtet und können in das von den Führungselementen
SLF vorgelegte Faserband F eindringen und kleinere Gruppen der Filamente
des Faserbandes F einzeln abschnittsweise einzeln führen.
In der Endstellung des Diagonallegers
(S) greifen Faltenspanner VF, deren Faltkante VFK in der inaktiven
Position parallel zu den ankommenden Faserbändern F ausgerichtet ist, in
die Gassen zwischen den Faserbändern
F. Durch eine Schwenkbewegung um die Achse VFA wird die Faltkante
VFK über
das jeweilige Faserband F geschwenkt (s. 4, 4a).
Das untere Trum WU der Wendefalte W wird durch eine Senkbewegung
der Faltenspanner VF gemeinsam mit ihren Führungslagern VFG abgesenkt
und gelangt dabei zwischen die Führungshaken
TH der Transportkette T.
In der Phase nach den 5 und 5a bewegt sich die Führungsleiste SL des Diagonallegers
S wieder in entgegengesetzte Richtung und bildet eine Wendefalte
W aus. Das obere T rum WO dieser Wendefalte W wird durch Absenken
des Leitkammes SFL1 nahe der Reihe der Führungshaken TH der Transportkette
T fixiert. Damit sind die Voraussetzungen für die Ausführung des Versatzes der Führungsleiste
SL entgegen der Bewegungsrichtung der Transportketten T, T' gegeben.
Der Versatz ist in den 6 und 6a abgeschlossen. Die Faltenspanner VF
haben ihre Wendefalten W, insbesondere den Scheitel der Wendefalte W,
so nachgeführt,
dass eine seitliche Verschiebung des Scheitels am Faltenspanner
VF nicht erfolgt. Die Faltkante VFK ist etwa rechtwinklig zur Winkelhalbierenden
zwischen dem unteren und dem oberen Trum WU, WO der Wendefalte W
ausgerichtet. Nach vollendetem Versatz (Versatzgröße V) wird
der Leitkamm SFL1 weiter abgesenkt, so dass auch das obere Trum
WO in die Gassen zwischen den Führungshaken
TH der zweiten Hakengruppe THG2 der Transportkette T eingreift.
Die Führungsleiste
SL mit ihren Führungselementen
SLF kann diese Einlegebewegung durch einen eigenen Absenkvorgang
unterstützen.
Bis zu diesem Zeitpunkt werden die
Wendefalten W ausschließlich
durch die Führungshaken
TH der Transportkette T, den Leitkamm SFL1 und die Falten spanner
VF geführt.
Beide Trume WU, WO befinden sich im Abstand oberhalb oder außerhalb
des Wirkungsbereiches der Rückhalteelemente
TRe. Die Rückhalteelemente
TRe sind in diesem Fall einzelne Stifte, die überwiegend nach oben und leicht
nach außen
gerichtet sind. Diese Stifte befinden sich an einer vorausberechneten
Position, in der die beiderseitigen Randfasern der dort fixierten
Wendefalte W' zwischen
senkrechten Querschnitten FX, FX' der
Faserbänder
F, die sich im Bereich des unteren Trumes WU an dem ersten Führungshaken
TH (Pos. Ia) und in dem Bereich des oberen Trumes WO an dem letzten
Führungshaken
TH (Pos Ic) kreuzen, eine einheitliche Länge aufweisen. Innerhalb des
Versatzbereiches eines Faserbandes F gibt es auf der Linie der Rückhaltestifte
TRe nur einen einzigen Punkt, an dem die Randfasern einer fixierten
Wendefalte W' diese
Bedingung erfüllen.
Der vom Faltenspanner VF geführte Scheitel der
Wendefalte W wird durch eine Schwenkbewegung gemäß 7 und 7a zu
einem in seiner Länge begrenzten
Strang WS vereinigt. Dieser Vorgang ist etwa bei einem Schwenkwinkel
um die Achse VFA von 30° bis
45° abgeschlossen.
Bis zu diesem Zeitpunkt befinden sich zweckmäßig die Trume WO, WU der Wendefalte
W noch über
den Spitzen der stabförmigen
Rückhalteelemente
TRe. Beim weiteren Schwenken senken sich die Trume WO und WU weiter
nach unten und werden im Bereich der Rückhaltestifte TRe freigegeben.
Wegen des permanenten Zuges an den
Faserbändern
F durch den sich bewegenden Schussleger S wird die Wendefalte W
außerhalb
des Bereiches der Führungshaken
TH verkleinert. Der Scheitel dieser gespannten und fixierten Wendefalte
W' wird jetzt von
den Rückhaltestiften
TRe fixiert. Diese Position der Wendefalte ist in 7 anhand von Wendefalten W', die zu einem früheren Zeitpunkt
gelegt wurden, dargestellt.
Um diese Position zu erreichen gleitet
der Scheitel der Wendefalte W durch den Zug des Diagonallegers S
vom Faltenspanner VF und legt sich formschlüssig um den Rückhaltestift
TRe. Dieser Vorgang kann durch eine vertikal bewegbare Bürste VFB
unterstützt
werden. Durch die Wirkung dieser Bürste VFB gelangt die eben übertragene
Wendefalte W' auf
den tiefstmöglichen
Punkt am Rückhaltestift TRe,
so dass auf dem gleichen Stift weitere Wendefalten W' positioniert werden
können.
Der in den 3 bis 7 beschriebene
Vorgang ist in 8 nochmals
in einer einzigen Darstellung unter Verwendung modifizierter Rückhalteelemente
zusammengefasst. Die die Führungshaken TH
und eine durchgehende Reihe von Rückhaltenadeln TRn aufweisende
Transportkette T bewegt sich in dieser Darstellung von links nach
rechts. Die Darstellung der einzelnen Positionen vernachlässigt jedoch
diese Bewegung. Das zu legende Faserband F wird in der Legerichtung
90°- γ = 45° verlegt,
wobei die Öffnung
des Winkels γ gegen
die Bewegungsrichtung der Transportkette T gerichtet ist.
Die ersten Randfasern eines ankommenden Faserbandes,
die mit der Reihe der Führungshaken TH
bei Ia in Kontakt kommen, bestimmen die Lage des rechtwinkelig durch
das Faserband F geführten Querschnittes
FX, der Ausgangspunkt für
die Messung der einheitlichen Länge
aller Filamente einer Wendefalte W ist. Das Faserband F legt eine
Differenzstrecke D zurück
bis auch die gegenüberliegenden
Randfasern die Reihe der Führungshaken
TH bei IIa erreicht haben. Im Bereich des wegführenden Faserbandes F erreichen
die linken Randfasern die Reihe der Führungshaken TH bei IIc zuerst
während die
rechten Randfasern die Reihe der Führungshaken TH bei Ic zu einem
späteren
Zeitpunkt passieren. Das Ende der Wendefalte W bestimmt der Querschnitt
FX'.
Gleiche Legewinkel 90°- γ vorausgesetzt,
ist der dann entstehende Differenzbetrag im Bereich der rechten
Randfasern um den Betrag
D + D' = 2 × FB × tan γgrößer als
im Bereich der linken Randfasern. D. h., außerhalb des Bereiches der Führungshaken
TH muss eine Geometrie für
die Fixierung der Wendefalte W' gefunden
werden, bei der außerhalb
des Bereiches der Führungshaken
TH diese Differenz D + D' zwischen
den Randfasern gewährleistet
ist.
Dies ist im Bereich der Rückhaltemittel
TRe oder TRn der Transportkette in der Position Ib und IIb der Fall.
Wird der Scheitel der Wendefalte W' an diesem Punkt fixiert, kann dieselbe
dort strangförmig
geführt
werden. Im Bereich der Faserbandquerschnitte FX und FX' behalten die Einzelfasern
oder die Filamente trotz Versatz- und Wendevorgang ihre ursprüngliche
Position. Die Schlingengröße und die Spannung
der Wendefalte W' um
die Punkte Ib und IIb wird durch die Bandspannung am Schussleger
S gewährleistet.
Zwischen beiden Transportketten T, T' sind Faserbänder F gespannt, die über die
gesamte Breite – von
kleinen Differenzen abgesehen – eine gleichmäßige Spannung
und Lage besitzen.
9 zeigt
ein ähnliches
Beispiel wie 8. Der
Unterschied besteht darin, dass anstelle der Reihe der Rückhaltenadeln
TRn eine sog. Rückhaltegarnitur
TRg verwendet wird. Diese fest auf der Transportkette T, T' – vorzugsweise durch Klebeverbindung – fixierte
flexible Drahtgarnitur TRg hat eine Vielzahl über die Fläche verteilter nach oben gerichteter
Drähtchen.
Die auf die SOLL-Länge
gebrachte Wendefalte W' und
der auf die exakte Ablegeposition gebrachte Scheitel werden durch
geeignete Mittel in diese Drahtgarnitur hineingedrückt. Diese
hält die Wendefalte
W' in der vorgegebenen
Position bis der Vorverfestigungsvorgang z. B. an der Kettenwirkmaschine
KWM abgeschlossen ist.
Nach dem Abtrennen der Wendefalten
W' vom verfestigten
Fadengelege FG können
diese mittels Abstreifer aus der Drahtgarnitur TRg entfernt werden.
Die 10 zeigt
eine weitere Möglichkeit
zur Ausbildung einer fixierbaren Wendefalte W/W' auf. Auch hier bewegt sich die Transportkette
T mit ihren Führungshaken
TH und der Reihe von Rückhaltenadeln
TRN von links nach rechts. Der Querschnitt FX des ankommenden Faserbandes
F definiert hier den Legewinkel γ in
gleicher Weise wie das in Bezug auf 8 beschrieben
wurde. Das untere, ankommende Trum WU der Wendefalte W wird hier
im ausgebreiteten Zustand nicht nur in die Gassen zwischen den Führungshaken
TH sondern auch in die Gassen der Rückhaltenadeln TRn abgesenkt
und dort fixiert. Der Faltenspanner VFS ist um eine Achse parallel
zur Faltkante VFK schwenkbar und einseitig mit nadelförmigen Kämmelementen
ausgestattet.
Nach der Fixierung des Scheitels
durch den Faltenspanner VFS und nach der Aktivierung der Kämmelemente
bleibt damit während
des Versatzes das obere Trum WO der Wendefalte exakt zum Führungselement
SLF des Diagonallegers (S) ausgerichtet. Ist der Versatz vollendet,
hat das Führungselement
SLF die Reihe der Führungshaken
TH bereits wieder überquert.
Das obere Trum WO ist noch voll ausgebreitet während sich das untere Trum
WU außerhalb
der Reihe der Rückhaltenadeln
TRn längs derselben
als Strang WS' erstreckt.
Zwischenzeitlich wurde ein Strangfangstab VSF nahe der künftigen Bahn
des oberen Trums WO positioniert. Das obere Trum wird in der gezeichneten
Position in die zweite Gruppe TNG2 der Führungshaken TH an der Transportkette
T abgesenkt.
Der Leitkamm des Faltenspanners VFS
wird parallel zu den Fasern des oberen Trumes WO so geschwenkt,
dass die Leitelemente des Faltenspanners VFS in die Faltenmitte
zeigen. Der Faltenspanner VFS kann so ungehindert nach rechts oben
entfernt werden und die Fasern des von ihm geführten Faserbandes F gleiten – durch
die Spannung der Trume gezogen – als
Strang WS' auf den
Strangfangstab VSF.
Die Position des Strangfangstabes
VSF ist dabei so gewählt,
dass die rechten Randfasern der Wendefalte außerhalb der Reihe der Führungshaken TH
um den Betrag 2 × FB × tan γ (entlang
der Positionen Ia – Ib – Ic – Id) größer sind
als die Randfasern der linken Bandseite entlang der Positionen IIa – IIb – IIc – IId. Im
Bereich der Bandquerschnitte FX und FX' gibt es keine nennenswerten Längedifferenzen
der einzelnen Fasern oder Filamente des Faserbandes F.
Durch die Anwesenheit einer bestimmten Menge
von Schlichte im Faserband F sind wenige Millimeter nach dem Überqueren
der Führungshaken TH
der Transportkette T, T' bereits
keine welligen Filamente mehr erkennbar.
In 11 ist
ein ähnlicher
Vorgang aufgezeigt, wie er in Bezug auf 10 beschrieben wurde. Bei dieser Verlegeart
ist der Legewinkel γ mit
seiner Öffnung
in Bewegungsrichtung der Transportkette T offen. Das ankommende
Faserband F mit seinem zu fixierenden Querschnitt FX wird auf der
rechten Seite nach schräg
unten geführt.
Nach dem Einlegen des Faltenspanners VFS mit Kammelementen, die
durch das untere Trum WU in den Bereich der Faltkante VFK gebracht
werden, ist der Scheitel der Wendefalte W fixiert, bevor die Versatzbewegung
des Führungselementes
SLF beginnt.
Das obere Trum WO der sich ausbildenden Wendefalte
W bleibt von diesem Zeitpunkt an hinsichtlich Lage und Richtung
fixiert. Das untere Trum WU wird während der Versatzbewegung an
einen Strangfangstab VSF als Strang WS' angelegt und an einer vorberechneten
Position zunächst
fixiert. Das obere Trum WO der Wendefalte W wird nun – zwischen
Faltenspanner VFS und Führungselement SLF
gespannt – über die
zweite Gruppe THG2 der Führungshaken
TH und eine entsprechende Gruppe von Rückhaltenadeln TRn an der Transporkette
T bewegt und in die Gassen dieser Hakengruppen abgesenkt.
Ist dieser Vorgang abgeschlossen,
werden die Kammelemente des Faltenspanners VFS in eine inaktive
Position verbracht und der Faltenspanner VFS kann nach links aus
der Wendefalte W entfernt werden. Außer der Spannung des Faserbandes
F durch den Diagonalleger S sind keine weiteren Führungselemente
erforderlich. Das Faserband wird als Strang WS' an der Rückseite der Rückhaltenadeln TRn
gespannt abgelegt. Die Wendefalte W' ist zuverlässig an der Transportkette
T fixiert.
Es ist möglich, mehrere Lagen übereinander an
den gleichen Rückhaltenadeln
TRn zu fixieren. Die Länge
der rechten Randfasern beginnend beim Punkt IIa über IIb über die Rückhaltenadeln IIc bis zum Punkt
IId an den Führungshaken
TH ist (außerhalb
der Reihe der Führungshaken)
um den Betrag D + D' kürzer als
die linken Randfasern, die von der Position Ia an den Führungshaken über den
Strangfangstab VSF und die Rückhaltenadel
bei Ic bis zum Führungshaken
bei Id geleitet werden.
Auch bei dieser Anordnung treten
keine nennenswerten Längsverschiebungen
zwischen den Filamenten im Bereich der Querschnitte FX und FX' des Faserbandes
auf.
Für
die Handhabung eines Faltenspanners VF oder VFS pro Faserband F
im Bereich einer Transportkette T, T' ist es zweckmäßig, einen Raum neben dem Faserband
F für die
Führung
eines Faltenspanners VF; VFS zur Verfügung zu haben. Andererseits
sind die Fehler beim Ausbilden und Fixieren einer Wendefalte W' aus schmaleren Faserbändern F
kleiner als bei Faserbändern
F mit einer größeren Breite.
Schließlich
ist es hinsichtlich der Leistungsfähigkeit einer Legeanordnung
angebracht, möglichst viele
Faserbänder
F gleichzeitig bei einem Hub des Diagonallegers S zu verlegen. Aus
diesen Gründen werden
die Schuss- oder Diagonalleger S mit Führungsleisten SL ausgestattet,
die gruppenweise angeordnete Führungselemente
SLF aufweisen.
Im Beispiel nach der 12 besitzt die Führungsleiste SL eine erste
Gruppe FG1 und eine zweite Gruppe FG2 von Führungselementen SLF. Innerhalb
einer Gruppe FG1, FG2 ist der Abstand FA so gewählt, dass zwischen den von
den Führungselementen
SLF geführten
Faserbändern
F ein Abstand von einer Faserbreite FB gewährleistet ist. Zwischen den
beiden Gruppen FG1 und FG2 ist ein Abstand FAG von zwei Faserbandbreiten
2 × FB
vorgesehen. Die Größe der jeweiligen
Gruppen ist beliebig. Die Gruppen FG1, FG2 sollten jedoch immer
paarweise eine gleiche Anzahl von aktivierbaren Führungselementen
SLF1, SLF2 besitzen.
Die Größe des Versatzes (V) bestimmt
sich aus der Summe der Breite FB' der
Faserbänder
F einer Gruppe FG1 oder FG2 – gemessen
in der Ebene der Führungshaken
TH der Transportketten – multipliziert
mit zwei. Berücksichtigt
man diese mathematischen Beziehungen, entsteht nach Abschluss des Legevorganges
ein Fasergelege FG aus Faserbändern
F, das lückenlos
ist. Das aus dem Fasergelege FG hergestellte Finalprodukt hat durch
Umgießen
mit Kunststoffen oder Harzen eine hohe Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Festigkeit
und hinsichtlich seiner Dicke.
Die 13 zeigt,
wie dann jeweils beim Rückhub
des Diagonallegers S die zeitweilig frei gelassenen Lücken zwischen
den Faserbändern
F aufgefüllt
werden.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung
besteht darin, Vorkehrungen zu schaffen, dass beide Trume der Wendefalte
im ordentlich ausgebreiteten Zustand während der Ausführung des
Versatzes zeitweilig oder bleibend fixiert und an die Gruppen THG1,
THG2 der Führungshaken
TH übergeben werden.
Die sich zwischen den beiden Gruppen THG1, THG2 erstreckenden Teile
der Wendefalte W' sind
an der Transportkette mittels stift- oder nadelförmigen Rückhalteelemen ten TRe, TRn,
TRg so zu fixieren, dass die einzelnen Fasern der gesamten Wendefalte
zwischen den Querschnitten FX und FX' stets eine gleiche Länge besitzen.
Zu diesem Zweck ist es sinnvoll,
einen Querschnittsbereich der Wendefalte im Bereich des oberen oder
des unteren Trums mittels Hakenreihe (Führungshaken TH oder Rückhaltenadeln
TRn), die parallel zur Transportkette gerichtet ist, zu fixieren
und von dort die Wendefalte strangförmig zu einem Strangfangstab
VSF zu bringen, von dem aus die einzelnen Fasern der Wendefalte
W' strahlenförmig zu einer
zweiten Hakengruppe THG2 oder THG1 an den Führungshaken TH geführt werden.
So ist man in der Lage, jede Längsverschiebung
der Einzelfilamente innerhalb der Querschnitte FX und FX' zu vermeiden. Hierbei
ist es gleichgültig, ob
z. B. der Faltenspanner VF durch eine bestimmte Ausbildung selbst
die Funktion des Strangfangstabes VSF übernimmt oder ob ein gesonderter
Strangfangstab VSF zunächst
an der Versatzvorrichtung VA und schließlich an der Transportkette
T in Form eines Rückhalteelementes
TR vorgesehen ist.