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Die
Erfindung betrifft eine Multiaxialmaschine mit einer durch einen
ersten Antrieb bewegten Fadenlegeeinrichtung, die mindestens eine
Fadenlage auf oder in einer Transportanordnung ablegt, mit der die
Fadenlage einer Verfestigungseinrichtung zuführbar ist, einem Fadenvorrat
und einem Fadenspeicher zwischen dem Fadenvorrat und der Fadenlegeeinrichtung.
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Eine
derartige Multiaxialmaschine ist beispielsweise aus
DE 10 2004 012 305 B3 bekannt.
Die Transportanordnung ist durch zwei Transportketten gebildet,
die jeweils mehrere Führungshaken
aufweisen, in die die Fäden
der Fadenlage eingelegt werden. Der Fadenleger fährt dabei quer zur Transportrichtung
der Transportanordnung oder unter einem beliebigen Winkel, der größer ist
als 0°,
um die Fadenlagen abzulegen. Dabei werden die die Fadenlagen bildenden
Fäden aus
einem Fadenvorrat abgezogen, der beispielsweise durch ein Spulengatter
gebil det sein kann. Wenn mehrere Fadenlagen in der Verfestigungseinrichtung
miteinander verbunden worden sind, dann ist ein textiles Flächengebilde
entstanden, dessen Fadensysteme multiaxial zueinander ausgerichtet
sind. Der typische Aufbau eines solches textilen Flächengebildes
weist Fadenlagen auf, deren Fadenlagen in 0°, +45°, 90° und –45° orientiert sind.
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Da
sich die Fadenlegeeinrichtung hin und her bewegt, kann sie die Fäden nicht
gleichmäßig aus
dem Fadenvorrat abziehen. Die Fäden
werden vielmehr diskontinuierlich abgezogen. Dadurch wird das Ausbilden
der Fadenlagen mit hoher Produktivität behindert, weil beim diskontinuierlichen
Fadenabzug auftretende Fadenbeschleunigungs- und Fadenabzugsgeschwindigkeitsspitzen
dazu führen,
daß die Fadenspannung
bei der Fadenzuführung
variiert. Dies erschwert das sichere Fixieren der einzelnen Fäden in den
Halte- bzw. Umschlingungselementen der Transportanordnung. Die Fadenspannung
sinkt insbesondere an der entscheidenden Stelle ab, nämlich dann,
wenn der Faden in die Halte- bzw. Umschlingungselemente der Transportanordnung
eingebracht wird.
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Man
verwendet daher Fadenbremsen. Diese können aber nicht verhindern,
daß sich
die Fadenspannung bei der Fadenzuführung ändert, sondern sie tragen nur
dazu bei, daß eine
gewisse Mindestspannung beim Fadeneintrag gewährleistet wird. Sie haben somit
Einfluß auf
die realisierbare Spannung der gestreckt eingetragenen Fäden der
einzelnen Fadenlagen. Sie erhöhen
allerdings sowohl die maximale als auch die durchschnittliche Fadenspannung, was
sich negativ auf die Lebensdauer der am Eintragssystem beteiligten
Elemente (Fadenlegeeinrichtung, Transportanordnung) auswirkt. Darüber hinaus steigt
durch eine durch Bremsen erhöhte
Fadenspannung beim Einzug das Risiko von Fadenbrüchen. Durch den aus dem diskontinuierlichen
Fadenverbrauch resultierenden Fadenabzug ergeben sich hohe Fadenbeschleunigungen.
Dadurch entstehen große
Fadenballone, wenn die Fäden
von Spulenkörpern
abgezogen werden. Dies führt
ebenso zu einem erhöhten
Fadenbruchpotential.
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Auch
die Verwendung eines Fadenspeichers an sich löst das Problem nicht. Im bekannten
Fall weist der Fadenspeicher eine Rolle auf, die den Faden oder
die Fäden
mit Gewichtskraft nach unten zieht. Auch hierdurch wird lediglich
eine gewisse Mindestspannung aufrecht erhalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Multiaxialmaschine mit
hoher Produktivität
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Multiaxialmaschine der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Fadenspeicher
eine durch einen zweiten Antrieb längenveränderbare Speicherstrecke aufweist, wobei
der zweite Antrieb mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die
den zweiten Antrieb in Abhängigkeit
von der Bewegung der Fadenlegeeinrichtung steuert.
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Mit
dieser Ausgestaltung ist es möglich,
die Fäden,
die später
die abzulegende Fadenlage bilden, mit einer zumindest nahezu gleichförmigen Geschwindigkeit
von dem Fadenvorrat abzuziehen, beispielsweise von einem Spulengatter.
Gleichzeitig kann man die Fadenspannung, unter der die Fäden beim
Ablegen auf der Transportanord nung stehen, ebenfalls weitgehend
gleichförmig
halten. Dies wird dadurch erreicht, daß der Fadenspeicher eine gewisse
Länge von
Fäden aufnehmen
kann, wenn sich die Fadenlegeeinrichtung langsam bewegt oder der
Fadenverbrauch niedrig ist. Im Gegensatz dazu gibt der Fadenspeicher
die benötigte
Länge der
Fäden ab, wenn
sich die Fadenlegeeinrichtung schneller bewegt oder der Fadenverbrauch
erhöht
ist. Allerdings erfolgt diese Aufnahme und die Abgabe der entsprechenden
Fadenlängen
nunmehr gesteuert, so daß die
Spannung in den Fäden
gleich gehalten werden kann und gleichzeitig die Geschwindigkeit,
mit der die Fäden
von dem Fadenvorrat abgezogen werden, ebenfalls weitgehend gleichförmig gehalten
werden kann. Die Summe der "Geschwindigkeiten" von Fadenlegeeinrichtung
und Fadenspeicher wird also sozusagen konstant bzw. zumindest nahezu
konstant gehalten.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Steuereinrichtung den zweiten Antrieb in Abhängigkeit vom ersten Antrieb
steuert. Über
den ersten Antrieb läßt sich
auf einfache Weise die Information über die Bewegung der Fadenlegeeinrichtung
gewinnen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man eine
Bewegungskurve für
die Fadenlegeeinrichtung vorgibt, die vom ersten Antrieb abgefahren
werden muß.
Wenn diese Bewegungskurve auch in der Steuereinrichtung hinterlegt
ist, die den zweiten Antrieb steuert, dann läßt sich der zweite Antrieb
problemlos in Abhängigkeit
von der Bewegung der Fadenlegeeinrichtung steuern und damit in Abhängigkeit
vom Fadenverbrauch im Fadenspeicher.
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Es
ist bevorzugt, daß der
erste Antrieb mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Damit läßt sich eine
direkte Kopplung zwischen dem ersten Antrieb und dem zweiten Antrieb,
also dem des Fadenspeichers, realisieren und zwar über die
Steuereinrichtung. Insbesondere dann, wenn der erste Antrieb von der
Steuereinrichtung nicht nur angesteuert wird, sondern er die Position
der Fadenlegeeinrichtung auch an die Steuereinrichtung zurückmeldet,
kann man eine sehr genaue Ansteuerung des Fadenspeichers erreichen,
so daß die
Strecke im Fadenspeicher, die die Fäden aufnimmt, eine solche Länge hat, daß die Fäden gleichmäßig vom
Fadenvorrat abgezogen und mit einer gleichförmigen Spannung an die Fadenlegeeinrichtung
abgegeben werden können.
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Vorzugsweise
ist die Speicherstrecke durch mindestens eine Umlenkeinrichtung
begrenzt, die durch den zweiten Antrieb verlagerbar ist. Dies ist eine
besonders einfache Ausgestaltung, um den Fadenspeicher mit einer
veränderbaren
Aufnahmefähigkeit
auszustatten. Allerdings ist die Umlenkeinrichtung nun nicht mehr
durch eine Federkraft oder eine Gewichtskraft gesteuert, sondern
durch den zweiten Antrieb, so daß Fadenspannungsschwankungen
beim Ablegen der Fäden
weitgehend vermieden werden können.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Umlenkeinrichtung horizontal verlagerbar ist. Dies hat den Vorteil, daß man Gewichtskräfte praktisch
vernachlässigen kann.
Auch kann der zweite Antrieb etwas einfacher ausgestaltet werden,
weil er nur noch die Reibungskräfte
bei der Bewegung der Umlenkeinrichtung, nicht jedoch die Schwerkraft überwinden
muß.
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Vorzugsweise
ist der Fadenspeicher oberhalb der Fadenlegeeinrichtung angeordnet.
Damit lassen sich die Wege zwischen dem Fadenspeicher und der Fadenlegeeinrichtung
relativ kurz halten, so daß die
Gefahr einer weiteren Beeinflussung der Spannung durch Fremdeinflüsse klein
bleibt.
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Vorzugsweise
ist die Speicherstrecke parallel zur Bewegungsrichtung der Fadenlegeeinrichtung angeordnet.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Fadenlegeeinrichtung
ein "Band" aus mehreren parallel
zueinander ausgerichteten Fäden
legt. Die einzelnen Fäden
dieses Bandes werden dann gleichartig behandelt.
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Vorzugsweise
ist am Eingang und/oder am Ausgang der Speicherstrecke eine Fadenvereinzelungseinrichtung
angeordnet. Eine Fadenvereinzelungseinrichtung kann beispielsweise
durch ein Riet oder durch eine Lochplatte gebildet sein. Sie sorgt dafür, daß man den
Fadenspeicher gleichzeitig dafür verwenden
kann, die einzelnen Fäden
bandförmig auszubreiten.
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Bevorzugterweise
ist der Ausgang des Fadenspeichers ortsfest angeordnet und die Steuereinrichtung
berücksichtigt
beim Ansteuern des zweiten Antriebs einen Abstand zwischen einer
aktuellen Position der Fadenlegeeinrichtung und dem Ausgang der
Speichereinrichtung. Wenn sich die Fadenlegeeinrichtung hin und
her bewegt, dann ändert
sich auch der Abstand zwischen dem Ausgang des Fadenspeichers und
der Fadenlegeeinrichtung. Wenn man diese Abstandsänderung
mit berücksichtigt, dann
kann man den Abzug der Fäden
aus dem Gatter oder einem anderen Fadenvorrat gleichmäßiger gestalten
und auch die Spannung gleichförmig
halten, unter der die Fäden
auf der Transportanordnung abgelegt werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Multiaxialmaschine,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Fadenspeichers und
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3 eine
Schemaansicht zur Erläuterung der
Funktion der Multiaxialmaschine.
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Eine
Multiaxialmaschine 1 weist eine Wirkmaschine 2 mit
einem Wirkbereich 3 auf, der als Verfestigungseinrichtung
dient, wie nachfolgend erläutert
werden wird.
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Eine
Transportanordnung aus einem ersten Längsförderer 4 und einem
zweiten Längsförderer 5 ist
vorgesehen, um Fäden
zum Wirkbereich 3 zu transportieren. Die Fäden werden
dabei in Fadenlagen auf den Längsförderern 4, 5 abgelegt.
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Hierzu
ist eine erste Fadenlegeeinrichtung 6 vorgesehen, die Fäden 7 aus
einem Spulengatter 8a abzieht und unter einem Winkel von
90° zur
Bewegungsrichtung der Längsförderer 4, 5 auf
bzw. in den Längsförderern 4, 5 ablegt.
Eine zweite Fadenlegeeinrichtung 8 ist vorgesehen, die
Fäden 9 von
einem Spulengatter 10 abzieht und diese Fäden 9 als
Fadenlage unter einem Winkel von etwa 45° zur Bewegungsrichtung der Längsförderer 4, 5 auf
bzw. in den Längsförderern 4, 5 ablegt.
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Beide
Fadenlegeeinrichtungen sind in an sich bekannter Weise so ausgebildet,
daß sie
die von den Spulengattern 8a, 10 abgezogenen Fäden parallel
nebeneinander legen, so daß auf
den Längsförderern 4, 5 zwei
Fadenlagen entstehen, in denen jeweils die Fäden dicht an dicht und Seite
an Seite nebeneinander angeordnet sind. Diese beiden Fadenlagen
werden dann im Wirkbereich 3 durch einen Wirkvorgang unter
Zuhilfenahme von Wirkfäden
miteinander verbunden, so daß ein
textiles Flächengebilde
entsteht. Anstelle des Wirkens kann man auch andere Möglichkeiten
zum Verfestigen nutzen. Natürlich
können
auch noch mehr als die beiden dargestellten Fadenlegeeinrichtungen
vorgesehen sein, beispielsweise eine weitere Fadenlegeeinrichtung, die
die Fäden
unter einem Winkel von –45° legt. Auch kann
eine Fadenzufuhr vorgesehen sein, die die Fäden parallel zu den Längsförderern 4, 5 zuführt und eine
sogenannte 0°-Lage
bildet. Diese Lage kann an beliebiger Stelle ebenfalls durch eine
Fläche
ergänzt werden,
die sich mit dem verwendeten Verfestigungsverfahren mit den übrigen Lagen
verbinden läßt.
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Jeder
Fadenlegeeinrichtung 6, 8 ist ein Fadenspeicher 11, 12 zugeordnet,
der anhand von 2 näher erläutert werden soll. Das Zusammenwirken
von Fadenlegeeinrichtung 6 und Fadenspeicher 11 wird
anhand von 3 erläutert. Da die Fadenspeicher 11, 12 gleich
aufgebaut sind, erfolgt die Erläuterung
nur anhand des Fadenspeichers 11.
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Der
Fadenspeicher 11 weist eine Traverse 13 auf, die
an Stützen
A, B oberhalb des Bewegungsbereichs der Fadenlegeeinrichtung 6 gehalten
ist. Die Traverse 13 ist ortsfest.
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An
der Traverse hängt
eine Umlenkeinrichtung 14, die entlang der Traverse 13 in
beide Richtungen bewegbar ist. Hierzu ist die Umlenkeinrichtung 14 durch
einen Antrieb 15 angetrieben.
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Die
vom Spulengatter 8a kommenden Fäden 7 werden durch
eine Umlenkeinrichtung 16 so umgelenkt, daß sie parallel
zueinander verlaufen, und dann durch ein Lochblech 17 und/oder
ein Riet 18 der Umlenkeinrichtung 14 zugeführt. Von
der Umlenkeinrichtung 14 kommen die Fäden 7 über ein
zweites Riet 19 und ein weiteres Lochblech 20 zu
einer weiteren Umlenkeinrichtung 21, die einen Ausgang
des Fadenspeichers 11 bildet. Die Umlenkeinrichtung 21 ist
ortsfest an der Stütze
B gehalten und kann, wie die Umlenkeinrichtung 14 auch,
als Umlenkrolle ausgebildet sein.
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Die
Lochbleche 17, 20 bzw. die Riete 18, 19 bilden
Fadenvereinzelungseinrichtungen, die u.a. dafür sorgen, daß die Fäden 7 parallel
zueinander ausgerichtet bleiben, wenn sie durch den Fadenspeicher 11 geführt werden.
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3 zeigt
nun in stark schematisierter Form das Zusammenwirken des Fadenspeichers 11 mit
der Fadenlegeeinrichtung 6. Gleiche Elemente wie in den 1 und 2 sind
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Einige Elemente, beispielsweise
die Lochbleche 17, 20 und die Riete 18, 19 sowie
die Umlenkeinrichtung 16 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen
worden.
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Die
Fadenlegeeinrichtung 6 ist durch einen Antrieb 22 angetrieben.
Dieser Antrieb 22 bewegt die Fadenlegeeinrichtung 6 nach
einer vorgegebenen Bewegungskurve von dem ersten Längsförderer 4 zum
zweiten Längsförderer 5 und
wieder zurück.
Dabei muß die
Fadenlegeeinrichtung 6 im Bereich der Längsförderer jeweils kurz verharren,
um die Fäden 7 ablegen
zu können.
Um eine möglichst
hohe Produktivität
zu erreichen, wird die Fadenlegeeinrichtung im Bereich zwischen
den beiden Längsförderern 4, 5 möglichst
schnell bewegt und entsprechend beschleunigt.
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Um
eine Fadenspannung FZ der Fäden 7 möglichst
konstant zu halten und gleichzeitig die Abzugsgeschwindigkeit der
Fäden 7 aus
dem Spulengatter 8a ebenfalls möglichst konstant zu halten,
sind nun die beiden Antriebe 15, 22 mit einer
Steuereinrichtung 23 verbunden. Die Steuereinrichtung 23 steuert
den ersten Antrieb 22 der Fadenlegeeinrichtung 6 nach
der oben erwähnten
Bewegungskurve. Sie steuert darüber
hinaus auch den zweiten Antrieb 15 der Umlenkeinrichtung 14 so,
daß die
Abzugsgeschwindigkeit der Fäden 7 aus
dem Spulengatter 8a konstant bleibt. Wenn also die Fadenlegeeinrichtung 6 ihre
Geschwindigkeit verringert und sie schließlich sogar kurzzeitig stoppt,
dann wird die Umlenkeinrichtung 14 entsprechend schneller
angetrieben, so daß der
Absolutwert der Summe der Geschwindigkeiten von Fadenlegeeinrichtung 6 und
Umlenkeinrichtung 14 immer konstant bleibt. Dabei kann
die Steuereinrichtung 23 natürlich auch die aktuelle Position
der Fadenlegeeinrichtung 6 berücksichtigen, weil sich ein
Abstand zwischen der Fa denlegeeinrichtung 6 und dem Ausgang
des Fadenspeichers 11, also die Umlenkeinrichtung 21,
fortlaufend ändert.
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Eine
noch bessere Steuerung ergibt sich dann, wenn die Position von Fadenlegeeinrichtung 6 und
Umlenkeinrichtung 14 an die Steuereinrichtung 23 zurückgemeldet
wird. Dies ist durch Signalleitungen 24, 25 symbolisiert.
Die Steuereinrichtung "weiß" dann immer, wie
sie die Umlenkeinrichtung 14 in Abhängigkeit von der Bewegung der
Fadenlegeeinrichtung 6 steuern muß.
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Der
Fadenspeicher 11 ist oberhalb der Fadenlegeeinrichtung 6 angeordnet,
so daß er
im Grunde keinen zusätzlichen
Bauraum benötigt.
Im Fadenspeicher ist eine Speicherstrecke 26 ausgebildet,
deren Länge
durch die Position der Umlenkeinrichtung 14 bestimmt ist.
Diese Speicherstrecke 26 erstreckt sich parallel zur Bewegungsrichtung
der Fadenlegeeinrichtung 6. Dementsprechend ist bei einem
ausgebreiteten Band von mehreren nebeneinander angeordneten Fäden nur
eine Umlenkung des Bandes senkrecht zur Breitenerstreckung erforderlich,
so daß die
Struktur des Bandes und damit die Spannungen der Fäden nicht
geändert
werden müssen.