DE69122070T2

DE69122070T2 - Vorrichtung zum Ablegen von Fasern

Info

Publication number: DE69122070T2
Application number: DE69122070T
Authority: DE
Inventors: Boyd L Hatch; Keith G Shupe
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Northrop Grumman Innovation Systems LLC
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: EP0493739B1; EP0493739A1; DE69122070D1; US5290389A; CA2057222A1; CA2057222C; ES2095287T3; JPH04341829A; JP3329845B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Faserplaziersystem mit einem zum Aufbringen von Fasern auf einen Dorn geeigneten Kopf zum Formen eines röhrenförmigen Gegenstands.
Bei den derzeitigen Faserwickelsystemen werden faserige Rovings oder Fasern, die mit einem aushärtbaren Harz imprägniert sind, in einem schraubenförmigen Muster in mehreren übereinanderliegenden Schichten auf einen Dorn gewickelt, um einen röhrenförmigen Gegenstand herzustellen. Bei den meisten Arten des Faserwickelbetriebs gelangen die Rovings durch ein Zuführauge oder von einer Zuführrolle über einen Luftzwischenraum auf das Teil. Bei derartigen Systemen können während des Betriebs keine Fasern hinzugefügt oder weggelassen werden, um eine Anpassung an die sich ändernden Konturen des zu wickelnden Teiles durchzuführen. Des weiteren sind derartige Systeme auf Fasermuster mit geodätischen oder natürlichen Pfaden beschränkt. Konventionelle Bandlegesysteme ermöglichen im allgemeinen das Positionieren der Rovings aufflachen oder schwach konturierten Oberflächen. Diese Systeme können jedoch keine dreidimensionalen Konturen ohne Faserspalte oder Überappungen wickeln, wenn nicht ein unpraktikabel schmales Band verwendet werden soll. Bandleger können die Bandbreite nicht variieren, ohne das gesamte Band enden zu lassen.
Das Unvermögen, die Bandbreite während des Wickeins von Teilen mit nicht gleichmäßigem Querschnift, wie etwa von Rümpfen, spitz zulaufenden Tragflächenhäuten, Domen oder Nasenkoni von Flugkörpern, zu ändern, führt in dem Wickeband zu Überlappungen oder zur Spaltbildung. Das Unvermögen, eine Faser unter dem optimalen Winkel genau zu plazieren, führt dazu, daß die Konstruktionen schwerer als notwendig werden. In einigen Fällen führt dies zu einer Konstruktion, die nicht automatisiert werden kann, und die im Vergleich zu einem entsprechenden Metallteil keine Kosten- oder Gewichtsersparnis bringt.
in der EP-A-0 370 507 wird ein Faserplaziersystem beschrieben, welches viele Nachteile der Faserwickesysteme überwindet. Das dort beschriebene System kann gemäß Computer-Befehl irgendeine oder alle der 32 verfügbaren Fasern auswählen und enden lassen und sie dem Dorn zuführen. Dieses System ermöglicht, daß die Bandbreite automatisch zwischen einer und 32 Fasern variiert werden kann und ermöglicht auch einen vollständigen Bandabschluß und Neustart.
Auf eine Einschränkung dieser Konstruktion ist man aufgrund des Kabelbetätigungssystems gestoßen, welches für die Schneid- und Zuführvorrichtung verwendet wird. Das Betätigungssystem dieser Konstruktion besteht aus entfernt angeordneten Pneumatikzylindern, die an flexible Kabel angeschlossen sind, welche die mechanische Kraft an den Förderkopf weiterleiten. Es wurde herausgefunden, daß dieses Kabesystem die Betätigungsgeschwindigkeit begrenzt, was insbesondere bei dem Schneidmechanismus kritisch sein kann. Das Vorhandensein des Kabelsystems führt auch dazu, daß das Austauschen des Förderkopfes nur langsam erfolgen kann und schwierig ist.
Wünschenswerter ist ein Förderkopf mit einem Betätigungsverfahren, welches die Installation und den Ausbau des Kopfes erleichtert und gleichzeitig schnellere Betätigungsgeschwindig keiten ermöglicht. Der Förderkopf wäre auch einfach auseinanderzunehmen und zu reinigen, wodurch die Stillstandszeit reduziert wird.
Als zusätzliche Einschränkung der bekannten Konstruktion wurde die Faseransammlung an den Nutöffnungen der Führungstableffs ausfindig gemacht. Die bekannte Konstruktion wies scharfe Ecken auf, die dazu neigten, Fasern festzuhalten und eine Ansammlung zu verursachen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Faserplazierfördersystem mit einem Kopf zu schaffen, der im allgemeinen von der Art des in der EP-A-0 370 507 beschriebenen Kopfes ist, jedoch ein einfacheres und schnelleres Betätigungsverfahren ermöglicht, während die Stillstandszeit der Maschine reduziert wird.
Erfindungsgemäß wird ein pneumatisch angetriebenes Betätigungsmodul direkt an dem Förderkopf vorgesehen. Dieses pneumatische Modul beinhaltet kleine Luftzylinder, die vorzugsweise an den Stellen einzelner Schneidvorrichtungen und einzelner Zuführrollen angeordnet sind. Das Modul ist mittels Schneillösehebeln direkt an dem Förderkopf montiert, um die Demontage und das Reinigen des Kopfes zu erleichtern. Die Luftversorgungsleitungen sind mit Schnellverbindungsstücken für Mehrfachschläuche ausgerüstet, um das Entfernen oder den Austausch des Kopfes zu vereinfachen.
Des weiteren ist bei dieser Erfindung das Führungstablett verlagert worden, um eine gleichwinklige Faserbahn zu schaffen. Sowohl die obere als auch die untere Faserbahn treten unter demselben Winkel in das Tablett ein, wodurch die Spannung und die Faserumwicklung um die Bandformer vergleichmäßigt wird. Die Führungstabletts sind auch derart konstruiert, daß sie eine Faseransammlung an den Nutöffnungen reduzieren. Ein glatter Radius ist an den Seiten einer jeden Nut ausgebildet, um die Faseransammlung zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung sieht auch eine synergistische mit Hartchrom und Teflon imprägnierte Oberfläche an den Faserführungstabletts vor. Diese Beschichtung reduziert die Ansammlung von Faserrückständen und erleichtert die Kopfreinigung.
Des weiteren verwendet die vorliegende Erfindung einen gänzlich umschlossenen Kettenontriebsmechonismus, um ein Drehmoment von dem Zuführmotor zu den Zuführrollen zu übertragen. Dieser Antriebsmechanisrnus ist mit einem einzelnen Schnelllöseknopf an dem Kopf montiert. Die Zeit zum Entfernen des Antriebsmechanismus zwecks Wartung ist von drei bis vier Minuten auflediglich einige Sekunden reduziert. Der neue Antrieb reduziert auch die Belastung auf die Kupplungswellenlager, was ein vorzeitiges Versagen vermeidet.
Der Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen neuen Motor auf, der mit einem eingebauten Geschwindigkeitsmesser versehen ist, um die Motordrehzahl zu überwachen und eine Rückmeldung an ein Synchronisiersteuersystem zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise an die Förderrolle ein Geschwindigkeitsmesser angeschlossen, um die Faserablegegeschwindigkeit zu überwachen. Durch Verwendung dieses Geschwindigkeitsmessers und eines Steuersystems kann die Geschwindigkeit, mit der die Fasern aus dem Kopf ausgebracht werden, mit der Faserableggeschwindigkeit synchronisiert werden. Ein Geschwindigkeitsmesser kann auch an den Motor der Zuführrollen angeschlossen sein, um die Drehzahl des Motors zur Durchführung einer derartigen Synchronisierung mit der Förderrolle zu überwachen.
Es ist auch beabsichtigt, anstatt der Geschwindigkeitsmesser zum Synchronisieren der Drehzahl des Antriebsmotors der Zuführrollen mit der Drehzahl der Förderrolle eine Positionskodiereinrichtung zu verwenden, um dadurch zur Steuerung des Antriebsmotors die Stellung der Förderrolle zu überwachen.
Angesichts des oben Gesagten, ist die vorliegende Erfindung auf ein Faserpaziersystem gerichtet, bei dem ein Schneid-/Zuführ-Förderkopf zum Wickeln mehrerer ein Wickelband bildender Fasern auf einen Dorn verwendet wird, um einen unregelmäßig geformten Gegenstand zu formen. Der Schneid-/Zuführ-Förderkopf beinhaltet: (a) mehrere Pfade zum Führen von betroffenen mehreren Fasern von einem Einlaß zu einem Auslaß des Förderkopfes; (b) eine Einrichtung zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern; (c) eine Einrichtung zum Weiterbefördern der mehreren Fasern in Richtung des Dorns, und (d) ein Schneid- /Zuführ-Betätigungsmodul, welches (i) eine Einrichtung zum selektiven Betätigen der Einrichtung zum seiektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern und (ii) eine Einrichtung aufweist, die in Verbindung mit der Einrichtung zum Weiterbefördern das selektive Zuführen der mehreren Fasern bewirkt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind schnell lösbare Handhebel zum Sichern des Schneid-/Zuführ-Betätigungsmoduls an dem Kopf vorgesehen. Vor dem Sichern der Schneid-/Zuführ-Betätigungsmodule an dem Förderkopf werden die Module an diesem z.B. mit Hilfe von Paßstiften festgelegt, obwohl auch andere Einrichtungen zum Festlegen vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß weist die Einrichtung zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern mehrere Messer auf, die so angeordnet sind, daß sie sich selektiv in Richtung der betreffenden Fasern der mehreren Fasern bewegen können. Die Einrichtung zum selektiven Betätigen der Einrichtung zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern weist mehrere Luftzylinder auf, die so angeordnet sind, daß sie die betreffenden Messer der mehreren Messer selektiv betätigen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhalten die mehreren Messer ein Schneidbaugruppenmodul, das zwischen den Fasern und dem Schneid-/Zuführ- Modul angeordnet ist.
Des weiteren weist die Einrichtung zum Weiterbefördern der mehreren Fasern erfindungsgemäß eine angetriebene Rolle auf und die Einrichtung zum Bewirken des selektiven Zuführens der mehreren Fasern weist mehrere Mitnehmerteile und entsprechend mehrere Luftzylinder auf, die so angeordnet sind, daß sie die Mitnehmerteile selektiv in Richtung der angetriebenen Rolle bewegen können.
Des weiteren weisen die Mitnehmerteile erfindungsgemäß Klemmrollen auf, die an entsprechenden schwenkbar angebrachten Trägern montiert sind, wobei die Träger zum Klemmen ausgewählter Fasern zwischen entsprechenden Rollen der Klemmrollen und der angetriebenen Rolle in Richtung der angetriebenen Rolle bewegbar sind.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise jeder Luftzylinder über flexible Schläuche mit Energie versorgt, die mittels schnell lösbarer Verbindungsstücke angebracht sind.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung können die Schneid-/Zuführ- Betätigungsmodule von den Fasern entfernt werden, während sich die Fasern durch den Kopf erstrecken, ohne daß es erforderlich ist, die Fasern zu bewegen.
Erfindungsgemäß ist ebenso ein Faserklemm-Modul vorgesehen, das mehrere Luftzylinder aufweist und als Einheit von dem Kopf entfernt werden kann.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Führungstablett vorgesehen, das mehrere Nuten zum Führen der entsprechenden Fasern der mehreren Fasern aufweist. Die Nuten weisen abgerundete und glatte Einläufe auf und sind vorzugsweise mit einer mit Teflon imprägnierten Hartchrombeschichtung bedeckt.
Des weiteren weist dos Führungstablett einen oberen Teil und einen unteren Teil, der am Einlaß des Kopfes von dem oberen Teil beabstandet ist, auf, wobei der obere Teil und der untere Teil in Richtung auf den Auslaß zu zusammenlaufen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind der obere Teil des Tabletts und der untere Teil des Tabletts gleich lang und dazu geeignet, die Fasern unter gleichen Winkeln aufzunehmen.
Des weiteren sind der obere Teil des Tabletts und der untere Teil des Tabletts einheitlich ausgebildet.
Darüber hinaus weist die Einrichtung zum Weiterbefördern der mehreren Fasern eine Rolle auf, die von einem Antriebsmodul angetrieben wird, welches mittels eines einzelnen schnell lösbaren Knopfes an dem Kopf befestigt ist.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist des weiteren ein Gewindebolzen vorgesehen, der aus dem Kopf hervorsteht, wobei das Antriebsmodul auch ein Gehäuse aufweist, welches mittels des schnell lösbaren Knopfes, der auf den Bolzen geschraubt wird, an dem Kopf befestigt ist.
Des weiteren ist eine Förderrolle vorgesehen, die mit einem Geschwindigkeitsmesser zur Überwachung der Geschwindigkeit der Faserplazierung auf dem Dorn verbunden ist.
Zusätzlich weist das Antriebsmodul weiterhin einen Antriebsmotor und eine Steuereinrichtung für den Antriebsmotor auf, wobei die Steuereinrichtung die Drehzahl des Antriebsmotors mit der Drehzahl der Förderrolle in Abhängigkeit von Signalen, die von dem Geschwindigkeitsmesser empfangen wurden, synchronisieren kann.
Darüber hinaus kann ein zweiter Geschwindigkeitsmesser vorgesehen werden, der zum Überwachen der Drehzahl des Motors mit dem Antriebsmotor verbunden ist.
Wie oben erwähnt, kann die Überwachung Drehstellung der Förderrolle alternativ eine Positionskodiereinrichtung vorgesehen werden. Des weiteren kann eine Antriebsmotorsteuereinrichtung für den Antriebsmotor vorgesehen werden, wobei die Steuereinrichtung die Drehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit von Signalen, die von der Positionskodiereinrichtung empfangen wurden, steuern kann.
Die obigen und zusätzliche Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Es wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die ein nicht beschränkendes Beispiel darstellen. Es zeigen
Fig. 1 eine isometrische Rückseitenansicht eines Faserfördersystems und eines Dorns, um den herum die Fasern mittels der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden;
Fig. 2 eine isometrische Vorderseitenansicht der an der Faserplaziermaschine verwendeten Förderkopfbaugruppe;
Fig. 3 eine explosionsartige Teilansicht der Figur 2;
Fig. 4 eine isometrische Rückseitenansicht in Explosionsdarstellung der Förderkopfbaugruppe;
Fig. 5 eine Seitenansicht des pneumatisch betriebenen Betätigungsmoduls und der Zuführklemmrollen;
Fig. 6 eine Aufsicht auf Figur 5;
Fgi. 7 eine Aufsicht auf das Faserführungstablett;
Fig. 8 eine Aufsicht auf den Förderkopf, die die mehreren Fasern illustriert, wobei gewisse Teile des Förderkopfes zum Zwecke der Klarheit weggebrochen wurden;
Fig. 9 eine teilgeschnittene Seitenansicht des Erderkopfes, wobei eine Seitenplatte entfernt wurde;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht auf den schnell entfernbaren Antriebsmechanismus von oben;
Fig.11 eine Frontansicht der Figur 10, wobei die Gehäuseabdeckung entfernt wurde;
Fig.12 eine Seitenansicht des Förderrollengeschwindigkeitsmessers und der federbelasteten Montage;
Fig. 13 eine Frontansicht der Figur 12;
Fig.14 eine isometrische Ansicht der Zuführantriebsroilen und ihrer Antriebswelle;
Fig.15 eine Frontansicht der Schneidbaugruppe; und
Fig.16 eine Seitenansicht der Schneidbaugruppe gemäß Figur 15.
Fig. 1 zeigt ein Faserplaziersystem 1, bei dem einzelne Rovings oder Fasern 2 zu einem Förderkopf 3 geleitet werden, der an einem Manipulator montiert ist, und an einer Förderrolle 4 austreten. Die Förderrolle bringt die Fasern, die zu einem in Figur 2 gezeigten Band 7 geformt sind, auf einen sich drehenden Dorn 5 auf. Die Faserplaziermaschine 6 weist eine Lieferwerkbaugruppe zur Aufnahme einzelner Spulen auf, auf welche die einzelnen Fasern gewickelt sind und von welchen sie zum Förderkopf geleitet werden. Der Betrieb der Maschine 6 einschließlich des Förderkopfes 3 wird von einem Computer 43 gesteuert.
Der Manipuator, an dem der Förderkopf montiert ist, kann irgendeine bekannte geeignete Bauweise aufweisen, so daß der Förderkopf beziiglich des Dorns, um welchen die Fasern gewickelt werden sollen, richtig positioniert gehalten werden kann, wobei auch unregelmäßig geformte Dorne verwendet werden können. Beispielsweise wären die in dem US-Patent Nr. 4,867,834 und in der EP-A-0 370 507, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme auf diese einbezogen wird, erwähnten Manipulatoren geeignet. Zusätzlich zu einem als Roll-Roll-Roll-Gelenk bekannten Gelenk kann in Abhängigkeit von der notwendigen Bewegungsfreiheit und basierend auf der Computer-Modellierung z.B. ein Roll-Nick-Roll oder ein Roll- Nick-Gier-Gelenk verwendet werden.
Der hier beschriebene Förderkopf kann auch in Verbindung mit dem Faserplaziersystem verwendet werden, welches in der parallel anhängigen Anmeldung mit der Serien-Nr. 630 137 beschrieben wird, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung in den Vereinigten Staaten eingereicht wurde.
Wie in Fig. 2 gezeigt, laufen die einzelnen Fasern 2, die das Wickelband 7 bilden, welches um den Dorn gewickelt wird, durch verschiedene Abschnitte des Faserplazierkopfes 3. Diese Abschnitte, die an einem Chassis montiert sind, welches die Rahmenseitenplatten 8, 9 des Kopfes umfaßt, weisen einen Eintrittsführungsabschnitt 10 mit kammartigen Zähnen 10' auf, die z. B. in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt sind, wo die einzelnen Fasern separat voneinander gehalten werden, während die Fasern in den Förderkopf gespeist werden. Wenn sie in den Förderkopf eintreten, passieren die Fasern 2 den Spalt zwischen einem Paar von Umleitrollen 44, 45, um die Fasern in ihrer richtig beabstandeten Orientierung zu halten. Jede Rolle 44, 45 weist vorzugsweise eine Nut in ihrer Oberfläche auf, um eine betreffende Faser aufzunehmen.
Wie z.B. in den Fig. 4 und 9 gezeigt, weisen die verschiedenen Abschnitte des erfindungsgemäßen Förderkopfes obere und untere Baugruppen auf, die in ihrer allgemeinen Form in der EP-A-0 370 507 beschrieben sind, so daß z.B. 32 Fasern zum Formen des Faserbandes 7, welches an dem Dorn angeordnet wird, verwendet werden können, wobei 16 durch die obere Baugruppe und 16 durch die untere Baugruppe verlaufen.
Folgt man den Umleitrollen 44, 45 in einer Richtung vom Einlaß zum Auslaß des Kopfes, so weist der nächste Abschnitt eine Klemmvorrichtung 11 auf, um die geschnittenen Fasern zu halten und zu verhindern, daß sie während des Plazierens oder von der in der Aufwickelvorrichtung des Lieferwerks induzierten Spannung aus der Rückseite des Kopfes herausgezogen werden. Die Klemmvorrichtung weist vorzugsweise mehrere luftbetätigte Zylinder auf, die an die betroffenen Fasern angrenzend angeordnet sind. Wie in den Fig. 2, 3, 4 und 9 gezeigt, sind in der Klemmvorrichtung einzelne Schlitze 11' vorgesehen, in welche die Fasern eingefädelt werden, wobei sich die einzelnen luftbetätigten Zylinder in die Schlitze hinein erstrekken, wenn sie betätigt sind.
Die Klemmvorrichtung 11 ist modular aufgebaut, wobei sie als Einheit von dem Kopf entfernt werden kann, wie in Fig. 4 veranschaulicht, und soll die mit Federn vorgespannten Druckdaumen der vorgenannten Vorrichtung gemäß EP-A-0 370 507 ersetzen. Bei Erhalt eines Signals von dem Zentralcomputer 43, z.B. als Reaktion auf das Schneiden einer bestimmten Faser oder als Reaktion auf das Schneiden bestimmter mehrerer Fasern, werden die passenden Zylinder mitteis Luftdruck betätigt, der über entsprechende nicht dargestellte Leitungen geliefert wird, um die betreffende(n) Faser(n) zu ergreifen, wodurch verhindert wird, daß diese Faser(n) aus der Rückseite des Förderkopfes austreten.
Die Fasern passieren dann den Vorwärm- oder Bandformabschnitt 12, wie z.B. in den Fig. 2, 3, 4, 8 und 9 gezeigt, wo sie zu einem Band geformt oder auf eine gewünschte Breite und Dicke gestreckt werden, bevor sie einen Abschreckabschnitt 13 passieren. Die Vorwärm- und Abschreckabschnitte werden nicht weitergehend beschrieben und können im allgemeinen derart ausgebildet sein, wie in der Anmeldung mit der Serien-Nr. 07/275,313 beschrieben, deren Inhalt hiermit zu diesem Zweck durch Bezugnahme einbezogen wird. Zusätzlich kann auch der in der parallel anhängigen Anmeldung mit der Serien-Nr. 630,217, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung in den Vereinigten Staaten eingereicht wurde, beschriebene Bandformer verwendet werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, treten die Fasern 2 dann in den rückwärtigen Teil 14 des Führungstabletts ein, wobei sowohl der obere als auch der untere Teil einen gleichen Winkel mit dem Tablett bildet, welches die oberen Fasern und die unteren Fasern unter gleichen Winkeln aufnimmt. Zusätzlich zu der Angleichung der vorgenannten Winkel werden die Zugfaserbahnen sowohl für den oberen als auch für den unteren Teil des Tabletts vergleich mäßigt. Die Fasern 2 passieren einen Zuführabschnitt 15 und dann einen Schneidabschnitt 16, die im folgenden weitergehend beschrieben werden. Um einen Versatz zwischen dem oberen und dem unteren Teil zu vermeiden, werden der obere und der untere Teil des Führungstabletts einheitlich hergestellt, d.h. aus einem einzigen Stück, wie z.B. in Fig. 9 gezeigt.
Hinter dem Schneidabschnitt 16 passieren die Fasern 2 den Rest des Führungstabletts und treten zum Aufbringen auf den Dorn 5 aus dem vorderen Teil 17 des Tabletts zur Förderrolle 4 hin aus, wie in den Fig. 2, 4 und 9 gezeigt. Mittels des vorgenannten Manipulators kann der Förderkopf 3 z.B. in sechs Bewegungsachsen bewegt werden. Zusätzlich ist ein in den Fig. 2 und 3 gezeigter Mechanismus 18 zur Hin- und Herbewegung vorgesehen, um den Kopf auf den Dorn 5 zu und von ihm weg bewegen zu können.
Sowohl an dem oberen als auch an dem unteren Teil des Tabletts sind Abdeckplatten angeordnet, um die Fasern in ihren entsprechenden Nuten zu halten. In Fig. 7 sind die einzelnen Nuten 28 des Führungstabletts gezeigt, wobei die vorgenannten Abdeckungen entfernt wurden. Der Eintrittspunkt 29 einer jeden Führungsnut oder eines Nutabschnitts weist glatte abgerundete Seitenwände auf, um die Faseransammlung zu reduzieren. Zusätzlich sind die Führungstablettplatten am Vorderteil 17 und Hinterteil 14 des Tabletts mit einer teflonimprägnierten Hartchrombeschichtung bedeckt, um die Harzübertragung von den Rovings zu reduzieren und das Reinigen zu erleichtern.
Wie z. B. in Fig. 3 und in der explosionsartigen Ansicht gemäß Fig. 4 gezeigt, weist der Förderkopf 3 mehrere Betriebsmodule auf, die an den Seitenpiatten 8, 9 montiert sind. Das pneumatisch betriebene Betätigungsmodul 19 ist an dem Führungstablett z.B. mittels der Paßstifte 20 festgelegt, die in entsprechende Öffnungen 20' im Boden des Moduls 19 eingreifen können. Falls erforderlich, könnten auch andere Einrichtungen für eine derartige Festlegung des Betätigungsmoduls verwendet werden. Nach der Fixierung an dem Kopf wird das Modul von schnell lösbaren Hebeln 21 in seiner Lage gehalten, welche untere exzentrische Nockenbereiche aufweisen, die sich um eine horizontale Achse drehen können. D.h., daß die schnell lösbaren Hebel 21 nach Anordnung des Betätigungsmoduls auf der rückwärtigen Führungstablettplatte 14 mittels der Paßstifte 20 gedreht werden können, um die unteren Nocken bereiche mit dem Boden 22 des Betätigungsmoduls 19 in Eingriff zu bringen.
Die Fig. 5 und 9 zeigen eine Seitenansicht des Betätigungsmoduls 19, wobei die Zuführluftzylinder 23 oberhalb von entsprechenden Stützträgern 24 für Zuführrollen wirken, welche die Zuführrollen 46 tragen. Für lede Faser ist eine Zuführrolle 46 vorgesehen. Mittels der selektiven Betätigung eines Luftzylinders 23 wird eine entsprechende Zuführrolle 46 in Richtung der in dem Tablett vorgesehenen Öffnung 55 auf die kontinuierlich angetriebene Rolle 39 zu gedrückt, zwischen denen z.B. eine Faser angeordnet ist, wodurch die Faser ergriffen und in Richtung des Auslasses des Förderkopfes weiterbefördert wird.
Nachdem die neu hinzugefügte Faser zwecks Berührung mit dem Dorn 5 hinreichend weiterbefördert wurde, wird die Zuführrolle 46 freigegeben, da die Faser dann mit Hilfe der Drehung des Dorns gezogen wird. Sollte der Förderkopf einen konkaven Bereich des röhrenförmigen herzustellenden Körpers legen, so können die Zuführrollen andererseits mit Hilfe einer Computersteuerung sowie mittels der entsprechenden Luftzylinder niedergedrückt gehalten werden, um eine Vorschubbewegung der Fasern in Richtung des Auslasses des Förderkopfes, d.h. in Richtung des Dorns, zu bewirken. Andernfalls könnte das Haftvermögen der Faser aufgrund der Konkavität des zu legenden Bereiches nicht ausreichend sein, um die Faser in Berührung mit dem konkaven Bereich zu halten, und die zuviel Spielraum habende Aufwickelvorrichtung am Lieferwerk könnte die Faser möglicherweise von dem Dorn wegziehen.
Schneidluftzylinder 25 sind direkt oberhalb des Schneid moduls 16 der Fig. 3 angeordnet, wenn das Betätigungsmodul 19 gemäß Fig. 4 an dem Förderkopf montiert ist, wie z.B. in Fig. 9 gezeigt. Das Schneidmodul oder die Messerbaugruppe 16 ist in den Fig. 15 und 16 genauer dargestellt. Für jede Faser 2 ist eine Klinge 48 vorgesehen, die federbelastet mittels einer entsprechenden Druckfeder 47 von der Faser weg gespannt wird. Bei Betätigung eines entsprechenden Luftzylinders 25 wird der Klingenhalter oder ds Klingenbetätigungsorgan 50 entgegen der Wirkung der Druckfeder in Richtung der Faser 2 gedrückt, welche dann geschnitten wird.
Fig. 6 zeigt die Oberseite des Betätigungsmoduls 19 mit 16 einzelnen Zuführluftzylindern 23 und 1 6 einzelnen Schneidluftzylindern 25. Ein entsprechend gestaltetes zweites Modul ist zum Gebrauch an dem unteren Teil des Tabletts vorgesehen, um dadurch 32 einzelne Fasern aufnehmen zu können.
Bei Erhalt geeigneter Signale von dem Computer 43 wird den Zuführ und Schneidzylindern 23, 25 von einem pneumatischen Steuersystem über flexible Schläuche 26, 27 Luft zugeführt. Per Computerbefehl ermöglicht ein Ventil in dem Steuersystem, daß Luft durch die Schläuche 26, 27 zu den Zylindern 23, 25 strömen kann, die ihre entsprechenden Kolbenstangen ausfahren und die für die Faserzufuhr und den Faserschnitt erforderliche mechanische Bewegung zur Verfügung stellen.
Nach dem Schneiden kann jede Faser mittels der vorgenannten Faserklemmbaugruppe lediglich an ihrer Stelle gehalten werden. Alternativ kann zur Steigerung der Effizienz des Betriebs jede Faser nach dem Schneiden mittels der entsprechenden Zuführrolle in Richtung des Vorderendes des Förderkopfes weiterbewegt werden, bis es notwendig ist, sie wieder hinzuzufügen. Anstatt die vorher geschnittene Faser von dem Schneidabschnitt zu dem Vorderende des Förderkopfes weiterzubefördern, wenn sie dem Band 7 wieder hinzugefügt werden soll, kann die geschnittene Faser infolgedessen vorher in einer Bereitschaftsstellung am Ende des Kopfes positioniert werden. Zu diesem Zweck können geeignete optische Sensoren am Vorderende des Kopfes verwendet werden, um die Klemmbaugruppe zu betätigen, wenn die Faser das Vorderende erreicht.
Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Antriebsmodul vorgesehen, welches mittels eines Gewindebolzens 30 , der aus der Seitenwand 8 des Förderkopfes hervorsteht, und eines schnell lösbaren Knopfes 31, der auf den Bolzen 30 geschraubt wird, an dem Förderkopf befestigt ist. Durch Drehen des Knopfes 31 ist der Antriebsmechanismus von der Seitenpiatte 8 lösbar. Der Motor 32 ist an dem Gehäuse 33 des Antriebsmechanismus angebracht. Das Motorzahnrad 34 ist an der Welle des Motors 32 montiert, die sich in das Gehäuse 33 erstreckt.
Die in Fig. 10 gezeigte Gehäuseabdeckung 33 ist in Fig. 11 zur Illustration der Antriebskette 35 entfernt. Es wird Kraft von dem Motorzahnrad 34 über die Antriebskette 35 zu dem Zahnrad 36 übertragen. Die in Fig. 10 gezeigte Zahnradwelle 37 ist mit der in den Fig. 3 und 14 gezeigten Sechskantwelle 38 gekuppelt, um Kraft auf die Zuführantriebsrollen 39, 40 zu übertragen. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist die Zuführantriebsrollenbaugruppe 53, die die Rollen 39, 40 beinhaltet, an den Seitenträgern 51, 52 montiert, die, wie in den Fig. 3, 4 und 9 gezeigt, in dem Kopf angeordnet sind.
Ein in den Fig. 4, 12 und 13, gezeigter Geschwindigkeitsmesser 41 ist für die Förderrolle vorgesehen, wobei er an der Seitenpatte 8 montiert ist und sich durch diese erstreckt. An der Geschwindigkeitsmesserwelle ist ein in Fig. 12 gezeigtes Zahnrad 42 befestigt, welches in das in Fig. 4 gezeigte Zahnrad 43 eingreift, welches an der Förderrolle 4 angebracht ist. Wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt, ist der Geschwindigkeitsmesser über eine Torsionsfeder 54 zum Aufnehmen der Kräfte, die beim Drehen der Förderrolle 4 während des Betriebs des Förderkopfes auftreten, montiert.
Mit Ausnahme gewisser oben beschriebener Aspekte der vorliegenden Erfindung und gewisser spezifischer Komponenten der vorliegenden Erfindung, ist die Betriebsweise des oben beschriebenen Förderkopfes im allgemeinen ähnlich der Betriebsweise des Kopfes gemäß EP-A-0 370 507. Deren Inhalt wird zu diesem Zweck durch Bezugnahme auf diese einbezogen, obwohl der oben beschriebene Kopf gewisse oben genannte bouliche Vorteile aufweist.
Beispielsweise wird mittels des Geschwindigkeitsmessers 41, der an der Förderrolle 4 angeschlossen ist, die Ablegerate des Faserbandes 7 überwacht. Dadurch wird der Antriebsmotor 32 der Zuführrollen 39, 40 zwecks Synchronisierung mit der Faseroblegerate gesteuert. Ein Geschwindigkeitsmesser kann auch zur Überwachung der Drehzahl des Antriebsmotors 32 vorgesehen werden.
Zum Zwecke der Antriebssteuerung des Antriebsmotors ist auch die Verwendung einer Positionskodiereinrichtung zum Überwachen der Verstellung oder der Stellung der Förderrolle anstatt der Überwachung deren Drehzahl möglich.
Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung, obwohl sie unter Bezugnahme auf bestimmte Einrichtungen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben worden ist, nicht auf die beschriebenen Einzelheiten beschränkt ist und sich auf alle Äquivalente im Rahmen des Schutzumfangs die Ansprüche erstreckt.

Claims

1. Schneid-/Zuführ-Förderkopf (3), der in einem Faserplaziersystem (1) zum Wickeln mehrerer Fasern (2), welche ein Wickelband (7) bilden, auf einen Dorn (5) verwendet werden kann, um einen unregelmäßig geformten Gegenstand zu formen, wobei der Schneid-/Zuführ-Förderkopf (3)

(a) mehrere Pfade (28) zum Führen der betreffenden mehreren Fasern (2) von einem Einlaß zu einem Auslaß des Förderkopfes (3),

(b) eine Einrichtung (16) zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern (2),

(c) eine Einrichtung (32, 39, 40) zum Weiterbefördern der mehreren Fasern (2) in Richtung des Dorns (5) und

(d) eine Einrichtung (15) aufweist, die in Verbindung mit der Einrichtung (32, 39, 40) zum Weiterbefördern das selektive Zuführen einer jeden der mehreren Fasern (2) bewirkt;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Schneid-/Zuführ-Förderkopf (3) ein Schneid-/Zuführ-Betätigungsmodul (19) aufweist, welches

(i) eine Einrichtung (25) zum selektiven Betätigen der Einrichtung (16) zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern (2) und

(ii) eine Einrichtung (23) zum Betätigen des selektiven Zuführens einer jeden der mehreren Fasern (2)

beinhaltet.

2. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren eine Enrichtung (21) zum schnellen Lösen und Befestigen des Schneid- /Zuführ-Betätigungsmoduls (19) bezüglich des Kopfes (3) vorgesehen ist.

3. Kopf noch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren eine Einrichtung (20) zum Halten des Schneid-/Zuführ-Betäfigungsmoduls (19) auf dem Kopf (3) vorgesehen ist.

4. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zum seiektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern (2) mehrere Messer aufweist, die so angeordnet sind, daß sie sich selektiv in Richtung der betreffenden Fasern der mehreren Fasern (2) bewegen können, und die Einrichtung (25) zum selektiven Betätigen der Einrichtung (16) zum selektiven Schneiden einer jeden der mehreren Fasern (2) mehrere Luftzylinder (25) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die betreffenden Messer der mehreren Messer selektiv betätigen können.

5. Kopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Messer ein Schneidbaugruppenmodul (16) beinhalten, das zwischen den Fasern (2) und dem Schneid-/Zuführ-Modul (19) angeordnet ist.

6. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32, 39, 40) zum Weiterbefördern der mehreren Fasern (2) eine angetriebene Rolle (39) aufweist und die Einrichtung (15) zum Bewirken des selektiyen Zuführens der mehreren Fasern (2) mehrere Mitnehmerteile und entsprechend mehrere Luftzylinder (23) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die Mitnehmerteile selektiv in Richtung der angetriebenen Rolle (39) bewegen können.

7. Kopf noch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerteile Klemmrollen (46) aufweisen, die an entsprechenden schwenkbar angebrachten Trägern (24) montiert sind, wobei die Träger (24) zum Klemmen ausgewählter Fasern (2) zwischen entsprechenden Rollen der Klemmrollen (46) und der angetriebenen Rolle (39) selektiv in Richtung der angetriebenen Rolle (39) bewegbar sind.

8. Kopf noch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32, 39, 40) zum Weiterbefördern der mehreren Fasern (2) eine angetriebene Rolle (40) aufweist und die Einrichtung (15) zum Bewirken des selektiven Zuführens der mehreren Fasern (2) mehrere Mitnehmerteile und mehrere zweite Luftzylinder aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die Mitnehmerteile selektiv in Richtung der angetriebenen Rolle (40) bewegen können.

9. Kopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerteile Klemmrollen aufweisen, die in entsprechenden schwenkbar angebrachten Trägern montiert sind, wobei die Träger zum Klemmen ausgewählter Fasern (2) zwischen entsprechenden Rollen der Klemmrollen und der angetriebenen Rolle (40) mittels der mehreren zweiten Luftzylinder selektiv in Richtung der angetriebenen Rolle (40) bewegbar sind.

10. Kopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Luftzylinder über flexible Schläuche (26, 27) mit Energie versorgt wird, die mittels schnell lösbarer Verbindungsstücke angebracht sind.

11. Kopf noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid-/Zuführ-Betätigungsmodul (19) von den Fasern (2) entfernt werden kann während sich die Fasern (2) durch den Kopf (3) erstrecken, ohne daß es erforderlich ist, die Fasern (2) zu bewegen.

12. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren ein Führungstablett (14, 1 7) vorgesehen ist, das mehrere Nuten (28) zum Führen der entsprechenden Fasern der mehreren Fasern (2) aufweist.

13. Kopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (28) abgerundete und glatte Einläufe (29) aufweisen.

14. Kopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (28) mit einer mit Teflon imprägnierten Hartchrombeschichtung bedeckt sind.

15. Kopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungstablett einen oberen und einen unteren Teil, der am Einlaß des Kopfes (3) von dem oberen Teil beabstandet ist, aufweist, wobei der obere und untere Teil in Richtung auf den Auslaß zu zusammenlaufen.

16. Kopf nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Tabletts (14, 17) und der untere Teil des Tabletts gleich lang sind und die Fasern (2) unter gleichen Winkeln aufnehmen können.

17. Kopf noch Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und untere Teil des Tabletts (14, 17) einheitlich ausgebildet sind.

18. Kopf noch Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Tabletts (14, 17) mehrere der Nuten (28) zum Führen von im wesentlichen der Hälfte der mehreren Fasern (2) und der untere Teil des Tabletts (14, 17) mehrere der Nuten (28) zum Führen von im wesentlichen der Hälfte der mehreren Fasern (2) aufweisen, wobei ein entsprechendes Schneid-/Zuführ- Betätigungsmodul (19) sowohl am oberen als auch am unteren Teil des Tabletts (14, 17) montiert ist.

19. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32, 39, 40) zum Weiterbeförndern der mehreren Fasern (2) eine Rolle (39, 40) aufweist, die von einem Antriebsmodul angetrieben wird, welches mittels eines einzelnen schnell lösbaren Knopfes (31) an dem Kopf (3) befestigt ist.

20. Kopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren ein Gewindebolzen (30) vorgesehen ist, der aus dem Kopf (3) hervorsteht, wobei das Antriebsmodul desweiteren ein Gehäuse (33) aufweist, welches mittels des schnell lösbaren Knopfes (31), der auf den Bolzen (30) geschraubt wird, an dem Kopf befestigt ist.

21. Kopf noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren eine Förderrolle (4) und ein Geschwindigkeitsmesser (41) zur Überwachung der Geschwindigkeit der Faserplazierung auf dem Dorn (5) vorgesehen sind.

22. Kopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebmodul desweiteren einen Antriebsmotor (32) und eine Steuereinrichtung für den Antriebsmotor (32) aufweist, wobei die Steuereinrichtung die Drehzahl des Antriebsmotors (32) mit der Drehzahl der Förderrolle (4) in Abhängigkeit von Signalen, die von dem Geschwindigkeitsmesser (41) empfangen wurden, synchronkann.

23. Kopf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren ein zweiter Geschwindigkeitsmesser vorgesehen ist, der mit dem Antriebsmotors (32) zum Überwachen der Drehzahl des Motors (32) verbunden ist.

24. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren eine Förderrole (4) und eine Positionskodiereinrichtung zum Überwachen der Drehstellung der Förderrolle (4) vorgesehen sind.

25. Kopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmodul desweiteren einen Antriebsmotor (32) und eine Steuereinrichtung für den Antriebsmotor (32) aufweist, wobei die Steuereinrichtung die Drehzahl des Antriebsmotors (32) in Abhängigkeit von Signalen, die von der Positionskodiereinrichtung empfangen wurden, steuern kann.

26. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren ein Faserklemm-Modul (11) vorgesehen ist.

27. Kopf noch Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, daß das Faserklemm-Modul mehrere luftbetätigte Zylinder oufweist, die als Einheit von dem Kopf (3) obnehmbar sind.