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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
kontinuierliche, automatische Produktion von diagonallagigen Materialien,
vorzugsweise Verbundmaterialien, die bei einer Formung von Strukturelementen
verwendet werden.
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Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Bei
der Herstellung von Strukturelementen aus Schichten gewebten Materials,
einschließlich
gewebten Materialien, die in einer Matrix eingebettet sind, ist
es oft gewünscht,
ein oder mehrere Schichten des gewebten Materials in einem Winkel
zur Längsrichtung
des Trägergewebes,
auf dem die gewebten Materialien und die Matrix geformt werden, anzuordnen.
Diese nicht-longitudinal aufgebrachten Fasern fungieren als Verstärkungsschichten
im Matrixmaterial und verleihen, in Abhängigkeit von der Winkelstellung,
den resultierenden produzierten Strukturelementen spezifische, oft
vorbestimmte, Gebrauchseigenschaften.
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In
der Vergangenheit jedoch war es schwierig, solche verstärkenden
Fasern oder Fasernetze aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres
zerbrechlichen Charakters zu verwenden.
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Eine übliche Herangehensweise
zur Überwindung
dieses Problems war es, eine unterliegende Schicht oder Lage eines
Abziehmaterials bereitzustellen, um ein Verbundmaterial-Netz herzustellen. Die
bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbau von Strukturelementen
aus mehreren Schichten eines Verbundmaterials, wobei jede der Schichten
eine verstärkende
Matrix enthält,
benutzen eine kontinuierliche Lage eines Stützmaterials wie eines Abziehstoffes
oder eines Unterlage papiers, um jede Schicht von der nächsten zu
isolieren, bis eine Lage bereit ist, in übereinanderliegender Beziehung
zu der nächsten
gesetzt zu werden. Kurz vor diesem Zeitpunkt muss die unterliegende
kontinuierliche Lage des Materials von der Schicht des Verbundmaterials abgelöst werden,
um zu verhindern, dass das Strukturelement mit dem Stützmaterial
zusammen verbaut wird. In den bekannten diagonallagigen Laminierungsoperationen
ist es so, dass die Ablösung
der Abziehschicht von der Verbundmatrix-Schicht nicht gewünscht wird,
weil die dazu benötigte
Vorrichtung viele zusätzliche
Komponenten (z.B. Rollen, Spalter und Schneider) braucht, was höhere Reparatur-
und Herstellungszeiten und -kosten sowie eine höhere Maschinenausfallzeit verursacht.
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FR-A-2
394 629 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten
Produktion eines diagonallagigen Materials. Ein erstes Material wird
von einer ersten Rolle zu einer zweiten Rolle transportiert. Ein
zweites Material wird dazu transversal zugeführt und wird an einer Position
neben dem ersten Material in entsprechende Stücke geschnitten, die zur Breite
des ersten Materials korrespondieren. Das entsprechende abgeschnittene
Stück des
zweiten Materials wird zu einer Position unter dem ersten Material
transferiert und von unten auf das erste Material aufgebracht. Dann
wird das kombinierte Material um einen Betrag bewegt, der zur Breite
des zweiten Materials korrespondiert.
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US-A-3
250 655 offenbart eine Methode und ein Verfahren zum Produzieren
eines nichtgewebten Stoffs durch Formung einer ersten Kette und
einer zweiten Kette, Schneiden eines Teils der zweiten Kette, Aufbringen
des Teils der zweiten Kette in Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontakt
mit einem Teil der ersten Kette und Zusammenbinden der Kontaktoberfläche der
Teile der ersten Kette und der zweiten Kette.
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US-A-5
173 138 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten
Produktion von diagonallagigem Material. Die Vorrichtung umfasst eine
Anordnung zum Vorschub einer ersten kontinuierlichen Materiallage
in eine Zone zum Diagonallegen, eine Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden
Auflage einer Vielzahl von unterbrochenen zweiten Lagen des Materials
koplanar auf die ersten Lage in der Zone zum Diagonallegen, wobei
die Längsachse
jedes der zweiten Lagen relativ zur Längsachse der ersten Lage gedreht
worden ist, Vorrichtung zur Vorverfestigung der ersten und zweiten
Lage und eine Vorrichtung zur Entnahme des diagonallagigen Materials
aus der Zone zum Diagonallegen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Vorbewegen einer ersten kontinuierlichen Materiallage in die Zone
zum Diagonallegen, aufeinanderfolgendes Belegen einer Mehrzahl von
diskontinuierlichen zweiten Lagen des Materials koplanar auf die
erste Lage in der Zone zum Diagonallegen, wobei die Längsachse
jeder der zweiten Lagen relativ zur Längsachse der ersten Lage gedreht
ist, Vorverdichten der ersten und zweiten Lage und Entnehmen des
diagonallagigen Materials aus der Zone zum Diagonallegen.
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Ein
anderer Nachteil der bekannten Diagonallagevorrichtung ist es, dass
das Schneidelement, das zur Trennung einer gewünschten Länge des diagonallagigen Materials
verwendet wird, welches auf ein Basisträgerband aufgebracht werden
soll, nicht die Trägerlage
trennt. Daher können
die abgeschnittenen Längen
nicht direkt auf eine darunterliegende Schicht gelegt werden, bis
die Abziehlage entfernt worden ist, woraus sich ein weiterer Schritt
(und eine Garnitur entsprechender Werkzeuge) zum Verfahren addiert.
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Noch
ein Nachteil der bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es, dass
benachbarte Gewebe des Materials mittels der Verwendung von Andruckrollen,
eines Druckstempels und einer Heizung aneinander angeheftet werden.
Daher kann solange, bis benachbarte Schichten als ausreichend miteinander verbunden
befunden werden, der Prozess nicht weitergeführt werden. Daraus ergibt sich
eine signifikante Verzugszeit in Bezug auf die Schritte zum Aufbau der
Schichten des Strukturelementes. Da alle der bekannten Vorrichtungen
verlangen, dass eine Schicht zunächst
auf einer darunter liegenden Schicht haften muss, bevor die zweite
Schicht hinzugefügt
werden kann, offenbart der Stand der Technik, dass die ersten beiden
zusammengefügten
Schichten, welche in Form eines Gewebes auf einer Spule aufgewickelt worden
sind, rückwärts bewegt
werden müssen,
so dass der Beginn des Gewebes, der sich nun im Zentrum der Aufwickelspule
befindet, an dem äußeren Umfang
der Ablaufspule positioniert werden kann.
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Im
Gegensatz zu diesem bekannten Stand der Technik haben die Anmelder
ein neues, effizienteres, schnelleres und kosteneffektiveres Verfahren zum
Aufbau eines Mehrschicht-Strukturelementes aus
mehreren Schichten eines Verbundmaterials, von denen einige oder
alle verstärkende
Fasermaterialien enthalten, entwickelt.
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Aufgaben und Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren
und eine neue Vorrichtung zur Handhabung von Lagen aus Verbundmaterial
während
des diagonalen Auflegens der Lagen aus Fasermaterial während der
Laminierungsphase in der Produktion von Verbund-Strukturelementen
bereitzustellen.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges
Verfahren und eine Vorrichtung zur übereinander liegenden Anordnung
aufeinanderfolgender Schichten aus verstärktem Matrixmaterial bereitzustellen,
um Strukturelemente unbestimmter Länge herzustellen, wobei alle
Defizite und Nachteile der dazu gegenwärtig bekannten Verfahren ausgeräumt werden.
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Es
ist noch eine Aufgabe der Erfindung, die so geformten vielschichtigen
Strukturelemente unbestimmter Länge
auf Spulen aufwickeln zu können,
um deren Handhabung und Bewegung durch die Fabrikanlage zu vereinfachen.
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Noch
eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung bereitzustellen, in der die kontinuierliche Lage des
Stützungsmaterials,
welches verwendet wird, um jede Schicht zu versteifen und sie von
der nächsten
zu separieren, in einfacher Weise entfernt werden kann, so dass
das daraus aufgebaute Strukturelement kein Stützungsmaterial enthält.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung, wie
sie in den Ansprüchen 1
und 15 beschrieben sind, gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Insbesondere
wird ein erstes Band aus Verbundmaterial in einer ersten Richtung schrittweise
durch eine Diagonallagen-Zone bewegt und nach jedem Bewegungsschritt
des ersten Bandes wird ein zweites Band in Richtung des ersten Bandes,
und dieses überlagernd,
befördert,
worauf ein Schneidmechanismus betätigt wird und ein Abschnitt
des zweiten Bandes auf dem ersten Band aufgebracht wird. Das Verfahren
umfasst einen Schritt zur Kontrolle der Ablaufsteuerung, in dem
die schrittweisen Bewegungen des ersten und zweiten Bandes so reguliert
sind, dass die Breite jedes Abschnittes des zweiten Bandes, welches
auf das erste Band gelegt wird, der Distanz der Bewegung des ersten
Bandes in die erste Richtung entspricht.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist modular aufgebaut, und
das erste Band bewegt sich von einer Baugruppe zur Stützung des
Bandes durch eine Beschichtungsbaugruppe, vorbei an einer Diagonallagen-Baugruppe
zur Anlieferung des zweiten Bandes. Die Diagonallagen-Baugruppe
ist drehbar auf der Beschichtungsbaugruppe gelagert für einen
Bereich von Drehbewegungen relativ zur Längsausdehnung des ersten Bandes,
so dass das zweite Band in unterschiedlichen Winkelorientierungen
relativ zur Längsausdehnung
des ersten Bandes auf das erste Band aufgelegt werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Diagonallagen-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die erste und zweite modulare Spulenvorrichtungen zeigt, eine modulare
Beschichtungsanordnung und eine modulare Diagonallagenanordnung;
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2 ist
eine schematische Seitenansicht der Diagonallagen-Vorrichtung nach 1,
in einer bezüglich 1 gezeigten
Ansicht von rechts nach links entlang der Richtung der Achse B-B;
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2A ist
eine Aufsicht auf den Gewebetragekasten der Diagonallagen-Vorrichtung
aus 1;
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3 ist
eine schematische Aufsicht auf die gesamte Diagonallagen-Vorrichtung,
die in 1 offenbart ist;
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4 ist
eine schematische Seitenansicht der Diagonallagen-Vorrichtung aus 1,
die den Gewebetragekasten und eine Auftrennvorrichtung zeigt;
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5 ist
eine schematische Aufsicht auf die in 4 gezeigte
Vorrichtung;
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6A ist
eine Vorderansicht der Schneidvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
und
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6B ist
eine Seitenansicht der in 6A gezeigten
Schneidvorrichtung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
folgende detaillierte Beschreibung ist die beste zur Zeit denkbare
Ausführungsform
der Erfindung. Die Beschreibung ist nicht in einem beschränkenden
Sinne zu verstehen, sondern ist nur zu dem Zweck gemacht worden,
das allgemeine Prinzip der Erfindung zu illustrieren, da die tatsächliche
Breite der Erfindung am besten aus den beigefügten Ansprüchen zu ermitteln ist.
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In
dieser detaillierten Beschreibung werden gleiche Elemente oder Teile
in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen durchgängig mit
denselben oder ähnlichen
Bezugszeichen versehen. Es wird in dieser Beschreibung so verstanden,
dass eine "Lage" eine Schicht eines
Materials ist, und dass die Ausdrücke "diagonallagig" oder "diagonallagiges Material" zwei oder mehr aufeinander
liegende Materialschichten bezeichnen, wobei die Faserlängen benachbarter
Schichten aufeinander in anderen Winkeln als 180° und 360° aufgebracht worden sind.
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Nun
bezugnehmend auf die 1 und 2, umfasst
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine erste Spulenanordnung 100, eine Beschichtungsanordnung 200,
eine zweite Spulenanordnung 300 und eine Diagonallagen-Vorrichtung 400.
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Die
ersten und zweiten Spulenanordnungen sind benachbart zur und auf
entgegenliegenden Seiten der Beschichtungsanordnung positioniert.
Die ersten und zweiten Spulenanordnungen definieren zusammen mit
der Beschichtungsanordnung eine im Wesentlichen lineare Achse A-A
(siehe 3). Die Diagonallagen-Anordnung 400 selbst
weist ein längliches
Gehäuse
auf, welches eine Achse B-B definiert, welche in dem in dieser Erfindung
beschriebenen Kontext nicht kollinear mit der Achse A-A ist.
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In
dieser Beschreibung wird der Ausdruck "äußere" so benutzt, dass
er sich auf einem Ort in der Nähe
des Betrachters bezieht, während
der Ausdruck "innere" sich auf einen Ort
bezieht, der vom Betrachter weiter entfernt liegt.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es so betrachtet, dass die
ersten und zweiten Spulenanordnungen zueinander zur Bereitstellung
und Aufnahme des Gewebematerials austauschbar verwendet werden können. Die
erste und zweite Spulenanordnung sind im Wesentlichen funktional
identisch.
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Darüber hinaus
sind die ersten und zweiten Spulenanordnungen im Wesentlichen strukturell identisch.
Die Anordnung der Komponenten in der zweiten Spulenanordnung ist
umgekehrt (siehe 2); dies bedeutet, dass die
Anordnung der Komponenten in der ersten Spulenanordnung ein spiegelbildliches
Abbild der Anordnung der Komponenten in der zweiten Spulenanordnung
ist. Diese Ähnlichkeit in
der Vorrichtung dient dem Zweck, eine Spulenanordnung für die Bereitstellung
des Gewebematerials zu verwenden, während die andere Spulenanordnung
zur Aufnahme des Gewebematerials verwendet wird, und umgekehrt.
Daher ist es in Übereinstimmung
mit der Lehre der vorliegenden Erfindung so, dass die Richtung der
Gewebebereitstellung zwischen der ersten und zweiten Spulenanordnung
umkehrbar ist. Solch eine Beziehung ist vorteilhaft, wenn es notwendig
ist, mehr als eine Schicht des diagonallagigen Materials auf einer
gerade vorhergehenden Schicht des diagonallagigen Materials, welches selbst
auf dem Gewebe abgelegt ist, welches sich zwischen der ersten und
der zweiten Spulenanordnung bewegt, aufzubringen.
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Wegen
der Ähnlichkeit
der beiden Spulenanordnungen wird nur eine Anordnung (Anordnung 100)
hier beschrieben. wie gezeigt, kann die Spulenanordnung 100 ein
Gestell mit einer Gehäuseplatte 102,
Stützwänden 104, 106, 108 und
Wandstabilisierungselementen (gezeigt in durchsichtiger Darstellung
bei 108) einschließen.
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An
der Wand 106 sind eine erste drehbare Welle 112,
eine zweite drehbare Welle 114, ein dritte drehbare Welle 116 und
ein vierte drehbare Welle 118 angebracht. Die dritten und
vierten Wellen sind voneinander beabstandet und übereinander angebracht. Alle
in den Spulenanordnungen 100 und 300 angebrachten
Wellen werden gehalten von und sind angebracht zwischen den Wänden 106 und 108.
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Die
erste Welle 112 wird drehbar angetrieben durch einen Motor
(angebracht hinter der Wand 106 und hier nicht gezeigt).
Auf der ersten Welle ist eine erste Vorratsrolle 122 angebracht,
welche einen Vorrat an Gewebematerial W trägt, auf welches eine oder mehrere
Schichten des diagonallagigen Materials aufgebracht werden sollen.
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Das
Gewebe aus Material W kann eine Basisträgerschicht aus Papierverbundmaterial,
eine Länge
eines nicht verstärkten
Verbundmaterials, eine Länge
eines faserverstärkten
Verbundmaterials, dessen Fasern in der gleichen Richtung zueinander
angebracht sind ("uni-direktional"), eine Länge eines
faserverstärkten
Verbundmaterials mit Fasern, welche in zwei Winkeln zueinander angebracht
sind ("bi-direktional") oder in verschiedenen
Richtungen zueinander ("multi-direktional") angebracht sind,
oder eine Länge
eines Harzfilms umfassen.
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Eine
erste Leitrolle 124 ist auf der zweiten Welle 114 befestigt.
Die Leitrolle 124 umfasst eine zylindrische Rolle aus rostfreiem
Stahl, einer Aluminiumlegierung, Kunststoff oder einer anderen stabilen Verbindungen
und hat vorzugsweise eine polierte oder beschichtete Oberfläche, um
Korrosion, Abrieb usw. zu widerstehen. Die Vorrichtung kann außerdem Ausleger 134, 134' umfassen, welche
drehbar an entgegengesetzten Enden der Welle 114 gelagert sind,
und die mit einer Welle 140 verbunden sind, auf dem eine
zweite Leitrolle 142, welche ähnlich zur ersten Leitrolle 124 ist,
gehalten wird. Das Gewicht der Rolle 142 und der Ausleger 134, 134' können unter normalen
Umständen
alleine schon ausreichend sein, um die Rolle 142 in Kontakt
mit dem Gewebematerial, welches auf der Vorratsrolle 122 aufgewickelt
ist, zu drücken;
jedoch können
die Ausleger 134, 134' dann, wenn in einigen Anwendungen
mehr Druck erforderlich ist, pneumatisch angetrieben werden. Unter
dem Einfluss des pneumatischen Drucks, der durch die Ausleger 134, 134' ausgeübt wird,
kann die Rolle 142 Druck auf das Gewebematerial ausüben, welches
gerade die Vorratsrolle 122 verlässt, um dabei zu helfen, die
Rate, mit der das Gewebe ausgegeben wird, zu stabilisieren.
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Auf
jeden Fall wird das Gewebe aus Material W, das die Vorratsrolle 122 verlässt, durch
die Druckrollen 130 und 132 (weiter unten beschrieben),
die der Rolle 122 nachgeschaltet sind, in Spannung gehalten.
Die Leitrolle 142 kann also dazu benutzt werden, um festzustellen,
wann der Durchmesser des Gewebematerials auf der Rolle 122 eine
kritische Größe erreicht
und dadurch darauf hinweist, dass die Menge des auf der Vorratsrolle 122 verbleibenden Materials
dabei ist, auszugehen. Dies kann durch die Verwendung von Positions-
oder Lagesensoren oder Zählern
geschehen. Dadurch kann ein Verlust der Spannung im Gewebe W oder
des Anschlusses des Gewebematerials zwischen gegenüberliegenden Vorratsrollen
verhindert werden.
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Beispielsweise
kann mittels eines "Rolle-zu-Ende"-Sensors die Vorrichtung gestoppt werden,
bevor jegliches Gewebematerial sich von der Rolle 122 abgewickelt
hat, und ein voller Vorrat des Gewebematerials, beispielsweise auf
einer zweiten Rolle, kann eingespleist oder sonstwie hinzugefügt werden.
Außerdem
kann durch einen geeigneten Sensor, nachdem eine erste diagonallagige
Materialschicht auf einem Grund- oder
Trägergewebe
aufgetragen ist, bevor das Basisgewebe sich von der Rolle 124 abgerollt
hat, die Bewegungsrichtung des Gewebes umgedreht werden, so dass
eine zweite Schicht eines diagonallagigen Materials auf der ersten
diagonallagigen Schicht aufgebracht werden kann.
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Echtzeitbestimmungen,
wann das Material auf der Rolle 122 sich seinem Ende nähert, können mittels
des Gebrauchs von Sensoren (beispielsweise positioniert hinter den
Platten 104, 106) erreicht werden, welche an die
Welle 114 gekoppelt sind, um die Rotation der Welle zu
messen und die Nutzung pneumatischer Zylinder (nicht dargestellt),
von denen jeder einen Kolben und einen Pleuel einschließt. Durch Koppeln
des freien Endes des Pleuels mit der Welle 114, um eine
Drehkraft auf die Welle aufzubringen, können die drehbaren Ausleger 134, 134' (welche die Rolle 142 unterstützen) die
Leitrolle 142 dazu bringen, gegen die Vorratsrolle 122 zu
drücken,
wobei der Druck des pneumatischen Zylinders durch den Sensor kontrolliert
und angepasst wird.
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Die
Vorratsrolle 122 und die Leitrollen 124 und 142 können auch
zur Bewegung zur und von der Platte 106 unterstützt werden.
Diese Bewegung ermöglicht
eine Anpassung der Kante des Gewebematerials W relativ zu dieser
Platte, so dass der äußere Rand
des Gewebes W in Ausrichtung gehalten werden kann mit der äußeren Kantenregion
einer Druckstößelplatte
und einer Schneidklingenkante (siehe unten). Vorzugsweise bewegen
sich alle drei Rollen als eine Gerätegruppe, und die Bewegung
wird kontrolliert mittels einer Rückkoppelschleife und Signalen,
welche durch einen Kantenführungssensor 128b erzeugt
werden. Der Sensor, der durch ein Stützelement 128a getragen
wird, kann sich entlang des Elements 128a hin und zurück bewegen,
um verschiedene Gewebebreiten abzudecken, welche sich unterhalb
des Sensors bewegen.
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Eine
erste obere Druckrolle 130 und eine zweite untere Druckrolle 132 sind
dem Kantenführungssensor 128b nachgeschaltet
angebracht. Die beiden Druckrollen sind übereinander in einer im Wesentlichen
vertikalen Ausrichtung angebracht.
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Die
Welle 118 ist an einem Ort relativ zur Frontplatte 106 befestigt.
Die Welle 116 wird zur vertikalen Anpassung relativ zur
Welle 118 gehalten, um eine selektive Anpassung des aufgebrachten
Drucks auf das Gewebe, welcher sich unter der oberen Rolle 130 bewegt,
zu ermöglichen,
und zwar unabhängig von
der Bewegungsrichtung des Gewebes entlang seines horizontalen Pfads.
Vorzugsweise weist die Rolle 130 eine nicht haftende äußere Oberfläche auf. Sensoren
und Steuerungen (nicht gezeigt) können eine regelbare Kontrolle
des Drucks bereitstellen, welchen die Rolle 130 auf das
Gewebe W ausübt.
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Ein
Indexgeber (nicht gezeigt) kann mit der oberen Druckrolle 130 gekoppelt
sein, um zu bestimmen, wann eine vorbestimmte Menge des Gewebes W
sich entlang des Gewebepfads von der Vorratsrolle in die Beschichtungsanordnung 200 (siehe 6A und 6B für mehr Details)
vorbewegt hat.
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Die
Beschichtungsanordnung umfasst ein Stützteil 202 und ein
Pressenteil 204. Das Stützteil besteht
aus einem Gestell einschließlich
Vorder-, Rück-
und Seitenplatten, um so ein Stützgehäuse zu definieren,
von dem das Pressenteil gestützt
wird.
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Das
Pressenteil umfasst ein Gehäuse,
das Eckstützen
zur Trennung von Seiten-, Hinter- und Vorderöffnungen aufweist. In dem Gehäuse ist
eine Stößelplatte 206 vorhanden
und eine Presse 208, welche direkt über der Stößelplatte angebracht ist. Die
Presse hängt
von Zylindern CC herab oder wird von diesen getragen, welche im
oberen Teil des Gehäuses
auf seinen beiden Seiten positioniert sind. Die Zylinder veranlassen
die Presse 208 dazu, sich vertikal auf und nieder zu bewegen.
Eine obere Trennschneide 201 ist am vorderen Teil der Presse 208 angebracht.
Ein unteres Schneidblatt 212 ist im Stützteil der Beschichtungsanordnung
befestigt. Die untere Trennschneide ist mit einem Zylinder und einer
Kolbenanordnung 214 gekoppelt, in der der Kolben sich vertikal
bewegen kann, um die Trennschneide 212 hoch und runter
zu bewegen. Die höchste Kante
der Schneide 212 ist abgeschrägt, wie bei 216 in
den 4 und 6B gezeigt, und der abgeschrägte Teil
ist gerade unterhalb der flachen Stößelplatte im Pressenteil positioniert.
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Auch
vorhanden innerhalb des Gehäuses des
Pressenteils ist eine Ablage. Am Anfang ist die Ablage im hinteren
Teil des Pressenteils positioniert. Die Ablage wird für eine horizontale
Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
gelagert gehalten, so dass sie unter der Presse positioniert werden
kann, aber noch über
dem Trägergewebe.
Die Ablage wird nur benutzt, wenn das diagonallagige Gewebe CPW
ein ausgefranstes Ende aufweist, oder ein Ende, das entfernt werden
muss. Um dies zu erreichen, wird die Ablage gleitend unter den Teil
der Presse geschoben, welcher das Trägergewebe überdeckt, und das diagonallagige
Gewebe wird auf und über
die Ablage gebracht. An diesem Punkt wird die Trennschneide aktiviert,
um das unerwünschte
Ende des diagonallagigen Materials abzuschneiden. Nach Beendigung dieser
Prozedur wird die Ablage zurückgefahren,
wobei das abgeschnittene Teil des Materials aufgrund der inhärenten Klebrigkeit
des unbehandelten Harzes in diesem Teil noch daran angeheftet ist.
Dann wird die Diagonallagen-Operation
wieder aufgenommen.
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Die
Diagonallagen-Vorrichtung 400 umfasst ein Gestell mit parallelen,
im wesentlichen vertikalen Frontplatten 402, 402 und 404,
eine Deckplatte 406 und Abstandshalter (so wie beispielsweise
bei 408 in 1 gezeigt), welche mit den Frontplatten
verbunden sind, diese aufspannen und versteifen, wobei die Frontplatten
so aufgebaut sind, dass zwischen ihnen die zur Stützung des
diagonallagigen Gewebes unterstützenden
Komponenten gehalten werden. Die Abstandshalter halten somit die
Frontplatten in paralleler Beziehung. Die Abdeckscheibe 406 kann
auch eine abwärts
geneigte Platte (nicht gezeigt) einschließen, welche sich parallel zur
Platte 402 ausdehnt, und welche die Rollen abdeckt, welche
auf der Außenseite
der Platte 402 (siehe 1) gehalten werden.
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Eine
erste Spindel 412, welche an dem Gestell der Diagonallagen-Vorrichtung
angebracht ist, umfasst eine druckluftaufblasbare Welle, welcher
einen ausdehnbaren Dorn bildet. Die Spindel 412 umfasst
einen brems- oder widerstandsaufbringenden Mechanismus, um die Umdrehung
der Spindel herabzusetzen, wenn dies nötig ist. Der Bremsmechanismus überträgt eine
Spannung auf das diagonallagige Gewebematerial CPW. Eine Vorratsrolle 422 ist auf
der Spindel 412 angebracht und dient als Vorratsquelle
für das
diagonallagige Gewebematerial.
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Das
diagonallagige Gewebematerial CPW umfasst vorzugsweise eine Basisträgerschicht
aus Abziehfilm oder Papierverbundmaterial und eine Schicht aus faserverstärktem Verbundmaterial,
bei dem die Fasern in der gleichen relativen Richtung ("uni-direktional") angeordnet sind.
Andere Materialien, so wie ein faserverstärktes Verbundmaterial, bei dem
die Fasern in zwei Richtungen ("bi-direktional") angeordnet sind
oder in mehreren Richtungen ("multi-direktional") angeordnet sind,
können
ebenso als Schichten des diagonallagigen Gewebes CPW verwendet werden.
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Eine
Leitrolle 424 ist vor der Vorratsrolle 422 positioniert
und auf einer Spindel 414 angebracht. Der Leitrolle 424 nachgeordnet
und im Wesentlichen vertikal darüber
angebracht ist eine zweite Leitrolle 426, welche selbst
zur freien Rotation auf einer Spindel 416 läuft. Beide
Spindeln 414 und 416 werden durch eine, und in
einer im Wesentlichen horizontalen Orientierung senkrecht zu der,
Gestellvorderwand 406 der Diagonallagen-Vorrichtung gehalten. Gekoppelt
mit der Spindel 416 sind Kraftmessdosen (nicht dargestellt),
welche die Spannung messen, welche auf die Leitrolle 426 einwirken,
während das diagonallagige
Gewebematerial über
die Rolle 426 gezogen wird. Daher kann das Vorhandensein
des Gewebematerials im Weg des Gewebes an der Rolle 426 dauernd überwacht
werden. Dies ist wichtig, weil dann, wenn das diagonallagige Gewebe
bricht oder falls der Vorratsrolle das diagonallagige Gewebe ausgeht,
es einen sofortigen Verlust der Zugspannung gibt und die Kraftmessdosen,
die einen solchen Zustand detektieren, sofort die Vorrichtung abschalten
werden. Ein Spannungsverlust während
der Diagonallage-Operation wird die Möglichkeit nehmen, das Gewebe
vernünftig
zu führen
und wird alle Möglichkeiten
und Toleranzen, das Gewebe zu positionieren, vernichten.
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Ein
Paar von Andruckrollen 428 und 430 sind der Leitrolle 426 nachgeschaltet
positioniert, wobei die untere Andruckrolle 428 von der
Vorderwand 402 des Gestells auf der gleichen Höhe wie die
Leitrolle 426 gehalten wird.
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Die
Andruckrollen 428, 430 werden alle auf einer jeweiligen
Spindel (nicht numeriert) gehalten. Die Andruckrolle 428 wird
durch einen Servoantriebsmotor in Rotation versetzt, welcher hinter
senkrechten Wänden 402 und 404 positioniert
ist. Die Andruckrollen sind im Wesentlichen vertikal ausgerichtet,
wobei die Position der unteren Rolle 428 vertikal hin und
her zur Rolle 430 einstellbar ist.
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Dies
kann beispielsweise mittels einer Anordnung geschehen, in der erste
Enden eines Paars paralleler Steuerelemente LL (von denen nur eines
in 4 gezeigt wird; das andere Element ist insoweit außer Sicht,
als dass es sich direkt hinter dem gezeigten Element befindet) an
gegenüberliegenden Seiten
der zur Rolle 428 gehörigen
Spindel angebracht sind, wobei die Mitte jedes Elements LL mit dem
Gestell verbunden ist, und das andere Ende jedes Elements von einer
Kolben-Zylinder-Baugruppe PP
herabhängt,
welche ebenfalls mit dem Gestell verbunden ist. Aufgrund dieser
Anordnung können die Verbindungselemente
LL um die Mitte jedes Elements gedreht werden mit dem Ergebnis,
dass die Rolle 428 in Richtung und zur (stärkeren)
Bindung mit der Rolle 430 angehoben wird.
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Während das
Trägerlagengewebe
sich hinter die Andruckrollen bewegt, tritt es in einen Gewebeträgerkasten 440 ein
(siehe Details in 2B und 4).
Der Kasten 440 umfasst einen horizontal ausgedehnten Tisch 442,
der auf einer solchen Höhe angebracht
ist, dass das Gewebe gestützt
wird, während
es sich über
den Tisch und in Richtung der Beschichtungsanordnung 200 bewegt.
Der Tisch 242 hat eine Breite, die geeignet ist, das Trägerlagen-Gewebe
CPW zu stützen,
während
sich dieses weiter in Richtung der Presse der Beschichtungsanordnung 200 bewegt.
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Nun
speziell in Bezug auf 2A, weist das äußerste nachgeordnete
Ende 444 des Trägerkastentischs 442 die
Form eines im Wesentlichen gestauchten Polygons mit seitlich geneigten
dreieckigen Platten 446, 448 auf. Die Platten
weisen eine im Allgemeinen identische Konfiguration auf und sind mittels
Scharnieren mit den gegenüberliegenden
Seiten des Tischs verbunden, so dass die Platten nach unten und
aus der Tischebene gedreht werden können. Wenn eine oder beide
der Platten aus der Ebene des Tischs 442 gedreht worden
sind, können
Magnete, welche an der Unterseite jeder Platte angebracht sind,
dazu benutzt werden, um diese Platten in einer abgewandten Position
entlang der Seiten der Kastenanordnung 440 zu halten. Die
Platten werden aus der Ebene des Tischs bewegt, wenn die Diagonallagen-Anordnung
um ihren Drehpunkt 474 gedreht wird (siehe Diskussion weiter
unten).
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Unmittelbar
unter dem horizontalen Tisch in einem vorgeordneten Gebiet sind
erste und zweite Rollen 460, 462 positioniert.
Jede der Rollen wird auf Spindeln für frei rotierendes Bewegen
gelagert. Die Rolle 460 führt Unterlagepapier BP, welches
von einer Seite des diagonallagigen Gewebes zuerst zu der Rolle 462 separiert
oder abgezogen wird und dann zur Rolle 464. Das Unterlagepapier
ist Teil des diagonallagigen Gewebes CPW und wird von dem Gewebe
CPW durch ein Spaltelement 444 getrennt, welches in der
Fläche
des horizontalen Tischs positioniert ist. Die Rolle 464 funktioniert
so, dass sie das Unterlagepapier aufnimmt und lagert, welches für eine andere
Anwendung wiederverwendet werden kann. Die Rolle 464 ist
nicht frei rotierend, sondern vielmehr an den Servomotor (nicht
gezeigt) der Druckrolle 428 gekoppelt. Die Rolle 464 umfasst auch
eine Kupplung zur Koordinierung der Übernahmegeschwindigkeit für das Unterlagepapier
mit der Bandantriebsgeschwindigkeit der Druckrolle 428, wodurch
eine Kontrolle der Gewebespannung des Unterlagepapiers während seiner
Aufnahme ermöglicht
wird.
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Die
Diagonallage-Vorrichtung 400 hängt von oben herab, wie z.B.
an einer Decke angebrachter Balken 500, der Kanten oder ähnliche
Oberflächen einschließen kann.
Trageelemente 502, 504 halten die Vorrichtung 400 auf
dem Balken und können
Rollen, Räder,
Schieber usw. zur Befestigung auf dem Balken umfassen.
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Eine
Stützplatte 470 ist
auf der oberen Oberfläche
der Diagonallage-Vorrichtung 400 angebracht. Die Stützplatte
dehnt sich über
die gesamte Länge der
Diagonallage-Vorrichtung 400 entlang der Achse B-B aus
und umfasst ein schmales Verlängerungsstück 472,
welches das Ende der Diagonallage-Vorrichtung an dem der Beschichtungsanordnung 200 benachbarten
Ende überragt.
Das Verlängerungsstück 472 ist
drehbar gekoppelt mit der oberen Oberfläche des Pressengehäuses an
einem Drehelement 474. Durch dieses Drehelement ist die
Stützplatte 470 in
der Lage, von einer Seite zur anderen entlang des Stützbalkens 500 geschwungen
zu werden, wodurch eine Drehbewegung der Diagonallage-Vorrichtung 400 lateral
von ei ner Seite zur anderen ermöglicht
wird. Eine erste lineare Gleitschiene 482 ist mit einem
der Halteelemente 502 durch einen Lagerkörper 484 gekoppelt,
während
eine zweite lineare Gleitschiene 486 mit dem anderen Halteelement 504 durch
einen Lagerkörper 488 gekoppelt
ist. Die linearen Gleitschienen ermöglichen es den Lagerkörpern, daran
entlang zu gleiten, während
die Diagonallage-Vorrichtung von einer Seite zur anderen relativ
zur Beschichtungsanordnung 200 geschwungen wird, wodurch
eine präzise
Positionierung der Diagonallage-Vorrichtung 400 relativ
zum Trägerlagengewebe W
vereinfacht wird, um eine vorbestimmte Diagonallagen-Ausrichtung
zu erreichen.
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Eine
Kantenführung 490 (siehe 1)
ist zwischen den Rollen 424 und 426 auf der Diagonallage-Vorrichtung
angeordnet. Die Führung
ist bei 490 gezeigt und sie stellt sicher, dass das diagonallagige Gewebe
CPW lateral entlang des Diagonallagen-Pfades ausgerichtet ist, so
dass das Gewebe ordnungsgemäß in die Öffnung der
Pressvorrichtung eingeführt
wird.
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Um
das Diagonallagen-Verfahren zu verwenden, ist es notwendig, die
Bewegungen des diagonallagigen Gewebes CPW und des Trägerbandes W
nacheinander durchzuführen.
Zunächst
wird das Trägergewebe
W so bewegt, dass eine vorbestimmte Menge vor der Beschichtungseinheit 200 positioniert wird.
Dann wird das diagonallagige Gewebe CPW eine bestimmte "Index"-Distanz in Richtung
des Trägergewebes
W befördert.
Diese "Index"-Distanz ist festgelegt als eine Funktion
der entsprechenden Breiten der beiden Gewebe (beispielsweise, wenn das
Trägergewebe
W 12 inches breit ist, muss das diagonallagige Gewebe CPW 12 inches
vorwärtsbewegt
werden (d.h., "indiziert") in Richtung der
Beschichtungsanordnung 200).
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Sobald
die indizierten Bewegungen der Gewebe stattfinden, wird das Pressenelement
zum Eingriff an den überlappenden
Gewebeteilen herabgelassen, und die Schere wird betätigt, um
das Segment des diagonallagigen Gewebes, welches auf dem Trägergewebe
W angebracht ist, von dem verbleibenden Rest der Länge des
diagonallagigen Gewebes, welches in Richtung der Beschichtungsanordnung 200 befördert wird,
zu trennen.
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Danach
zieht sich die Schere zurück,
das Pressenelement wird angehoben, und die Gewebe werden beide dazu
veranlasst, ihre "Index"-Menge so zu bewegen,
dass der Prozess neu beginnt. Durch eine solche Indizierung trägt das Trägergewebe
das gerade abgeschnittene diagonallagige Segment zu einer Position,
welches so weit abwärts
des Pfades der Trägerlage
gelegen ist, als dass die Distanz ausreicht, um die nächste zur
Vorwärtsbewegung
indizierte Menge des diagonallagigen Gewebes aufzunehmen.
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Die
oben beschriebenen Schritte werden hintereinander wiederholt, bis
fast die gesamte Länge
des Trägergewebes
mit indizierten Segmenten des diagonallagigen Gewebematerials bedeckt
ist. Zu dieser Zeit, wenn fast die gesamte – außer einem hinterherlaufenden
Endstück – Menge
des Trägergewebes
der Vorratsrolle 122 mit Segmenten des diagonallagigen
Gewebematerials bedeckt und dann von der Rolle 322 aufgenommen
worden ist, wird die Operation der Vorrichtung angehalten, und dann, wenn
das diagonallagige Gewebe mittels einer neuen Vorratsrolle aufgefüllt worden
ist, die Bewegungsrichtung des Trägergewebes W umgedreht. Das
Endstück
des Trägergewebes
wird dann zwischen die Druckrollen 130, 132 und
um die Rolle 124 herum zu der "neuen" Aufnahmerolle 122 geführt, wodurch
es zum Anfangsstück
des Gewebes wird.
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Wenn
die Vorrichtung gestartet wird, bewegen sich das diagonallagige
Gewebe CPW und das Trägergewebe
W wiederum mit simultanen indizierten Bewegungen, wobei die Bewegung
des Trägergewebes
W umgekehrt worden ist. Der Betrieb der Diagonallagenvorrichtung,
und die Bewegungsrichtung des diagonal lagigen Gewebes CPW werden von
der Bewegungsrichtung des Trägergewebes
W nicht beeinflusst.
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Während der
Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden,
oben beschriebenen Erfindung in einer Beschichtung von diagonallagigen
Gewebesegmenten auf einem Trägergewebe
in einem Winkel von 90° resultiert,
betrachtet die Erfindung auch die Bereitstellung von Segmenten aus
diagonallagigem Gewebe, welches auf dem Trägergewebe W unter anderen Winkeln
als 90° aufgebracht
worden ist. In diesen Fällen
muss die indizierende Bewegung des Trägerlagengewebes und des diagonallagigen
Gewebes neu bestimmt werden. Falls beispielsweise das diagonallagige
Gewebe in einem Winkel von 45° auf
das Trägergewebe
aufgebracht worden soll, wird die Indexdistanz durch Multiplizierung
des Kosinus von 45° mal
der Breite der Trägerlage
W bestimmt.
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Während die
vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit ihren spezifischen Ausgestaltungen
beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen,
Modifikationen und Variationen dem Fachmann im Lichte der vorhergegangenen Beschreibung
offensichtlich sind. Entsprechend umfasst die vorliegende Erfindung
alle Alternativen, Modifikationen und Variationen, welche in den
Umfang der angefügten
Ansprüche
fallen. In Bezug auf ihren breitesten Aspekt, bezieht sich die Erfindung
auf eine Vorrichtung zur Aufbringung von Segmenten eines Bandes
auf einem Trägerband,
wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Baugruppe zur Stützung des
genannten Trägerbandes,
eine
Vorrichtung zur Bewegung des genannten Trägerbandes um eine vorbestimmte
Distanz, und
eine Vorrichtung zur Bewegung des genannten Bandes.
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Es
ist festzustellen, dass die Objekte und Vorteile der Erfindung hervorgerufen
werden können durch
jegliche geeignete Kombinationen, welche insbesondere durch den
Inhalt der folgenden Zusammenfassung der Erfindung und die beiliegenden
Ansprüche
aufgezeigt ist.