EP2905366A1

EP2905366A1 - Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln und Flechtvorrichtung

Info

Publication number: EP2905366A1
Application number: EP14000432.6A
Authority: EP
Inventors: Andreas Gessler; Christian Metzner; Stefan Mittmann; Bettina Arold; Hermann Seefried
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: US20180223460A9; US10100446B2; US20150218739A1; EP2905366B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modulelement (10) zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln (12) auf einer vorbestimmten Klöppellaufbahn (52), aufweisend wenigstens ein um eine Drehachse (18) drehbares Basiselement (14) und wenigstens ein integral mit dem Basiselement (14) gebildetes Halteelement (16), wobei das Halteelement (18) zum lösbaren Halten wenigstens eines Flechtklöppels (12) von der Drehachse (18) versetzt ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Flechtvorrichtung (50), die eine Mehrzahl solcher Modulelemente (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln sowie eine Flechtvorrichtung, die mehrere solcher Modulelemente aufweist.
Modular aufgebaute Flechtanlagen, in denen Flechtkörper zum Bilden eines Geflechtes auf vorbestimmten Pfaden geführt werden, sind beispielsweise aus DE 691 31 656 T2 bekannt. Die darin beschriebene Flechtanlage umfasst eine Vielzahl von Spurmodulen und Treibermodulen.
Die Spurmodule stellen, wenn sie entsprechend aneinandergereiht werden, in einer Platte durch Ausnehmungen gebildete Pfade für die Flechtklöppel bereit, mit denen Spulenelemente in Eingriff sind. Die Treibermodule sind unterhalb der Spurmodule angeordnet und stehen in Eingriff mit einem nach unten herausragenden Vorsprung des Spulenelementes. Durch Drehung der Treibermodule werden die Vorsprünge der Spulenelemente jeweils an das nächste Treibermodul übergeben und somit die Spulenelemente, die Flechtklöppel bilden, vorwärts bewegt, wobei sie durch die von den Spurmodulen vorgegebenen Pfade einer vorbestimmten Klöppellaufbahn folgen.
Die beschriebene Flechtvorrichtung kann durch den modularen Aufbau zwar an unterschiedliche Geometrien, die in dem zu erzeugenden Geflecht realisiert werden sollen, angepasst werden, dies ist jedoch nur in einer Ebene möglich. Zusätzlich weist die Flechtanlage aus dem Stand der Technik an den Stellen, an denen die Flechtklöppel in Eingriff mit den Spur- und Treibermodulen kommen, Schwachstellen auf, da hier die Teile Verschleiß und Verschmutzung durch Benutzung der Flechtvorrichtung ausgesetzt sind. Weiter können die Klöppellaufbahnen zwar relativ flexibel eingestellt werden, sind jedoch weiterhin durch die auf den Spurmodulen vorgegebenen Pfade beschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln sowie eine verbesserte Flechtvorrichtung vorzuschlagen, die die genannten Nachteile überwinden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Eine Kombination eines solchen Modulelementes mit einem Flechtklöppel sowie eine Flechtvorrichtung, die mehrere solcher Modulelemente aufweist, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln auf einer vorbestimmten Klöppellaufbahn weist wenigstens ein um eine Achse drehbares Basiselement und wenigstens ein integral mit dem Basiselement gebildetes Halteelement auf, wobei das Halteelement zum lösbaren Halten wenigstens eines Flechtklöppels von der Drehachse versetzt ausgebildet ist.
Im Betrieb dreht sich das Modulelement um die Drehachse, wobei sich das wenigstens eine Halteelement mit dem Basiselement um die gemeinsame Drehachse dreht. Der Antrieb erfolgt dabei vorteilhaft über beispielsweise einen im Bereich der Drehachse angeordneten Motor. Während der Drehung um diese gemeinsame Achse kann das Halteelement zu jedem gewünschten Zeitpunkt und somit bei jeder gewünschten Position auf der Umlaufbahn des Halteelementes einen ankommenden Flechtklöppel festhalten, bis zu einer gewünschten Position auf der Umlaufbahn des Halteelementes um die gemeinsame Drehachse mitnehmen und dort wieder loslassen. Der Antrieb des mitgenommenen Flechtklöppels erfolgt dabei durch die Drehung des Basiselementes, das das integral gebildete Halteelement auf der Umlaufbahn mitnimmt. Der Flechtklöppel kann somit auf der Umlaufbahn des Halteelementes flexibel von einer Aufnahmeposition zu einer Abgabeposition gebracht werden, ohne dabei durch vorbestimmte Pfade beschränkt zu sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist das drehbare Basiselement ein Rad auf, wobei das Halteelement zur Aufnahme eines Flechtklöppels an einem Außenumfang des Rades angeordnet ist.
So ist es bevorzugt möglich, an dem Basiselement über den gesamten Umfang von 360° mehrere Halteelemente anzuordnen, so dass vorteilhaft auch mehrere Flechtklöppel gleichzeitig durch das Modulelement angetrieben und weitertransportiert werden können.
Ist das Halteelement zusätzlich vorteilhaft beispielsweise mit einer Kerbe ausgebildet, steht zum Halten von Flechtklöppeln ein Bereich zur Verfügung, der in Eingriff mit einem entsprechenden Bereich eines Flechtklöppels gebracht werden kann, um so ein bevorzugt sicheres Halten der Flechtklöppel zu ermöglichen.
In bevorzugter Ausgestaltung weist das Halteelement eine Halteeinrichtung mit einer Magneteinrichtung, insbesondere mit einem Elektromagneten, zum magnetischen Anziehen und Abstoßen von Flechtklöppeln gebildet. Beispielsweise ist im Inneren des Rades, vorzugsweise im Bereich der Kerbe, wenigstens ein Elektromagnet angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Elektromagnet durch eine Spule gebildet, die zu einem Motor zugehörig ist, welcher die Drehbewegung des Basiselements antreibt.
Durch die magnetische Anziehung und Abstoßung zwischen der Magneteinrichtung und einem Flechtklöppel kann somit zum Auffangen, Halten und Weitertransportieren von Flechtklöppeln auf einen mechanischen Eingriff in einem im Stand der Technik üblicherweise verwendeten Spurelement vorteilhaft verzichtet werden, wodurch Verschleißerscheinungen des Modulelementes beziehungsweise der Flechtklöppel vorteilhaft stark minimiert werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Magneteinrichtung kann auch ein Saug-und/oder Abblasmechanismus als Halteeinrichtung vorgesehen sein. Weiter denkbar ist auch ein mechanischer Greifer als Alternative, wobei jedoch eine Magneteinrichtung die hinsichtlich Verschleißvermeidung vorteilhafte Ausführungsform darstellt. Statt einer Kerbe kann auch ein sich von dem Basiselement weg erstreckender Flügel als Halteelement vorgesehen sein.
Weiter bevorzugt ist ein Steuerelement zum Steuern des Modulelements vorgesehen, insbesondere ein Steuerelement zum Steuern einer Drehgeschwindigkeit des Basiselementes und einer Haltekraft, die zu einem vorbestimmten Drehwinkel des Basiselementes auf einen Flechtklöppel wirkt.
Durch eine derartige Steuerung kann ein Flechtklöppel vorzugsweise mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu einer vorbestimmten Winkelposition des Halteelementes gebracht werden, indem die Haltekraft vorzugsweise so hoch angesteuert wird, dass der Flechtklöppel an dem Halteelement gehalten wird. Ist die vorbestimmte Winkelposition dann erreicht, wird vorteilhaft die Haltekraft so weit verringert, beispielsweise durch Abschalten eines Elektromagneten, dass der Flechtklöppel nicht länger an dem Halteelement gehalten wird und er das Modulelement vorzugsweise an der gewünschten Position verlassen kann.
Besonders bevorzugt weist das Modulelement wenigstens vier Haltelemente auf, die in besonders bevorzugter Ausgestaltung gleichmäßig an einem Außenumfang des Basiselements angeordnet sind.
So können vier Flechtklöppel vorteilhaft gleichzeitig durch das Modulelement angetrieben, gehalten und weitertransportiert werden.
Es ist jedoch auch möglich, mehr als vier Halteelemente an einem Modulelemente vorzusehen. Beispielsweise ist dies vorteilhaft, wenn das betreffende Modulelement wie später beschrieben als Parkposition verwendet werden soll. So können in diesem Fall vorteilhaft eine Vielzahl an Flechtklöppeln von dem Modulelement gleichzeitig aufgenommen werden.
Eine vorteilhafte Kombination aus wenigstens einem Modulelement wie oben beschrieben und wenigstens einem Flechtklöppel weist einen Flechtklöppel auf, der wenigstens einen magnetischen Bereich zum Wechselwirken mit dem Halteelement des Modulelements aufweist.
Der magnetische Bereich kann zum Beispiel vorteilhaft durch einen Stabvorsprung gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist der Stabvorsprung komplementär zu der Kerbe ausgebildet.
Weiter vorteilhaft weist der magnetische Bereich eine Stützplatte auf, an der der Stabvorsprung befestigt ist, die sich zur weiteren vorteilhaften Stabilisierung an einer Oberfläche des Rades abstützen kann.
Beispielsweise kann der magnetische Bereich durch Vorsehen von ferromagnetischen Materialien gebildet sein, die durch einen Magneten angezogen werden können. Alternativ kann auch der Flechtklöppel einen Magneten, beispielsweise einen Elektromagneten, aufweisen, der mit dem Magneten an der Halteeinrichtung des Modulelementes wechselwirkt, wobei sich die Magneten anziehen, um den Flechtklöppel vorzugsweise festzuhalten, und abstoßen, um den Flechtklöppel vorzugsweise von dem Modulelement wegzustoßen.
Statt eines Magneten an der Halteeinrichtung kann auch alternativ ein magnetischer Bereich wie beispielsweise ein ferromagnetisches Material vorgesehen sein, wobei dann vorteilhaft der Flechtklöppel einen Magneten, insbesondere einen Elektromagneten, aufweist.
Eine Flechtvorrichtung zum Flechten von Faserhalbzeugen weist eine Mehrzahl an oben beschriebenen Modulelementen auf, wobei die Modulelemente derart zueinander angeordnet sind, dass wenigstens ein erstes Halteelement eines ersten Modulelementes Flechtklöppel einer vorbestimmten Kltippellaufbahn folgend fliegend an ein zweites Halteelement eines zweiten Modulelementes übergeben kann.
Das bedeutet, die Modulelemente sind derart zueinander angeordnet, dass die Halteelemente einen Abstand aufweisen, der von einem weiterzutransportierenden Flechtklöppel allein durch die wirkenden Haltekräfte der Halteeinrichtungen der beiden Modulelemente, beispielsweise magnetische Kräfte, überwunden werden kann. Lässt demgemäß das erste Modulelement den Flechtklöppel los, wird vorteilhaft gleichzeitig die Halteeinrichtung des zweiten Modulelementes aktiviert, so dass der Flechtklöppel von dem ersten Halteelement des ersten Modulelementes auf das zweite Halteelement des zweiten Modulelementes übergeht.
Durch eine solche Flechtvorrichtung können eine Vielzahl von Flechtklöppeln an vorbestimmten Winkelpositionen der einzelnen Modulelemente auf ein nächstes Modulelement abgegeben werden. Die Modulelemente können frei im Raum zueinander angeordnet werden, wobei lediglich vorteilhaft die Randbedingung erfüllt ist, dass durch die Haltekraft der Abstand zwischen zwei zueinander benachbarten Halteelementen unterschiedlicher Modulelemente überwunden werden kann. Dadurch können jegliche Geometrien, die in einem Geflecht gewünscht sein könnten, erzeugt werden. Da weiter der Kontakt zwischen Flechtklöppeln und Modulelementen nur kurz und ohne große mechanische Beanspruchung stattfindet, ist der Verschleiß der Teile der Flechtvorrichtung minimal.
Vorteilhaft sind die Modulelemente in Serie und/oder parallel zueinander angeordnet, um so vorteilhaft ebene Faserhalbzeuge flechten zu können.
Alternativ oder zusätzlich können die Modulelemente auch in mehreren Ebenen zueinander angeordnet sein, um so bevorzugt dreidimensionale Faserhalbzeuge mit mehreren Lagen flechten zu können.
Weiter vorteilhaft ist es möglich, die Modulelemente kreisförmig anzuordnen, um so bevorzugt rohrförmige Faserhalbzeuge flechten zu können.
Sämtliche Anordnungsweisen - in Serie, parallel, in mehreren Ebenen, kreisförmig - können vorteilhaft in Kombination oder getrennt voneinander vorgesehen sein, je nach Geometrie des zu erzeugenden Geflechtes.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist die Flechtvorrichtung weiter eine Warteeinrichtung zum Bilden wenigstens einer Parkposition für wenigstens einen Flechtklöppel auf. Eine solche Warteeinrichtung kann beispielsweise durch ein sich nicht drehendes Modulelement gebildet sein, das außerhalb der vorbestimmten Klöppellaufbahn des zu parkenden Flechtklöppels angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, Flechtklöppel vorteilhaft beliebig zum Flechtprozess zuzuführen oder aus dem Flechtprozess herauszunehmen, um so beispielsweise Umfangsänderungen eines zu erzeugenden Geflechtes abzufangen.
Einerseits können dabei vorteilhaft Flechtklöppel aus dem Flechtprozess herausgeführt werden, die die eigentlichen Flechtfäden in dem Flechtprozess führen. Alternativ oder auch zusätzlich ist es aber auch vorteilhaft möglich, diejenigen Flechtklöppel aus dem Flechtprozess zu nehmen, die Stützfäden führen, d.h. Fäden, die entgegengesetzt zur Führungsrichtung der eigentlichen Flechtfäden geführt werden. Dadurch ist dann ein Wechsel zwischen einem UD-Flechten und einem Multi-Tow-Wickeln in einem Flechtprozess vorteilhaft möglich.
Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Modulelemente vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung die Modulelemente derart steuert, dass ein mehrdimensionales Geflecht, insbesondere mit mehreren Geflechtlagen, gebildet wird.
Weiter weist die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Speichereinheit auf, in der zum Bilden vorbestimmter Faserhalbzeugformen vorbestimmte Klöppellaufbahnen gespeichert sind. Anhand der vorbestimmten Klöppellaufbahnen können dann über die Steuereinrichtung die Modulelemente vorzugsweise so gesteuert werden, dass die Flechtklöppel sich auf den vorbestimmten Klöppellaufbahnen bewegen, so dass die vorbestimmte Faserhalbzeugform entsteht.
In besonders bevorzugter Ausführungsform weist die Flechtvorrichtung neben einer Mehrzahl von Modulelementen auch eine Mehrzahl von Flechtklöppeln auf, die jeweils wenigstens einen magnetischen Bereich zum Wechselwirken mit den Halteelementen der Modulelemente aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1: ein Modulelement zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln;
Fig. 2: die Übergabe von Flechtklöppeln zwischen Modulelementen gemäß Fig. 1; und
Fig. 3: eine Flechtvorrichtung mit kreisförmig angeordneten Modulelementen gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Modulelement 10 zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln 12, die Stützplatten 13 aufweisen. Mit der Stützplatte 13 stützen sich die Flechtklöppel 12 an dem Modulelement 10 ab.
Das Modulelement 10 weist ein Basiselement 14 und mehrere mit dem Basiselement 14 integral gebildete Halteelemente 16 auf, die mit dem Basiselement 14 um eine gemeinsame Drehachse 18 drehbar sind. Der Antrieb des Basiselements 14 erfolgt über einen Motor 19 in der Drehachse 18. Jedes Halteelement 16 weist wenigstens eine Halteeinrichtung 20 auf, mit der ein Flechtklöppel 12 an dem Halteelement 16 festgehalten werden kann.
Das Basiselement 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Rad 22 ausgebildet, an dessen Umfang 24 die Halteelemente 16 in Form von Kerben 26 symmetrisch angeordnet sind.
Die Halteeinrichtungen 20 sind im Inneren des Rades 22 angeordnet und als Magneteinrichtungen 30, in der vorliegenden Ausführungsform als Elektromagneten 32, ausgebildet. Über die Elektromagneten 32 können Flechtklöppel 12 an der Halteeinrichtung 20 festgehalten, von der Halteeinrichtung 20 angezogen und von dieser wieder abgestoßen werden.
Das Modulelement 10 weist weiter ein Steuerelement 34 auf, mit dem die Elemente des Modulelementes 10 gesteuert werden können. Dabei wird insbesondere eine Drehgeschwindigkeit von Basiselement 14 und Halteelementen 18 um die gemeinsame Drehachse 18, und eine Drehrichtung 36 gesteuert. Weiter steuert das Steuerelement 34 auch die Magneteinrichtungen 30 an.
Statt der Magneteinrichtungen 30 kann auch ein Ansaug-Abblas-Mechanismus 38 als Halteeinrichtung 20 oder ein mechanischer Greifer 40 vorgesehen sein.
Über das Steuerelement 34 wird beispielsweise die Haltekraft gesteuert, die von der Halteeinrichtung 20 auf den aufzufangenden/festzuhaltenden/abzugebenden Flechtklöppel 12 wirkt. Weiter kann das Steuerelement 34 beispielsweise auch die Drehgeschwindigkeit des Basiselements 14 und/oder die Positionierung der Flechtklöppel 12 steuern.
Fig. 1 zeigt eine Kombination 42 aus einem Modulelement 10 mit einem Flechtklöppel 12, der an dem Modulelement 10 festgehalten ist und entlang der Drehrichtung 36 transportiert wird. Der Flechtklöppel 12 ist in Fig. 2 und Fig. 3 nur durch seine Stützplatte 13 gezeigt.
Der Flechtklöppel 12 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen magnetischen Bereich 44, beispielsweise einen ferromagnetischen Block 46, der mit der Halteeinrichtung 20 des Modulelementes 10 wechselwirkt, so dass der Flechtklöppel 12 an dem Halteelement 16 gehalten werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Flechtklöppel 12 neben der Stützplatte 13 einen Stabvorsprung 47 auf, der in Eingriff mit der Kerbe 26 gebracht werden kann.
Das Basiselement 14 ist auf einer Halteplatte 48 angebracht, die mehrere Befestigungselemente 49 aufweist, um Modulelemente 10 in unterschiedlichen Positionen zueinander anordnen und aneinander befestigen zu können.
Eine beispielhafte Anordnung mehrerer Kombination 42 ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 zeigt dabei den Weitertransport und die Übergabe eines Flechtklöppels 12 von einem Modulelement 10a zu einem anderen Modulelement 10b anhand mehrerer Flechtklöppel 12. Strichliert ist dabei die Position eines Flechtklöppels 12 zu einem Zeitpunkt angedeutet, der vor der mit durchgängigen Strichen angedeuteten Situation liegt. Zwischen den beiden Zeitpunkten hat das Modulelement 10a eine Drehung entlang der Drehrichtung 36 durchgeführt, so dass das Halteelement 16a den Drehwinkel α überfahren hat und an einer vorbestimmten Winkelposition angekommen ist. In dieser vorbestimmten Winkelposition nähert sich ein zweites Halteelement 16b eines zweiten Modulelementes 10b dem magnetischen Bereich 44 des festgehaltenen Flechtklöppels 12.
Die Halteeinrichtung 20a des ersten Halteelementes 16a wird deaktiviert, wobei gleichzeitig die zweite Halteeinrichtung 20b des zweiten Halteelementes 16b aktiviert wird. Dadurch löst sich der Flechtklöppel 12 von dem ersten Modulelement 10a und geht auf das zweite Modulelement 10b über, wo es entlang der Drehrichtung 36 weitertransportiert wird.
Fig. 2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform einer Flechtvorrichtung 50, die eine Mehrzahl von Modulelementen 10 gemäß Fig. 1 aufweist. Verschiedene Flechtklöppel 12 werden in dieser Flechtvorrichtung 50 von den Modulelementen 10 entlang vorbestimmter Klöppellaufbahnen 52 bewegt, so dass sich an vorbestimmten Positionen von den Flechtklöppeln 12 abgegebene Fasern überkreuzen und so ein Geflecht, beispielsweise ein Faserhalbzeug, bilden.
Die Flechtvorrichtung 50 in Fig. 2 weist eine Warteeinrichtung 60 auf, die eine Parkposition 62 für die Flechtklöppel 12 bildet. So können Flechtklöppel 12, die zu einem bestimmen Zeitpunkt während des Flechtprozesses nicht im Flechtprozess verwendet werden können oder sollen, zwischenzeitlich jeweils auf der Parkposition 62 geparkt werden und zu einem späteren Zeitpunkt im Flechtprozess, wo sie dann wieder verwendet werden können, dem Flechtprozess zugeführt werden. Dies gilt vorteilhaft sowohl für Flechtklöppel 12, die die eigentlichen Flechtfäden führen, als auch für Flechtklöppel 12, die Stützfäden führen.
Weiter ist in der Flechtvorrichtung 50 eine Steuereinrichtung 64 vorgesehen, die die Modulelemente 10 derart steuert, dass während des Flechtprozesses ein mehrdimensionales Geflecht gebildet wird. Die Steuereinrichtung 64 weist eine Speichereinheit 68 auf, in der vorbestimmte Klöppellaufbahnen 52 gespeichert sind, um so die Modulelemente 10 so anzusteuern, dass das gewünschte Geflecht durch Abfahren der vorbestimmten Klöppellaufbahnen 52 durch die Flechtklöppel 12 erzeugt werden kann.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Modulelemente 10 in einer Ebene 69 in Serie zueinander angeordnet. Es können mehrere Serien parallel zueinander angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt eine Flechtvorrichtung 50, in der die Modulelemente 10 in einem Kreis 70 angeordnet sind. In einem Zentrum des Kreises 70 befindet sich gewöhnlich ein Flechtkern (nicht gezeigt). Durch die Bewegung der Flechtklöppel 12 auf dem Kreis 70 bildet sich auf dem Flechtkern ein Geflecht.
Der Leistungsbereich von bisher bekannten Standard-Flechtanlagen ist bauartbedingt eher unflexibel. Spätere Anpassungen können nur schwer über einen Eingriff in die Textilparameter realisiert werden, beispielsweise das Flächengewicht, der verwendete Fasertiter, die Abbindung, der Flechtwinkel, die Klöppelzahl usw. Dabei sind Änderungen der Textilparameter während des Prozesses mit Standard-Flechtanlagen nur in einem gewissen Bereich mit definierten Zusammenhängen möglich. Weiter besteht die Problematik der Abnutzung beziehungsweise Verschmutzung der Anlage durch die mechanische Konstruktion.
Ein größerer Fortschritt war die Entwicklung eines Radialflechters durch die Firma Herzog, ebenso eine Anlage zur Realisierung variabler Flechtmuster, wobei der Anlagetyp beispielsweise für Drahtflechten funktioniert. Jedoch können hier beispielsweise eine große Klöppelanzahl, große Umfänge, hohe Umlaufgeschwindigkeiten, die Verarbeitung von Kunststofffasern und eine variable Anlagengröße nur schwer realisiert werden. Die aktuell in Betrieb stehenden Flechtanlagen 50, wie beispielsweise Radial- oder Axialflechter, haben die folgenden Nachteile:

Die maximale Klöppelanzahl wird durch die Anzahl der die Klöppel tragenden Räder definiert, so dass kein stufenloses Anpassen der Anlage auf das Bauteil möglich ist, mit Ausnahme einer Neuentwicklung bzw. dem Neukauf der gesamten Anlage;
eine Anpassung, d.h. immer eine Reduzierung, der Klöppelanzahl und/oder des Bauteilsumfangs ist dabei notwendig, wodurch ein hoher Verschnitt und eine reduzierte maximale Flechtgeschwindigkeit resultieren, da die Anlage hohe Klöppelumlaufzeiten hat, weil die Flechter relativ groß sind;
eine Beeinflussung der Abbindung ist nur durch drastische Reduzierung der Klöppelanzahl möglich;
ein lokales Herausnehmen von Einzelklöppeln zur Reduzierung der Klöppelanzahl resultiert in lokalen Flächengewichtsunterschieden, da sich der Winkel zwischen den Klöppeln nicht anpasst;
es besteht ein großer Aufwand, um die Flechtanlage 50 zu bestücken;
ein vollautomatisiertes Bestücken ist bisher nur theoretisch möglich, praktisch müssten Weichen in den Führungsbahnen vorgesehen werden;
eine stehende Flechtanlage 50 zeigt einen Schwerkrafteinfluss auf das Textilbild, d.h. eine unterschiedliche Fadenspannung bei oberen im Vergleich zu unteren Positionen, wobei sich der Schwerkrafteinfluss besonders bei großen Flechtanlagen 50 und deren großen Durchmessern bemerkbar macht;
es ist kein Parken von einzelnen oder mehreren Klöppeln 12 möglich, die Laufbahnen sind fix;
es besteht ein hohes Verschmutzungs- und Abnutzungspotential der Klöppellaufbahnen und der Flügelräder.

Daher bestehen die folgenden Anforderungen an eine verbesserte Flechtvorrichtung 50:

variable Anzahl der Flügelräder je nach Umfang und Bedeckungsgrad, Winkel und Fasertiter des Bauteils;
Winkel zwischen den Klöppeln 12 sollte sich stufenlos homogenisieren, um stufenlos die Klöppelanzahl auf den Bauteilumfang einstellen zu können;
wünschenswert sind mehr als vier Haltepositionen an den Tragerädern, um diverse Abbindungen zu ermöglichen bzw. auch mehr als einen Klöppel 12 hintereinander zu führen;
keine Führungsbahnen für die Klöppel 12, um Freiheitsgrade hinsichtlich Abbindung, Parken von Klöppeln 12, automatisiertes Bestücken zu erhöhen und Verschmutzungs- und Abnutzungspotential zu verringern;

Es ist vorteilhaft, dass mit dem beschriebenen Aufbau auch liegende Flechtanlagen 50 bereitgestellt werden können, um bei großen Flechtanlagen 50 den Schwerkrafteinfluss zu reduzieren und die Zugänglichkeit zu den Klöppeln 12 zu verbessern.
Daher wird nun vorgeschlagen, baugleiche Einzelmodulelemente 10 zu einer Gesamtanlage 50 in einer optimalen gewünschten Größe aufzubauen, wobei ein offener oder geschlossener Querschnitt, eine kreisrunde, lineare oder kreuzförmige Form sowie 2D- und 3D-Geometrien realisiert werden können. Jedes Modulelement 10 kann seriell und parallel aneinandergesetzt werden, wodurch ein oder mehrere Klöppelpfade 52 realisiert werden können. Ein Modulelement 10 besitzt ein Flügelrad 22 beziehungsweise Flügelradpaar zur Fortbewegung der Flechtklöppel 12. Die Flechtklöppel 12 haften nur an den Flügelrädern 22, es existieren in der Flechtvorrichtung 50 keine fixen Laufbahnen. Die Klöppelübergabe erfolgt von Flügelrad 22 zu Flügelrad 22 und wird aktiv gesteuert. Dabei gibt es deutlich mehr als vier Fixpunkte an den Flügelrädern 22.
Vorteil ist, dass eine variable Flechtanlage 50 bereitgestellt wird, die auf die Anforderungen des zu erzeugenden Bauteiles angepasst werden kann, insbesondere hinsichtlich Produktivität, Anlagekosten und optimierbaren Textilparametern. Die Textilquerschnittsgeometrie, das heißt Größe, Form, 2D, 3D, offen oder geschlossen, und die Textilquerschnittsparameter wie Abbindung, Winkel, Flächengewicht usw., sind nicht durch die Flechtvorrichtung 50 limitiert. Verbesserungen während des Prozesses wie Parken oder Zuführen von Flechtklöppeln 12, um Umfangsänderungen abzufangen, sind möglich. Weiter weist die Flechtvorrichtung 50 eine geringe Anfälligkeit gegen Verschmutzungen auf, da keine Führungsnuten vorhanden sind. Es gibt keinen Einfluss der Schwerkraft auf die zu flechtenden Fasern. Insgesamt ist die Flechtvorrichtung 50 besser zugänglich und kann im On-the-Fly-Verfahren automatisiert bestückt werden. Die Winkel zwischen den Modulen 10 stellen sich automatisch über Federkräfte ein oder können aktiv eingestellt werden.
Insbesondere im Vergleich zu der Flechtvorrichtung 50 in DE 691 31 656 T2 kommen die hier beschriebenen Modulelemente 10 ohne Führungsbahnen aus, da die Flechtklöppel 12 magnetisch an den Flügelrädern 22 fixiert werden, was den großen Vorteil hat, dass die Klöppellaufbahnen 52 komplett frei wählbar und nicht anlagetechnisch vorgegeben sind. Lokales Klöppelparken, -zuführen, -wenden usw. kann hierdurch realisiert werden beziehungsweise eine Verschmutzung wird vermieden, da die Übergabe nicht mechanisch erfolgt.
Bei der Klöppelaufnahme und -übergabe besteht eine hohe Genauigkeit in der Synchronisierung der Flügelräder 22, insbesondere an den Übergabepunkten. Es ist ein System zur Klöppelaufnahme und zum Antrieb der Klöppel 12 vorgesehen. Die Klöppel 12 sind auf Zug zum Flechtzentrum und in Radialrichtung belastet. Deswegen ist eine Aufnahme zur Kompensation des Abzugs und der Radialkräfte vorgesehen.
Als Antriebssystem zum Vortrieb der Klöppel 12 durch die Flügelradmodule 10 kann beispielsweise das Flügelrad 22 selbst angetrieben sein, indem beispielsweise ein Motor 19 an jedem oder an jedem x-ten Modul 10 vorgesehen ist. Die Klöppelhaftung erfolgt durch Elektromagneten 32, die aktiv oder passiv ausgestaltet sein können, mitdrehen oder lokal bzw. fix angeordnet sind. Die Übergabe erfolgt vorzugsweise aktiv.
Beim aktiven System ist das Flügelrad 22 frei drehend und die Klöppelhaftung erfolgt durch aktive Elektromagneten 32, wobei bei der Übergabe der jeweilige Elektromagnet 32 benachbarter Flügelräder 22 deaktiviert bzw. aktiviert wird. Der Vortrieb erfolgt mittels Durchkommutieren der fixen Elektromagneten 32. In einem passiven System sind die Flügelräder 22 frei drehend und die Klöppelhaftung erfolgt durch Permanentmagneten, wobei die Übergabe durch fixe bzw. lokale Elektromagneten 32 erfolgt, indem das Magnetfeld aufgehoben wird.
Mit der vorgeschlagenen Flechtanlage 50 ist die Größe der Flechtanlage 50 nun frei wählbar bzw. einstellbar je nach Bauteilanforderung, Budget usw. Es sind offene bzw. geschlossene Flechtanlagen 50 möglich, je nach Anordnung der Modulelemente 10. Daher kann der Flechter an die Flächenware, an 2D- bzw. 3D-Geflechte, an T-Querschnitte, +-Querschnitte und -Querschnitte angepasst werden. Die Flechtanlage 50 ist einfach bestückbar, indem Klöppel 12 einfach eingelegt werden bzw. magnetisch angezogen werden. Zusätzlich können die Klöppel 12 lokal eingefahren werden. Dadurch dass es mehr als vier Fixpunkte an den Flügelrädern 22 gibt, ist die Abbindung anpassbar. Je nach Durchmesser der Flechteinrichtung 50 stellt sich der Winkel zwischen den Klöppeln 12 automatisch ein. Die Klöppel 12 können geparkt oder auch auf andere Laufbahnen positioniert werden. Zusätzlich besteht eine gute Zugänglichkeit und kein Schwerkrafteinfluss durch beispielsweise eine liegende Flechtanlage 50.
Die in DE 691 31 656 T2 beschriebene Flechtvorrichtung 50 wird immer nur in der Ebene aufgebaut. Dagegen können die hier beschriebenen Modulelemente 10 in der Ebene, aber auch zu einer Tunnelflechtantage kreisförmig angeordnet werden, beziehungsweise kann auch die kreisförmige Anordnung in mehreren Ebenen 69 erfolgen. Insbesondere durch Aufbau einer Tunnelflechtanlage ist es möglich, CFK-Bauteile in Überflechttechnik herzustellen.

Bezugszeichenliste:

10: Modulelement
10a: erstes Modulelement
10b: zweites Modulelement
12: Flechtklöppel
13: Stützplatte
14: Basiselement
16: Halteelement
16a: erstes Halteelement
16b: zweites Halteelement
18: Drehachse
19: Motor
20: Halteeinrichtung
20a: erste Halteeinrichtung
20b: zweite Halteeinrichtung
22: Rad
24: Umfang
26: Kerbe
30: Magneteinrichtung
32: Elektromagnet
34: Steuerelement
36: Drehrichtung
38: Ansaug-Abblas-Mechanismus
40: Greifer
42: Kombination
44: magnetischer Bereich
46: ferromagnetischer Block
47: Stabvorsprung
48: Halteplatte
49: Befestigungselement
50: Flechtvorrichtung
52: Klöppellaufbahn
60: Warteeinrichtung
62: Parkposition
64: Steuereinrichtung
68: Speichereinheit
69: Ebene
70: Kreis
α: Drehwinkel

Claims

Modulelement (10) zum Antreiben und Halten von Flechtklöppeln (12) auf einer vorbestimmten Klöppellaufbahn (52), aufweisend wenigstens ein um eine Drehachse (18) drehbares Basiselement (14) und wenigstens ein integral mit dem Basiselement (14) gebildetes Halteelement (16), wobei das Halteelement (16) zum lösbaren Halten wenigstens eines Flechtklöppels (12) von der Drehachse (18) versetzt ausgebildet ist.
Modulelement (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Basiselement (14) ein Rad (22) aufweist, wobei das Halteelement (16) an einem Außenumfang des Rades (22) zur Aufnahme eines Flechtklöppels (12) angeordnet ist.
Modulelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) eine Halteeinrichtung (20) mit einer Magneteinrichtung (30), insbesondere einem Elektromagneten (32), zum magnetischen Anziehen und Abstoßen von Flechtklöppeln (12) gebildet ist.
Modulelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) eine Halteeinrichtung (20) mit einem Saug- und/oder Abblasmechanismus als Halteeinrichtung und/oder mit einem mechanischen Greifer aufweist.
Modulelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch ein Steuerelement (34) zum Steuern des Modulelements (10), insbesondere zum Steuern einer Drehgeschwindigkeit des Basiselements (14) und einer Haltekraft, die zu einem vorbestimmten Drehwinkel (α) des Basiselementes (14) auf einen Flechtklöppel (12) wirkt.
Modulelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
aufweisend wenigstens vier Haltelemente (16), die insbesondere gleichmäßig an einem Außenumfang des Basiselements (14) angeordnet sind.
Kombination (42) wenigstens eines Modulelements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit wenigstens einem Flechtklöppel (12), wobei der Flechtklöppel (12) wenigstens einen magnetischen Bereich (44) zum Wechselwirken mit dem Halteelement (16) des Modulelements (10) aufweist.
Flechtvorrichtung (50) zum Flechten von Faserhalbzeugen (58), aufweisend eine Mehrzahl von Modulelementen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Modulelemente (10) derart zueinander angeordnet sind, dass wenigstens ein erstes Halteelement (16a) eines ersten Modulelements (10a) Flechtklöppel (12) einer vorbestimmten Klöppellaufbahn (52) folgend fliegend an ein zweites Halteelement (16b) eines zweiten Modulelements (10b) übergeben kann.
Flechtvorrichtung (50) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Modulelemente (10) zum Flechten von ebenen Faserhalbzeugen (58) in Serie und/oder parallel zueinander angeordnet sind.
Flechtvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Modulelemente (10) zum Flechten von dreidimensionalen Faserhalbzeugen (58) in mehreren Ebenen (69) zueinander angeordnet sind.
Flechtvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Modulelemente (10) zum Flechten von rohrförmigen Faserhalbzeugen (58) kreisförmig angeordnet sind.
Flechtvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
gekennzeichnet durch eine Warteeinrichtung (60) zum Bilden wenigstens einer Parkposition (62) für wenigstens einen Flechtklöppel (12).
Flechtvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (64) zum Steuern der Modulelemente (10) derart, dass ein mehrdimensionales Geflecht (56), insbesondere mit mehreren Geflechtlagen, gebildet wird.
Flechtvorrichtung (50) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) eine Speichereinheit (68) aufweist, in der zum Bilden vorbestimmter Faserhalbzeugformen vorbestimmte Klöppellaufbahnen (52) gespeichert sind.
Flechtvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
aufweisend eine Mehrzahl von Flechtklöppeln (12) mit wenigstens einem magnetischen Bereich (44) zum Wechselwirken mit den Halteelementen (16) der Modulelemente (10).