NO316643B1 - Anordning for utmating av armerende fibre ved framstilling av termoplastprodukter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for utmating av armerende fibre ved framstilling av varmeherdbare plastprodukter, hvilken anordning omfatter minst en magasinspole for en fibertråd, og ledeorgan for å lede fibertråden fram til et fiberutmatingshode, hvilket utmatingshode er forsynt med mateorgan for å mate fibertråden fra magasinspolen via ledeorganene, og kutteorganer som gjennomfører kutting av fibertråden, hvorved mateorganet ved utmatingshodet omfatter på den ene siden drevne materuller som danner minst ett klemområde for fibertråden, og på den andre siden fiberutmatingsorgan.

Bakgrunn

Framstilling av fiberarmerte termoplastprodukter er vanskelig å automatisere siden kvaliteten på produktet er svært avhengig av fibrenes orientering, med hensyn til hvordan produktet vil belastes. Moderne kvalitetskrav krever vanligvis at et produkt bør ha en eksakt mengde fiber orientert for å oppnå maksimal styrke uten at fibrene rager ut gjennom det ytre plastlaget på produktet.

En framstiHingsmetode medfører at fiberduk preformes til ønsket form, og preforma utsettes for varmebehandling for å aktivere et bindemiddel som holder fibrene sammen. Kanten av preforma framstilt på denne måten blir vanligvis kuttet manuelt, slik at overflødig fiber fjernes ved kantene før den endelige støping av termoplasten finner sted. Anvendelsen av fiberduk og behovet for manuell fjerning av overflødig fiber gjør at denne framstillingsmetoden er kostbar. Dessuten utnyttes bare i liten grad fibrenes styrke.

Følgelig er det behov for forbedringer på dette området, som ved automatisering av framstillingsprosessen tilbyr bedre utnytting av materialet slik at konstruksjoner repeterbart kan gjøres lettere, materialforenelig og teknisk sett mere avanserte. Dermed oppnås selv muligheter for å redusere problemene med dårlig arbeidsmiljø og slitasje på arbeidskraft.

Formål

Formålet med oppfinnelsen er å framskaffe en anordning for utmating av armerende fibre i framstilling av varmeherdbare produkter som gjør det mulig å automatisere tilførselen av armerende fibre til et produkt, f.eks. ved bruk av en industri-robot, slik at det gjentatte ganger kan framstilles preformer fra fibertråd der fibrene er arrangert i endeløse spiraler, kuttede fibre med regulær orientering og kuttede fibre med tilfeldig orientering.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er kjenneteknet ved at kutteorganet drives individuelt fra materullene og er lokalisert mellom rullene og fiberutmatingsorganet, og at kutteorganet omfatter en drevet knivrull med utadragende knivblad og en støtterull, som kan betjenes i to stillinger i inngrep med eller ikke i inngrep med knivrullen.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet med henvisning til utførelsesformer vist i de vedlagte figurene, der

figur 1 viser skjematisk en utmatingsanordning ifølge oppfinnelsen sett fra siden,

figur 2 viser i større skala et vinklet avsnitt som utgjør en del av utmatingsanordningen, og

figur 3 viser i en skala tilsvarende figur 2 et utmatingshode som utgjør en del av utmatingsanordningen.

Anordningen illustrert skjematisk i figur 1 omfatter et magasin 10 for fibertrådspoler 11, et magasin 12 for pulverformig bindemiddel, et utmatingshode 13 for fibertråd og bindemiddel og en regulatorsentral 14.

Utmatingshodet 13 er fortrinnsvis montert på en ikke vist robotarm, som kan beveges fritt i rommet og styres av en programmerbar mikroprosessor.

Fibertråden 15 løper via en mateanordning fram til utmatingshodet 13. Mateanordningen omfatter endestykker 16, rette rørstykker 17 og vinklete rørstykker 18. Endestykket 16 lokalisert nærmest trådtrommelen 11 er forsynt med kopling for trykkluft som anvendes til å flytte enden av fibertråden gjennom mateanordningen til utmatingshodet 13, som på dette tidspunkt er lokalisert i en senket posisjon inntil endestykket 16 av mateanordningen. Når enden av tråden har nådd fram til utmatingshodet 13, vil fibertråden trekkes gjennom mateanordningen ved hjelp av materuller. Utmatingshodet 13 kan deretter beveges fra dets senkete posisjon.

En av de vinklete seksjonene 18 er vist i nærmere detalj i figur 2 og omfatter ei rektangulær blokk 18 med hull 18a lokalisert i rett vinkel i forhold til hverandre og sørger for at rørene 17 fører inn til et sentralt kammer 18b. Kammeret 18b er på den ene siden forsynt med en avbøyningsvegg 18c, som er tilpasset avbøyning av fiber-enden tilført ved hjelp av trykkluft, fra ett rør til det andre, og på den andre siden ei vinklet nål 18d som danner ei kontaktflate for tråden når den trekkes gjennom mateanordningen. Den vinklete nåla 18d er posisjonert slik i forhold til rørene 17 at tråden ikke vil gripe inn med den innvendige del av rørene i området ved vinkelstykkene 18.

Utmatingshodet 13 er vist i nærmere detalj i figur 3 og er opptatt i et hus 19. Et lederør 20 for fibertråden 11 er forsynt i huset 19. Lederøret 20 rager inn i klemma mellom to ruller 21,22, hvorav rullen 21 bæres forskyvbart og tvinges i en retning mot den andre rullen 22 ved hjelp av ei pressfjær 23. Rullen 22 drives med en regulerbar hastighet V[ ved hjelp av en motor (ikke vist). Hastighetsj us teringen utføres ved hjelp av et pulstelleorgan som er forbundet med regulatorsentralen 14.

Rullene 21,22 mater fram fibertråden 15 gjennom et rør 25, vinklet med omlag 90°, som åpner inn i klemma mellom en knivrull 26 og en støtterull 27. Knivrullen 26 er forsynt med tre knivblad 26a som er jevnt fordelt om rullens omkrets. Rullen 26 kan drives med en regulerbar hastighet V2 ved hjelp av en motor (ikke vist). Hastighetsjustering utføres ved hjelp av pulstelleorgan 28, som er forbundet med regulatorsentralen 14. Støtterullen 27 er forskyvbart montert i et vertikalt ledeorgan 29 og kan betjenes ved hjelp av en pneumatisk stempelsylinder 30.

Utmatingshodet 13 er forsynt med et utmatingsrør 31 som er forsynt med en kopling 32 for trykkluft som anvendes til utmating av kuttede trådstykker 15a. Utmatingsrøret 31 er videre forsynt med en kopling 33 (se fig. 1) til en regulatorenhet for tilførsel av pulverformig bindemiddel fra magasinet 12. Røret 31 er elektrisk isolert fra den andre delen av utmatingshodet 13. Ved et passende valg av materiale kan fibertråden lades elektrostatisk når den passerer gjennom røret. Dette arrangementet fører til at det pulverformige bindemidlet vil klebes til fibrene som mates ut.

Ei avbøyningsplate 34 (se fig. 1), som kan svinges fra én driftsstilling til en annen, betjenes ved hjelp av en pneumatisk stempelsylinder 35. Når avbøyningsplata 34 er i en inaktiv stilling vil de kuttede fibrene 15a mates ut på ei overflate orientert tilfeldig i lengderetningen. Når avbøyningsplata 34 er i en operativ stilling vil de kuttede fibrene 15a mates ut på ei overflate orientert i en jevn lengderetning.

Med anordningen beskrevet foran kan fibertråden mates ut som kontinuerlig fiber belagt med et bindemiddel. Robotarma kan derved regulere utmatingshodet 13 på en slik måte at de endeløse fibrene orienteres på en fordelaktig måte, f.eks. i spiraler rundt et hull som skal oppta en bolt. Alternativt kan fibrene kuttes i eksakte spesifikke lengder ved å starte knivrullen 26 og rotere den i kontakt med støtterullen 27 ved en hastighet som gir en passende knivfrekvens i forhold til fiberhastigheten, som reguleres av hastigheten for drivrullen 22.

Ved hver kutting trekkes fibertråden 15 periodisk framover en kort distanse ved en hastighet som er større enn den normale frammatingshastighet for tråden. For å sikre at det ikke foreligger noen slynger i tråden, som kan forårsake trådbrudd eller økt slitasje på drivrullene 21,22, tjener røret 25 bøyd til en bueform som en slyngeutjevner. Normalt presser drivrullene 21,22 tråden 15 gjennom røret 25 slik at tråden følger den ytre radius av rørets indre. Når et knivblad deretter griper tråden for å kutte den av mot støtterullen 27, foreligger det en viss klaring for fibertråden i frammatingsområdet mellom føderullene 21,22 og fiberutmatingsanordningen, hvilken klaring er illustrert i figur 3 med dobbeltpila 36, som viser klaringen mellom fibertråden 15 og den indre radien av røret 25.

Magasinet 12 er forsynt med mateorgan 37 for eksakt dosering av det pulverformige bindemidlet. Disse organene 37 er forbundet med regulatorsentralen 14. Magasinet 10 for fibertråden 15 er videre utformet som en elektronisk vekt, som også er forbundet med regulatorsentralen 14. Dette betyr at tilførselen av fiber og pulver kan reguleres eksakt slik at det kan bygges opp ei preform for støping av et varmeherdbart plastprodukt med en riktig mengde fiber og bindemiddel.

Oppfinnelsen kan videre anvendes til framstilling av glassfiberarmert termoplast i ett enkelt trinn uten preforming.

Anordningen beskrevet foran kan dubleres innen det samme dekslet 19 for utmating av to fibertråder. Det er samtidig enkelt å forsyne robotarma med to slike utmatingshoder, hvorved roboten kan håndtere fire tråder parallelt.

Utmatingshodet 13, for eksempel, kan være forbundet med to kanaler for utmating av flytende bindemidler, eller en type plast, slik som polyuretan. Utmatingsrøret 31 kan erstattes av ei glideplate, kanal eller ei renne.

Claims (10)

1. Anordning for utmating av armerende fibre ved framstilling av varmeherdbare plastprodukter, hvilken anordning omfatter minst en magasinspole (11) for en fibertråd (15), og ledeorganer (17,18) for å lede fibertråden ut til et fiberutmatingshode (13), hvilket utmatingshode er forsynt med mateorganer (21,22,31,32) for å mate fibertråden fra magasinspolen via ledeorganene, og kutteorganer (26,26a,27) som gjennomfører kutting av fibertråden, hvorved mateorganene ved utmatingshodet (13) omfatter på den ene siden materuller (21,22) som danner minst ett klemområde for fibertråden (15), og på den andre siden fiberutmatingsorganer (31,32), karakterisert ved at kutteorganene (26,26a,27) drives uavhengig av materullene (21,22) og er lokalisert mellom rullene og fiberutmatingsorganene (31,32), og at kutteorganene omfatter en drevet knivrull (26) med utadragende knivblad (26a) og en støtterull (27), som kan betjenes i to stillinger i inngrep eller ikke i inngrep med knivrullen.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at den omfatter måleorgan for kontinuerlig veiing av fibermengden som mates ut fra magasinet (10) og regulatororgan (14) for å styre driften av materullene (21,22) i forhold til en ønsket fibermengde.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at regulatororganet (14) omfatter organ (30) for regulering av støtterullen (27) og justering av driften av knivrullen (26).

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at ei fiberavbøyningsplate (34) er svingbart montert nedstrøms fiberutmatingsorganene (31,32) på en slik måte at den kan svinges mellom en operativ og en inaktiv stilling.

5. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at fibertråden (15) løper i en bueform mellom materullene (21,22) og fiberutmatingsorganene (31,32).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at fibertråden (15) løper gjennom et rør (25) bøyd i en bueform og oppviser en diameter som tillater en viss klaring for fibertråden i frammatingsområdet mellom materullene (21,22) og fiberutmatingsorganene (31,32), hvilken klaring tillater at enden av fibertråden kan beveges en kort distanse framover periodevis ved en hastighet som er større enn den normale frammatingshastighet for tråden.

7. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at ledeorganet for å lede fibertråden (15) til utmatingshodet (13) omfatter rette rør (17) og vinklete seksjoner (18) som sammenkopler rørene, hvorved de vinklete seksjonene ved den indre siden av vinkelen oppviser støtteorgan (l Sd) for fibertråden med en liten kontaktflate mot tråden.

8. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at fiberutmatingsorganene (31,32) drives pneumatisk og omfatter organ for å tilføre fibertråden (15) statisk elektrisitet.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at fiberutmatingsorganene (31,32) er forsynt med en kopling (33) for regulert tilførsel av pulverformig bindemiddel.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at regulatororganet (14) omfatter organ (37) for justering av tilførselen av pulverformig bindemiddel.