WO2000050706A1 - Vorrichtung zum aufspalten der enden eines faserstrangs aus faserverbundwerkstoff - Google Patents

Vorrichtung zum aufspalten der enden eines faserstrangs aus faserverbundwerkstoff Download PDF

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WO2000050706A1
WO2000050706A1 PCT/CH2000/000089 CH0000089W WO0050706A1 WO 2000050706 A1 WO2000050706 A1 WO 2000050706A1 CH 0000089 W CH0000089 W CH 0000089W WO 0050706 A1 WO0050706 A1 WO 0050706A1
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cutting edge
lamella
cutter
knife
guide
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PCT/CH2000/000089
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Gregor Schwegler
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Stress Head Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/04—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member
    • B26D1/06—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member wherein the cutting member reciprocates
    • B26D1/08—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a linearly-movable cutting member wherein the cutting member reciprocates of the guillotine type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E04G2023/0251—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements by using fiber reinforced plastic elements
    • E04G2023/0262—Devices specifically adapted for anchoring the fiber reinforced plastic elements, e.g. to avoid peeling off
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/12—Surface bonding means and/or assembly means with cutting, punching, piercing, severing or tearing
    • Y10T156/1317—Means feeding plural workpieces to be joined
    • Y10T156/1343—Cutting indefinite length web after assembly with discrete article

Definitions

  • the invention relates to a device for splitting the ends of fiber strands made of a composite material, in particular a CFRP lamella for reinforcing structures, with a cutting edge.
  • CFRP lamellae Fiber composite materials have proven themselves, which are glued flat, for example in the form of lamellae made of carbon fiber reinforced plastic, so-called CFRP lamellae, under tension on the tension side of the support structure.
  • CFRP lamellae a preload force on the CFRP lamella via end elements.
  • the ends of the CFRP lamella are split along the grain in at least two end tabs and non-positively connected, preferably glued, to the end element, as is shown in the unpublished Swiss patent application No. 1997 1987/97.
  • the invention is therefore based on the problem of creating a device which enables the lamella ends to be separated in a simple manner.
  • a positioning device for the fiber strand, on which the cutting edge is fixed, is used for this purpose.
  • the cutting edge and the positioning device are fixed in their position relative to one another, so that the fiber strand is aligned or positioned in the desired manner in its position relative to the cutting edge.
  • the cutting edge can be attached precisely to the end of the fiber strand and thus split off end tabs with the desired layer thickness in a targeted and repeatable manner. Due to the laminar structure, the cutting edge penetrates across the cross-sectional width in the longitudinal direction of the fiber into the fiber composite material and splits a layer of the brittle that is fixed in the matrix but is brittle in the direction of the fiber
  • the sharpness of the cutting edge is therefore chosen so that it only penetrates the matrix of the lamella and does not cut through the individual fibers.
  • a cutting knife with a thin back of a few millimeters is best used to avoid breaking off possibly thin end flags during the cutting process.
  • the positioning device is designed as a support table with a flat support surface.
  • a two-dimensional guide ensures that the slat end to be split is aligned with the cutting edge in the desired cutting position.
  • the slat brought into the cutting position is fixed in position on the support table by means of a hold-down device.
  • the cutting edge, together with a peeling knife carrying it, is pivotably articulated on the support table about a pivot axis provided perpendicular to the support surface.
  • the peeling knife lies with its flat underside on the support surface, which means that the cutting edge when the Exact guidance in the direction of the peeling knife in the direction of the lamella.
  • the guide ensures that on the one hand the lamella is supported in the cutting / swiveling direction of the peeling knife and on the other hand end tabs with the desired thickness are split off or peeled off.
  • the latter is preferably adjustable via the support position of the lamella on the support surface.
  • gauges are used that specify the contact level of the lamella on the contact surface for setting the end lug thickness and through which the cutting edge attaches to the desired position on the lamella cross-section.
  • the cutting edge does not at the same time lie against the end face of the lamella over the entire width, but rather the position of the pivot axis in relation to the cutting edge attachment is selected such that the cutting edge attaches to an edge .
  • the cutting edge penetrates effortlessly at the desired level and experiences at the next level
  • the positioning device is again as
  • Support table designed for the slat end to be split.
  • a lateral guide and gauge plates for embedding the lamella serve to bring the lamella into the desired cutting position, in which it is finally fixed by means of hold-down devices.
  • the cutting edge is moved translationally towards the positioned slat end.
  • the cutting edge lies on the contact surface, but is held in a knife carriage and along it along one Slide guide can be moved relative to the support table.
  • the slide guide comprises two guide rods, which are preferably arranged laterally on the support table and parallel to the translation movement and on which the knife slide is fixed so as to be axially displaceable. This parallel guidance gives the cutting edge a particularly precise guidance, which is why this design is highly suitable for peeling or splitting off several and thinner end tabs.
  • Knife slide and slide guide are robust and stable. Furthermore, the cutting edge is arranged closely on the support table and does not protrude laterally, so that the risk of injury to the operator and the risk of damage to the cutting edge are low. For the reasons mentioned, this embodiment offers advantages when installing the lamella on the construction site.
  • the positioning device and the cutting edge are firmly connected to one another in a planer.
  • the positioning device forms a guide for the lamella, on the basis of which the lamella can only be pushed and moved in the longitudinal direction on the free end of the lamella.
  • the guide is oriented in such a way that the end of the slat ends directly on the cutting edge and is split into end tabs.
  • This version is particularly simple and robust; it enables the slat end to be split without first clamping or fixing the slat to the positioning device, and is therefore particularly easy to use.
  • the cutting edge is in the
  • the planer version is particularly well suited for use on the construction site, where every reinforcement slat is attached to the respective one required dimensions can be adjusted and the connection elements can be installed.
  • Figure 1 a peeling knife as the first embodiment of the invention in plan view
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the peeling knife along the section II-II in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic detailed view III of Figure 2;
  • Figure 5 shows schematically a third embodiment of the invention
  • Figure 6 is a half sectional view of that shown in Figure 5
  • Figure 7 shows a cross section through a reinforced concrete beam with CFRP lamella attached to the underside with a schematic cross section through an end element of a CFRP lamella.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device 1 according to the invention.
  • the device 1 essentially comprises
  • Assemblies a support table 2, a hold-down device 3 and a peeling knife 4 pivotably articulated on the support table 2.
  • the support table 2 has a rectangular base area and a flat support surface 5. Over the entire length of the
  • the support table 2 is on one half of the support surface 5 Positioning groove 6 is incorporated, the U-shaped cross section of which, as shown in FIG. 2, is delimited by a flat groove base 7, a first flank 8 and a second flank 9 of a stop bar 10 running parallel to it.
  • the groove depth 11 depends on the thickness of the lamella 12 to be split and the desired thickness 13 of the end lug to be split / peeled off. In general, the groove depth 11 is selected such that the CFRP lamella 12 inserted into the positioning groove 6 projects beyond the positioning groove 6 by the desired amount of the end lug thickness 13. In order to be able to set the thickness 13 of the end lugs to be split off independently of the lamella thickness, in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a gauge plate 14 is additionally inserted into the positioning groove 6. The CFRP lamella 12 resting thereon can be underbedded over the thickness 15 of this gage sheet 14 until the desired layer or end lug thickness 13 projects beyond the positioning groove 6, which can be clearly seen in FIG. 3.
  • the width 16 of the positioning groove 6 is chosen to be slightly larger than the width of about 80 mm of a CFRP lamella 12, the end 17 of which is to be split into end tabs.
  • the positioning groove ⁇ is to be provided with the same width or width than the CFRP lamella 12, so that it is ensured in any case that the CFRP lamella 12 finds sufficient space in the positioning groove 6 and lies flat on the groove base 7 or the gauge plate 14. Regardless of the actual slat width, the slat 12 lies laterally against the stop bar and is clamped down by means of a hold-down device 3 described below and fixed in its position.
  • a scale 19 is formed along the stop edge 18 of the stop bar 10, starting from the hold-down device 3. It serves to align the free end 17 of the CFRP lamella in the positioning groove 6 to the desired length of the end tabs.
  • the hold-down 3 lies with a flat contact surface 20 facing the support surface 5 on the CFRP lamella 12 and is screwed against the support surface 5 with four lag screws 21.
  • the bolts 22 are anchored in the support table 2 and protrude through the hold-down device 3 through four correspondingly arranged bores 23.
  • a wing nut 24 is screwed onto the free ends of the screw bolts 22 projecting above the hold-down device 3 and is supported on the hold-down device 3 and presses it down.
  • tension screws 21 with wing nuts 24 other quick fastening means or devices are also possible.
  • the hold-down device 3 can be connected to the support table 2 on one side via a hinge or the like, and the opposite side can be pressed down onto the CFRP lamella 12 using a quick-release fastener or a quick-release screw.
  • a hold-down device that can be folded in this way is particularly easy to use.
  • a peeling knife 4 On the support table 2, on the side opposite the stop bar 10, one end of a peeling knife 4 is pivotably articulated about a pivot axis 25 provided perpendicular to the support surface 5.
  • the length of the peeling knife 4 is dimensioned such that it projects beyond the support table 2 with its other end, which is designed as a handle 26.
  • the handle 26 With the exception of the handle 26, the one facing the positioning groove 6 Side of the paring knife 4 is ground obliquely and forms the cutting edge 28 with the underside 27 along the common edge.
  • the underside 27 of the peeling knife 4 is shown flat and lies on the support surface 5, as a result of which the cutting edge 28 is then guided precisely when the peeling knife 4 is pivoted about the pivot axis 25.
  • the position of the pivot axis 25 and also the position of the cutting edge 28 relative to the fixed CFRP lamella 12 is selected such that the cutting edge 28 pivoted by hand into the position shown in broken lines in FIG. 1 meets the CFRP lamella 12 at the corner edge 29 and there the cut can be made precisely at the level of the contact surface 5.
  • the peeling knife 4 can be pivoted by hand into its end position parallel to the hold-down device 3.
  • FIG 4 a second embodiment of the invention is shown, in which a support table 30 is provided, in which a lateral guide 31 and gauges 32 serve to support the CFRP lamella 33 to bring the lamella 33 into the desired cutting position in which it is finally fixed by means of hold-down 34.
  • the cutting edge 35 is now moved translationally towards the positioned slat end 36.
  • the cutting edge 35 is held in a knife carriage 37 and, together with the latter, can be displaced along the carriage guide 38 relative to the support table 30 on the support surface 39.
  • the slide guide 38 comprises two guide rods 41 arranged laterally on the support table 30 parallel to the translation direction 40 and which are screwed to a beam connection 42 with two supports 43, 44 at both ends.
  • a carrier 43 is fastened to the front 45 and the carrier 44 to the rear 46 of the support table 30 by means of screw connections 47.
  • Carriage guide 38 the knife carriage 37 is fixed axially displaceably.
  • the knife carriage 37 comprises two sliding sleeves 48 which are attached to the guide rods 41 and enclose them.
  • the sliding sleeves 48 are firmly connected to one another via a cutter holder 49.
  • a lever mechanism can be articulated on the sliding sleeves 48, the tensile force of which is introduced into the support table 30 via a suitable kinematics.
  • a blade 51 with a straight or, as shown here, inclined cutting edge 35 is fixedly connected to the cutter carrier 49. Due to the inclined cutting edge, the cutting edge 35 first meets a corner edge 52 of the end-side lamella end 36. There the cutting edge 35 penetrates the fiber laminate at certain points and thus starts the cut. When the knife carriage 37 is moved further, the cutting edge 35 then splits or peels off the desired laminate layer.
  • FIGS. 5 and 6 show an embodiment of the device according to the invention in the form of a plane 52.
  • the planer 52 differs from the previously described embodiments of the invention by fixed in
  • the CFRP lamella 55 is not fixed in the cutting position on the positioning device 53, but the cutting edge 54 and guide of the CFRP lamella 55 are structurally clear in their position relative to one another fixed and are moved as a one-piece device overall relative to the CFRP lamella 55.
  • the free slat end 56 is split into the desired number of end tabs in one operation.
  • the planer 52 form a first side part 57, a second side part 58 between which a first guide block 59 and a second guide block 60 are firmly clamped by means of four clamping screws 61.
  • Side parts 57, 58 and guide blocks 59, 60 are preferably made of a metal material such as aluminum; however, they can also be made of plastic or wood.
  • the first guide block 59 and the second guide block 60 delimit a guide slot 62 between them in the longitudinal direction of the plane, which diverges in a wedge shape toward the rear 63.
  • the guide slot 62 has a rectangular cross section over a length 64 from the front side 65 to the transition 66 into the wedge-shaped funnel 67, the clear distance 68 between the first guide block 59 and the second guide block 60 with the aid of in the two guide blocks 59, 60 formed elongated holes 69 can each be adapted to the thickness of the slat end 56 to be split.
  • the width of the guide slot 62 is structurally fixed to one dimension; In any case, it is expediently chosen to be larger than the slat width.
  • two knife blades 70 protrude from the rear 63 so far into the wedge-shaped funnel 67 that their cutting edges 54 extend up to the rectangular guide slot 62.
  • the knife blades 70 extend over the entire width of the plane 52 and are combined in a knife insert 71 to form an assembly which is fixedly mounted in the complementary recesses 73, 74 in the side parts 57, 58 by means of plug pins 72.
  • the knife insert 71 comprises three spacers 75 on each side, by means of which the mutual distance 76 of the knife blades 70 and thus the layer thickness of the end tabs can be determined.
  • the position of each individual knife blade 70 and / or the knife insert 71 with respect to the guide slot 62 can be aligned and adjusted by suitable thickness adjustment.
  • two bores are provided one behind the other in the spacers 75 and knife blades 70 perpendicular to the blade plane.
  • the position of the bores corresponds to bores 77 in the side parts 57, 58, through which the plug-in bolt 72, which fixes the knife insert 71, is inserted in the assembled state.
  • FIG. 7 shows a cross section through a reinforced concrete beam 78 with CFRP lamella 79 glued to the underside (tension side), at the ends of which end elements 80 and 81 are attached.
  • end elements 80 and 81 three holding slots 82, 83, 84 are formed one above the other and spread out in a wedge shape, into each of which one of three end tabs 85 is glued, into which the end of the CFRP lamella 79 is split is. This improves the introduction of tensile forces into the CFRP lamella 79 via the end elements 80, 81.

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Abstract

Zum massgenauen Aufspalten der Enden von Strängen aus laminaren Faserverbundwerkstoffen, vorzugsweise kohlenstofffaserverstärkten Lamellen (33), mit einer Schneide (35) in zwei oder mehrere Endfahnen, wird erfindungsgemäss eine Vorrichtung mit einer Positioniereinrichtung (30, 31, 32) vorgeschlagen, bei der eine exakte Ausrichtung der Schneide (35) in Bezug auf das Faserstrangende (36) erreicht wird. Gemäss einer Ausführung ist die CFK-Lamelle schnittgerecht auf einem Auflagetisch fixiert, wenn eine an einem Auflagetisch schwenkbar angelenkte Schneide von Hand durch das Lamellenende verschwenkt wird. Eine andere Ausführung unterscheidet sich, indem die Schneide (35) in einem Messerschlitten (37) gefasst und zusammen mit diesem entlang einer Schlittenführung (38) linear verschiebbar ist. Eine weitere Ausführung stellt einen Hobel dar, in dem die Schneide fest verankert ist und auf das Lamellenende aufgesteckt wird, wobei das Lamellenende durch eine Linearführung massgenau und direkt stirnseitig auf die Schneide geführt und in die gewünschte Zahl von Endfahnen aufgespaltet wird.

Description

Vorrichtung zum Aufspalten der Enden eines Faserstrangs aus Faserverbundwerkstoff
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspalten der Enden von Fasersträngen aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einer CFK-Lamelle zur Verstärkung von Tragwerken, mit einer Schneide.
Zur Erhöhung der Tragfähigkeit von Tragstrukturen an bestehenden Bauten haben sich Faserverbundwerkstoffe bewährt, welche beispielsweise in Form von Lamellen aus kohlenstofffaserverstärkem Kunststoff, sogenannten CFK- Lamellen, unter Vorspannung auf die Zugseite der Tragstruktur flächig aufgeklebt werden. Besondere Bedeutung kommt dabei der Einleitung der Vorspannkraft über Abschlusselemente auf die CFK-Lamelle zu. Die Enden der CFK-Lamelle werden entlang der Faserrichtung in wenigstens zwei Endfahnen aufgespaltet und mit dem Abschlusselement kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, wie dies in der nicht veröffentlichten Schweizer Patentanmeldung Nr. 1997 1987/97 dargestellt ist. Durch das Aufspalten wird eine vorteilhafte Vergrösserung der Klebefläche erreicht, ohne dass die Festigkeitseigenschaften der CFK- Lamelle in Zugrichtung beeinträchtigt werden.
Aufgrund der geringen Querschnittsdicke der Lamelle, kommt es darauf an, die gewünschte Endfahnendicke zu erhalten, und eine Durchtrennung der Lamelle zu vermeiden. Gerät dabei eine Endfahne zu dünn, dann besteht die grosse Gefahr, dass die spröden Fasern durch das Aufspreitzen der Endfahnen bei der Montage bzw. dem Festlegen im Anschlusselement am Bauwerk abgeknickt werden und nicht mehr zur Einleitung der Vorspannkraft über das Anschlusselement in die Lamelle zur Verfügung stehen. Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Auftrennen der Lamellenenden auf einfache Weise ermöglicht.
Dazu dient eine Positioniereinrichtung für den Faserstrang, an der die Schneide festgelegt ist. Dabei sind Schneide und Positioniereinrichtung in ihrer Lage zueinander festgelegt, so dass der Faserstrang in gewünschter Weise in seiner Position zur Schneide ausgerichtet bzw. positioniert ist. Die Schneide kann präzise an das Faserstrangende angesetzt werden und damit gezielt und wiederholbar Endfahnen mit gewünschter Schichtdicke abspalten. Aufgrund des laminaren Aufbaus dringt die Schneide über die Querschnittsbreite in Faserlängsrichtung in den Faserverbundwerksoff ein und spaltet eine Schicht der in der Matrix fixierten, in Faserrichtung zugfesten aber spröden
Fasern ab. Die Schneidenschärfe wird daher so gewählt, dass sie nur in die Matrix der Lamelle eindringt und die einzelnen Fasern nicht durchschneidet. Um während des Schneidvorgangs ein Abbrechen unter Umständen dünner Endfahnen zu vermeiden wird am besten ein Schneidmesser mit dünnem Rücken von wenigen Millimetern verwendet.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Positioniereinrichtung als Auflagetisch mit ebener Auflagefläche ausgebildet. Im Bereich der Auflagefläche sorgt eine zweidimensionale Führung dafür, dass das zu spaltende Lamellenende in gewünschter Schnittposition zur Schneide ausgerichtet ist. Die in Schnittposition gebrachte Lamelle ist mittels eines Niederhalters in ihrer Lage auf dem Auflagetisch fixiert. Die Schneide ist gemeinsam mit einem sie tragenden Schälmesser um eine lotrecht zur Auflagefläche vorgesehene Schwenkachse schwenkbar an dem Auflagetisch angelenkt. Dabei liegt das Schälmesser mit seiner planen Unterseite auf der Auflagefläche auf, wodurch die Schneide beim Schwenken des Schälmessers in Richtung hin zur Lamelle eine exakte Führung erf hrt.
Die Führung sorgt dafür, dass einerseits die Lamelle in Schnitt-/Schwenkrichtung des Schälmessers abgestützt ist und andererseits Endfahnen mit gewünschter Dicke abgespalten oder abgeschält werden. Letzteres ist vorzugsweise über die Auflageposition der Lamelle auf der Auflagefläche einstellbar. So werden bei einer Ausführung Lehrenbleche verwendet, die zur Einstellung der Endfahnendicke das Auflageniveau der Lamelle auf der Auflagefläche vorgeben und durch die die Schneide an gewünschter Position am Lamellenquerschnitt ansetzt.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft im Hinblick auf eine exakte Schnittführung, wenn die Schneide nicht gleichzeitig über die gesamte Breite an der Stirnseite der Lamelle anliegt, sondern die Position der Schwenkachse in Bezug zum Schneidenansatz derart gewählt ist, dass die Schneide an einer Randkante ansetzt. Die Schneide dringt dabei mühelos an gewünschtem Niveau ein und erfährt bei der weiteren
Schnittbewegung durch den laminaren Aufbau der Lamelle eine Schnittführung.
Gemäss einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Positioniereinrichtung wiederum als
Auflagetisch für das zu spaltende Lamellenende ausgebildet. Wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dienen eine seitliche Führung und Lehrenbleche zum Aufbetten der Lamelle dazu, die Lamelle in die gewünschte Schnittposition zu bringen, in der sie schliesslich mittels Niederhalter fixiert wird.
Allerdings wird die Schneide translatorisch auf das positionierte Lamellenende zu bewegt. Auch hier liegt die Schneide auf der Auflagefläche auf, ist aber in einem Messerschlitten gefasst und zusammen mit diesem entlang einer Schlittenführung relativ zum Auflagetisch verschiebbar. Die Schlittenführung umfasst zwei parallel zur Translationsbewegung vorzugsweise seitlich am Auflagetisch angeordnete Führungsstäbe an denen der Messerschlitten axial verschiebar festgelegt ist. Durch diese Parallelführung erfährt die Schneide eine besonders exakte Führung, weshalb sich diese Ausführung in hohem Masse zum Abschälen bzw. Abspalten mehrerer und dünnerer Endfahnen eignet.
Messerschlitten und Schlittenführung sind robust und stabil ausgeführt. Ferner ist die Schneide eng an dem Auflagetisch angeordnet und steht nicht seitlich darüber hinaus, wodurch die Verletzungsgefahr für den Bediener wie auch das Beschädigungsrisiko für die Schneide gering sind. Aus besagten Gründen bietet diese Ausführungsform Vorteile bei der Montage der Lamelle auf der Baustelle.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Positioniereinrichtung und Schneide in einem Hobel fest miteinander verbunden. Die Positioniereinrichtung bildet eine Führung für die Lamelle, aufgrund welcher diese ausschliesslich in Längsrichtung auf das freie Ende der Lamelle aufgesteckt und verschoben werden kann. Dabei ist die Führung derart ausgerichtet, dass das stirnseitige Lamellenende direkt auf die Schneide aufläuft und in Endfahnen aufgespaltet wird. Diese Ausführung ist besonders einfach und robust aufgebaut; sie ermöglicht ein Aufspalten des Lamellenendes ohne vorheriges Einspannen bzw. Fixieren der Lamelle an der Positioniereinrichtung und ist dadurch besonders einfach in der Handhabung. Zudem ist die Schneide in der
Positioniereinrichtung eingebettet und deshalb geschützt vor Beschädigungen und stellt kein Verletzungrisiko für den Benutzer dar. Aufgrund ihres kompakten Aufbaus eignet sich die Hobel-Ausführung besonders gut für einen Einsatz auf der Baustelle, wo damit jede Verstärkungs-Lamelle an die jeweilig erforderlichen Abmessungen angepasst und die Anschlusselemente montiert werden können.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt:
Figur 1, ein Schälmesser als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht;
Figur 2, eine schematische Querschnittansicht des Schälmessers entlang des Schnittverlaufs II-II in Figur 1;
Figur 3, eine schematische Detailansicht III aus Figur 2;
Figur 4, schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit translatorisch bewegbarer Schneide;
Figur 5, schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 6, eine Halbschnittansicht des in Figur 5 dargestellten
Ausführungsbeispiels entlang dem Schnittverlauf VI-VI;
Figur 7, einen Querschnitt durch einen Stahlbetonträger mit auf der Unterseite angebrachter CFK-Lamelle mit eineinen schematischen Querschnitt durch ein Abschlusselement einer CFK-Lamelle.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst als wesentliche
Baugruppen einen Auflagetisch 2, einen Niederhalter 3 und ein schwenkbar am Auflagetisch 2 angelenktes Schälmesser 4.
Der Auflagetisch 2 weist eine rechteckige Grundfläche und eine ebene Auflagefläche 5 auf. Über die gesamte Länge des
Auflagetisches 2 ist auf einer Hälfte der Auflagefläche 5 eine Positioniernut 6 eingearbeitet, deren u-förmiger Querschnitt, wie in Figur 2 dargestellt, begrenzt wird durch einen ebenen Nutgrund 7, eine erste Flanke 8 und eine parallel dazu verlaufende zweite Flanke 9 einer Anschlagleiste 10.
Die Nuttiefe 11 richtet sich nach der Dicke der zu spaltenden Lamelle 12 und der gewünschten Dicke 13 der abzuspaltenden/ abzuschälenden Endfahne. Allgemein ist die Nuttiefe 11 derart gewählt, dass die in die Positioniernut 6 eingelegte CFK- Lamelle 12 um das gewünschte Mass der Endfahnendicke 13 über die Positioniernut 6 herausragt. Um die Dicke 13 der abzuspaltenden Endfahnen auch unabhängig von der Lamellendicke einstellen zu können, ist bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Lehrenblech 14 in die Postioniernut 6 eingelegt. Über die Dicke 15 dieses Lehrenblechs 14, kann die darauf aufliegende CFK-Lamelle 12 soweit unterbettet werden, bis die gewünschte Schicht- bzw. Endfahnendicke 13 über die Positioniernut 6 übersteht, was in Figur 3 deutlich zu erkennen ist.
Die Breite 16 der Positioniernut 6 ist hier geringfügig grösser gewählt als die Breite von etwa 80 mm einer CFK-Lamelle 12, deren stirnseitiges Ende 17 in Endfahnen aufzuspalten ist. Grundsätzlich ist die Positioniernut β gleich breit oder breiter vorzusehen als die CFK-Lamelle 12, damit in jedem Fall sichergestellt ist, dass die CFK-Lamelle 12 in der Positioniernut 6 ausreichend Platz findet und eben auf dem Nutgrund 7 oder dem Lehrenblech 14 aufliegt. Unabhängig von der tatsächlichen Lamellenbreite liegt die Lamelle 12 seitlich an der Anschlagleiste an und ist mittels eines weiter unten beschriebenen Niederhalters 3 niedergespannt und in ihrer Lage fixiert. Entlang der Anschlagskante 18 der Anschlagsleiste 10 ist ausgehend vom Niederhalter 3 eine Massstabsskalierung 19 ausgebildet. Sie dient dazu, das freie Ende 17 der CFK-Lamelle in der Positionierungsnut 6 auf die gewünschte Länge der Endfahnen auszurichten.
Der Niederhalter 3 liegt mit einer der Auflagefläche 5 zugewandten ebenen Anpressfläche 20 auf der CFK-Lamelle 12 und ist mit vier Zugschrauben 21 gegen die Auflagefläche 5 verschraubt. Die Schraubenbolzen 22 sind im Auflagetisch 2 verankert und durchragen den Niederhalter 3 durch vier entsprechend angeordnete Bohrungen 23. Auf die über den Niederhalter 3 überstehenden freien Enden der Schraubenbolzen 22 ist jeweils eine Flügelmutter 24 aufgeschraubt, die sich auf dem Niederhalter 3 abstützt und diesen niederdrückt. An Stelle der Zugschrauben 21 mit Flügelmuttern 24 sind auch andere Schnellbefestigungsmittel oder -einrichtungen möglich.
So kann der Niederhalter 3 beispielsweise an einer Seite über ein Scharnier oder dergleichen mit dem Auflagetisch 2 verbunden sein und die gegenüberliegende Seite über einen Schnellverschluss oder eine Schnellspannschraube auf die CFK- Lamelle 12 niedergepresst werden. Ein auf diese Weise klappbarer Niederhalter ist besonders einfach in der Handhabung.
An dem Auflagetisch 2 ist auf der der Anschlagleiste 10 gegenüberliegenden Seite das eine Ende eines Schälmessers 4 um eine lotrecht zur Auflagefläche 5 vorgesehene Schwenkachse 25 schwenkbar angelenkt. Die Länge des Schälmessers 4 ist so bemessen, dass es mit seinem anderen, als Griff 26 ausgebildeten Ende über den Auflagetisch 2 übersteht. Mit Ausnahme des Griffs 26 ist die der Positioniernut 6 zugewandte Seite des Schälmessers 4 schräg angeschliffen und bildet mit der Unterseite 27 entlang der gemeinsamen Kante die Schneide 28 aus. Die Unterseite 27 des Schälmessers 4 ist plan dargestellt und liegt auf der Auflagefläche 5 auf, wodurch die Schneide 28 dann beim Schwenken des Schälmessers 4 um die Schwenkachse 25 eine exakte Führung erfährt. Die Position der Schwenkachse 25 und darüber auch die Position der Schneide 28 zur lagefixierten CFK-Lamelle 12 ist so gewählt, dass die von Hand in die in Figur 1 strichpunktiert dargestellte Stellung verschwenkte Schneide 28 an der Eckkante 29 auf die CFK-Lamelle 12 trifft und dort der Schnitt präzise auf dem Niveau der Auflagefläche 5 angesetzt werden kann. Sobald die Schneide 28 in das Faserstranglaminat der CFK-Lamelle 12 eingedrungen ist und der Schnitt gesetzt ist, kann das Schälmesser 4 von Hand bis in seine zum Niederhalter 3 parallele Endlage geschwenkt werden. In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem wiederum ein Auflagetisch 30 vorgesehen ist, bei dem eine seitliche Führung 31 und Lehrenbleche 32 zum Aufbetten der CFK-Lamelle 33 dazu dienen, die Lamelle 33 in gewünschte Schnittposition zu bringen, in der sie schliesslich mittels Niederhalter 34 fixiert wird. Im Unterschied zum vorherigen Beispiel wird hier nun die Schneide 35 translatorisch auf das positionierte Lamellenende 36 zu bewegt.
Die Schneide 35 ist in einem Messerschlitten 37 gefasst und zusammen mit diesem entlang einer Schlittenführung 38 relativ zum Auflagetisch 30 auf der Auflagefläche 39 verschiebbar. Die Schlittenführung 38 umfasst zwei parallel zur Translationsrichtung 40 seitlich am Auflagetisch 30 angeordnete Führungsstäbe 41 die beiderends über eine Schraubverbindung 42 mit zwei Trägern 43, 44 verschraubt sind. Ein Träger 43 ist an der Vorderseite 45 und der Träger 44 an der Rückseite 46 des Auflagetisches 30 mittels Schraubverbindungen 47 befestigt. An dieser fest mit dem Auflagetisch 30 verbundenen Schlittenführung 38 ist der Messerschlitten 37 axial verschiebbar festgelegt.
Der Messerschlitten 37 umfasst zwei Gleithülsen 48, die auf die Führungstäbe 41 aufgesteckt sind und diese umschliessen. Die Gleithülsen 48 sind über einen Schneidenträger 49 miteinander fest verbunden. In gedachter Verlängerung des Schneiderträgers
49 sind zu beiden Seiten frei abstehende stabförmige Handgriffe
50 angeordnet, mit denen der in sich steife Messerschlitten von Hand verschoben werden kann.
Anstelle der Handgriffe 50 ist es auch möglich, den Messerschlitten 37 mittels eines hier nicht näher dargestellten Hebel- oder Schraubmechanismus zu verschieben. Ein Hebelmechanismus kann an den Gleithülsen 48 angelenkt sein, dessen Zugkraft über eine entsprechend geeignete Kinematik in den Auflagetisch 30 einleitet wird.
Mit dem Schneidenträger 49 ist eine Klinge 51 mit gerader oder wie hier dargestellt schräg verlaufender Schneide 35 fest verbunden. Bedingt durch den schrägen Schneidenverlauf trifft die Schneide 35 zunächst auf eine Eckkante 52 des stirnseitigen Lamellenendes 36. Dort dringt die Schneide 35 punktuell in das Faserlaminat ein und setzt damit den Schnitt an. Beim weiteren Verschieben des Messerschlittens 37 spaltet oder schält die Schneide 35 dann die jeweils gewünschte Laminatschicht ab.
Der Messerschlitten 37 und die daran festgelegte Klinge 51 zeigen ein in Schnittrichtung keilförmiges Querschnittsprofil, welches beim Eindringen der Schneide 35 und fortschreitenden Aufspalten des Lamellenendes als Leitstufe für die abgespaltete Laminatschicht dient. In den Figuren 5 und 6 ist eine Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung in Form eines Hobels 52 dargestellt. Der Hobel 52 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung durch fest in
einer Positioniereinrichtung 53 verankerte Schneiden 54. Mit Hinblick auf die Funktionsweise wird bei dieser Ausführung als Hobel 52 die CFK-Lamelle 55 nicht in Schneidposition auf der Positioniereinrichtung 53 fixiert, sondern Schneide 54 und Führung der CFK-Lamelle 55 sind in ihrer Lage zueinander konstruktiv eindeutig festgelegt und werden als einstückige Vorrichtung gesamthaft relativ zur CFK-Lamelle 55 verschoben. Beim Verschieben wird das freie Lamellenende 56 in einem Arbeitsgang in die gewünschte Anzahl von Endfahnen aufgespaltet.
Den Hobel 52 bilden ein erstes Seitenteil 57, ein zweites Seitenteil 58 zwischen denen ein erster Führungsblock 59 und ein zweiter Führungsblock 60 mittels vier Spannschrauben 61 fest eingespannt sind. Seitenteile 57, 58 und Führungsblöcke 59, 60 sind vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff, wie Aluminium hergestellt; sie können jedoch auch aus Kunststoff oder Holz gefertigt sein.
Der erste Führungsbock 59 und der zweite Führungsblock 60 begrenzen zwischen sich in Längsrichtung des Hobels einen Führungschlitz 62, der zur Rückseite 63 hin keilförmig divergiert. Auf einer Länge 64 von der Vorderseite 65 bis zum Übergang 66 in den keilförmigen Trichter 67 besitzt der Führungschlitz 62 einen rechteckigen Querschnitt, wobei der lichte Abstand 68 zwischen dem ersten Führungsblock 59 und dem zweiten Führungsblock 60 mit Hilfe von in den beiden Führungsblöcken 59, 60 ausgebildeten Langlöchern 69 jeweils der Dicke des zu spaltenden Lamellenendes 56 angepasst werden kann. Das Breitenmass des Führungsschlitzes 62 ist konstruktiv auf ein Mass festgelegt; zweckmässigerweise ist es in jedem Fall grösser gewählt als die Lamellenbreite. Axial ausgerichtet zu dem Führungsschlitz 62 ragen zwei Messerklingen 70 von der Rückseite 63 aus soweit in der, keilförmigen Trichter 67, dass ihre Schneiden 54 bis hin zum rechteckigen Führungsschlitz 62 reichen. Die Messerklingen 70 erstrecken sich über die ganze Breite des Hobels 52 und sind in einem Messereinsatz 71 zu einer Baugruppe zusammengefasst, die mittels Steckbolzen 72 in den komplementären Aussparungen 73, 74 in den Seitenteilen 57, 58 fest gelagert ist. Der Messereinsatz 71 umfasst neben den beiden Messerklingen 70 auf jeder Seite drei Distanzhalter 75, durch die der gegenseitige Abstand 76 der Messerklingen 70 und damit die Schichtdicke der Endfahnen festlegt werden können. Gleichzeitig kann durch geeignete Dickenanpassung die Lage jeder einzelnen Messerklinge 70 und/oder des Messereinsatzes 71 in Bezug auf den Führungsschlitz 62 ausgerichtet und eingestellt werden.
Zur Verankerung des Messereinsatzes 71 sind auf jeder Seite in den Distanzhaltern 75 und Messerklingen 70 senkrecht zur Klingenebene hintereinander zwei Bohrungen vorgesehen. Die Position der Bohrungen korrespondiert mit Bohrungen 77 in den Seitenteilen 57, 58, durch die im montierten Zustand der Steckbolzen 72 eingesteckt ist, der den Messereinsatz 71 festsetzt.
Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch einen Stahlbetontäger 78 mit an der Unterseite (Zugseite) aufgeklebter CFK-Lamelle 79, an deren Enden Abschlusselemente 80 und 81 angebracht sind. In den Abschlusselementen 80 und 81 sind drei Halteschlitze 82,83,84 übereinanderliegend und keilförmig abgespreizt ausgebildet, in welche jeweils eine von drei Endfahnen 85 eingeklebt ist, in die das Ende der CFK-Lamelle 79 aufgespalten ist. Damit wird die Einleitung von Zugkräften über die Abschlusselemente 80,81 in die CFK-Lamelle 79 verbessert.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Aufspalten der Enden eines Faserstrangs aus Faserverbundwerkstoff, wie CFK-Lamellen, insbesondere für die Verwendung als Verstärkungselement für Bauwerke, mit einer
Schneide (28) , (35) , (54) , wobei die Schneide (28) , (35) , (54) mit einer Positioniereinrichtung (2) , (30) , (53) zusammenwirkt, an der der Faserstrang (12), (33), (55) in seiner Lage zur Schneide (28) , (35) , (54) festgelegt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang (12), (33), (55) relativ zu der Schneide (28) , (35) , (54) so positionierbar ist, dass etwa gleichdicke Endfahnen (85) entstehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang (12), (33), (55) relativ zu der Schneide (28), (35), (54) in zwei oder mehr Stellungen positionierbar ist, um mindestens drei oder mehr gleichdicke Endfahnen (85) zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (28) schwenkbar an der Positioniereinrichtung (2) angelenkt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (35) translatorisch mit der Positioniereinrichtung (30) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (54) fest mit der Positioniereinrichtung (53) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auflagetisch (10), (30) mit mindestens einer zweidimensionalen Führung (7, 9), (31), (62) für den Faserstrang (12), (33), (55) vorgesehen ist, mittels welcher der Faserstrang (12) , (33) , (55) in seiner Lage zur Schneide (28) , (35) , (54) in gewünschter Schnittposition gehalten wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang (12) , (33) , (55) in seiner Lage zur Schneide (28) , (35) , (54) mittels einer Spanneinrichtung (3), (34) an der Positioniereinrichtung (2), (30) fixierbar ist.
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