-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft die Verstärkung von Halbzeugen und Bauteilen mittels textiler Stoffe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess sowie eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils, insbesondere in dessen Dickenrichtung.
-
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
-
Aufgrund ihres guten Verhältnisses von Steifigkeit bzw. Festigkeit zu Dichte finden in der Luft- und Raumfahrt Kernverbunde einen breiten Anwendungsbereich. Sie werden im Allgemeinen aus einer oberen und unteren Deckschicht bzw. -lage gebildet, zwischen welchen sich zur Erhöhung der Steifigkeit eine Kernstruktur befindet.
-
Ein Beispiel einer solchen weitläufig bekannten Kernstruktur stellen Wabenmaterialien dar, welche vertikal zu der oberen und unteren Deckschicht verlaufende Zellen mit hexagonalem Querschnitt aufweisen.
-
Eine andere mögliche Struktur sind Schaumstoffe. Das spezifische mechanische Potenzial von Schaumstoffen ist aber im Vergleich zu Wabenstrukturen niedriger. Dennoch sind Schaumstoffe vor allem bei der Bauteilherstellung sowie im Bereich der erweiterten Bauteileigenschaften aufgrund ihrer Multifunktionalität für die Anwendung in Kernverbunden für strukturelle Luftfahrtanwendungen von Interesse. Daher wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, wie die mechanischen Eigenschaften der Schaumstoffe erhöht werden können, ohne einen zu großen Zuwachs bei der Dichte zu verzeichnen. Mittels Nähtechnik, Einbringung von Pins oder ähnlichen Verfahren wird lokal der Kern verstärkt, ohne das Gewicht der Struktur stark zu erhöhen. Zudem besteht bei verschiedenen Verfahren die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften der Kernstruktur durch lokale Variation der Pindichte und des Pinwinkels auf den Anwendungsfall maßzuschneidern. Neben den für die Statik interessanten mechanischen Eigenschaften weisen diese Kernstrukturen zusätzlich noch eine Eigenschaft auf, die für den Impact bzw. die Größe des Impactschadens sehr interessant ist. Bei verstärkten Schaumstoffen wurde in mehreren Untersuchungen eine rissstoppende Wirkung aufgezeigt.
-
Es wurde dabei sowohl experimentell als auch mittels Finiter Elemente Analyse (FEM-Analyse) das Energieabsorptionsvermögen von verstärkten Schaumstoffen unter Druckbelastung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch eine Dickenverstärkung das Energieabsorptionsvermögen stark gesteigert werden kann. Ein maßgeblicher Achtungspunkt dafür ist, dass der Abstand der Verstärkungselemente kleiner ist als die halbe Wellenlänge der Faltungen, die bei einem unverstärkten Kernverbund gleichen Aufbaus entstehen.
-
Hinsichtlich der Verstärkung mittels versteifter Pins lässt sich weiterhin Folgendes sagen:
Es konnte ein neuer Kernwerkstoff entwickelt werden, welcher den Eigenschaften einer 48 kg/m3 Honigwabe entspricht und dabei 10% an Gewicht einspart. Dieser neue Kern besteht aus einem leichten Trägerschaum, der mit dünnen Pins verstärkt wird, um die strukturellen Eigenschaften zu verbessern. Bei dem verstärkenden Halbzeug handelt es sich um dünne, stabförmige Elemente beliebigen Querschnitts. Voraussetzung ist, dass sie über eine ausreichende Eigensteifigkeit verfügen, da sie sonst nicht verarbeitet werden können. Die verwendeten Pins können einen Durchmesser von 0,279 bis 0,711 mm. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Werkstoffeigenschaften können die Pins aus allen drei Materialklassen kommen, beispielsweise aus FVK, Titanlegierungen, Glas, Nicalon oder Quarz.
-
Für einen Konstrukteur ist es gerade bei Faserverbundhalbzeugen von besonderer Bedeutung, die Möglichkeit zu haben, durch Variation der lokalen Pindichte, Pinlänge, Pindurchmesser und des Pinwinkels einen für jede Anwendung optimalen Kern zu konzipieren. Die möglichen Winkel erstrecken sich von senkrechten Pins für besondere druckbeanspruchte Bauteilregionen bis hin zu einem Winkel zwischen 20 bis 30 Grad für Schubverstärkungen. Durch Veränderung der Pindichte in den Materialrichtungen W und L ist dem Konstrukteur die Möglichkeit gegeben, sowohl einen isotropen Werkstoff mit einem Festigkeitsverhältnis von der L zu der W-Richtung von 1:1 einzusetzen, als auch einen anisotropen Kern im Verhältnis 2:1 oder 4:1 zu konstruieren und zu verwenden.
-
Die Pindichte kann bis zu einem Wert von 208 kg pro m3 gesteigert werden. Da der Schaum in erster Linie nur eine Trägerfunktion hat, wäre es aus Gewichtsgründen optimal den Schaum nach dem Prozess aus dem Sandwich zu entfernen. Dieser Vorgang ist möglicherweise aber relativ aufwändig, so dass in jedem Anwendungsfall die Gewichtsersparnis den Kosten gegenübergestellt werden muss. Nachteilig zum aktuellen Zeitpunkt ist der hohe Preis der Produkte, bedingt durch die langen Herstellungszeiten. Dadurch werden diese so hergestellten verstärkten Bauteile bis jetzt nur in Nischenanwendungsbereichen eingesetzt.
-
Mit der Druckschrift
DE 10 2005 024 408 ist ein Verfahren zum verstärken eines Bauteils bekannt, bei dem unterseitig eine Schlaufe gebildet wird, welche anschließend mittels einer Nadel in das Bauteil eingezogen wird.
-
Mit der Druckschrift
DE 10 2007 033 869 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, welche Rovings aus einem Endlosroving bereitstellt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte vollautomatisierte Bereitstellung abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving anzugeben.
-
Es ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess sowie eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen gleichermaßen die Vorrichtung, das Verfahren und die Maschine.
-
Schritte des Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, jedoch ist eine andere Reihenfolge ebenso möglich.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess zur anschließenden Aufnahme der abgelängten Rovings durch eine in die Vorrichtung einfahrende Nadel, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich angegeben. Dabei weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung auf. Wobei die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung eine Form einer durch den Endlosroving zu bildenden Schlaufe vorgibt und wobei die Schlaufen-Aufspanneinrichtung und die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung zur Ausführung einer Relativbewegung zueinander ausgeführt sind. Dadurch ist der Endlosroving auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aufspannbar. Wobei die Vorrichtung den Endlosroving bei der Ausführung der Relativbewegung derart führt, dass ein verwicklungsfreies Aufspannen des Endlosrovings um eine zum Zeitpunkt des Aufspannens bereits eingefahrene Nadel ermöglicht wird.
-
Eine Ausführung der Relativbewegung ist aber auch bei einem solchen Vorhandensein der Nadel auf Grund der Führung des Endlosrovings möglich, ohne dass dabei eine zusätzliche, unerwünschte Verwicklung mit der Nadel entsteht. Mit anderen Worten wird ein einfaches Umlegen des Endlosrovings um die Nadel erreicht, jedoch kann ein zusätzliches Umlegen bzw. Verwickeln des Endlosrovings mit der Nadel vermieden werden.
-
In anderen Worten wird der Endlosroving durch die Vorrichtung zur Schlaufenbildung nicht oberhalb der Schlaufen-Aufspanneinrichtung geführt, sondern wird direkt um das Innenstück, welches die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung enthält gewickelt. Damit sind eine schonendere Textil- bzw. Endlosrovingverarbeitung sowie eine erhöhte Prozesssicherheit bei der Herstellung der Vielzahl abgelängter Rovings möglich. Unnötige Reibung mit der Oberfläche der Vorrichtung kann vermieden werden.
-
In anderen Worten ist im Vergleich zum bisher Bekannten eine verbesserte Vorrichtung zur schonenderen Schlaufenbildung angegeben. Dabei wird mittels dieser Vorrichtung ermöglicht, dass die Nadel bereits in den Aufnahmebereich einfahren kann, noch bevor der Endlosroving um diese Stelle herumgelegt wurde, ohne dass dabei Verwicklungen des Endlosrovings um die Nadel herum entstehen. Mit anderen Worten wird das vollautomatisierte Herstellen von definierten Abschnitten aus einem Endlosroving ermöglicht. In anderen Worten passiert der Endlosroving mittels dieser Vorrichtung während eines Zyklus nur einmal die Stelle, an dem die Nadel den Roving später aufnimmt. Dabei beschreibt ein Zyklus einen Prozess in dem ein abgelängter Roving durch die Vorrichtung von dem Endlosroving herstellt wird.
-
Als weiterer Vorteil der Vorrichtung kann genannte werden, dass beim Vorlegen des Endlosrovings sehr wenig Reibung zwischen dem Endlosroving und der Vorrichtung hervorgerufen wird. Dies verbessert weiterhin die Qualität des damit verstärkten Bauteils.
-
Weiterhin ist es möglich, den Endlosroving ortsfest mit der Schlaufen-Aufspanneinrichtung durch die Vorrichtung bereitzustellen. Mit anderen Worten bewegt sich der Endlosroving, bei der Durchführung der Relativbewegung mit der Schlaufen-Aufspanneinrichtung mit. Dabei kann der Endlosroving zum Beispiel auf einer Rolle aufgewickelt sein und diese kann auch Teil der Vorrichtung sein.
-
Beispielsweise kann der Endlosroving im Inneren des Schafts der Schlaufen-Aufspanneinrichtung angeordnet sein. Dies hat zur Folge, dass bei der Ausführung einer Relativbewegung zum Beispiel einer Rotation der Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die darin befindliche Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung sich die Rolle, auf welchem der Endlosroving aufgewickelt ist, mitbewegt.
-
Mit anderen Worten stellt die Schlaufen-Aufspanneinrichtung insgesamt selbst eine Spule dar, die den Endlosroving enthält und vorlegt.
-
Unter dem Begriff „Relativbewegung” zwischen der Schlaufen-Aufspanneinrichtung und der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung sollen im Kontext der Erfindung kinematisch äquivalente Ausführungsformen subsumiert sein, bei denen der Endlosroving auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aufspannbar ist. Demnach kann also die Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung rotiert werden oder auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung in einer stationären Schlaufen-Aufspanneinrichtung rotiert werden. Dabei kann die Trajektorie der Relativbewegung eine Kreisform, eine Ellipsenform, eine Rechteckform oder auch eine Kombination aus diesen haben.
-
Weiterhin kann die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung drei unabhängige Klemmungen aufweisen. Der Bereich in dem die Nadel in die Vorrichtung einsticht, auch Nadeleinstichpunkt genannt, kann zum Beispiel durch eine Nut in der Vorrichtung ausgeführt sein. Dies kann zum Beispiel 1 und 2 entnommen werden.
-
Unter einem „Bauteil” und „zu verstärkendes Bauteil” soll weiterhin im Kontext der vorliegenden Erfindung nicht nur jegliche Fasergelege, Fasergewebe und Faserfilze, aber insbesondere auch Schäume, beispielsweise PMI-Hartschaumstoffe oder PVC-Schaumstoffe oder PU-Schaumstoffe subsumiert sein. Jedoch beschränkt sich das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des Verfahrens und der Maschine nicht auf diese Stoffe. Dabei wird der Begriff „zu verstärkendes Halbzeug” analog zu „zu verstärkendes Bauteil” verwendet.
-
Mit „Roving” und „Endlosroving” sind Bündel von Fasern, insbesondere aus Glas, Aramid oder Kohlenstoff gemeint, aber auch einzelne Fasern und Garne sollen vorliegend unter dem Begriff Roving subsumiert sein. Die Rovings können auch mit einer Harzmatrix vorimprägniert sein.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Schlaufen-Aufspanneinrichtung den Endlosroving.
-
Im Gegensatz zu Bekanntem ist damit eine integrale Vorrichtung bereitgestellt, der nicht zusätzlich von außen der Endlosroving zugeführt werden muss. Dies kann neben kompakteren Baumaßen auch Gewichtseinsparungen bedeuten, was als Vorteil der Erfindung anzusehen ist. Ebenso wird die Prozesssicherheit erhöht, da der Endlosroving nun nicht mehr von außen an die Vorrichtung angekoppelt werden muss.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin einen Schaft mit einem zumindest teilweise hohlen Schaftinneren auf, wobei der Schaft eine Drehachse darstellt. Die Relativbewegung ist durch eine Rotation um die Drehachse ausgeführt und der Endlosroving ist in dem Schaftinneren angeordnet.
-
Beispielsweise kann die Schlaufen-Aufspanneinrichtung aus einem Oberteil und einem Schaft bestehen, wobei beide Teile um den Schaft herum rotiert werden können. Das Oberteil kann zum Beispiel eine halbkugelförmige Schale sein, die nach oben geöffnet ist. Dies kann zum Beispiel der 1 entnommen werden. Aber auch andere Formen sind möglich. Der Endlosroving kann dabei innerhalb des Schaftes angeordnet sein.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Schaft eine erste Öffnung auf und die Schlaufen-Aufspanneinrichtung weist eine zweite Öffnung auf. Dabei wird der Endlosroving von dem Schaftinneren durch die erste und zweite Öffnung einer Klemmung der Vorrichtung bereitgestellt.
-
Im Vergleich zu Bekanntem kann dadurch eine verringerte Reibung zwischen dem Endlosroving und der Vorrichtung bereitgestellt werden, was zu einer Schonung des rovings führt. Dies erhöht die Qualität des zu verstärkenden Bauteils.
-
Ebenso kann der Endlosroving ortsfest mit der Aufspanneinrichtung verbunden sein, was die Gefahr während beispielsweise einer Rotation verringert, dass sich der Endlosroving in ungewünschter Art und Weise verwickelt. Mit anderen Worten ist ein verlässlicherer Prozess mit diesem Ausführungsbeispiel möglich.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schaft Teil der Schlaufen-Aufspanneinrichtung ist, wobei die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung durch die Schlaufen-Aufspanneinrichtung räumlich umschlossen wird. Weiterhin ist die Schlaufen-Aufspanneinrichtung zur Ausführung der Rotation um die stationäre Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung ausgeführt.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Endlosroving bei der Ausführung einer Relativbewegung derart geführt, dass er stets unterhalb einer oberen Begrenzung der Schlaufen-Aufspanneinrichtung verbleibt.
-
Dies kann beispielsweise der 1 entnommen werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird dadurch erreicht, dass der Endlosroving nicht über die Oberfläche der Vorrichtung gezogen wird. Weiterhin passiert der Endlosroving bei der Durchführung einer Rotation nur einmal die Stelle, an welcher die Nadel einsticht. Dies vermeidet im Vergleich zum Stand der Technik eine unerwünschte zusätzliche Verwicklung des Rovings mit der Nadel.
-
Weiterhin ist es möglich, den Endlosroving ortsfest mit der Schlaufen-Aufspanneinrichtung durch die Vorrichtung bereitzustellen. Mit anderen Worten bewegt sich der Endlosroving, bei der Durchführung der Relativbewegung mit der Schlaufen-Aufspanneinrichtung mit. Dabei kann der Endlosroving zum Beispiel auf einer Rolle aufgewickelt sein und diese kann auch Teil der Vorrichtung sein.
-
Beispielsweise kann der Endlosroving im Inneren des Schafts der Schlaufen-Aufspanneinrichtung angeordnet sein. Dies hat zur Folge, dass bei der Ausführung einer Relativbewegung zum Beispiel einer Rotation der Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die darin befindliche Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung sich die Rolle, auf welchem der Endlosroving aufgewickelt ist, mitbewegt. Mit anderen Worten stellt die Schlaufen-Aufspanneinrichtung insgesamt selbst eine Spule dar, die den Endlosroving enthält und vorlegt. Eine von der Schlaufen-Aufspanneinrichtung externe Bereitstellung kommt dann nicht mehr vor.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung sowie eine erste, eine zweite und eine dritte Klemmeinrichtung auf. Die drei Klemmeinrichtungen sind zur Fixierung des Endlosroving ausgeführt und die drei Klemmeinrichtungen sind unabhängig voneinander ansteuerbar, wodurch ein kontinuierliches sequenzielles Bereitstellen einer Vielzahl abgelängter Rovings ermöglicht ist.
-
Mit anderen Worten wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels der Schlaufen-Aufspanneinrichtung auf Grund der Relativbewegung, die beispielsweise eine Rotation sein kann, eine Schlaufe um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung gelegt, wobei diese Schlaufe mittels der drei Klemmeinrichtungen an drei Stellen unabhängig voneinander geklemmt werden kann. Diese unabhängige Dreifach-Klemmung in Verbindung mit der Aufspann-Automatik, die durch die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und die Schlaufen-Aufspanneinrichtung gegeben ist, ermöglicht einen fehlerfreien und kontinuierlichen vollautomatisierten Bereitstellungsvorgang mehrerer Rovings nacheinander.
-
Diese Vorrichtung, welche für ein Einseitennähverfahren eingesetzt wird, bei welchem lediglich ein Faden (Roving) auf der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils vorhanden ist, ermöglicht es, durch die erfindungsgemäße Bereitstellung der abgelängten Rovings an der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils, dass eine Nadel von der Oberseite des Halbzeuges noch ohne Roving das Halbzeug durchsticht. Die Vorrichtung ermöglicht es durch vollautomatisierte Bereitstellung einer Vielzahl abgelängter Rovings auf der Unterseite, dass diese Rovings kontinuierlich und sequenziell durch eine Nadel einzeln und nacheinander aufgenommen werden und jeweils in einer Rückwärtsbewegung der Nadel in das Durchgangsloch eingezogen werden. Anschließend kann die Schlaufe des Rovings, welcher sich noch an der Nadel befindet, an der Oberseite des Halbzeuges geöffnet werden.
-
Mit anderen Worten ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einen fehlerfreien kontinuierlichen Prozessablauf, indem sie den Endlosroving, also das Textil, an drei Punkten unabhängig klemmt. Durch Fixierung des Endlosrovings an der ersten Klemmeinrichtung wird der Anfang des Rovings fixiert, so dass der Anfang beim Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Aufspanneinrichtung fest fixiert ist. Dabei ist es wichtig für dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass die Klemmeinrichtungen separat steuerbar sind.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Relativbewegung in einer Arbeitsebene, wobei die einfahrende Nadel senkrecht zu der Arbeitsebene in die Vorrichtung einfährt. Die Nadel kann weiterhin unter einem definierten Winkel in Vorrichtung einfahren.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess zur anschließenden Aufnahme der abgelängten Rovings durch eine in die Vorrichtung einfahrende Nadel, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, angegeben. Dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte in einem ersten Zyklus auf: Bereitstellen einer Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, Vorgeben einer Form einer durch den Endlosroving zu bildenden Schlaufe durch die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, und Bereitstellen einer Schlaufen-Aufspanneinrichtung. Weiterhin sind die Schritte Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Aufspanneinrichtung zum Aufspannen des Endlosrovings auf die Schlaufen-Aufspanneinrichtung enthalten. Ebenso der Schritt Führen des Endlosrovings während der Relativbewegung derart, dass ein verwicklungsfreies Aufspannen des Endlosrovings um eine zum Zeitpunkt des Aufspannens bereits eingefahrene Nadel ermöglicht wird.
-
Dabei erfolgt das Führen durch die Vorrichtung, zum Beispiel durch eine erste Öffnung in einem Schaft der Aufspanneinrichtung und eine zweite Öffnung in dem Oberteil der Aufspanneinrichtung. Als Beispiel kann die 1 angesehen werden.
-
In anderen Worten wird der Endlosroving durch die Vorrichtung zur Schlaufenbildung nicht oberhalb der Schlaufen-Aufspanneinrichtung geführt, sondern wird direkt um das Innenstück, welches die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung enthält gewickelt. Damit sind eine schonendere Textil- bzw. Endlosrovingverarbeitung sowie eine erhöhte Prozesssicherheit bei der Herstellung der Vielzahl abgelängter Rovings möglich. Unnötige Reibung mit der Oberfläche der Vorrichtung kann vermieden werden.
-
In anderen Worten ist im Vergleich zum bisher Bekannten eine verbesserte Vorrichtung zur schonenderen Schlaufenbildung angegeben. Dabei wird mittels dieser Vorrichtung ermöglicht, dass die Nadel bereits in den Aufnahmebereich einfahren kann, noch bevor der Endlosroving um diese Stelle herumgelegt wurde, ohne dass dabei Verwicklungen des Endlosrovings um die Nadel herum entstehen. Damit kann der vollautomatisierte Herstellungsprozess der Endlosrovings weiter optimiert werden. In anderen Worten passiert der Endlosroving mittels dieser Vorrichtung während eines Zyklus nur einmal die Stelle, an dem die Nadel den Roving später aufnimmt. Dabei beschreibt ein Zyklus einen Prozess in dem ein abgelängter Roving durch die Vorrichtung von dem Endlosroving herstellt wird.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren den Schritt Bereitstellen des Endlosrovings im Inneren der Schlaufen-Aufspanneinrichtung auf.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Schafts mit einem zumindest teilweise hohlen Schaftinneren, Anordnen des Endlosroving in dem Schaftinneren, wobei der Schaft eine Drehachse darstellt, Ausführen der Relativbewegung durch eine Rotation um die Drehachse.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin die Schritte Führen des Endlosrovings von dem Schaftinneren durch eine erste Öffnung in dem Schaft und durch eine Zweite Öffnung in der Schlaufen-Aufspanneinrichtung auf. Weiterhin ist das Bereitstellen des Endlosrovings an eine Klemmung im Inneren der Schlaufen-Aufspanneinrichtung enthalten.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schaft Teil der Schlaufen-Aufspanneinrichtung, wobei die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung durch die Schlaufen-Aufspanneinrichtung räumlich umschlossen wird. Das Verfahren weist weiterhin den Schritt des Ausführens der Rotation durch die Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die darin befindliche stationäre Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren den Schritt auf: Führen des Endlosrovings bei der Ausführung der Relativbewegung derart, dass er stets unterhalb einer oberen Begrenzung der Schlaufen-Aufspanneinrichtung verbleibt.
-
Dies kann beispielsweise durch zwei Öffnungen in dem Schaft der Aufspanneinrichtung und der Aufspanneinrichtung selbst erfolgen. Dies kann beispielhaft der 1 entnommen werden.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Klemmen des Endlosrovings in einer ersten Klemmeinrichtung, Ausführen der Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Anspanneinrichtung, Klemmen des Endlosrovings in einer zweiten und dritten Klemmeinrichtung, wobei alle drei Klemmeinrichtungen unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Weiterhin weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Schneiden des Endlosrovings und Lösen der ersten und zweiten Klemmeinrichtung bei gleichzeitig fortdauerndem Klemmen durch die dritte Klemmeinrichtung, wodurch der Endlosroving für ein nächstes Bereitstellen eines weiteren geschnittenen Rovings bereits in einer ersten Klemmeinrichtung geklemmt bereitgestellt ist, auf.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils, insbesondere in dessen Dickenrichtung (z), insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich angegeben. Dabei weist die Maschine einerseits eine Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ausführungsbeispiele auf und weist andererseits eine Nadel auf, welche eine Spitze aufweist, die mit einer Öse und/oder Haken zur Aufnahme des abgelängten Rovings versehen ist. Weiterhin ist ein Aufnahmebereich in der Maschine vorhanden in welchen das Bauteil flächig zwischen die Nadel und die Vorrichtung einlegbar ist, wobei die Nadel in einem ersten Arbeitsschritt der Maschine das Bauteil durchdringt und ein Durchgangsloch in diesem ausbildet. In einem zweiten Arbeitsschritt der Maschine nimmt die Öse den abgelängten Roving aus einem Entnahmebereich der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung mittig aufnimmt, und in einem dritten Arbeitsschritt zieht die Nadel den sich doppelt legenden Roving in das Durchgangsloch ein.
-
Es kann als ein wesentliches Merkmal der Erfindung betrachtet werden, eine textilschonendere Bereitstellung von Rovings anzugeben.
-
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend” und „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit dem Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
-
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 zeigt eine schematische, zweidimensionale Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
2 zeigt eine schematische, zweidimensionale Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
3 zeigt Flussdiagramms eines Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
-
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings 101 definierter Länge von einem Endlosroving 102 in einem kontinuierlichen Prozess. Dies dient zur anschließenden Aufnahme der abgelängten Rovings durch eine in die Vorrichtung einfahrende Nadel 110. Dabei weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 und eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 auf, wobei die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung eine Form einer durch den Endlosroving zu bildenden Schlaufe 108 vorgibt. Dabei ist die Schlaufen-Aufspanneinrichtung in einem Querschnitt dargestellt.
-
Weiterhin sind die Schlaufen-Aufspanneinrichtung und die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung zur Ausführung einer Relativbewegung 109 zueinander ausgeführt sind, wodurch der Endlosroving auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aufgespannt wird. Diese Relativbewegung ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Rotation der Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, angedeutet durch den Pfeil 109.
-
Es kann deutlich der 1 entnommen werden, dass die Vorrichtung den Endlosroving bei der Ausführung der Relativbewegung derart führt, dass ein verwicklungsfreies Aufspannen des Endlosrovings um eine zum Zeitpunkt 111 des Aufspannens bereits eingefahrene Nadel 110 ermöglicht wird.
-
Dabei wird der Endlosroving durch eine erste Öffnung 114 in dem Schaft aus dem Inneren der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 herausgeführt. Anschließend verläuft er frei schwebend oder geführt im Wesentlichen entlang der äußeren Oberfläche der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 hin zu der zweiten Öffnung 115. Eine weitere Führung des Endlosroving mittels eines Führungselements an der äußeren Oberfläche der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 wäre möglich, ist aber hier nicht gezeigt.
-
Dabei ist deutlich zu sehen, dass der Endlosroving derart bei der Ausführung der Relativbewegung geführt wird, dass er stets unterhalb der oberen Begrenzung 116 der Schlaufen-Aufspanneinrichtung verbleibt. Dies verhindert, im Gegensatz zum Stand der Technik, dass der Endlosroving belastender Reibung an einer Oberfläche der Vorrichtung ausgesetzt wird. Dies führ zu einem den Endlosroving schonenden Verfahren, was die Qualität des zu verstärkenden Bauteils erhöhen kann.
-
Dabei ist in 1 ein Zeitpunkt 111 während der Herstellung eines abgelängten Rovings gezeigt, bei dem die Nadel 110 zwar schon vollständig in die Vorrichtung, das heißt in die Ebene eingefahren ist, in der der Endlosroving aufgespannt wird. Eine Ausführung der Rotation ist aber auch bei einem solchen Vorhandensein der Nadel auf Grund der Führung des Endlosrovings möglich, ohne dass dabei eine zusätzliche, unerwünschte Verwicklung mit der Nadel entsteht. Mit anderen Worten wird ein einfaches Umlegen des Endlosrovings um die Nadel erreicht, jedoch kann ein zusätzliches Umlegen bzw. Verwickelndes Endlosrovings mit der Nadel vermieden werden.
-
In Kombination mit der 2, die eine Draufsicht der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 ist, können die Bestandteile der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 deutlicher erkannt werden. Es sind eine erste Klemmeinrichtung 105, eine zweite Klemmeinrichtung 106 und eine dritte Klemmeinrichtung 107 darin bereitgestellt. Da diese unabhängig voneinander steuerbar ausgeführt sein können, ist ein kontinuierlicher Herstellungsprozess wie er bereits im Vorangegangenen beschrieben wurde möglich.
-
In anderen ermöglicht die Bereitstellung des Endlosrovings 102 innerhalb der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 eine textilschonendere Herstellung eines verstärkten Bauteils, da der Endlosroving nicht mehr zusätzlicher massiver Reibung ausgesetzt ist, da er nicht mehr über den oberen Rand der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 während einer Rotation gezogen wird. Dies kann auch die Qualität des hergestellten Bauteils verbessern. Mit anderen Worten stellt die Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 selbst eine Spule dar, da sie den Endlosroving in sich trägt, in diesem Fall im zumindest teilweise hohlen Inneren 113 des Schafts 112.
-
2 zeigt weiterhin eine Schneide 117, die dafür sorgt, dass das vorgelegte Textil also der Endlosroving exakt zwei gleichlange Schenkel hat. Durch Verschieben der Stempel 118 und 119 erfolgt die Einstellung der Schlingenlänge. Um nach dem Schneiden zu verhindern, dass das lose Ende des Endlosrovings aus dem Prozess rutscht, ist eine zusätzliche dritte Klemmeinrichtung 107 an der Seite der Schneide vorgesehen, die das Textil fixiert, bis es wieder in der ersten Klemmeinrichtung 105 fixiert ist. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung einer Vielzahl abgelängter Rovings.
-
Der Antrieb der Funktionen, also Funktionen der Klemmung und des Schneidens, der gezeigten Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung kann zum Beispiel von der darum rotierenden Aufspanneinrichtung abgenommen werden. Damit ist eine 1:1 Übersetzung gegeben. Die Steuerung kann zum Beispiel über Nocken erfolgen. Ist das Textil einmal um die Nadel gelegt und anschließend geschnitten, kann der Abzug nach oben erfolgen.
-
3 beschreibt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 301 wird das Bereitstellen einer Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung durchgeführt und in Schritt 302 das Vorgeben einer Form einer durch den Endlosroving zu bildenden Schlaufe (108) durch die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung. Der Schritt 303 ist das Bereitstellen einer Schlaufen-Aufspanneinrichtung und das Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Aufspanneinrichtung zum Aufspannen des Endlosrovings auf die Schlaufen-Aufspanneinrichtung ist mit Schritt 304 bezeichnet. Weiterhin beinhaltet das Verfahren den des Führens des Endlosrovings während der Relativbewegung derart, dass ein verwicklungsfreies Aufspannen des Endlosrovings um eine zum Zeitpunkt des Aufspannens bereits eingefahrene Nadel ermöglicht wird, der mit 305 bezeichnet ist.
-
Dabei sei darauf hingewiesen, dass diese Schritte nicht in der dargestellten Reihenfolge, sondern auch in anderer Reihenfolge ausgeführt sein können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005024408 [0009]
- DE 102007033869 A1 [0010]