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Dokumentenidentifikation DE102006013063A1 16.05.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung textiler Armierungen für technische Erzeugnisse
Anmelder Kümpers GmbH & Co. KG, 48429 Rheine, DE
Erfinder Kümpers, Franz-Jürgen, 48429 Rheine, DE;
Brockmanns, Karl-Josef, Dr., 47877 Willich, DE;
Baumgart, Gregor, 41749 Viersen, DE
DE-Anmeldedatum 22.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006013063
Offenlegungstag 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse D04B 23/12(2006.01)A, F, I, 20060322, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D04B 21/18(2006.01)A, L, I, 20060322, B, H, DE   B65H 69/02(2006.01)A, L, I, 20060322, B, H, DE   
Zusammenfassung Die textilen Armierungen werden aus Flächenanteilen eines textilen Flächengebildes durch Zuschnitt und Konfektionierung gewonnen, wobei das textile Flächengebilde aus mindestens zwei sich unter vorgebbaren Winkel kreuzenden Fadenscharen gebildet ist, von denen mindestens eine aus dem technischen Einsatzzweck entsprechenden hochwertigen Materialien besteht. Aufgabe der Erfindung ist eine Kostenreduzierung unter Beibehaltung der positiven Eigenschaften der Armierung. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens eine Fadenschar abschnittsweise aus Anteilen hochwertigen Materials und in den dazwischen liegenden Abschnitten aus einem geringwertigeren Material gebildet ist. Das geringwertigere Material dient der sicheren Verbindung und Positionierung der Abschnitte des hochwertigen Materials im Flächengebilde. Die Abschnitte des hochwertigen Materials werden so in der jeweiligen Fadenschar positioniert, dass sie den Flächenanteil im Flächengebilde abdecken, aus dem die textile Armierung zugeschnitten werden soll.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine zugehörige Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.

Traditionell werden textile Flächengebilde für Bekleidungstextilen sowie Dekostoffe eingesetzt. Zu diesen traditionellen Einsatzgebieten ist in letzter Zeit zunehmend die Verwendung derartiger textiler Flächengebilde im Bereich technischer Textilien hinzugekommen. Innerhalb des Bereiches der technischen Textilien spielt die Verwendung textiler Flächengebilde als Armierung technischer Formkörper eine besondere Rolle. Diese textilen Armierungen werden aus Flächenanteilen eines textilen Flächengebildes durch Zuschnitt und Konfektionierung gewonnen. Das die Grundlage für die textile Armierung bildende textile Flächengebilde besteht aus mindestens zwei sich unter vorgebbarem Winkel kreuzenden Fadenscharen. Mindestens eine dieser Fadenscharen besteht aus dem technischen Einsatzzweck entsprechendem hochwertigen Material, z.B. Karbonfasern.

Einsatzgebiete dieser Armierungen sind mittlerweile nahezu alle Arten von Verkehrsmitteln sowie z.B. auch Flügel von Windrädern. Demgegenüber vorher im Wesentlichen als Armierungen oder Grundstoff eingesetzte metallische Werkstoffe besitzen neben einer höheren Verschleißanfälligkeit insbesondere ein höheres spezifisches Gewicht, und verleihen damit dem jeweiligen Formkörper in dessen Bewegungsablauf eine deutlich höhere Trägheit.

Neben den genannten Vorteilen entsteht bei der Verwendung textiler Armierungen allerdings der Nachteil, dass die verwendeten Materialien, z.B. Karbonfasern, relativ teuer sind. Besonders wirkt sich aus, dass im Herstellungsprozess ein erheblicher Prozentsatz dieser hochwertigen Fasern dem Abfall zugeführt wird.

Dabei ist davon auszugehen, dass auch die Wiederaufbereitung dieses Abfalls sehr kostenaufwendig ist und in der Regel eine Verwendung für den vorgesehenen Einsatzzweck dann nicht mehr möglich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die Herstellung der textilen Armierungen mit einem geringeren Kostenaufwand gestatten, ohne dass dies zu Lasten der Gebrauchsvorteile dieser Armierungen geht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.

Die Erfindung ist durch die Ansprüche 2 bis 12 und 14 bis 24 vorteilhaft weitergebildet.

Ausgehend von der Erkenntnis, dass in Bereichen des textilen Flächengebildes, die außerhalb der Flächenanteile liegen, die später die textilen Armierungen bilden, keine besonderen Anforderungen an das textile Fasermaterial gestellt werden müssen, sieht die Erfindung vor, in diesen Bereichen geringwertigere Materialien einzusetzen. Je nach Anordnung und Größe der Flächenanteile, die dem bestimmungsgemäßen Einsatz zugeführt werden, kann der verbleibende Flächenanteil bis zu 70% betragen. Das bedeutet, dass 70% des eingesetzten Faser- bzw. Fadenmaterials aus hochwertigen und damit kostenintensiven Materialien nicht, wie beim Stand der Technik, dem Abfall zugeführt wird.

Je nachdem, welches Flächenbildungsverfahren zur Anwendung kommt, ist einzuschätzen, ob an einer oder mehreren Fadenscharen die erfindungsgemäße Stückelung der Materialabschnitte erfolgen kann oder nicht. Auch die Anwendung an nur einer Fadenschar bringt bereits erhebliche Vorteile, die den mit der Erfindung verbundenen zusätzlichen Aufwand in ausreichendem Maße übertreffen.

Da das Verfahren nicht zu einer Reduzierung der Produktivität der Flächengebildeherstellung führen soll, ist dafür zu sorgen, dass das Verbinden der verschiedenen Materialabschnitte so schnell vonstatten geht, dass die Zuführgeschwindigkeit der Fadenschar zum Flächenbildungsprozess nicht reduziert werden muss. Das Verbindungsmittel muss deshalb sehr schnell wirksam sein. Hierbei ist z.B. an ein Klebe- und/oder Schweißverfahren zu denken.

Da in der Regel dieser Verbindungsvorgang im statischen Zustand erfolgen sollte, ist zwischen den Verbindungsmitteln und den Zuführungsmitteln der Fadenschar für ein ausreichendes Speichervolumen zu sorgen. Dieses Speichervolumen muss ausreichend sein, um die trenn- und verbindungsbedingte Wartezeit zu überbrücken. Dementsprechend muss auch die Zuführgeschwindigkeit der Fadenschar zum Speicher zwischen den Verbindungsvorgängen um den Betrag höher sein, der zur ausreichenden Füllung des Speichers notwendig ist. Anders ausgedrückt muss diese Fördergeschwindigkeit die durch den Stillstand bedingte Zeitverkürzung für die Zufuhr der Fadenschar zum Speicher kompensieren.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung anwendbar, wenn das Flächengebilde durch eine multiaxiale Legetechnik mit anschließendem Verwirken der sich in verschiedenen Winkeln kreuzenden Fadenscharen erzeugt wird. Hierbei erfolgt das Zuführen der Fadenscharen mit einer vertretbaren Geschwindigkeit, die das erfindungsgemäße Trennen und Verbinden der Fadenabschnitte gestattet.

Als hochwertiges Fadenmaterial kommen vorrangig Karbonfilamente zum Einsatz, die einen erheblichen Kostenfaktor darstellen.

Um die Verteilung der Fadenabschnitte auf dem Flächengebilde so vornehmen zu können, dass die hochwertigen, insbesondere Karbonfasern auch möglichst exakt in den Bereichen angeordnet sind, die später die verwerteten Flächenabschnitte bilden, ist zunächst die vorgesehene Verteilung der Flächenabschnitte auf dem textilen Flächengebilde vorzugeben oder zu ermitteln. Ausgehend von der Lage der Flächenabschnitte auf dem textilen Flächengebilde ist zu bestimmen, wie die Fadenscharabschnitte nacheinander zu positionieren sind. Dabei ist z.B. auch der Verlegewinkel der Fadenschar zu berücksichtigen.

Um zu vermeiden, dass es zu einem Abdriften der Fadenscharabschnitte gegenüber den vorgesehenen Flächenanteilen kommt, ist eine Synchronisation zwischen der Fadenablage und der Stückelung der Fadenabschnitte erforderlich. Besonders vorteilhaft und einfach ist die Verwendung der Umkehrpunkte der Fadenschar als Synchronisationspunkt. Das bedeutet, dass eine Synchronisation innerhalb jedes Ablageweges der Fadenschar über die Flächengebildebreite erfolgt. Dadurch ist eine hohe Genauigkeit der Synchronisation erzielbar. Dies wiederum führt dazu, dass eine hohe Sicherheit gegeben ist, dass sich die Abschnitte aus hochwertigem Fadenmaterial mit den später verwerteten Flächenabschnitten decken. Allerdings ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Länge der Fadenabschnitte aus hochwertigem Material so zu bemessen, dass sie eine größere Fläche abdecken, als der später verwendete Flächenanteil. Diese Überschreitung der Grenzen des verwerteten Flächenanteiles kann umso geringer gewählt werden, je besser die Synchronisation zwischen dem Ablageprozess und dem Verbindungsprozess erfolgt.

Um die vorgegebene Dichte des Flächengebildes in dem gewünschten Maße gleichbleibend zu halten, ist dafür zu sorgen, dass die Fadenschar durch den Verbindungsvorgang insgesamt in ihrer Breite erhalten bleibt. Es sollte dafür gesorgt werden, dass die Fäden vereinzelt bleiben, das heißt, dass immer jeweils ein Faden aus hochwertigem Material mit einem Faden aus dem geringwertigeren Material verbunden wird. Das sichert auch, dass die Zuführung der Fadenschar über fadenspezifische Zuführorgane, z.B. Ösen, beibehalten werden kann.

Um eine hohe Prozesssicherheit zu gewährleisten, ist es notwendig, dass die Fäden der Fadenschar aus dem geringwertigeren Material in ihrer Verarbeitbarkeit und Geometrie den Fäden aus dem hochwertigen Material weitestgehend ähneln.

Vorrichtungsseitig ist der Vorrichtung zur Erzeugung des Flächengebildes eine Trenn- und Verbindungseinrichtung vorgeschaltet, die Fördermittel zum gesteuerten und exakten Positionieren der Fadenscharen aus hochwertigem und geringwertigerem Material besitzt. Des Weiteren muss diese Vorrichtung Trenneinrichtungen für die jeweiligen Fadenscharen sowie Verbindungsreinrichtungen zum Verbinden der jeweiligen Fadenenden der Fadenscharen besitzen.

Um die Tätigkeiten der einzelnen Aggregate der Trenn- und Verbindungseinrichtung zu koordinieren, ist eine Steuereinrichtung vorhanden.

Arbeitet die Trenn- und Verbindungseinrichtung diskontinuierlich, muss ihr eine Speichereinrichtung nachgeordnet werden, die ein Speichervolumen besitzt, welches ausreichend ist, um die statischen Phasen der Trenn- und Verbindungseinrichtung zu überbrücken. Vorteilhaft wird diese Einrichtung ebenfalls von der Steuereinrichtung für die Trenn- und Verbindungseinrichtung gesteuert.

Die Steuereinrichtung ist mit einem Computer gekoppelt, was auch einschließt, dass der Computer Bestandteil der Steuereinrichtung sein kann. Dem Computer ist die Verteilung der Flächenanteile der textilen Armierungen auf dem Flächengebilde vorgebbar. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, dem Computer die Form der für eine Armierung vorgesehenen Flächenanteile vorzugeben, wobei dann der Computer selbst die optimale Verteilung dieser Flächenanteile auf dem Flächengebilde errechnet. Aus dieser Verteilung der Flächenanteile ermittelt der Computer die Position der Abschnitte aus hochwertigem Material entlang der mindestens einen zu stückelnden Fadenschar unter Berücksichtigung der Zuführung, insbesondere dem Zuführwinkel. Die dabei erzielten Ergebnisse werden von der Steuereinrichtung dann in entsprechende Steuerbefehle der Bestandteile der Trenn- und Verbindungseinrichtung sowie der Speichereinrichtung verwendet.

Der Computer ist auch darauf eingerichtet, die Abschnitte der Fadenschar aus höherwertigem Material in beiden Richtungen so zu verlängern, dass mit Sicherheit in dem später bestimmungsgemäß verwerteten Flächenabschnitt nur Abschnitte aus hochwertigem Fadenmaterial abgelegt werden.

Die Zuführeinrichtung der Fadenschar besitzt vorteilhafterweise Mittel, um die jeweilige Zuführposition zu bestimmen und der Steuereinrichtung zuzuführen, um diese entsprechend mit der Ablage der Fadenschar auf dem Flächengebilde zu synchronisieren.

Auf besonders einfache Weise kann sich diese Synchronisation auf die Erfassung der Umkehrpunkte der Fadenschar beschränken.

Die Trenn- und Verbindungseinrichtung besitzt vorteilhaft zwei in Fadenscharlaufrichtung hintereinander angeordnete Verbindungseinrichtungen, zwischen denen eine Trenneinrichtung für die Fadenschar aus hochwertigem Material angeordnet ist. Damit diese Trenneinrichtung nur auf diese Fadenschar wirkt, ist im Bereich der Trenneinrichtung auch eine Separiereinrichtung für das geringwertigere Fadenmaterial angeordnet. Um die Fadenschar aus hochwertigem Material beim Trennvorgang entsprechend gespannt zu halten, ist eingangsseitig der Trenn- und Verbindungseinrichtung eine Klemmeinrichtung angeordnet. Außerdem ist zum Vorlegen der Abschnitte der Fadenschar aus geringwertigerem Material eine Klemm-, Schneid- und Fördereinrichtung vorhanden. Letztere muss das eingangsseitig der Trenn- und Verbindungseinrichtung abgetrennte Ende der Fadenschar durch die gesamte Vorrichtung fördern, damit diese Fadenschar für den nächsten Verbindungsvorgang wieder zur Verfügung steht.

Vorteilhaft besitzen die Verbindungseinrichtungen Fördereinrichtungen für die Verbindungsmittel, die für Verbindungsvorgänge bereitgestellt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um entlang eines Bandes angeordnete Klebestreifen handeln, die jeweils einzeln dem Verbindungsprozess zur Verfügung stehen. Diese Klebestreifen sollten vorrangig diskontinuierlich gefördert werden, sodass sie immer dann, wenn ein Verbindungsprozess ansteht, an der erforderlichen Stelle bereitstehen.

Um das Verbinden durch Schweißen oder Heißkleben zu bewirken, sind Verbindungselemente vorgesehen, die für den Schweiß- oder Heißklebeprozess beheizbar und aufeinander zu bewegbar und aufeinander pressbar sind.

Die Vorrichtung zur Erzeugung des Flächengebildes arbeitet nach dem Prinzip der Multiaxialverlegetechnik, bei der Fadenscharen zunächst in verschiedenen Winkeln sich kreuzend verlegt werden. Dem Verlegeorgan sind Wirkwerkzeuge nachgeordnet, die die vorgelegten Fadenscharen zu einem Flächengebilde miteinander verbinden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1 eine Nähwirkmaschine mit vorgelagertem Gelege,

2a bis 2f eine erfindungsgemäße Trenn- und Verbindungseinrichtung in verschiedenen Arbeitsphasen,

3 eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung und

4 ein Gelege mit Flächenanteilen für textile Armierungen.

Bei der in 1 dargestellten Nähwirkmaschine 7 wird entlag eines Rahmens 4 ein Gelege aus Fadenscharen 1a bis 1d gebildet. Die Fadenscharen 1a, 1b und 1c werden in Winkeln &agr;, &bgr; bzw. &ggr; und die Fadenschar 1d längs abgelegt, d.h. mit einem Winkel von 0°. Dieses Gelege aus vier Fadenscharen wird dann im Nähwirkaggregat 8 so übernäht, dass sich ein kompaktes Flächengebilde ergibt, welches auf einen Warenbaum 9 aufgewunden wird. Die Fadenscharen 1a bis 1c werden über Zuführungen 2a bis 2c, das heißt, durch Querbewegungen der Zuführungen 2a bis 2c abgelegt. Schienen 3a bis 3c dienen einerseits der Führung der Zuführungen 2a bis 2c und andererseits durch alternierende Längsbewegungen längs der Gelegebahn der Ablage in einen gewünschten Winkel &agr;, &bgr; bzw. &ggr;. Die Fadenscharen 1a, 1b und 1c werden abwechselnd in die mit der Warenerzeugung mitlaufenden Ketten 5a und 5b, die hierfür mit entsprechenden Nadeln in vorgegebenem Abstand bestückt sind, eingehängt. Die Fadenschar 1d wird über eine statische Zuführung 6 als letzte Fadenschar vor dem Wirkprozess aufgelegt. Sie erstreckt sich demzufolge längs der Warenbahn oder, wie bereits erwähnt, unter einem Winkel von 0°.

Mindestens einer der Fadenscharen 1a, 1b, 1c oder 1d ist eine Verbindungs- und Trenneinrichtung 12 gemäß 2a bis 2g vorgeordnet. Gemäß der Erfindung ist es also auch möglich, jeder der einzelnen Fadenscharen 1a bis 1d eine derartige Vorrichtung zuzuordnen, die aus Übersichtsgründen in 1 nicht dargestellt sind. In jedem Fall muss die Anordnung einer derartigen Vorrichtung entsprechend stromauf der Zuführung 2a bis 2d erfolgen. Zum Ansteuern der jeweiligen Trenn- und Verbindungseinrichtung 12 enthält die Nähwirkmaschine eine Steuereinrichtung 10 sowie einen Computer 11 (1).

Nachfolgend soll die in 2a ausführlicher dargestellte Trenn- und Verbindungseinrichtung 12 näher erläutert werden. Beispielhaft handelt es sich hier um die Fadenschar 1a, die abwechselnd aus Fadenabschnitten einer Fadenschar 13 aus hochwertigem Material und einer Fadenschar 15 aus geringwertigerem Material gebildet wird. Die Fadenschar 13, die aus Karbonfasern besteht, wird von einem Wickel 14 geliefert. Anstelle des Wickels 14 kann selbstverständlich auch ein Gatter vorgesehen sein, welches die der Anzahl Fäden innerhalb der Fadenschar entsprechende Anzahl Spulen besitzt. Dementsprechend ist für die Fadenschar 15 aus geringwertigerem Material, beispielsweise Glasfaserfilamenten, hier nur eine Spule 16 angedeutet, die für ein Gatter aus einer der Fadenschar entsprechenden Anzahl von Spulen steht.

Die 2a zeigt, dass gegenwärtig die Fadenschar 13 aus Karbonfasern zugeführt wird. Trenn- und Verbindungseinrichtungen sind im Ruhezustand.

Eine erste Verbindungseinrichtung 19 besitzt zwei Schweißblöcke 24 und 25, wobei bei dem Schweißblock 24 durch eine Spirale angedeutet werden soll, dass mindestens dieser Block beheizt ist. Ein Band 20, welches von einer Bandrolle 21 abgezogen wird, enthält beabstandet Heißklebestreifen 23, die dem Verbinden der Fadenscharen dienen sollen. Nach dem Verbrauch der Heißklebestreifen wird das Band dann auf eine Bandrolle 22 aufgewickelt. Durch Pfeile ist angegeben, welche Bewegungsrichtung das Band 20 hat. Der Antrieb des Bandes ist beispielsweise durch einen Motor möglich, der auf die Bandrolle 22 wirkt. Dementsprechend kann die Bandrolle 21 gebremst werden, um das Band 20 ständig unter Spannung zu halten. Bei der hier dargestellten Beabstandung der Heißklebestreifen 23 ist ein diskontinuierlicher Antrieb des Bandes 20 vorgesehen. Nach jedem Schweißvorgang ist das Band so lange in Betrieb zu nehmen, bis ein neuer Heißklebestreifen 23 in der Position zwischen den Schweißblöcken 24 und 25 angelangt ist. Die zweite Verbindungseinrichtung 26 ist gleich aufgebaut wie die erste Verbindungseinrichtung 19. An einem Band 30 sind Heißklebestreifen 31angebracht, die durch Antrieb einer Bandrolle 28 zwischen den Schweißblöcken 29 und 32 positioniert werden. Eine Bandrolle 27 dient als Reservoir für das Band 30 inklusive der Heißklebestreifen 31. Zwischen den beiden Verbindungseinrichtungen 19 und 26 ist eine Trenneinrichtung 38 angeordnet, die zum Trennen der Fadenschar 13 aus Karbonfasern vorgesehen ist. Diese Trenneinrichtung 38 arbeitet mit einem Umlenkstift 37 zusammen, der für den Trennvorgang der Karbonfaserschar 13 die Glasfilamentfadenschar 15 beabstandet.

Zum Straften der Fadenschar 13 für den Trennvorgang ist eine Klemmeinrichtung 18 vorgesehen, während für das Straffhalten der Fadenschar 15 eine Fadenbremse 17 vorhanden ist. Mittels eines Positionierbandes 33, welches über Umlenkrollen 34 und 35 geführt ist, wird eine Klemm- Schneideinrichtung 36 positioniert. Dazu ist die Umlenkrolle 34 mit einem Motor gekoppelt, der, wie die anderen Einrichtungen der Trenn- und Verbindungseinrichtung, von der Steuereinrichtung 10 angesteuert wird.

2b zeigt in vereinfachter Form den nächsten Arbeitsschritt, in dem die Trenneinrichtung 38 tätig wird und die Fadenschar 13 im Bereich des Umlenkstiftes 37 durchtrennt, wobei der Umlenkstift die Fadenschar 15 so distanziert, dass die Trenneinrichtung 38 die Fadenschar 15 nicht erreicht. Für den Trennvorgang ist, wie bereits erwähnt, die Klemmeinrichtung 18 für die Fadenschar 13 geschlossen.

Nachdem das Trennen der Fadenschar 13 erfolgt ist, wird das Ende dieser Fadenschar durch die Verbindungseinrichtung 19 mit einem Anfang der Fadenschar 15 verbunden. Dazu sind die Blöcke 24 und 25 aufeinander zu bewegt worden und pressen zwischen sich die Fadenenden der Fadenschar 13, Fadenanfänge der Fadenschar 15 und Klebestreifen 23. Da die Blöcke 24 und 25 beheizt sind, kommt es zu einer Verbindung der Fadenscharen 13 und 15 mittels des Heißklebestreifens 23. Dabei wird die Breite der Fadenschar nicht beeinflusst. Der Heißklebestreifen 23 ist vorteilhaft aus einer der Anzahl der Fäden der Fadenscharen entsprechenden Anzahl sich längs erstreckender schmaler Abschnitte gebildet, wodurch die jeweiligen Fäden einzeln miteinander verbunden werden. Dadurch kann später eine Zuführung über getrennte Ösen erfolgen. Denkbar ist es auch, dass anstelle der Glasfilamente Fäden aus einem schmelzenden Material zugeführt werden. In diesem Fall kann auf die Verwendung der Heißklebestreifen und damit auch die gesamte Bandzuführung im Bereich der Verbindungseinrichtung 19 bzw. auch 26 verzichtet werden.

Durch die 2d ist zu erkennen, dass nach dem Schweißvorgang, wie anhand der 2c beschrieben wurde, die Fadenschar 15 geliefert wird. Beide Verbindungseinrichtungen 19 und 26 sind geöffnet. In der Zwischenzeit wird die Klemm- und Schneideinrichtung 36 mittels des Positionierbandes 33 in Richtung auf die Umlenkrolle 34 mittels des Motors M bewegt.

Im nächsten Schritt, dargestellt in 2e, ist zu erkennen, dass die zweite Verbindungseinrichtung 26 tätig wird, um erneut eine Verbindung der Fadenscharen 13 und 15 zu bewirken. Die Klemm- und Schneideinrichtung 36 ist inzwischen in der dafür vorgesehenen Position im Bereich der Umlenkrolle 34 angekommen. Nach dem Verschweißen der beiden Fadenscharen 13 und 15 durch die Verbindungseinrichtung 26 wird die Fadenschar 15 durch die Klemm- und Schneideinrichtung geschnitten bzw. das spulenseitige Ende geklemmt. Die Klemmeinrichtung 18 wird wieder geöffnet, so dass Fadenschar 13, die an das Ende der Fadenschar 15 angeschweißt ist, nun wieder gefördert werden kann.

Die Darstellung in 2f zeigt, wie der Ausgangszustand, der 2a zu entnehmen ist, wieder hergestellt wird. Die Klemm- und Schneideinrichtung 36 wird mittels des von der Umlenkrolle 34 angetriebenen Positionierbandes 33 in Richtung auf die Umlenkrolle 35 zu bewegt und nimmt dabei die zuvor geklemmte Fadenschar 15 mit, damit diese für den nächsten Verbindungsvorgang im Bereich der Verbindungseinrichtung 19 wieder bereitsteht.

Ausgehend von der diskontinuierlichen Arbeitsweise der Trenn- und Verbindungseinrichtung und der kontinuierlichen Zulieferung der Fadenschar beim Herstellen des Geleges ist ein Ausgleich dieser Bewegungsabläufe mittels einer Speichereinrichtung 39 erforderlich. Die Angabe der Bezugszeichen 7 für die Nähwirkmaschine und 12 für die Trenn- und Verbindungseinrichtung am Aus- und Eingang der Speichereinrichtung 39 ist deren Position erkennbar. Die Zuführrolle 40 dient der Umlenkung der jeweils transportierten Fadenschar in Richtung auf eine der Zuführungen 2a bis 2d. Stromauf zu dieser Zuführrolle 40 ist eine so genannte, sensorisch bezüglich ihrer Position überwachte Tänzerwalze 41 angeordnet, die je nach Füllung oder Aufbrauch des Speichervolumens angehoben wird oder absinkt. Die Abzugswalze 42, die mit einer Andruckrolle 43 zusammenarbeitet und mit ihr einen Klemmspalt für die Fadenschar 1a bildet, wird von einem Motor 44 angetrieben.

Dieser Motor 44 wird durch die Steuereinrichtung 10 angesteuert. Sie sorgt einerseits dafür, dass die Fadenschar 1a während der Trenn- und Verbindungsvorgänge nicht aus der Trenn- und Verbindungseinrichtung 12 abgezogen wird und andererseits dafür, dass zwischen den Trenn- und Verbindungsvorgängen eine solche Transportgeschwindigkeit realisiert wird, dass die Speichereinrichtung 39 so ausreichend gefüllt wird, dass genügend Fadenlänge zur Verfügung steht, um den kontinuierlichen Fadenbedarf ausgangsseitig der Speichereinrichtung 39 zu decken.

In 4 ist ein Gelege 45 zu erkennen, welches Flächenanteile 46 für die textile Armierung enthält. Zu erkennen ist auch, dass über diesen Flächenanteil 46 hinaus ein erweiterter Flächenanteil 47 vorhanden ist, durch den geringfügige Synchronisierungsmängel der Abschnitte kompensiert werden können. Hinzu kommt, dass die Verbindungsbereiche zwischen den einzelnen Fadenabschnitten außerhalb der Flächenanteile 46 liegen sollten, um nicht die Dimension der verwerteten Flächenanteile zu beeinflussen, was bei deren späteren Einsatz störend sein könnte.

Um die Übertragung der vorgesehenen Größe und Position der Flächenanteile 46 auf die Position und Länge der jeweiligen Abschnitte der Fadenscharen 13 festlegen zu können, ist es notwendig, zunächst entweder dem Computer 11 entsprechende Vorgaben zu machen, oder vom Computer die Verteilung der Flächenanteile 46 berechnen zu lassen. Nachdem Größe und Lage der Flächenanteile festliegen, kalkuliert der Computer abhängig vom Winkel der Ablage der jeweiligen Fadenschar die Lage der jeweiligen Fadenscharabschnitte. Dementsprechend enthält die Steuereinrichtung 10 ein entsprechendes Steuermuster, welches dann in der Ansteuerung der einzelnen Komponenten der Trenn- und Verbindungseinrichtung 12 inklusive des Speichers 39 umgesetzt wird. An den Zuführungen 2a bis 2d (wenn die Erfindung für alle Fadenscharen angewandt wird) sind entsprechende Sensoren angeordnet, die hier nicht dargestellt sind. Diese Sensoren geben Auskunft, wann die jeweiligen Endpunkte der Traversierbewegung erreicht sind. Diese Endpunkte werden der Steuereinrichtung 11 zugeführt, die diese Signale zur Synchronisation mit den von ihr gesteuerten Elementen der Trenn- und Verbindungseinrichtung 12 und des Speichers 39 durchführt. Wird ein entsprechend großer Speicher vorgesehen, können auch zeitaufwendigere Verbindungsverfahren wie Nähen, Umwinden oder Knoten zur Anwendung kommen. Auch ist die Erfindung nicht festgelegt auf das Herstellen eines Nähgewirkes. Ihre Anwendung ist vielmehr immer dann möglich, wenn sich bei der Herstellung des Flächengebildes die Fadengeschwindigkeiten in einem solchen Rahmen bewegen, dass sich der Trenn- und Verbindungsprozess noch sicher durchführen lässt. Außerdem ist es möglich, den Trenn- und Verbindungsprozess von dem Prozess des Herstellens des Flächengebildes zu trennen. Dazu ist es selbstverständlich erforderlich, dass die Abschnittslänge vorher sehr präzise bestimmt wird. Um auch hier eine Synchronisation durchführen zu können, könnten die Abschnitte aus geringwertigerem Material auch aus einer elastischen Komponente bestehen, die es gestattet, die Synchronisation während des Legeprozesses der Fadenschar so durchzuführen, dass aufgrund der Elastizität dieses Materials der erforderliche Längenausgleich erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch noch darin, dass die Fadenabschnitte aus geringwertigerem Material eine deutlich geringere Neigung zum Abrieb zeigen können. Dies würde dazu führen, dass der hauptsächlich beim Umlegen der Fäden um die Nadeln der Ketten 5a und 5b von Karbonfäden bekannte Abrieb vermieden wird.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung textiler Armierungen für technische Erzeugnisse, die aus Flächenanteilen eines textilen Flächengebildes durch Zuschnitt und Konfektionierung gewonnen werden, wobei das textile Flächengebilde aus mindestens zwei sich unter vorgebbaren Winkel kreuzenden Fadenscharen gebildet ist, von denen mindestens eine aus dem technischen Einsatzzweck entsprechendem hochwertigen Material besteht,

dadurch gekennzeichnet,

dass die mindestens eine Fadenschar abschnittsweise aus Anteilen des hochwertigen Materials und in den zwischenliegenden Abschnitten aus einem geringwertigeren Material gebildet ist, welches der sicheren Verbindung und Positionierung der Abschnitte des hochwertigen Materials im Flächengebilde dient,

und dass die Abschnitte des hochwertigen Materials so in der jeweiligen Fadenschar positioniert werden, dass sie den Flächenanteil im Flächengebilde abdecken, aus dem die textile Armierung zugeschnitten werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden der verschiedenen Materialabschnitte der Fadenscharen ein schnell wirksames Verbindungsmittel benutzt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden ein Klebe- oder Schweißverfahren zum Einsatz kommt. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Einrichtung zum Trennen und Verbinden der Materialabschnitte und den Zuführungsmitteln der Fadenschar zur Flächengebildeerzeugung eine Speicherung einer solchen Abschnittslänge der Fadenschar erfolgt, dass die sich ergebende Aufbrauchszeit des Speichers mindestens der Zeitspanne entspricht, die benötigt wird, um Trennung, Austausch und Verbindung der verschiedenen Materialabschnitte vornehmen zu können. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Flächengebildes eine Multiaxial-Legetechnik zum Einsatz kommt, bei der Fadenscharen zunächst in verschiedenen Winkeln sich kreuzend verlegt und anschließend miteinander verwirkt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als hochwertiges Material Karbonfilamente zum Einsatz kommen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Verteilung der Flächenanteile der textilen Armierungen virtuell auf dem Flächengebilde ermittelt wird, dass anschließend in Abhängigkeit von der Zuführung, insbesondere dem Zuführungswinkel der mindestens einen Fadenschar aus hochwertigem Material berechnet wird, wie die Abschnitte entlang der Fadenschar zu positionieren sind und dass dementsprechend die Einrichtung zum Trennen- und Verbinden gesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Zuführung der mindestens einen Fadenschar zur Flächengebildeherstellung als Führungsgröße zum Synchronisieren der bestimmungsgemäßen Ablage der Fadenschar mit der Positionierung der Abschnitte entlang der Fadenschar dient. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrpunkte der Zuführeinrichtung der Fadenschar als Synchronisationspunkte verwendet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte aus hochwertigem Material so bemessen werden, dass sie die Materialabschnittslängen zwischen den Grenzen der Flächenanteile, die als textile Armierung verwendet werden sollen, soweit überschreiten, dass auch bei geringfügig mangelhafter Synchronisation der Positionierung der entsprechenden Abschnitte entlang der Fadenschar mit der erforderlichen Lage dieser Materialabschnitte im Flächengebilde die Flächenanteile, bezogen auf diese Fadenschar, vollständig aus diesem hochwertigen Material gebildet sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsverfahren so ausgestaltet ist, dass die Fadenschar bei jedem Verbindungsvorgang als Summe einzelner Fäden erhalten bleibt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden der Fadenschar aus dem geringwertigeren Material eine ähnliche Verarbeitbarkeit und Geometrie besitzen, wie die Fäden der Fadenschar aus hochwertigem Material. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche mit einer Vorrichtung (7) zur Erzeugung des Flächengebildes zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (7) eine Trenn- und Verbindungseinrichtung (12) vorgeschaltet ist, die Fördermittel (42 bis 44) zum gesteuerten, exakten Positionieren der Fadenscharen (13) aus hochwertigem und der Fadenscharen (15) aus geringwertigerem Material, zum Trennen der zuletzt dem Flächenbildungsprozess zugeführten Fadenschar und zum Verbinden der Enden dieser Fadenschar mit den Anfängen der jeweils anderen Fadenschar besitzt. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trenn- und Verbindungseinrichtung (12) eine Steuereinrichtung (10) zugeordnet ist, die die Fördermittel (42 bis 44), die Trenneinrichtungen (36, 38) und die Verbindungseinrichtungen (19, 26) steuert. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer der Vorrichtung (7) zur Erzeugung des Flächengebildes zugehörigen Verlegeeinrichtung (2a-2d) und der Trenn- und Verbindungsreinrichtung (12) eine Speichervorrichtung (39) angeordnet ist, die ständig eine solche Länge der Fadenschar speichert, dass sie eine diskontinuierliche Arbeit der Trenn- und Verbindungseinrichtung (12) gegenüber dem Fadenbedarf der Verlegeeinrichtung (2a-2d) ausgleichen kann. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) auch zum Steuern der Speichereinrichtung (39) eingerichtet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) mit einem Computer (11) gekoppelt ist, dem die Verteilung der Flächenanteile (46) der textilen Armierungen auf dem Flächengebilde vorgebbar ist und der aus dieser Verteilung zur Berechnung der Positionen der Abschnitte aus hochwertigem Material entlang der mindestens einen Fadenschar in Abhängigkeit von der Zuführung, insbesondere dem Zuführwinkel, eingerichtet ist. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer (11) so eingerichtet ist, dass den ermittelten Abschnittslängen des hochwertigen Materials weitere Abschnittslängen zusätzlich zu den berechneten Abschnitten zugeschlagen werden, um sicher zu stellen, dass in jedem Fall der Flächenanteil, der für die textile Armierung verwendet wird, bezogen auf diese Fadenschar vollständig aus hochwertigem Fasermaterial gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (2a bis 2d) Mittel besitzt, um die jeweilige Zuführposition zu ermitteln und dass diese Mittel mit der Steuereinrichtung (10) gekoppelt sind, um die bestimmungsgemäße Ablage der Fadenschar mit der Positionierung der Abschnitte entlang der Fadenschar zu synchronisieren. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung der Umkehrpunkte der Fadenschar eingerichtet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenn- und Verbindungseinrichtung (12) zwei in Fadenscharlängsrichtung hintereinander angeordnete Verbindungseinrichtungen (19, 26) besitzt, zwischen denen eine Trenneinrichtung (38) für die Fadenschar (13) aus hochwertigem Material sowie eine Separiereinrichtung (37) für die geringwertigere Fadenschar (15) angeordnet ist, dass zwischen den Verbindungseinrichtungen (19, 26) und der Klemme (14) für die Fadenschar (13) aus hochwertigem Material eine Klemmeinrichtung (18) angeordnet ist, und dass zum Vorlegen von Abschnitten der Fadenschar (15) aus geringwertigerem Material eine Klemm-, Schneid- und Fördereinrichtung (33 bis 36) vorhanden ist. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (19, 26) diskontinuierlich arbeitet und von der Steuereinrichtung (10) angesteuerte Fördereinrichtungen (20 bis 22 und 27, 28, 30) besitzen, die jeweils die Verbindungsmaterialien (23, 31) für die Verbindungsvorgänge bereitstellen. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtungen beheizt sind und aus aufeinander zu bewegbaren beiderseits der zu verbindenden Fadenscharen angeordneten Verbindungselementen (24, 25 und 29, 32) bestehen, die eine Verbindung durch Schweißen oder Heißkleben bewirken. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (7) zum Erzeugen des Flächengebildes Wirkwerkzeuge zum Verbinden der Fadenscharen besitzt die zuvor nach dem Prinzip der Multiaxialverlegetechnik in verschiedenen Winkeln sich kreuzend verlegt werden.






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