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Dokumentenidentifikation DE102005008705B3 21.09.2006
Titel Vorrichtung zum Zuführen von Faserbändern zu einer Wirkmaschine
Anmelder KARL MAYER Malimo Textilmaschinenfabrik GmbH, 09117 Chemnitz, DE
Erfinder Kinder, Karl-Heinz, 09235 Burkhardtsdorf, DE;
Pester, Wolfgang, 09117 Chemnitz, DE;
Roth, Gottfried, 09130 Chemnitz, DE;
Reuchsel, Dietmar, 09127 Chemnitz, DE;
Schubert, Frank, 09119 Chemnitz, DE;
Vettermann, Frank, 09387 Jahnsdorf, DE;
Wegner, Alexander, 09117 Chemnitz, DE;
Kirchberg, Astrid, 09128 Chemnitz, DE
Vertreter Patentanwälte Knoblauch und Knoblauch, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 25.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005008705
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse B65H 51/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D04B 23/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   D04B 27/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   D02H 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung zum Zuführen von Faserbändern (2-4) zu einer Wirkmaschine angegeben mit einem Gatter (6), in dem mindestens eine Spule (7-9) angeordnet ist, von der ein Faserband (2-4) abziehbar ist, einem einen Lieferantrieb (31) aufweisenden Lieferwerk (30), durch das das Faserband (2-4) geführt ist, und einem Bandspeicher (21), der eine längenveränderbare Speicherstrecke für das Faserband (2-4) aufweist.
Man möchte Faserbänder so bereitstellen, daß sie möglichst gleichmäßig verlegt werden können.
Hierzu ist vorgesehen, daß der Bandspeicher (21) zwischen dem Gatter (6) und dem Lieferwerk (30) angeordnet ist und der Bandspeicher (21) einen motorisch angetriebenen Stellantrieb (27) aufweist, mit dem die Länge der Speicherstrecke veränderbar ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Stellantrieb (27) und den Lieferantrieb (31) in aufeinander abgestimmter Weise betätigt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Faserbändern zu einer Wirkmaschine mit einem Gatter, in dem mindestens eine Spule angeordnet ist, von der ein Faserband abziehbar ist, einem einen Lieferantrieb aufweisenden Lieferwerk, durch das das Faserband geführt ist, und einem Bandspeicher, der eine längenveränderbare Speicherstrecke für das Faserband aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus DE 100 03 184 A1 bekannt. Das Lieferwerk ist am Ausgang des Gatters angeordnet. Dem Lieferwerk folgt der Bandspeicher. Der Bandspeicher weist eine beweglich gelagerte Umlenkrolle auf, die unter der Wirkung der Schwerkraft und zusätzlich unter der Wirkung einer Feder nach unten gezogen wird, um eine Bandlänge aufzunehmen, wenn diese nicht benötigt wird.

Eine derartige Vorrichtung dient dazu, Faserbänder einer Bandlegeeinrichtung einer Wirkmaschine mit Schußeintragsystem zuzuführen.

Bei einer Wirkmaschine mit Schußeintragsystem werden Faserbänder mittels zweier im Bereich der Längsränder der Wirkware angeordneten Transportketten der Wirkstelle zugeführt und mit Maschenfäden miteinander fixiert. Die Faserbänder, die zusammengefaßt als "Faserbandgelege" bezeichnet werden, erstrecken sich dabei zwischen den Transportketten, welche mit Haltemitteln für die Faserbänder versehen sind. Mit einem Bandleger, der sich über den Transportketten befindet, werden die von der Vorrichtung gelieferten Faserbänder über die Transportketten befördert und in die Haltemittel der Transportketten eingebracht. Dabei geht man vielfach so vor, daß der Bandleger lediglich beim Überqueren in die eine Richtung, d.h. von der der Übergabestation zugewandten Transportkette zur gegenüberliegenden Transportkette, das Faserband transportiert und in den Transportketten ablegt. Der Rückhub des Bandlegers erfolgt ohne Faserband, da sich eine Umkehrung des Bandtransports als sehr schwierig erweist. Nach erfolgtem Rückhub des Bandlegers wird das abgetrennte, in der Übergabestation bereit gehaltene Ende des Faserbandes erneut ergriffen und in derselben Reihenfolge über die Transportketten gebracht. Der Bandleger entnimmt das Faserband also mit Unterbrechungen aus der Vorrichtung. Mit anderen Worten wird das Faserband nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit vom Bandleger verarbeitet.

Beim Legen ist es wichtig, daß die Faserbänder einerseits in ihrer seitlichen Ausbreitung eine konstante Breite aufweisen, um Lücken zwischen den einzelnen eingelegten Faserbändern zu verhindern. Andererseits muß die Spannung der Faserbänder konstant gehalten werden, um Unterschiede im Gelege zu vermeiden. Bei den zu verarbeitenden Faserbändern handelt es sich zumeist um Carbonfasern oder Glasfasern, welche eine sehr geringe Elastizität besitzen. Einmal bestehende Spannungsunterschiede können im Nachhinein so gut wie nicht wieder ausgeglichen werden.

DE 44 39 907 A1 zeigt eine Kettenwirkmaschine mit einem Fadenspeicher in der Wirkfadenzuführung. Die Wirkfäden werden von einem Kettbaum abgezogen. Der Kettbaum wird durch einen Antrieb in Rotation versetzt. Die Kettfäden durchlaufen einen Fadenspeicher, der durch zwei stationäre Walzen und eine bewegliche Walze gebildet ist. Die bewegliche Walze ist an einem Hebel angeordnet, der unter der Wirkung einer Feder nach unten gezogen wird. Nach dem Fadenspeicher durchlaufen die Kettfäden ein Lieferwerk, das die Fäden mit einer praktisch konstanten Spannung den Wirkwerkzeugen zuführt. Allerdings ist optional noch eine Fadenwippe vorgesehen, mit deren Hilfe kurzzeitige Geschwindigkeitsspitzen zusätzlich ausgeglichen werden können.

DE 38 32 695 A1 zeigt eine weitere Vorrichtung zur fadenlängengesteuerten Kettfadenzuführung einer Textilmaschine, insbesondere einer Kettenwirkmaschine. Die Kettfäden werden von einem Baum abgezogen und durch einen Fadenspeicher geleitet. Hinter dem Fadenspeicher ist ein Fadenspanner vorgesehen, um Fadenverbrauchsunterschiede auszugleichen. Offensichtlich ist also die Fadenspannung am Ausgang des Fadenspeichers noch nicht in ausreichender Weise konstant. Der Fadenspeicher weist zwei stationäre Rollen und eine motorisch verlagerbare Rolle auf. Die Steuerung der Bewegung dieser Rolle erfolgt über einen Regler, der seinerseits die benötigten Daten von einem Mikrorechner erhält. Der Mikrorechner steuert auch den Antrieb des Kettbaums, so daß sich durch ein Zusammenwirken des Kettbaumantriebs und des Zwischenspeichers immer eine Fadenmenge bereitstellen läßt, die für den aktuellen Maschenbildungsvorgang benötigt wird.

CH 537 216 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Kohlenstoffasersträngen und -bändern. Die Bänder werden von einer Spule abgewickelt, auf die sie mit einer Kreuzwicklung aufgewickelt worden sind. Um eine übermäßig hohe Abzugskraft zu vermeiden, wird die Spule beim Abwickeln immer so geschwenkt, daß die Faserbänder geradlinig zu ihrer Wickelrichtung abgezogen werden können.

JP 2002-241 051 A beschreibt ein Verfahren zum Aufwickeln von Kohlefaserbändern auf einen Baum. Die einzelnen Fasern werden dabei von Faserspulen abgezogen. Die Faserspulen sind in einem Gehäuse angeordnet, das mit Hilfe von erwärmter Luft beheizt werden kann.

DE 24 55 154 A1 zeigt ein Gerät zum Verarbeiten von Fäden, insbesondere Kohlefäden. Die Fäden werden in Form von Faserbändern zugeführt und sollen ausgebreitet werden. Eine hierzu verwendete Ausbreiteinrichtung weist ein gekrümmtes Profil auf, insbesondere eine faßartige Form.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Faserbänder so bereitzustellen, daß sie möglichst gleichmäßig verlegt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Bandspeicher zwischen dem Gatter und dem Lieferwerk angeordnet ist und der Bandspeicher einen motorisch angetriebenen Stellantrieb aufweist, mit dem die Länge der Speicherstrecke veränderbar ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Stellantrieb und den Lieferantrieb in aufeinander abgestimmter Weise betätigt.

Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, Spannungsunterschiede in den Faserbändern auf ein Minimum zu reduzieren. Dies gilt jedenfalls insoweit, als derartige Spannungsunterschiede durch den Abziehvorgang von der Spule verursacht werden. Mit der Vorrichtung ist es nämlich möglich, das Faserband mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Spule, die üblicherweise gebremst ist, abzuziehen, auch wenn das Faserband am Ausgang der Vor

richtung nur intermittierend abgenommen wird. Das Lieferwerk sorgt dafür, daß der Bandlegeeinrichtung das Faserband positiv zugeführt wird. Die Abgabegeschwindigkeit des Lieferwerks stimmt dabei mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Bandlegeeinrichtung überein. Solange die Bandlegeeinrichtung arbeitet, wird Faserband verbraucht. Wenn hingegen die Bandlegeeinrichtung kein Faserband legt, weil sie beispielsweise auf dem "Rückweg" ist, liefert das Lieferwerk auch kein Faserband nach. Damit das Faserband aber nach wie vor mit konstanter Geschwindigkeit von der Spule abgezogen werden kann, wird der Bandspeicher verwendet. Der Bandspeicher nimmt nun nicht einfach passiv eine bestimmte Länge des Faserbandes auf. Über den Stellantrieb ist der Bandspeicher in der Lage, anstelle des Lieferwerks das Faserband von der Spule abzuziehen. Dies geschieht einfach dadurch, daß der Bandspeicher mit Hilfe des Stellantriebs die Speicherstrecke verlängert. Wenn das Lieferwerk wieder in Aktion tritt, um das Faserband der Bandlegeeinrichtung zuzuführen, dann wird der Stellantrieb ebenfalls betätigt, um die Speicherstrecke zu verkürzen und dadurch eine ausreichende Menge von Faserband frei zu geben. Durch eine entsprechende Koordinierung von Stellantrieb und Lieferantrieb ist es nun möglich, über den gesamten Produktionsvorgang das Faserband mit gleichförmiger Geschwindigkeit von der Spule abzuziehen und zwar unabhängig davon, ob die Bandlegeeinrichtung Faserband verbraucht oder nicht. Dadurch, daß das Faserband mit konstanter Geschwindigkeit abgezogen werden kann, ergeben sich keine durch Geschwindigkeitsänderungen bedingten Spannungsunterschiede, so daß die Faserbänder mit einer hohen Gleichmäßigkeit verlegt werden können.

Vorzugsweise weist der Bandspeicher eine an einem Träger gelagerte Umlenkrolle auf, wobei der Träger durch den Stellantrieb verlagerbar ist. Im einfachsten Fall kann der Stellantrieb den Träger entlang einer geradlinigen Bewegungsstrecke verfahren. Die Speicherstrecke vergrößert oder verkleinert sich dabei mit der doppelten Geschwindigkeit. Da die Umlenkrolle nicht einfach an einer Feder aufgehängt ist, ist die Gefahr einer Schwingungsneigung ganz erheblich herabgesetzt.

Vorzugsweise ist jeder Spule ein Bandschwenker zugeordnet, der an einem um eine Achse verschwenkbaren Hebel eine der Spule benachbarte Einlaufführung und eine der Achse unmittelbar benachbarte Auslaufführung aufweist, wobei das Faserband von der Ausgangsführung zu einem fixen Anlaufpunkt geführt ist. Das Faserband ist in der Regel in einer Kreuzwicklung auf die Spule aufgewickelt. Beim Abziehen von der Spule wandert daher die Position, an der das Faserband die Spule verläßt, über die gesamte axiale Länge der Spule hin und her. Durch den Bandschwenker wird nun dafür gesorgt, daß auch bei wechselnden Abhebepositionen das Faserband immer einem fixen Anlaufpunkt zugeführt wird. Von dem fixen Anlaufpunkt kann das Faserband dann geradlinig weitergeführt werden. Durch die Einlaufführung wird dafür gesorgt, daß das Faserband nicht aus einer vorgesehenen Führungsbahn ausbrechen kann. Die Einlaufführung und die Auslaufführung können einfach als rechteckförmige Ösen ausgebildet sein, durch die das Faserband mit seiner Breite geführt wird. Hierbei ist zu beachten, daß das Faserband nach dem Abziehen von der Spule in der Regel noch nicht seine volle Breite erreicht hat, in der alle Fasern nebeneinander liegen. Dafür ist es dicker als die Dicke einer Faser.

Vorzugsweise ist jeder Spule eine Andrückeinrichtung zugeordnet, die sich über die Länge der Spule erstreckt, wobei das Faserband durch einen Nip oder Walzenspalt zwischen der Andrückeinrichtung und der Spule von der Spule abgezogen wird. Die Andrückeinrichtung, die in Richtung auf die Spule belastet ist, beispielsweise durch Gewichts- oder Federkraft, sorgt dann dafür, daß das Faserband beim Abziehen von der Spule nicht kippen oder in sonstiger Art aus der Kreuzwicklung ausbrechen kann.

Bevorzugterweise ist jeder Spule eine Spulenheizeinrichtung zugeordnet. Die Spulenheizeinrichtung sorgt dafür, daß das Faserband zumindest in einem Bereich an der Oberfläche der Spule erwärmt wird. Die Erwärmung des Faserbandes ist eine Maßnahme, die das Ausbreiten des Faserbandes erleichtert. Dementsprechend kann ein erster Ausbreitungsschritt bereits an der Andrückeinrichtung erfolgen.

Vorzugsweise ist zwischen dem Gatter und dem Bandspeicher eine Bandheizanordnung angeordnet. Die Bandheizanordnung hat in dieser Position den Vorteil, daß sie ein kontinuierlich laufendes Faserband beheizt. Dementsprechend ist auch bei einfach aufgebauten und gesteuerten Heizeinrichtungen das Risiko gering, daß das Faserband überhitzt wird, weil es beispielsweise zu lange an einer Stelle beheizt wird.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Bandheizanordnung mindestens einen beheizten Umlenkstab aufweist, der zwischen der Spule und dem Bandschwenker angeordnet ist. Dieser Umlenkstab hat damit zwei Aufgaben. Er dient zum einen dazu, dem Faserband weitere Wärme zuzuführen. Da das Faserband um den Umlenkstab umgelenkt wird, dient er auch dazu, daß sich die Fasern des Faserbandes in ihrer Ausrichtung frei positionieren können. Danach wird das Faserband mit den unterschiedlichen Spannungsverhältnissen der einzelnen Fasern, die aus dem Umstand der Kreuzwicklung entstehen, kontrolliert zum fixen Anlaufpunkt geführt, indem man den Bandschwenker verwendet.

Auch ist von Vorteil, wenn die Bandheizanordnung eine Bandheizeinrichtung am Eingang des Bandspeichers aufweist. Auch die Bandheizeinrichtung am Eingang des Bandspeichers kann einen oder mehrere beheizte Umlencstäbe aufweisen. Die Beheizung dient der weiteren Ausbreitung der Fasern im Faserband. Zweckmäßigerweise ist der Umschlingungswinkel um mindestens einen Umlenkstab einstellbar. Damit läßt sich der Ausbreiteffekt beeinflussen. Die Bandheizeinrichtung am Eingang des Bandspeichers ist sozusagen die letzte Position, in der das Faserband bei einer kontinuierlichen Bewegung beheizt wird.

Bevorzugterweise ist in Bewegungsrichtung des Faserbandes hinter dem Lieferwerk ein Heizkanal angeordnet. Der Heizkanal ist in der Lage, über eine längere Strecke auf das Faserband einzuwirken und es mit einer höheren Temperatur zu versehen. Dabei trägt man der Tatsache Rechnung, daß das Lieferwerk intermittierend liefert.

Im Heizkanal kann das Faserband dann auch bei Stillstand aufgeheizt werden.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Heizkanal eine Länge aufweist, die einem Bewegungshub eines der Vorrichtung nachgeschalteten Bandlegers entspricht. Im Heizkanal wird dann das gesamte Faserband, das im nachfolgenden Arbeitshub des Bandlegers bearbeitet wird, auf eine gleichmäßige Temperatur gebracht. Das Faserband weist dann weder in Längs- noch in Querrichtung Temperaturunterschiede auf. Damit lassen sich auch Spannungsunterschiede kleinhalten.

Vorzugsweise ist eine Heizvorrichtung am Ausgang und gegebenenfalls eine Heizvorrichtung am Eingang des Heizkanals angeordnet. Die Heizvorrichtung am Ausgang des Heizkanals sorgt noch einmal für eine Beheizung des Faserbandes, so daß das Faserband in eine Endausbreitung endgültig ausgebreitet werden kann, bevor es dem Bandleger zugeführt wird. Die Heizeinrichtung am Eingang kann von Vorteil sein, um ein bereits erwärmtes Faserband in den Heizkanal einführen zu können. In diesem Fall kann die Wärmezufuhr im Heizkanal moderater erfolgen.

Bevorzugterweise ist im Verlauf des Faserbandes mindestens ein Ausbreitelement angeordnet, das zwei quer zum Faserband verlaufende Umlenkkanten aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten des Ausbreitelements angeordnet sind. Das Faserelement verläuft also quasi S-förmig durch das Ausbreitelement. Dadurch, daß es zweimal um etwa gleiche Winkel umgelenkt wird, ändert sich die Gesamtlänge des Faserbandes über seine Dicke nicht. Bei jeder Umlenkung werden jedoch die äußeren Fasern mit einer erhöhten Spannung beaufschlagt und versuchen, sich nach innen durchzudrängen. Dies ist möglich, weil die inneren, also der Umlenkkante benachbarten Fasern, lockerer sind. Nach dem Durchlaufen von zwei Umlenkkanten ist in der Regel eine ausreichende Ausbreitung des Faserbandes zu beobachten. Die Umlenkkanten können auch durch Rohre gebildet sein, wenn dies erforderlich ist. Hierbei kann es durchaus zweckmäßig sein, auf dem in Laufrichtung des Faserbandes ersten Rohr oder der ersten Umlenkkante Erhebungen vorzusehen, deren Abstand der Breite des Faserbandes entspricht. Diese Erhebungen sind zweckmäßigerweise quer zur Längserstreckung des Faserbandes abgerundet. Zwischen jeweils zwei Erhebungen wird dann das Faserband geführt. Dies bewirkt zwar, daß das Faserband möglicherweise geringfügig wieder etwas zusammengeschoben wird, so daß zwischen benachbarten Faserbändern eine kleine Lücke in der Größenordnung Millimeter entsteht. Diese Lücke wird jedoch bei der nächsten Umlenkkante automatisch wieder geschlossen.

Vorzugsweise weisen die Umlenkkanten in Bewegungsrichtung des Faserbandes einen Abstand zueinander auf, der dem 0,8- bis 2-fachen der Dicke des Ausbreitelements entspricht. Die Umlenkkanten haben also einen relativ geringen Abstand. Auch ist von Vorteil, wenn sie einen relativ kleinen Radius haben. Der Radius entspricht dabei vorzugsweise der halben Dicke des Ausbreitelements. Man kann das Ausbreitelement auch so ausbilden, daß es zu einer Mittelebene symmetrisch ist. In diesem Fall kann man, wenn die Umlenkkanten verschlissen sind, durch einfaches Umdrehen des Ausbreitelements eine Verdoppelung seiner Lebensdauer erreichen.

Vorzugsweise begrenzen die Umlenkkanten ein quer zum Faserband angeordnetes Langloch. Das Langloch definiert dann die endgültige Breite des Faserbandes. Ein derartiges Ausbreitelement läßt sich leicht fertigen.

Auch ist von Vorteil, wenn mehrere Ausbreitelemente so angeordnet sind, daß ihre Langlöcher quer zum Faserband aneinander anschließen. Hinter den Ausbreitelementen ergibt sich dann eine Faseranordnung, deren Breite ein Vielfaches der Breite eines einzelnen Faserbandes beträgt. In dieser Faseranordnung liegen dann die einzelnen Fasern relativ gleichmäßig verteilt nebeneinander. Es kann auch zweckmäßig sein, mindestens zwei Reihen von Langlöchern in Längserstreckung des Faserbandes hintereinander anzuordnen und die Langlöcher in unterschiedlichen Reihen überlappen zu lassen.

Vorzugsweise ist das Ausbreitelement hinter dem Heizkanal angeordnet. Das Ausbreitelement bildet dann sozusagen den Abschluß der Ausbreitung oder die "Endausbreitung".

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,

2 die Vorrichtung aus einem anderen Blickwinkel,

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktion des Bandschwenkers in Draufsicht,

4 eine Seitenansicht des Bandschwenkers,

5 einen Schnitt durch ein Ausbreitelement und

6 eine schematische Darstellung am Ausgang eines Heizkanals in perspektivischer Ansicht.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Zuführen von Faserbändern 24 zu einer nicht näher dargestellten Bandlegeeinrichtung einer Wirkmaschine mit Schußeintragsystem. Die Bandlegeeinrichtung schließt sich an einen Ausgang 5 der Vorrichtung 1 an.

Die Vorrichtung 1 weist ein Gatter 6 auf, in dem für jedes Faserband 24 eine Spule 79 angeordnet ist. Jede Spule 79 ist drehbar gelagert und gebremst, so daß das Faserband 24 unter einer gewissen Spannung abgezogen werden kann.

Der Aufbau ist für alle Spulen 7 bis 9 im wesentlichen gleich. Die Erläuterung erfolgt daher am Beispiel der Spule 7. Die dort beschriebenen Elemente sind bei den Spulen 8, 9 entsprechend vorhanden.

Der Spule 7 ist eine Andrückeinrichtung 10 zugeordnet, die mit einer gewissen Kraft auf den Umfang der Spule drückt. Die Andrückeinrichtung 10 weist eine auf dem Umfang der Spule 7 abrollende Rolle auf, die an einem Hebel 11 aufgehängt ist. Der Hebel 11 ist im Gatter 6 gelagert. Der Hebel 11 steht unter der Vorspannung einer nicht näher dargestellten Feder. Auch eine Vorspannung durch eine Gewichtskraft wäre möglich.

Der Spule 7 ist ferner eine Spulenheizeinrichtung 12 zugeordnet, die beispielsweise durch IR-Strahlung oder durch Warmluft das Faserband 2 an der Oberfläche der Spule 7 beheizt.

Das von der Spule 7 abgezogene Faserband 2 wird um die Andrückeinrichtung 10 umgelenkt und unmittelbar darauf um einen beheizten Umlenkstab 13 geleitet, so daß sich die einzelnen Fasern, beispielsweise Carbonfasern, die das Faserband 2 bilden, in ihrer Ausrichtung frei positionieren können.

Das Faserband 2 ist in einer Kreuzwicklung auf der Spule 7 aufgewickelt. Die Andrückeinrichtung 10 verhindert ein vorzeitiges Einschnüren oder Kippen des Faserbandes 2 durch das Abzugsmoment. Das Faserband 2, das durch die Kreuzwicklung ständig die Winkelstellung gegenüber der Spule 7 ändert, kann dadurch nicht kippen oder in sonstiger Art aus der Kreuzwicklung ausbrechen.

Um das Faserband 2 mit den unterschiedlichen Spannungsverhältnissen der Fasern, welche durch die Kreuzwicklung bedingt sind, weiterzuführen, wird ein Bandschwenker 14 verwendet, der einen Hebel 15 aufweist, der um eine Achse 16 verschwenkbar ist. Die Achse 16 ist am Ende des Hebels 15 angeordnet, das am weitesten von der Spule 7 entfernt ist.

Der Hebel 15 weist an einem Ende eine Einlaufführung 17 auf, die der Spule 7 benachbart ist, und am anderen Ende eine Auslaufführung 18, die sich praktisch unmittelbar an die Achse 16 anschließt. Dementsprechend befindet sich das Faserband 2 in der Auslaufführung praktisch immer in einer konstanten Position relativ zu der Spule 7, unabhängig davon, an welcher axialen Position das Faserband 2 von der Spule 7 abgezogen wird. Dementsprechend kann das Faserband 2 an einem fixen Auflaufpunkt 19 über eine Umlenkrolle 20 geführt werden, die hinter dem Spulengatter 6 angeordnet ist.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Einlaufführung 17 und die Auslaufführung 18 jeweils als ein gebogenes Rohr oder eine auf andere Weise gebogene Umlenkkante ausgebildet. Das Faserband 2 läuft dann in der tiefsten Stelle der Biegung zusammen und wird auf diese Weise relativ einfach geführt. Das hierdurch bedingte Zusammenschieben der Fasern, das durchaus dazu führen kann, daß einige Fasern des Faserbandes 2 übereinander liegen, ist an dieser Stelle noch unkritisch, weil das Faserband 2 bei der nachfolgenden Verarbeitung wieder in ausreichendem Maße ausgebreitet wird.

Für die übrigen Spulen 8, 9 sind ebenfalls eine Andrückeinrichtung, eine Spulenheizeinrichtung und ein Umlenkstab vorgesehen. Lediglich die Achsen 16 der Bandschwenker, die den anderen Spulen 8, 9 zugeordnet sind, sind in Axialrichtung der Spulen 79 zueinander versetzt.

Die Funktion eines Bandschwenkers 14 soll anhand der 3 und 4 noch einmal kurz erläutert werden. Das Band 2 wird aufgrund der Kreuzwicklung der Spule 7 an unterschiedlichen axialen Positionen von der Spule 7 abgehoben. Die beiden Extrempositionen sind in 3a und 3b dargestellt. In 3a wird das Faserband 2 vom linken Ende der Spule 7 und in 3b vom rechten Ende der Spule 7 abgehoben. Durch die Andrückeinrichtung 10 wird ein Kippen verhindert. Durch den beheizten Umlenkstab 13 wird das Faserband 2 sozusagen S-förmig geführt. Diese Führung erlaubt ein erstes Ausbreiten des Faserbandes 2.

Wie durch ein Vergleich der 3a und 3b zu erkennen ist, wird das Faserband 2 praktisch immer an der gleichen Stelle auf die Umlenkrolle 20 aufgeführt, so daß nach dem Verlassen des Bandschwenkers 14 eine Verschiebung des Faserbandes 2 quer zu seiner Laufrichtung nicht mehr gegeben ist. Die Faserbänder erhalten eine Zwangsführung, so daß das Faserband 2 weder kippen noch aus seiner vorgesehenen Führungsband ausbrechen kann. Von dem fixen Anlaufpunkt 19 kann das Faserband 2 nun geradlinig weitergeführt werden.

Es ist vorteilhaft, aber nicht unbedingt zwingend, wenn sich die Umlenkrolle 20 sozusagen in Verlängerung der Achse 16 befindet. Ein kleiner Versatz, wie er beispielsweise aus den 3a und 3b hervorgeht, ist durchaus zulässig.

In Bahnlaufrichtung, also in Laufrichtung der Faserbänder 24, hinter dem Gatter 6 ist ein Bandspeicher 21 angeordnet, der zwischen zwei stationären Umlenkrollen 22, 23 eine bewegliche Umlenkrolle 24 aufweist. Die bewegliche Umlenkrolle 24 ist an einem Schlitten 25 angeordnet, der in einer Führung 26 auf und ab bewegt werden kann. Die Bewegung wird verursacht durch einen Stellantrieb 27, beispielsweise einen elektrischen Motor, der über eine entsprechende Getriebeeinrichtung den Schlitten 25 nach oben oder nach unten fährt.

Zwischen dem Bandspeicher 21 und dem fixen Anlaufpunkt 19 auf der Umlenkrolle 20 ist eine Heizeinrichtung 28 angeordnet, die aus mehreren, im vorliegenden Fall drei beheizten Umlenkstäben 29 gebildet ist, über die die Faserbänder 24 geführt sind. Die Umlenkstäbe 29 sind vorzugsweise elektrisch beheizt. Man kann den Umschlingungswinkel einstellen, um die Ausbreitwirkung zu beeinflussen.

In Bahnlaufrichtung hinter dem Bandspeicher 21 ist ein Lieferwerk 30 angeordnet, das einen Lieferantrieb 31 aufweist. Das Lieferwerk 30 weist mehrere Rollen 3234 auf, um die die Faserbänder 24 herumgeführt sind. Diese Rollen 3234 werden durch den Lieferantrieb 31 synchron zueinander betätigt: Sie bewirken einen Vorschub der Faserbänder 24.

In Laufrichtung der Faserbänder 24 hinter dem Lieferwerk 30 ist ein Heizkanal 35 angeordnet, an dessen Eingang eine Heizvorrichtung 36 mit mehreren beheizten Umlenkstäben und an dessen Ausgang eine weitere Heizvorrichtung 37 mit mehreren beheizten Umlenkstäben angeordnet ist. Der Heizkanal 35 weist eine Länge auf, die dem Legehub einer nachgeschalteten Bandlegeeinrichtung entspricht. Wenn die Bandlegeeinrichtung bei einem Takt oder Hub beispielsweise Faserbänder mit einer Länge von 2,5 m verbraucht, dann hat der Heizkanal 35 zumindest die Länge von 2,5 m.

Am Ausgang 5 der Vorrichtung, also in Bahnlaufrichtung hinter der Heizvorrichtung 37, ist für jedes Faserband 24 ein Ausbreitelement 38 angeordnet, das in 5 im Querschnitt dargestellt ist. Das Ausbreitelement 38 weist ein Langloch 39 auf, das sich quer zur Längserstreckung des Faserbandes 2 erstreckt. Das Langloch 39 wird in Laufrichtung 40 des Faserbandes 2 vorne durch eine erste Umlenkkante 41 und hinten durch eine zweite Umlenkkante 42 begrenzt. Die beiden Umlenkkanten 41, 42 weisen einen relativ kleinen Abstand zueinander auf. Dieser Abstand liegt im Bereich vom 0,8- bis 2-fachen der Dicke D des Ausbreitelements 38. Ihr Radius beträgt D/halbe.

Das Faserband 2 wird nun einmal unterhalb und einmal oberhalb des Ausbreitelements 38 um die Umlenkkanten 41, 42 geführt. Die jeweils innen liegenden Fasern des Faserbandes 2 sind dabei lockerer als die äußeren Fasern. Die äußeren Fasern sind stramm, d.h, sie stehen unter einer erhöhten Spannung, und versuchen, nach innen zu drängen. Dadurch, daß das Faserband 2 zweimal umgelenkt wird, ergibt sich aber letztendlich für alle Fasern die gleiche Länge, so daß nach dem Verlassen des Ausbreitelements 38 die Fasern in guter Ordnung nebeneinander angeordnet sind. Die Breite des Langlochs 39, also die Erstreckung quer zur Bewegungsrichtung 40, bestimmt dann die maximale Breite des ausgebreiteten Faserbandes 2.

Die Ausbreitelemente 38 sind nun so relativ zueinander positioniert, daß ihre Langlöcher 39 aneinander anschließen, so daß die einzelnen Faserbänder 24 unmittelbar nebeneinander anschließen können. Die Langlöcher 39 können auch in mehreren Reihen angeordnet sein, wobei sich dann die Langlöcher 39 unterschiedlicher Reihen überlappen können. Dies ist eine Möglichkeit, die Faserbänder 24 praktisch ohne Lücken anzuordnen. Aber auch dann, wenn die Langlöcher 39 durch kleine Unterbrechungen voneinander getrennt sind, ist dies in der Regel unkritisch, weil sich die Faserbänder 24 nach dem Austritt aus den Langlöchern 39 wieder in ausreichendem Maße ausbreiten können.

Die Vorrichtung 1 arbeitet nun wie folgt: Die Faserbänder 24 werden mit einer konstanten Geschwindigkeit von den Spulen 79 abgezogen und durch die Bandschwenker 14 vorbestimmten Positionen zugeführt. Die konstante Geschwindigkeit der Faserbänder 24 bleibt bis in den Bandspeicher 21 erhalten.

Das Lieferwerk 30 liefert jedoch nur intermittierend und zwar immer dann, wenn die am Ausgang 5 der Vorrichtung angeordnete Bandlegeeinrichtung Faserbänder 24 benötigt. Deshalb sind der Lieferantrieb 31 und der Stellantrieb 27 so aufeinander abgestimmt, daß in dem Maß, wie der Lieferantrieb 31 den Vorschub der Faserbänder 24 vermindert, der Stellantrieb 27 die Aufgabe übernimmt, Faserbänder 24 von den Spulen 78 abzuziehen. Der Stellantrieb 27 arbeitet, wenn der Lieferantrieb 31 pausiert, praktisch mit der halben Geschwindigkeit, weil über die bewegliche Umlenkrolle 24 die Speicherstrecke um das doppelte der Bewegung der Umlenkrolle 24 vergrößert oder verkleinert wird.

Wenn der Lieferantrieb 31 wieder arbeitet, dann bewegt natürlich auch der Stellantrieb 27 die Umlenkrolle 24 wieder nach oben, um Faserband 24 in ausreichender Länge frei zu geben. Wenn aus irgendwelchen Gründen der Lieferantrieb 31 langsamer arbeitet, als normal, dann kann über den Stellantrieb 27 ein entsprechender Ausgleich beim Abziehen der Bänder 24 von den Spulen 79 bewirkt werden, beispielsweise in einer Inbetriebnahmephase.

Dadurch, daß die Bänder 24 mit konstanter Geschwindigkeit von den Spulen 79 abgezogen werden, entstehen keine Spannungsunterschiede in den Faserbändern 24. Die Faserbänder 24 behalten also insgesamt praktisch eine konstante Spannung bei.

Die Vorrichtung 1 ist hier mit drei Faserbändern 24 dargestellt. Selbstverständlich sind aber auch mehr Faserbänder möglich, wenn eine entsprechend größere Anzahl von Spulen verwendet wird.

Jedes Faserband 24 enthält eine Anzahl von Fasern im Bereich von beispielsweise 6.000 bis 50.000 Fasern. Auch extrem feine Fasern lassen sich mit der dargestellten Vorrichtung gut verarbeiten. Da beispielsweise Carbonfasern endlos sind, sind die genannten 6.000 bis 50.000 Fasern über die gesamte Länge, die durchaus mehrere tausend Meter betragen kann, vorhanden.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Zuführen von Faserbändern zu einer Wirkmaschine mit einem Gatter, in dem mindestens eine Spule angeordnet ist, von der ein Faserband abziehbar ist, einem einen Lieferantrieb aufweisenden Lieferwerk, durch das das Faserband geführt ist, und einem Bandspeicher, der eine längenveränderbare Speicherstrecke für das Faserband aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandspeicher (21) zwischen dem Gatter (6) und dem Lieferwerk (30) angeordnet ist und der Bandspeicher (21) einen motorisch angetriebenen Stellantrieb (27) aufweist, mit dem die Länge der Speicherstrecke veränderbar ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Stellantrieb (27) und den Lieferantrieb (31) in aufeinander abgestimmter Weise betätigt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandspeicher (21) eine an einem Träger (25) gelagerte Umlenkrolle (24) aufweist, wobei der Träger (25) durch den Stellantrieb (27) verlagerbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spule (79) ein Bandschwenker (14) zugeordnet ist, der an einem um eine Achse (16) verschwenkbaren Hebel eine der Spule (79) benachbarte Einlaufführung (17) und eine der Achse (16) unmittelbar benachbarte Auslaufführung (18) aufweist, wobei das Faserband (24) von der Ausgangsführung (18) zu einem fixen Anlaufpunkt (19) geführt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spule (79) eine Andrückeinrichtung (10) zugeordnet ist, die sich über die Länge der Spule (7–) erstreckt, wobei das Faserband (24) durch einen Nip zwischen der Andrückeinrichtung (10) und der Spule (79) von der Spule (79) abgezogen wird.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spule (79) eine Spulenheizeinrichtung (12) zugeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gatter (6) und dem Bandspeicher (21) eine Bandheizanordnung (13, 28) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandheizanordnung mindestens einen beheizten Umlenkstab (13) aufweist, der zwischen der Spule (79) und dem Bandschwenker (14) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandheizanordnung eine Bandheizeinrichtung (28) am Eingang des Bandspeichers (21) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung des Faserbandes (24) hinter dem Lieferwerk (30) ein Heizkanal (35) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkanal (35) eine Länge aufweist, die einem Bewegungshub eines der Vorrichtung (1) nachgeschalteten Bandlegers entspricht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung (37) am Ausgang und gegebenenfalls eine Heizvorrichtung (36) am Eingang des Heizkanals (35) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Faserbandes (24) mindestens ein Ausbreitelement (38) angeordnet ist, das zwei quer zum Faserband (24) verlaufende Umlenkkanten (41, 42) aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten des Ausbreitelements (38) angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkkanten (41, 42) in Bewegungsrichtung (40) des Faserbandes (24) einen Abstand zueinander aufweisen, der dem 0,8- bis 2-fachen der Dicke (D) des Ausbreitelements (38) entspricht.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkkanten (41, 42) ein quer zum Faserband (24) angeordnetes Langloch (39) begrenzen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausbreitelemente (38) so angeordnet sind, daß ihre Langlöcher (39) quer zum Faserband (24) aneinander anschließen.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbreitelement (38) hinter dem Heizkanal (35) angeordnet ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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