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WO2019057241A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen handhaben und ablegen von technischen textilien, insbesondere in form eines textillagenpakets in ein formwerkzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen handhaben und ablegen von technischen textilien, insbesondere in form eines textillagenpakets in ein formwerkzeug Download PDF

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WO2019057241A1
WO2019057241A1 PCT/DE2018/100777 DE2018100777W WO2019057241A1 WO 2019057241 A1 WO2019057241 A1 WO 2019057241A1 DE 2018100777 W DE2018100777 W DE 2018100777W WO 2019057241 A1 WO2019057241 A1 WO 2019057241A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
textile
conveyor belt
endless conveyor
circumferential surface
package
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/100777
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Brink
Jan-Hendrik Ohlendorf
Marvin Richrath
Original Assignee
Universität Bremen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universität Bremen filed Critical Universität Bremen
Publication of WO2019057241A1 publication Critical patent/WO2019057241A1/de

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    • B65H5/22Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device
    • B65H5/222Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device by suction devices
    • B65H5/224Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device by suction devices by suction belts

Definitions

  • the present invention relates to a method for the continuous handling and depositing of technical textiles, in particular in the form of a textile layer package, in a mold and a device for the continuous handling and depositing of technical textiles, in particular in the form of a textile layer package, in a mold.
  • Technical textiles may include, for example, fabrics and scrims.
  • molds are used as a negative or positive image of the component to be manufactured in order to position and fix bendy technical textiles for the lamination or infusion process ,
  • the handling of technical textiles takes a high priority.
  • the individual components of the rotor blade are produced in a vacuum infusion process.
  • the individual textile layers are successively placed in the appropriate mold and draped to then begin the infusion.
  • a particular challenge is the storage of textiles in a multi-dimensionally curved shape.
  • Several technical textiles are successively stored manually in the mold and pressed against the contours of the mold.
  • the textiles are arranged one above the other and must rest on the mold. When placing the textiles, no wrinkles may occur and the layers must not slip between each other or in the mold.
  • Another difficulty is the control of the unwinding and filing speed of the textile.
  • the unwinding speed must be constantly adjusted due to the changing diameter of the roll of material. If now several rolls of material with different diameters are used, the respective unwinding speed would have to be regulated separately for each roll of material. In addition, each roll of material would thus require its own drive and a corresponding measuring system for determining the control engineering reference variable.
  • DE 10 2013 019 146 Ai describes an apparatus and a method for producing a multi-layer fiber fabric for further processing into a fiber-reinforced plastic component.
  • the tissue In order to grasp several layers of a tissue, the tissue is selectively fused by a gripping device.
  • DE 697 17 053 T2 relates to a device which makes it possible to deposit a previously resin-impregnated fabric from a roll into a mold.
  • This device finds use in a draping machine for making composite sheets. It allows a continuous filing of strip material into a mold and the cutting of the required section lengths.
  • DE 10 2009 017 217 Ai describes a device for depositing a strip-shaped semifinished fiber product which, inter alia, comprises a conveyor belt for transporting the fabric, a cutting device and a laying device. About the conveyor belt, the tissue is transported to the place of deposition and fixed by means of a vacuum unit on the conveyor belt. Furthermore, the tissue is pressed onto a substrate via a laying unit.
  • the lay-off head comprises a storage device for rotatably supporting a supply roll of wound composite material in which the material to be deposited is applied to a carrier material, and a conveying and depositing device comprising a guide and drive system for unwinding and conveying composite material from the supply roll and a draping system for draping supplied composite material and for stripping the support material from the draped composite material, the guide and drive system being provided with charging means for electrostatically charging the material with respect to the support material disposed in front of the draping system in the course of processing of the deposition head.
  • the present invention has for its object to simplify the process of automated handling and storing of technical textile webs in a mold.
  • this object is achieved by a method for the continuous handling and depositing of technical textiles, in particular in the form of a textile layer package, into a molding tool, comprising the steps: Stocking at least one technical textile web wound onto a roll of material,
  • Separating the conveyed by means of the endless conveyor belt to be deposited textile web into individual textile web blanks comprises, and
  • a device for the continuous handling and depositing of technical textiles, in particular in the form of a textile layer package, into a molding tool comprising:
  • a storage device for rotatably supporting at least one roll of material from a wound technical textile web
  • an unwinding device having an endless conveyor belt with at least one circumferential surface, wherein the material roll is arranged or can be arranged relative to the endless conveyor belt so that it presses against the at least one circumferential surface of the endless conveyor belt, for unwinding the textile web from the material roll by circulating the endless conveyor belt,
  • a fixing device for temporarily fixing the textile web at least over a partial area on the at least one circumferential surface of the endless conveyor belt
  • preforming means for preforming the conveyed textile web by altering the geometry of the at least one circumferential surface over a portion thereof in the circumferential direction thereof;
  • a confectioning device for manufacturing the conveyed textile web wherein this at least one separation of the conveyed by means of the endless conveyor belt to be deposited textile web into individual textile web blanks comprises, and
  • a traversing device for carrying out a relative movement between the entire endless conveyor belt together with the roll of material and a molding tool
  • endless conveyor belt for depositing and possibly also pressing a textile web or a textile web blank is set up in a mold.
  • the step of stocking comprises: storing at least two technical textile webs wound onto a respective roll of material, the longitudinal axes of the material rolls being substantially parallel to one another
  • the step of pressing comprises: pressing the rolls of material against at least one circumferential surface of an endless conveyor belt
  • the step of unwinding comprises unwinding the textile webs from the material rolls and joining the textile webs to a textile lay package by circulating the endless conveyor belt and fixing the textile webs over at least a portion of the at least one circumferential surface
  • the pre-forming step comprises preforming the conveyed textile lay-up package by altering the geometry of the at least one circumferential surface over a portion thereof in the circumferential direction thereof
  • the assembling step comprises: assembling the conveyed textile fabric package, which comprises at least singulating the textile fabric package to be deposited by the endless conveyor into individual textile fabric package cuts
  • the step of depositing comprises: Depositing a conveyed textile fabric package from the circumferential surface into a mold while performing a relative movement between the entire
  • the at least two rolls of material are arranged one behind the other in the conveying direction of the endless conveyor belt.
  • the textile webs are fixed by suction forces, or electrical forces on the at least one circumferential surface.
  • an electrical attraction can be generated by electrostatic charging.
  • the suction forces may e.g. be generated by negative pressure or differential pressure.
  • the mold is stationary when depositing.
  • the technical textile webs consist of different materials and / or have different structures.
  • the storage device for rotatably supporting at least two rolls of material of wound technical textile webs, wherein the longitudinal axes of the rolls of material run substantially parallel to one another, the rolls of material are arranged or arranged relative to the endless conveyor so that they press against the at least one circumferential surface of the endless conveyor belt and if the unwinding device is designed for unwinding the textile webs from the material rolls and merging the textile webs into a textile lay package by circulating the endless conveyor belt, the fixing device for temporarily fixing the textile webs is designed at least over a partial region on the at least one circumferential surface of the endless conveyor belt, is the preforming device for preforming the conveyed fabric agenvols by changing the geometry of the at least one circumferential surface over a portion thereof in the circumferential direction thereof et, is the making-up device for assembling the conveyed textile fabric package, this at least a separation of the funded by the endless conveyor belt textile fabric parcel to be laid in individual textile fabric parcel sections, designed, and
  • the storage device and the endless conveyor belt are in operation relative to each other translationally stationary.
  • the at least two rolls of material in the conveying direction of the endless conveyor belt can be arranged one behind the other.
  • the endless conveyor belt at least over a portion of a perforation on or is permeable to air and the device has a suction device for sucking textile webs to the circumferential surface of the endless conveyor belt.
  • the device comprises a charging device for electrostatic charging of textile webs or textile material packages or the endless conveyor belt for holding textile webs on the at least one circumferential surface of the endless conveyor belt.
  • the material may be held in abutment with the endless conveyor belt by electrostatic charging.
  • the present invention also relates to the use of a device according to one of claims 7 to 12 and / or a method according to one of claims 1 to 6 in connection with a handling device, for.
  • a handling device for.
  • an industrial robot or a gantry robot As an industrial robot or a gantry robot.
  • the present invention is based on the surprising finding that, by means of a continuous merging of the textiles or technical textile webs to be stacked or textile lay package and adaptive preforming of the layer package or textile lay package by a process step, a plurality of textiles can be easily and automatically placed in a mold can be stored.
  • a mobile conveyor belt serves as a carrier of a textile material package and a forming unit for actively changing the geometry of the conveyor belt.
  • the resulting device may be considered as an effector.
  • the invention comprises a method and a device for continuously merging a plurality of technical textile webs into a textile layer package, for transporting the textile layer package to a defined storage location and for storing the textile layer package with an adaptable to the geometry of the mold or component Depositing head.
  • the invention enables a faster and more efficient production of fiber-reinforced plastic components.
  • the components may be z. B. act so-called nasal edges on rotor blades, which are joined from dry fiberglass sheets by means of vacuum infusion to form a component.
  • the individual technical textile webs are sequentially filed by employees in a concave mold, draped and trimmed.
  • the invention may also be referred to as an apparatus and method for continuous handling / handling (unwinding, conveying, continuous (pre-forming) and (positioning) of technical textiles by means of a variable adjustable geometry of a (transport and) manufacturing system.
  • Fig. L is an isometric view of a device for continuous
  • Fig. 2 is an isometric view of a gantry robot with the apparatus of Fig. 1;
  • Fig. 3 is an isometric view of a device for continuous
  • Fig. 4 is a side view of the device of Fig. L, wherein the
  • FIG. 5 is a front view of the device of Fig. 4;
  • Fig. 6 is a plan view of the device of Fig. 4;
  • Fig. 7 is a side view of the device of Fig. 4 and in particular the
  • Fig. 8 is a front view of the device of Fig. 7;
  • Fig. 9 is a side view of the device of Fig. 4 and in particular the
  • 10a is a side view of the device of Fig. 4 and in particular the
  • Fig. 18-23 various steps of a method for the continuous storage of technical textiles in the form of a Textillagenwovens in a
  • FIGS. 24-30 show various steps of the method of FIGS. 18-23 or another
  • the device 10 in FIG. 1 has a storage device 12 for the rotatable mounting of two rolls of material 14 and 16 (shown in phantom only to distinguish the textile webs) from wound technical textile webs 18 and 20, wherein the longitudinal axes Li and L2 of the material rolls 14 and 16 run parallel to each other, an unwinding and merging device with an endless conveyor belt 22 with three circumferential surfaces 24 (wherein in the other figures, for simplicity, the endless conveyor belt with only one circumferential surface is shown), wherein the material rolls 14 and 16 relative to the endless conveyor belt 22 so arranged are that they press against the circumferential surface (s) 24 of the endless conveyor belt 22, for unwinding the textile webs 18 and 20 of the material rolls 14 and 16 and merging the textile webs to a textile lay package 26 (see for example Fig.
  • a fixing device 28 for fixing the textile webs 18 and 20 at least over a portion of the circumferential surface (s) 24 of the endless conveyor belt 22
  • a preforming or forming device 30 for preforming the conveyed textile lay-up package 26 by altering the geometry of the circumferential surface 24 over a portion thereof in the circumferential direction u thereof
  • an assembler 32 for preforming the conveyed textile lay-up package 26 by altering the geometry of the circumferential surface 24 over a portion thereof in the circumferential direction u thereof
  • an assembler 32 see, e.g., Figs.
  • the device 10 For attachment to a handling device, such as a gantry robot 36 shown by way of example in FIG. 2, the device 10 has two lateral side members 38 and in this example a frame 40.
  • the frame 40 has a bow-like shape and comprises a cross member 42 and two thereof projecting end supports 44.
  • the cross member 42 may, for example, be connected centrally to an arm 46 (see FIG. 2) of the gantry robot 36 or connected.
  • the device 10 serves as a depositor or effector or end effector of the handling device (gantry robot 36 in this example).
  • the device 10 is connected to a carriage 48 as a moving device or mounted thereon.
  • FIG. 4 shows a side view of the device of FIG. 1, the side rails 38 and the frame 40 being omitted for the sake of clarity.
  • Figs. 4 to 11 are primarily intended to explain certain devices and functions of the device that of Fig. 1 by way of examples.
  • the material rolls 14 and 16 for better distinction from the endless conveyor belt 22 not on the latter.
  • the endless conveyor belt 22 has a drive roller 50 and a deflection roller 52.
  • the fixing device 28 comprises a plurality of vacuum chambers 54 both in the upper middle region and in the lower middle region of the peripheral surface 24.
  • the strength of the negative pressure in the vacuum chambers 54 can be controlled via a volume flow control or regulation 56.
  • the peripheral surface 24 also has perforations (not shown), for example.
  • FIG. 4 also shows two cutting systems 60 and 62 belonging to the finishing device 32, the cutting system 60 serving to cut off the textile web 18 and the cutting system 62 to cut off the textile web 20. Accordingly, the cutting system 60 is in the direction of revolution u in front of the material roll 14 and the cutting system 62 is arranged in the direction of circulation u in front of the material roll 16.
  • Fig. 5 shows a front view, d. H. in Fig. 4 from the left
  • the apparatus of Fig. 4 and Fig. 6 shows a plan view of the apparatus of Fig. 4.
  • the cutting systems 60 and 62 are shown in the lowered position in which they are used for cutting across the Reverse direction u (see also Fig. 8) can be used.
  • the cutting of the textile webs 18 and 20 is usually carried out successively in time, preferably in the sequence that first the web 20 and then the web 18 is cut off.
  • the vertical double arrows in FIG. 9 are intended to indicate that the material rolls 14 and 16 can be positioned so as to be defined in height by means of an actuator (not shown), this preferably taking place or taking place separately for each roll of material 14 and 16. Due to the height adjustment can be made possible on the one hand to interrupt the contact with the running endless conveyor belt 22 and possibly even with an active brake (not shown) to a (further) unwinding prevent, and on the other hand be allowed to press in the continuous storage, the ever-decreasing rolls of material 14 and 16 defined on the endless conveyor belt 22.
  • FIG. 10a and 10b show side views of the apparatus 10 at the beginning of the forming / preforming of the endless conveyor belt 22 and thus also a textile fabric package 26 lying thereon (see in particular the arrows in FIG. 10a) and after the forming / preforming by means of actuators 64 of the preforming device 30.
  • FIG. 11 this is again shown in front view, the actuators 64 being shown in broken lines, since they are actually not visible from the front.
  • FIG. 12 The process of forming or preforming the endless conveyor belt 22 and thus also the textile material package 26 is shown once more by way of example in FIG. 12 for a negative mold 66 (from left to right).
  • FIG. 13 shows the same for a negative mold 68.
  • the preforming device 30 can, for example, comprise a matrix of actuators 70, as shown schematically in FIG. 14.
  • the preforming device 30 comprises, for example, active forming plates 72 (see FIG. 15) or passive forming plates 74 (see FIG. 16). Inflatable sacks are also conceivable.
  • the material rolls 14 and 16 can be moved independently of one another in the axial direction (see double arrows) and 20 defined to hold in position and to be able to maintain a certain distance between the textile webs.
  • FIGS. 18 to 23 show, by way of example, some steps of a method for the continuous deposition of technical textiles in the form of a textile layer package in a molding tool 76 using, by way of example, a device according to one of FIGS. 1 to 3 and / or according to FIGS. 4 to 17.
  • a device according to one of FIGS. 1 to 3 and / or according to FIGS. 4 to 17.
  • some components such as, for example, side members 38 and frame 40 or carriage 48 have been omitted.
  • the storage can be carried out, for example, by means of a handling device or apparatus according to FIGS. 2 and 3.
  • the device 10 is positioned on or above the molding tool 76, and the underside of the endless conveyor belt 22 and thus also the textile layer package 26 are deformed or preformed at least over a partial area by means of the preforming device 50 in order to correspond to the contour of the molding tool 76 or at least being adjusted to it. Then the device 10 is both continuously deposited by moving in the longitudinal direction of the mold 76 while pressing against the mold 76 as well as continuously supplied by the material rolls 14 and 16 by the material rolls 14 and 16 pressed to the top of the endless conveyor belt 22 and the textile webs 18th and 20 are brought together by means of the drive roller 50 in the direction of rotation u driven endless conveyor belt 22 to textile fabric package 26 and guided to the storage point on the underside of the endless conveyor belt 22 (see Fig. 19).
  • a section of the textile web 20 is effected by means of the cutting system 62.
  • the textile web 20 is separated into individual textile material package cutouts 26a.
  • the deposition of fabric lay-up packages may continue at a next forming tool 78 (continuous).
  • the apparatus 10 may, for example, be moved or moved to an adjacent stationary forming tool 78, the next forming tool 78 to be moved or moved onto the apparatus 10, or else both the apparatus 10 and the forming tool 78 to be moved toward one another ,
  • FIGS. 24 to 30 at least some of the steps shown in FIGS. 18 to 23 are shown again in side view.
  • the steps may also belong to a method according to another particular embodiment of the present invention.
  • the positioning and forming / preforming steps are shown in greater detail in FIGS. 24-26.
  • the textile webs 16 and 18 are first brought once with their front ends on the peripheral surface 24 of the endless conveyor belt 22 and fixed thereto by means of the fixing device 28 and conveyed by means of the circulating endless conveyor belt 22 to the underside of the endless conveyor belt 22. Then, the circumferential surface 24 of the endless conveyor belt 22 is deformed or preformed by means of the preforming device 30. This also applies to the textile layer package 26 (see FIG.
  • FIG. 26 the laying down of the preformed textile fabric package on the molding tool 76 then begins. This then continues according to FIG. 27. During transport or conveyance of the textile layer package 26, this is subdivided by means of the packaging device 32 into textile layer package sections 26a (see FIG. 28).
  • FIGS. 29 and 30 then show the end deposit or the retraction of the device 10.
  • the devices shown here allow a continuous storage of technical textiles in a mold.
  • the individual material rolls are positioned one behind the other on the circumferential surface 24.
  • the material roll are pressed onto this surface and are fixed in the axial direction, so that a movement is possible only in the direction of rotation.
  • the driven surface 24 By the movement of the driven surface 24, the rolls of material are rotated and the textile is unwound from the rolls of material.
  • the device enables all rolls of material to be handled simultaneously and at the same and synchronized unwinding speed. As a result, a complicated control can be saved and only one drive is necessary.
  • the device can accommodate and drive one or more rolls of material.
  • the structure of the fabric layer package 26 is determined.
  • the diameter or the material length on the rolls of material can / may be different.
  • the textiles can be fixed to the device. By this fixation of the textiles on the circumferential surface, they adapt to the shape of the circumferential surface and are required and preformed.
  • the differential pressure is variably adjustable.
  • Certain sections of the device can be closed, so that there is a fixation of the textiles only at defined subregions.
  • An integrated cutting unit makes it possible to cut off the textile layer packages for the forming tool.
  • Multiple blanks can be integrated to cut the individual fabric layers separately, or a blanks unit cuts the entire fabric lay package.
  • a section is produced with the finishing device, which extends transversely or at any angle to the direction of deposition. After cutting the textile layer package, it is conveyed to the bottom of the device. After placing the cut textile fabric package in the mold, the device is immediately ready for storage in another mold.
  • the device can, for example, be moved over by means of a carriage over a molding tool.
  • a person can control the feed and the stored textile lay package and change empty material rolls.
  • the device can be integrated in a (partially) automated process.

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Abstract

Verfahren zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien in ein Formwerkzeug (66,68,76,78), umfassend die Schritte: Bevorratung von mindestens einer auf eine Materialrolle (14,16) aufgewickelten technischen Textilbahn (18,20), Andrücken der Materialrolle an mindestens eine umlaufende Fläche (24) eines Endlosförderbands (22), Abwickeln der Textilbahn von der Materialrolle durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands und temporären Fixieren der Textilbahn zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24), Vorformen der geförderten Textilbahn durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung, Konfektionieren der geförderten Textilbahn; Ablegen einer geförderten Textilbahn bzw. Textilbahnzuschnitts von der mindestens einen umlaufenden Fläche in ein Formwerkzeug unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband nebst der Materialrolle und dem Formwerkzeug, und Vorrichtung (10) zur Durchführung desselben.

Description

„Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets, in ein
Formwerkzeug"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets, in ein Formwerkzeug sowie eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets, in ein Formwerkzeug. Technische Textilien können beispielsweise Gewebe und Gelege umfassen.
Für die Herstellung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden, wie zum Beispiel Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA), werden Formwerkzeuge als negatives oder positives Abbild des zu fertigenden Bauteiles genutzt, um biegeweiche technische Textilien für den Laminier- oder Infusionsvorgang zu positionieren und zu fixieren.
Beispielsweise bei der Rotorblattfertigung nimmt die Handhabung der technischen Textilien einen hohen Stellenwert ein. Die einzelnen Bauteile des Rotorblattes werden in einem Vakuuminfusionsverfahren hergestellt. Hierzu werden die einzelnen Textillagen nacheinander in das entsprechende Formwerkzeug abgelegt und drapiert, um anschließend mit der Infusion zu beginnen.
Eine besondere Herausforderung besteht in der Ablage der Textilien in eine mehrdimensional gekrümmte Form. Mehrere technische Textilien werden hierfür nacheinander manuell in das Formwerkzeug abgelegt und an die Konturen des Formwerkzeugs angedrückt. Dabei werden die Textilien übereinander angeordnet und müssen am Formwerkzeug anliegen. Beim Ablegen der Textilien dürfen keine Falten entstehen und die Lagen dürfen nicht untereinander oder im Formwerkzeug verrutschen.
Eine weitere Schwierigkeit stellt die Regelung der Abwickel- und Ablagegeschwindigkeit des Textils dar. Bei einer konstanten Ablagegeschwindigkeit muss sich die Abwickelgeschwindigkeit aufgrund des sich ändernden Durchmessers der Materialrolle stetig anpassen. Werden nun mehrere Materialrollen mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern verwendet, müsste für jede Materialrolle die jeweilige Abwickelgeschwindigkeit separat geregelt werden. Zudem würde jede Materialrolle somit einen eigenen Antrieb sowie ein entsprechendes Messsystem zur Bestimmung der regelungstechnischen Führungsgröße benötigen.
Eine zusätzliche Herausforderung besteht darin, dass die Materialien mit definierter Zugspannung abgelegt werden müssen. Bei einer zu hohen Zugspannung kann eine ungewollte Scherung der Textilien auftreten und damit die mechanischen Eigenschaften verändern und diese somit unter Umständen unbrauchbar machen.
DE 10 2013 019 146 Ai beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Lagen bestehenden Fasergeleges für die Weiterbearbeitung zu einem faserverstärkten Kunststoffbauteil. Um mehrere Lagen eines Gewebes zu greifen, wird das Gewebe punktuell von einer Greifeinrichtung angeschmolzen.
Die DE 697 17 053 T2 betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, ein vorher mit Harz imprägniertes Gewebe von einer Rolle in eine Form abzulegen. Diese Vorrichtung findet Verwendung in einer Drapier- bzw. Streckformmaschine zur Herstellung von Verbundmaterialplatten. Sie ermöglicht eine kontinuierliche Ablage von Bandmaterial in eine Form und das Zuschneiden der benötigten Abschnittlängen.
Aus der US 20120186743 Ai ergibt sich ein adaptierbarer Ablegekopf für vorimprägnierte Gewebe und gleichzeitiges Anpressen der Bahn an die Kontur eines Formwerkzeugs. Der Endeffektor des Ablegekopfes passt sich dabei passiv an die vorliegende Kontur an und verformt die Gewebebahn vor der Auflage auf das Formwerkzeug analog zu der Geometrie der Form. Die DE 10 2014 001 414 Ai offenbart einen Ablegekopf zum automatisierten Ablegen eines flächigen Materials. Der Ablegekopf beinhaltet eine aktiv angetriebene Drapiereinheit, die aus mehreren einzelnen ansteuerbaren Drapierwalzen besteht, die sich an die Kontur des vorliegenden Formwerkezeugs anpassen können. Weiterhin wird das Gewebe durch die Drapierwalzen auf das Formwerkzeug gedrückt.
Die DE 10 2009 017 217 Ai beschreibt eine Vorrichtung zum Ablegen eines bandförmigen Faserhalbzeugs, welche unter anderem ein Transportband zum Transportieren des Gewebes, eine Schneidvorrichtung und eine Ablegevorrichtung umfasst. Über das Transportband wird das Gewebe zum Ablegeort transportiert und mittels einer Unterdruckeinheit auf dem Transportband fixiert. Weiterhin wird über eine Ablegeeinheit das Gewebe auf eine Unterlage gedrückt.
Die DE 10 2012 017595 B4 betrifft einen Ablegekopf und ein Ablegeverfahren zum automatisierten Ablegen von Zuschnitten eines flächigen Materials, insbesondere zur Herstellung von großflächigen Faserverbundbauteilen. Der Ablegekopf umfasst eine Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung einer Vorratsrolle von aufgewickeltem Verbundmaterial, bei dem das abzulegende Material auf einem Trägermaterial aufgebracht ist, und eine Förder- und Ablegeeinrichtung, umfassend ein Führungs- und Antriebssystem zum Abwickeln und Fördern von Verbundmaterial von der Vorratsrolle und ein Drapiersystem zum Drapieren von zugeführtem Verbundmaterial und zum Abziehen des Trägermaterials von dem drapierten Verbundmaterial, wobei das Führungs- und Antriebssystem mit einer Aufladeeinrichtung zum elektrostatischen Aufladen des Materials bzgl. des Trägermaterials ausgestattet ist, die im Verarbeitungsverlauf des Ablegekopfes vor dem Drapiersystem angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prozess des automatisierten Handhabens und Ablegens von technischen Textilbahnen in ein Formwerkzeug zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets, in ein Formwerkzeug, umfassend die Schritte: Bevorratung von mindestens einer auf eine Materialrolle aufgewickelten technischen Textilbahn,
Andrücken der Materialrolle an mindestens eine umlaufende Fläche eines Endlosförderbands,
Abwickeln der Textilbahn von der Materialrolle durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands und temporäres Fixieren der Textilbahn zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche,
Vorformen der geförderten Textilbahn durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung,
Konfektionieren der geförderten Textilbahn, wobei dies zumindest ein
Vereinzeln der mittels des Endlosförderbands geförderten abzulegenden Textilbahn in einzelne Textilbahnzuschnitte umfasst, und
Ablegen einer geförderten Textilbahn bzw. eines Textilbahnzuschnitts von der mindestens einen umlaufenden Fläche in ein Formwerkzeug unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband nebst der Materialrolle und dem Formwerkzeug.
Hierbei ist zu beachten, dass die vorgenannten Schritte zeitlich nicht unbedingt in der Reihenfolge der obigen Aufzählung der Schritte erfolgen müssen.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets, in ein Formwerkzeug, umfassend:
eine Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung von mindestens einer Materialrolle von einer aufgewickelten technischen Textilbahn, eine Abwickeleinrichtung mit einem Endlosförderband mit mindestens einer umlaufenden Fläche, wobei die Materialrolle relativ zum Endlosförderband so angeordnet oder anordbar ist, dass sie an die mindestens eine umlaufende Fläche des Endlosförderbands drückt, zum Abwickeln der Textilbahn von der Materialrolle durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands,
eine Fixiereinrichtung zum temporären Fixieren der Textilbahn zumindest über einen Teilbereich an der zumindest einen umlaufenden Fläche des Endlosförderbands,
eine Vorformeinrichtung zum Vorformen der geförderten Textilbahn durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung,
eine Konfektioniereinrichtung zum Konfektionieren der geförderten Textilbahn, wobei dies zumindest ein Vereinzeln der mittels des Endlosförderbands geförderten abzulegenden Textilbahn in einzelne Textilbahnzuschnitte umfasst, und
eine Verfahreinrichtung zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband nebst der Materialrolle und einem Formwerkzeug,
wobei das Endlosförderband zum Ablegen und ggf. auch Andrücken einer Textilbahn bzw. eines Textilbahnzuschnitts in ein Formwerkzeug eingerichtet ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst der Schritt der Bevorratung: Bevorratung von mindestens zwei auf eine jeweilige Materialrolle aufgewickelten technischen Textilbahnen, wobei die Längsachsen der Materialrollen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, umfasst der Schritt des Andrückens: Andrücken der Materialrollen an mindestens eine umlaufende Fläche eines Endlosförderbands, umfasst der Schritt des Abwickeins: Abwickeln der Textilbahnen von den Materialrollen und Zusammenführen der Textilbahnen zu einem Textillagenpaket durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands und Fixieren der Textilbahnen zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche, umfasst der Schritt des Vorformens: Vorformen des geförderten Textillagenpakets durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung, umfasst der Schritt des Konfektionierens: Konfektionieren des geförderten Textillagenpakets, wobei dies zumindest ein Vereinzeln des mittels des Endlosförderbands geförderten abzulegenden Textillagenpakets in einzelne Textillagenpaketzuschnitte umfasst, und umfasst der Schritt des Ablegens: Ablegen eines geförderten Textillagenpakets bzw. Textillagenpaketzuschnitts von der umlaufenden Fläche in ein Formwerkzeug unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband nebst den Materialrollen und dem Formwerkzeug.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens sind die mindestens zwei Materialrollen in Förderrichtung des Endlosförderbands hintereinander angeordnet.
Vorteilhafterweise werden die Textilbahnen durch Ansaugkräfte, oder elektrische Kräfte an der mindestens einen umlaufenden Fläche fixiert. Beispielsweise kann eine elektrische Anziehungskraft durch elektrostatisches Aufladen erzeugt werden. Die Ansaugkräfte können z.B. durch Unterdruck oder Differenzdruck erzeugt werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Formwerkzeug beim Ablegen stationär.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die technischen Textilbahnen aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Strukturen aufweisen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung von mindestens zwei Materialrollen von aufgewickelten technischen Textilbahnen, wobei die Längsachsen der Materialrollen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, gestaltet, sind die Materialrollen relativ zum Endlosförderband so angeordnet oder anordbar, dass sie an die mindestens eine umlaufende Fläche des Endlosförderbands drücken, und ist die Abwickeleinrichtung zum Abwickeln der Textilbahnen von den Materialrollen und Zusammenführen der Textilbahnen zu einem Textillagenpaket durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands gestaltet, ist die Fixiereinrichtung zum temporären Fixieren der Textilbahnen zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche des Endlosförderbands gestaltet, ist die Vorformeinrichtung zum Vorformen des geförderten Textill agenpakets durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung gestaltet, ist die Konfektioniereinrichtung zum Konfektionieren des geförderten Textillagenpakets, wobei dies zumindest ein Vereinzeln des mittels des Endlosförderbands geförderten abzulegenden Textillagenpakets in einzelne Textillagenpaketzuschnitte umfasst, gestaltet, und ist die Verfahreinrichtung zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband nebst den Materialrollen und einem Formwerkzeug gestaltet, wobei das Endlosförderband zum Ablegen und ggf. auch Andrücken eines Textillagenpakets bzw. eines Textillagenpaketzuschnitts in ein Formwerkzeug eingerichtet ist.
Vorteilhafterweise sind bei der Vorrichtung die Bevorratungseinrichtung und das Endlosförderband im Betrieb relativ zueinander translatorisch stationär. Zweckmäßigerweise sind die mindestens zwei Materialrollen in Förderrichtung des Endlosförderbands hintereinander anordbar.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Endlosförderband zumindest über einen Teilbereich eine Perforation auf oder ist luftdurchlässig und weist die Vorrichtung eine Ansaugeinrichtung zum Ansaugen von Textilbahnen an die umlaufende Fläche des Endlosförderbands auf.
Schließlich kann bei der Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Aufladeeinrichtung zum elektrostatischen Aufladen von Textilbahnen bzw. Textillagenpaketen oder des Endlosförderbands zum Halten von Textilbahnen an der mindestens einen umlaufenden Fläche des Endlosförderbands aufweist. Beispielsweise kann das Material durch elektrostatisches Aufladen an dem Endlosförderband anliegend gehalten werden.
Im Übrigen betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Verbindung mit einer Handhabungsvorrichtung, z. B. einem Industrieroboter oder einem Portalroboter.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mittels einer kontinuierlichen Zusammenführung der abzulegenden Textilien bzw. technischen Textilbahnen zu einem Lagenpaket bzw. Textillagenpaket und einer adaptiven Vorformung des Lagenpakets bzw. Textillagenpakets durch einen Prozessschritt mehrere Textilien auf einfache Weise in automatisierter Form in ein Formwerkzeug abgelegt werden können. Gemäß einer besonderen Ausführungsform dient ein mobiles Förderband als Träger eines Textillagenpakets und eine Umformeinheit zur aktiven Veränderung der Geometrie des Förderbands. Die resultierende Vorrichtung kann als ein Ablagekopf bzw. Effektor betrachtet werden.
Zumindest in einer besonderen Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Zusammenführung von mehreren technischen Textilbahnen zu einem Textillagenpaket, zum Transport des Textillagenpakets an einen definierten Ablageort und zur Ablage des Textillagenpakets mit einem an die Geometrie des Formwerkzeugs bzw. Bauteils anpassbaren Ablegekopfes. Durch die Erfindung wird eine schnellere und effizientere Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Bauteilen ermöglicht. Bei den Bauteilen kann es sich z. B. um sogenannte Nasenkanten an Rotorblättern handeln, die aus trockenen Glasfaserbahnen mittels Vakuuminfusionsverfahren zu einem Bauteil gefügt werden. Aktuell werden die einzelnen technischen Textilbahnen sequenziell durch Mitarbeiter in ein konkaves Formwerkzeug abgelegt, drapiert und besäumt. Durch die Kombination bspw. mit einem Portalroboter oder einer halbautomatischen Lösung können in einem Arbeitsschritt mehrere technische Textilbahnen in ein Formwerkzeug bereits drapiert abgelegt werden.
Die Erfindung kann auch als eine Vorrichtung und ein Verfahren für die kontinuierliche Handhabung/Ablage (Abwicklung, Förderung, kontinuierliche (Vor-) Formung und (Positionierung) von technischen Textilien mit Hilfe einer variablen einstellbaren Geometrie eines (Transport- und) Fertigungssystems bezeichnet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt/zeigen:
Fig. l eine isometrische Ansicht von einer Vorrichtung zum kontinuierlichen
Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht von einem Portalroboter mit der Vorrichtung von Fig. l;
Fig. 3 eine isometrische Ansicht von einer Vorrichtung zum kontinuierlichen
Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Seitenansicht von der Vorrichtung von Fig. l, wobei der
Übersichtlichkeit halber ein paar Komponenten weggelassen sind; Fig. 5 eine Vorderansicht von der Vorrichtung von Fig. 4;
Fig. 6 eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 4;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 4 und insbesondere die
Abschneidefunktion derselben;
Fig. 8 eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 7;
Fig. 9 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 4 und insbesondere die
Materialrollen-Höhenverstellfunktion derselben;
Fig. 10a eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 4 und insbesondere die
Umform-/Vorformfunktion derselben vor dem bzw. zu Beginn des Umformens/Verformens; eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 10a nach dem Umformen/Verformen; eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 10; mehrere Phasen eines Ablegeschrittes bei einem negativen Formwerkzeug eines Verfahrens zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; mehrere Phasen eines Ablegeschrittes bei einem positiven Formwerkzeug eines Verfahrens zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 14 eine Aktuatoren-Matrix einer Vorformeinrichtung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; aktive Umformbleche einer Vorformeinrichtung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; passive Umformbleche einer Vorformeinrichtung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 4 und insbesondere die Kantenregulierungsfunktion derselben;
Fig. 18-23 diverse Schritte eines Verfahrens zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein
Formwerkzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in perspektivischen Ansichten; und
Fig. 24-30 diverse Schritte des Verfahrens von Fig. 18-23 oder eines anderen
Verfahrens gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht.
Die Vorrichtung 10 in Fig. 1 weist eine Bevorratungseinrichtung 12 zur drehbaren Lagerung von zwei Materialrollen 14 und 16 (lediglich zur Unterscheidung der Textilbahnen gestrichelt dargestellt) von aufgewickelten technischen Textilbahnen 18 bzw. 20, wobei die Längsachsen Li bzw. L2 der Materialrollen 14 und 16 parallel zueinander verlaufen, eine Abwickel- und Zusammenführeinrichtung mit einem Endlosförderband 22 mit drei umlaufenden Flächen 24 (wobei in den übrigen Figuren der Einfachheit halber das Endlosförderband mit nur einer umlaufenden Fläche gezeigt ist), wobei die Materialrollen 14 und 16 relativ zum Endlosförderband 22 so anordbar sind, dass sie an die umlaufende Fläche(n) 24 des Endlosförderbands 22 drücken, zum Abwickeln der Textilbahnen 18 und 20 von den Materialrollen 14 bzw. 16 und Zusammenführen der Textilbahnen zu einem Textillagenpaket 26 (siehe bspw. Fig. 4) durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands 22, eine Fixiereinrichtung 28 (siehe bspw. Fig. 4) zum Fixieren der Textilbahnen 18 und 20 zumindest über einen Teilbereich der umlaufenden Fläche(n) 24 des Endlosförderbands 22, eine Vorform- bzw. Umformeinrichtung 30 (siehe bspw. Fig. 4 und 10a und 10b) zum Vorformen des geförderten Textillagenpakets 26 durch Verändern der Geometrie der umlaufenden Fläche 24 über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung u, eine Konfektioniereinrichtung 32 (siehe bspw. Fig. 4, 7 und 8) zum Konfektionieren des geförderten Textillagenpakets 26, wobei dies ein Vereinzeln des mittels des Endlosförderbands 22 geförderten abzulegenden Textillagenpakets 26 in einzelne Textillagenpaketzuschnitte 26a umfasst, und eine Verfahreinrichtung 34 (in Fig. 1 nicht gezeigt; aber in der Fig. 2 beispielhaft als Teil eines Portalroboters gezeigt) auf. Das Endlosförderband 22 bzw. die vorangehend beschriebene Vorrichtung 10 ist zum Ablegen und ggf. auch Andrücken eines Textillagenpakets 26 bzw. eines Textillagenpaketzuschnitts 26a eingerichtet.
Zur Befestigung an einer Handhabungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem in der Fig. 2 beispielhaft gezeigten Portalroboter 36, weist die Vorrichtung 10 zwei seitliche Längsträger 38 sowie in diesem Beispiel ein Gestell 40 auf. Das Gestell 40 weist eine bügelartige Form auf und umfasst einen Querträger 42 sowie zwei hiervon endseitig abstehende Stützen 44 auf. Der Querträger 42 kann bspw. mittig an einen Arm 46 (siehe Fig. 2) des Portalroboters 36 angeschlossen werden bzw. angeschlossen sein. In dem in der Fig. 2 gezeigten Beispiel dient die Vorrichtung 10 als ein Ablegekopf bzw. Effektor oder Endeffektor der Handhabungsvorrichtung (in diesem Beispiel Portalroboter 36).
In der Fig. 3 ist die Vorrichtung 10 mit einem Wagen 48 als Verfahreinrichtung verbunden bzw. darauf angebracht.
Die Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 1, wobei der Übersichtlichkeit halber die Längsträger 38 und das Gestell 40 weggelassen sind. Die Fig. 4 bis 11 dienen in erster Linie dazu, gewisse Einrichtungen und Funktionen der Vorrichtung den von Fig. 1 anhand von Beispielen zu erläutern. In den Figuren liegen die Materialrollen 14 und 16 zur besseren Unterscheidung vom Endlosförderband 22 nicht auf letzterem.
In der Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Längsachsen Li und L2 der Materialrollen 14 und 16 parallel zueinander und quer zur Umlaufrichtung u (entgegen dem Uhrzeigersinn) und im Abstand zueinander hintereinander angeordnet sind. Das Endlosförderband 22 weist eine Antriebsrolle 50 und eine Umlenkrolle 52 auf. Zudem umfasst die Fixiereinrichtung 28 mehrere Unterdruckkammern 54 sowohl im oberen mittleren Bereich als auch im unteren mittleren Bereich der umlaufenden Fläche 24. Die Stärke des Unterdrucks in den Unterdruckkammern 54 lässt sich über eine Volumenstromsteuerung bzw. -regelung 56 steuern bzw. regeln. Die umlaufende Fläche 24 weist zudem beispielsweise Perforationen (nicht gezeigt) auf. Mittels eines Aktuators 58, der auf die Umlenkrolle 52 einwirkt, wird das Endlosförderband bzw. die umlaufende Fläche 24 gespannt.
Ferner zeigt die Fig. 4 auch noch zwei zur Konfektioniereinrichtung 32 gehörige Schneidsysteme 60 und 62, wobei das Schneidsystem 60 zum Abschneiden der Textilbahn 18 und das Schneidsystem 62 zum Abschneiden der Textilbahn 20 dient. Dementsprechend ist das Schneidsystem 60 in Umlaufrichtung u vor der Materialrolle 14 und ist das Schneidsystem 62 in Umlaufrichtung u vor der Materialrolle 16 angeordnet.
Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht, d. h. in Fig. 4 von links, der Vorrichtung von Fig. 4 und Fig. 6 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 4. In der Fig. 7 sind die Schneidsysteme 60 und 62 in abgesenkter Position gezeigt, in der sie zum Schneiden quer zur Umlaufrichtung u (siehe auch Fig. 8) eingesetzt werden können. Anders als in der Fig. 7 gezeigt ist, erfolgt das Abschneiden der Textilbahnen 18 und 20 üblicherweise zeitlich nacheinander, und zwar vorzugsweise in der Abfolge, dass erst die Materialbahn 20 und dann die Materialbahn 18 abgeschnitten wird.
Durch die vertikalen Doppelpfeile in der Fig. 9 soll angedeutet werden, dass die Materialrollen 14 und 16 mittels eines Aktuators (nicht gezeigt) in der Höhe definiert positioniert werden können, wobei dies vorzugsweise für jede Materialrolle 14 und 16 separat erfolgt bzw. erfolgen kann. Durch die Höhenverstellbarkeit kann zum einen ermöglicht werden, den Kontakt zum laufenden Endlosförderband 22 zu unterbrechen und ggf. sogar mit einer aktiven Bremse (nicht gezeigt) ein (weiteres) Abwickeln zu verhindern, und zum anderen ermöglicht werden, bei der kontinuierlichen Ablage die immer kleiner werdenden Materialrollen 14 und 16 an das Endlosförderband 22 definiert anzudrücken.
Die Fig. 10a und 10b zeigen Seitenansichten der Vorrichtung 10 zu Beginn des Umformens/Vorformens des Endlosförderbands 22 und damit auch eines daran anliegenden Textillagenpakets 26 (siehe insbesondere die Pfeile in der Fig. 10a) und nach dem Umformen/Vorformen mittels Aktuatoren 64 der Vorformeinrichtung 30. In der Fig. 11 ist dies noch einmal in Vorderansicht gezeigt, wobei die Aktuatoren 64 gestrichelt dargestellt sind, da sie eigentlich von vorne nicht sichtbar sind.
Der Vorgang des Umformens bzw. Vorformens des Endlosförderbands 22 und damit auch des Textillagenpakets 26 ist noch einmal beispielhaft in der Fig. 12 für ein negatives Formwerkzeug 66 (von links nach rechts) dargestellt. Die Fig. 13 zeigt entsprechendes für ein negatives Formwerkzeug 68.
Die Vorformeinrichtung 30 kann bspw. eine Matrix aus Aktuatoren 70, wie in der Fig. 14 schematisch dargestellt ist, umfassen. Alternativ ist auch denkbar, dass die Vorformeinrichtung 30 bspw. aktive Umformbleche 72 (siehe Fig. 15) oder passive Umformbleche 74 (siehe Fig. 16) umfasst. Aufblasbare Säcke sind auch denkbar.
Aus der Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 4 ergibt sich eine „Kantenregulierungsfunktion". Durch zusätzliche Aktoren (nicht gezeigt) lassen sich die Materialrollen 14 und 16 insbesondere unabhängig voneinander in axialer Richtung bewegen (siehe Doppelpfeile). Dies ist vorteilhaft, um die Textilbahnen 18 und 20 definiert in Position zu halten und einen bestimmten Abstand zwischen den Textilbahnen einhalten zu können.
Die Fig. 18 bis 23 zeigen beispielhaft einige Schritte eines Verfahrens zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien in Form eines Textillagenpakets in ein Formwerkzeug 76 unter beispielhafter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einer der Fig. 1 bis 3 und/oder gemäß den Fig. 4 bis 17. Der Übersichtlichkeit halber sind wieder einige Komponenten, wie bspw. Längsträger 38 und Gestell 40 bzw. Wagen 48 weggelassen. Die Ablage kann bspw. mittels einer Handhabungsvorrichtung bzw. Vorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 durchgeführt werden. In der Fig. 18 wird die Vorrichtung 10 gerade auf oder über dem Formwerkzeug 76 positioniert und die Unterseite des Endlosförderbands 22 und damit auch das Textillagenpaket 26 mittels der Vorformeinrichtung 50 zumindest über einen Teilbereich umgeformt bzw. vorgeformt, um der Kontur des Formwerkzeugs 76 zu entsprechen oder zumindest daran in etwa angepasst zu sein. Dann wird die Vorrichtung 10 durch Verfahren in Längsrichtung des Formwerkzeugs 76 unter gleichzeitigem Andrücken an das Formwerkzeug 76 sowohl kontinuierlich abgelegt als auch kontinuierlich von den Materialrollen 14 und 16 nachgeliefert, indem die Materialrollen 14 und 16 an die Oberseite des Endlosförderbands 22 gedrückt und die Textilbahnen 18 und 20 durch das mittels der Antriebsrolle 50 in Umlaufrichtung u angetriebene Endlosförderband 22 zum Textillagenpaket 26 zusammengeführt und zum Ablagepunkt an der Unterseite des Endlosförderbands 22 geführt werden (s. Fig. 19).
In dem in der Fig. 20 gezeigten Stadium erfolgt ein Abschnitt der Textilbahn 20 mittels des Schneidsystems 62. Dadurch wird die Textilbahn 20 in einzelne Textillagenpaketzuschnitte 26a vereinzelt.
Im Anschluss daran erfolgt entsprechendes mittels des Schneidsystems 60 für die Textilbahn 18 (siehe Fig. 21).
Schließlich erfolgt in der Fig. 22 die Endablage.
Wie durch die Fig. 23 angedeutet wird, kann die Ablage von Textillagenpaketen bei einem nächsten Formwerkzeug 78 (kontinuierlich) fortfahren. Dazu kann sich die Vorrichtung 10 bspw. zu einem benachbarten stationären Formwerkzeug 78 bewegen bzw. bewegt werden, sich das nächste Formwerkzeug 78 auf die Vorrichtung 10 zu bewegen bzw. bewegt werden oder aber sowohl die Vorrichtung 10 als auch das Formwerkzeug 78 aufeinander zu bewegt werden.
Schließlich sind in den Fig. 24 bis 30 zumindest einige der in den Fig. 18 bis 23 gezeigten Schritte noch einmal in Seitenansicht dargestellt. Die Schritte können aber auch zu einem Verfahren gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehören. Beispielsweise sind die Schritte der Positionierung und Umformung/Vorformung (siehe Fig. 18) in den Fig. 24 bis 26 detaillierter gezeigt. In der Fig. 24 werden die Textilbahnen 16 und 18 zunächst einmal mit ihren vorderen Enden auf die umlaufende Fläche 24 des Endlosförderbands 22 gebracht und daran mittels der Fixiereinrichtung 28 fixiert und mittels des umlaufenden Endlosförderbands 22 zur Unterseite des Endlosförderbands 22 gefördert. Dann wird die umlaufende Fläche 24 des Endlosförderbands 22 mittels der Vorformeinrichtung 30 umgeformt bzw. vorgeformt. Dies betrifft auch das Textillagenpaket 26 (siehe Fig. 25). In der Fig. 26 beginnt dann das Ablegen des vorgeformten Textillagenpakets auf dem Formwerkzeug 76. Dies setzt sich dann gemäß Fig. 27 fort. Während des Transports bzw. der Förderung des Textillagenpakets 26 wird dies mittels der Konfektioniereinrichtung 32 in Textillagenpaketzuschnitte 26a unterteilt (siehe Fig. 28).
Die Fig. 29 und 30 zeigen dann die Endablage bzw. das Herausfahren der Vorrichtung 10.
Es sind durchaus noch andere Ausführungsformen und Alternativen denkbar.
Die hier gezeigten Vorrichtungen ermöglichen eine kontinuierliche Ablage von technischen Textilien in ein Formwerkzeug. Hierbei werden die einzelnen Materialrollen hintereinander auf der umlaufenden Fläche 24 positioniert. Die Material rollen werden auf diese Fläche gedrückt und sind in axialer Richtung fixiert, so dass eine Bewegung nur in Umlaufrichtung möglich ist. Durch die Bewegung der angetriebenen Fläche 24 werden die Materialrollen gedreht und wird das Textil von den Materialrollen abgewickelt. Zumindest in einer besonderen Ausführungsform ermöglicht die Vorrichtung, alle Materialrollen gleichzeitig und mit der gleichen und synchronisierten Abwickelgeschwindigkeit abzuwickeln. Dadurch lässt sich eine aufwendige Regelung einsparen und ist nur ein Antrieb notwendig. Die Vorrichtung kann eine oder auch mehrere Materialrollen aufnehmen und antreiben.
Hierbei können unterschiedliche Materialien bspw. technische Textilien, verwendet werden.
Durch eine definierte Anordnung der Materialrollen auf der umlaufenden Fläche 24 wird der Aufbau des Textillagenpakets 26 bestimmt. Der Durchmesser bzw. die Materiallänge auf den Materialrollen kann/können unterschiedlich sein. Durch einen erzeugten Differenzdruck innerhalb der Vorrichtung können die Textilien an die Vorrichtung fixiert werden. Durch diese Fixierung der Textilien auf der umlaufenden Fläche passen diese sich der Form der umlaufenden Fläche an und werden gefordert und vorgeformt. Der Differenzdruck ist variabel einstellbar.
Bestimmte Teilbereiche der Vorrichtung können geschlossen werden, so dass nur an definierten Teilbereichen eine Fixierung der Textilien herrscht.
Durch eine integrierte Zuschnitteinheit lassen sich die Textillagenpakete für das Formwerkezeug passend abschneiden.
Es können mehrere Zuschnitteinheiten integriert werden, um die einzelnen Textillagen separat zu schneiden oder eine Zuschnitteinheit schneidet das gesamte Textillagenpaket.
Wenn die benötigte Länge von den Materialrollen abgewickelt ist, wird mit der Konfektioniereinrichtung ein Abschnitt erzeugt, welcher quer oder auch unter einem beliebigen Winkel zur Ablegerichtung verläuft. Nach dem Zuschnitt des Textillagenpakets wird es bis zur Unterseite der Vorrichtung weitergefördert. Nach dem Ablegen des zugeschnittenen Textillagenpakets in das Formwerkzeug ist die Vorrichtung sofort bereit für die Ablage in ein weiteres Formwerkzeug.
Die Vorrichtung kann bspw. mittels eines Wagens über ein Formwerkzeug herübergefahren werden. Hierbei kann eine Person den Vorschub sowie das abgelegte Textillagenpaket kontrollieren und leere Materialrollen wechseln. Daneben besteht auch eine Implementierung bspw. an einem Portalroboter mittels einer Schnellkupplung. So kann die Vorrichtung in einem (teil)automatisierten Prozess integriert werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste Vorrichtung
Bevorratungseinrichtung
, 16 Materialrollen
, 20 Textilbahnen
Endlosförderband
Fläche
Textillagenpaket
a Textilbahnzuschnitt
Fixiereinrichtung
Vorformeinrichtung
Konfektioniereinrichtung
Verfahreinrichtung
Portalroboter
Längsträger
Gestell
Querträger
Stützen
Arm
Wagen
Antriebsrolle
Umlenkrolle
Unterdruckkammern
Volumenstromsteuerung/ -regelung
Aktuator
, 62 Schneidsystem
Aktuatoren
Formwerkzeug
Formwerkzeug
Aktuatoren
Umformbelche
Umformbleche
Formwerkzeug
Formwerkzeug
, L2 Längsachsen
Umlaufrichtung

Claims

Ansprüche
Verfahren zum kontinuierlichen Handhaben und Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets (26), in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78), umfassend die Schritte:
Bevorratung von mindestens einer auf eine Materialrolle (14, 16) aufgewickelten technischen Textilbahn (18, 20),
Andrücken der Materialroll (14, 16) an mindestens eine umlaufende Fläche (24) eines Endlosförderbands (22),
Abwickeln der Textilbahn (18, 20) von der Materialrolle (14, 16) durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands (22) und temporäres Fixieren der Textilbahn (18, 20) zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24),
Vorformen der geförderten Textilbahn (26) durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung,
Konfektionieren der geförderten Textilbahn (26), wobei dies zumindest ein Vereinzeln der mittels des Endlosförderbands (22) geförderten abzulegenden Textilbahn (26) in einzelne Textilbahnzuschnitte (26a) umfasst, und
Ablegen einer geförderten Textilbahn (26) bzw. eines Textilbahnzuschmtts (26a) von der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband (22) nebst der Materialrolle (14, 16) und dem Formwerkzeug (66; 68; 76; 78). Verfahren nach Anspruch l,
wobei der Schritt der Bevorratung umfasst: Bevorratung von mindestens zwei auf eine jeweilige Materialrolle (14, 16) aufgewickelten technischen Textilbahnen (18, 20), wobei die Längsachsen
(Li, L2) der Materialrollen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen,
wobei der Schritt des Ändrückens umfasst: Andrücken der Materialrollen (14, 16) an mindestens eine umlaufende Fläche (24) eines Endlosförderbands (22),
wobei der Schritt des Abwickeins umfasst: Abwickeln der Textilbahnen (18, 20) von den Materialrollen (14, 16) und Zusammenführen der Textilbahnen zu einem Textillagenpaket (26) durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands (22) und Fixieren der Textilbahnen (18, 20) zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24),
wobei der Schritt des Vorformens umfasst: Vorformen des geförderten Textillagenpakets (26) durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung,
wobei der Schritt des Konfektionierens umfasst: Konfektionieren des geförderten Textillagenpakets (26), wobei dies zumindest ein Vereinzeln des mittels des Endlosförderbands (22) geförderten abzulegenden Textillagenpakets (26) in einzelne Textilbahnzuschnitte (26a) umfasst, und
wobei der Schritt des Ablegens umfasst: Ablegen eines geförderten Textillagenpakets (26) bzw. Textilbahnzuschnitts (26a) von der umlaufenden Fläche (24) in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband (22) nebst den Materialrollen (14, 16) und dem Formwerkzeug (66; 68; 76; 78).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei Materialrollen (14, 16) in Förderrichtung des Endlosförderbands (22) hintereinander angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Textilbahnen (18, 20) durch Ansaugkräfte oder elektrische Kräfte an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) fixiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim Ablegen das Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) stationär ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die technischen Textilbahnen (18, 20) aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Strukturen aufweisen.
7. Vorrichtung (10) zum kontinuierlichen Ablegen von technischen Textilien, insbesondere in Form eines Textillagenpakets (26), in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78), umfassend:
eine Bevorratungseinrichtung (12) zur drehbaren Lagerung von mindestens einer Materialrolle (14, 16) von einer aufgewickelten technischen Textilbahn (18, 20,
eine Abwickeleinrichtung mit einem Endlosförderband (22) mit mindestens einer umlaufenden Fläche (24), wobei die Materialrollen (14, 16) relativ zum Endlosförderband (22) so angeordnet oder anordbar ist, dass sie an die mindestens eine umlaufende Fläche (24) des Endlosförderbands (22) drückt, zum Abwickeln der Textilbahn (18, 20) von der Materialrolle (14, 16) durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands (22),
eine Fixiereinrichtung (28) zum temporären Fixieren der Textilbahn (18, 20) zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) des Endlosförderbands (22), eine Vorformeinrichtung (30) zum Vorformen der geförderten Textilbahn (26) durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung,
eine Konfektioniereinrichtung (32) zum Konfektionieren der geförderten Textilbahn (26), wobei dies zumindest ein Vereinzeln der mittels des Endlosförderbands (22) geförderten abzulegenden Textilbahn (26) in einzelne Textilbahnzuschnitte (26a) umfasst, und
eine Verfahreinrichtung (34) zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband (22) nebst der Materialrolle (14, 16) und einem Formwerkzeug (66; 68; 76; 78),
wobei das Endlosförderband (22) zum Ablegen und ggf. auch Andrücken einer Textilbahn (26) bzw. eines Textilbahnzuschnitts (26a) in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) eingerichtet ist.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7,
wobei die Bevorratungseinrichtung (12) zur drehbaren Lagerung von mindestens zwei Materialrollen (14, 16) von aufgewickelten technischen Textilbahnen (18, 20), wobei die Längsachsen (Li, L2) der Materialrollen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, gestaltet ist,
die Materialrollen (14, 16) relativ zum Endlosförderband (22) so angeordnet oder anordbar sind, dass sie an die mindestens eine umlaufende Fläche (24) des Endlosförderbands (22) drücken, und die Abwickeleinrichtung zum Abwickeln der Textilbahnen (18, 20) von den Material rollen (14, 16) und Zusammenführen der Textilbahnen zu einem Textillagenpaket (26) durch Umlaufenlassen des Endlosförderbands (22) gestaltet ist, die Fixiereinrichtung (28) zum temporären Fixieren der Textilbahnen (18, 20) zumindest über einen Teilbereich an der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) des Endlosförderbands (22) gestaltet ist,
die Vorformeinrichtung (30) zum Vorformen des geförderten Textillagenpakets (26) durch Verändern der Geometrie der mindestens einen umlaufenden Fläche (24) über einen Teilbereich derselben in deren Umlaufrichtung gestaltet ist,
die Konfektioniereinrichtung (32) zum Konfektionieren des geförderten Textillagenpakets (26), wobei dies zumindest ein Vereinzeln des mittels des Endlosförderbands (22) geförderten abzulegenden Textillagenpakets (26) in einzelne Textillagenpaketzuschnitte (26a) umfasst, gestaltet ist, und
die Verfahreinrichtung (34) zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem gesamten Endlosförderband (22) nebst den Materialrollen (14, 16) und einem Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) gestaltet ist,
wobei das Endlosförderband (22) zum Ablegen und ggf. auch Andrücken eines Textillagenpakets (26) bzw. eines Textilbahnzuschnitts (26a) in ein Formwerkzeug (66; 68; 76; 78) eingerichtet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die mindestens zwei Materialrollen (14, 16) in Förderrichtung des Endlosförderbands (22) hintereinander anordbar sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Bevorratungseinrichtung (12) und das Endlosförderband (22) im Betrieb relativ zueinander translatorisch stationär sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Endlosförderband (22) zumindest über einen Teilbereich eine Perforation aufweist oder luftdurchlässig ist und die Vorrichtung eine Ansaugeinrichtung zum Ansaugen von Textilbahnen (18, 20) an die mindestens eine umlaufende Fläche des Endlosförderbands aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Vorrichtung eine Aufladeeinnchtung zum elektrostatischen Aufladen von Textilbahnen (18, 20) bzw. Textillagenpaketen (26) oder des Endlosförderbands (22) zum Halten von Textilbahnen an der mindestens einen umlaufenden Fläche des Endlosförderbands aufweist.
Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Verbindung mit einer Handhabungsvorrichtung, z. B. einem Industrieroboter oder einem Portalroboter (36).
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