DE102014221085A1 - Device and method for separating and depositing fiber material - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Herstellen von Faserplatinen (20) aufweisend einen Platinenträger (5, 15, 25) und mehrere, mindestens vier Ablegeschneidwerke (100, 200) zum Trennen von Fasermaterial (1, 11, 21), insbesondere von strang- oder bandförmigem Fasermaterial, in Abschnitte (2, 12, 22) und zum Ablegen der Abschnitte (2, 12, 22), wobei der Platinenträger (5, 15, 25) unter diesen Ablegeschneidwerken (100, 200) hindurch in zumindest eine Bewegungsrichtung (Y) verschiebbar ist, und wobei diese Ablegeschneidwerke (100, 200) im Wesentlichen stationär und derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Abschnitte (2, 12, 22) dieser Ablegeschneidwerke (100, 200) gleichzeitig nebeneinander auf den Platinenträger abgelegt werden können, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatinen (20) unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.Apparatus for producing fiber boards (20) comprising a platinum carrier (5, 15, 25) and a plurality of at least four Ableneidwerke (100, 200) for separating fiber material (1, 11, 21), in particular of strand or band-shaped fiber material, in Sections (2, 12, 22) and for laying down the sections (2, 12, 22), wherein the board carrier (5, 15, 25) is displaceable in at least one direction of movement (Y) underneath these laying-off tools (100, 200), and wherein these Able-cutters (100, 200) are substantially stationary and arranged side by side so that the sections (2, 12, 22) of these Able-cutters (100, 200) can be placed simultaneously next to each other on the board carrier, and a method for the production of Fiber boards (20) using such a device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatinen. Sogenannte Faserplatinen sind ebene oder leicht dreidimensionale Platten aus Fasermaterial, welche mehrere oft zahlreiche Lagen von Fasern aufweisen. Die Fasern können in den verschiedenen Lagen unterschiedliche Ausrichtung haben. Solche Faserplatinen werden als Halbzeuge für die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen verwendet. Sie können neben dem Fasermaterial zusätzlich Bindermaterial oder Matrixmaterial, d.h. Kunststoffmaterial, enthalten. Die weitere Verarbeitung der Faserplatinen erfolgt durch Umformen und Aushärten oder Konsolidieren. Es können zusätzlich auch noch Stanz- oder Schneidvorgänge vorgesehen werden. The invention relates to an apparatus and a method for producing fiber boards. So-called fiber blanks are flat or slightly three-dimensional sheets of fiber material, which often have multiple layers of fibers. The fibers may have different orientation in the different layers. Such fiber boards are used as semi-finished products for the production of components made of fiber-reinforced plastics. In addition to the fibrous material, they may additionally comprise binder material or matrix material, i. Plastic material, included. The further processing of the fiber boards is done by forming and curing or consolidating. In addition, punching or cutting operations can also be provided.
Ein Beispiel für die Herstellung von Faserplatinen, in diesem Fall solche, die bereits mit Matrixmaterial imprägniert sind (sogenannte Prepregplatten), findet sich in der
Ein Nachteil der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Faserplatinen ist deren relativ geringe Produktionsgeschwindigkeit. A disadvantage of the previously known methods and apparatus for the production of fiber boards is their relatively low production speed.
Gemessen wird die Produktionsgeschwindigkeit oft als Ablegerate, d.h. wieviel Fasermaterial in kg pro Zeiteinheit abgelegt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist die geringe Variationsmöglichkeit bei der Anordnung der Fasern bezüglich ihrer Ausrichtung innerhalb einer Lage und bei der Umstellung auf ein anderes Produkt. Um kleinere Bauteile in hohen Stückzahlen, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie, wirtschaftlich herstellen zu können, sind höhere Produktionsgeschwindigkeiten notwendig. The production speed is often measured as the rate of offsetting, i. how much fiber material can be stored in kg per unit of time. Another disadvantage is the small possibility of variation in the arrangement of the fibers with respect to their orientation within one layer and when switching to another product. In order to produce smaller components in high volumes, such as in the automotive industry, economically, higher production speeds are necessary.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das eine höhere Produktivität, insbesondere eine höhere Ablegerate bietet, bei hoher Genauigkeit und hoher Variationsmöglichkeit bezüglich der Faserausrichtung und der Anordnung. The object of the invention is to provide an apparatus and a method which offers a higher productivity, in particular a higher deposition rate, with high accuracy and high variability with respect to the fiber orientation and the arrangement.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Diese Vorrichtung enthält einen Platinenträger und mehrere, mindestens vier Ablegeschneidwerke zum Trennen von Fasermaterial, insbesondere von strang- oder bandförmigem Fasermaterial, in Abschnitte und zum Ablegen der Abschnitte. Diese Ablegeschneidwerke weisen je eine Trennwalze mit mehreren am Walzenumfang der Trennwalze angeordneten Messern und je eine Gegenwalze auf, die gegenläufig rotierbar sind und die so angeordnet sind, dass das Fasermaterial zwischen Trennwalze und Gegenwalze hindurchgeführt und dabei von einem der Messer im Zusammenwirken mit der Gegenwalze durchtrennt werden kann, so dass dadurch ein Abschnitt entsteht. Des Weiteren sind an der Gegenwalze oder an der Trennwalze mehrere integrierte Haltebereiche und mehrere Ablöseelemente vorhanden, so ausgebildet, dass jeweils zumindest einer der Haltebereiche eine Haltekraft auf einen jeweiligen Abschnitt ausüben kann, wodurch der Abschnitt an der Walze mit den Haltebereichen gehalten und nach dem Durchtrennen ein Stück mit dem Walzenumfang dieser Walze mitbewegt werden kann. Die Ablöseelemente sind so ausgebildet, dass sie zum Ablegen den Abschnitt vom Walzenumfang weg bewegen können und so dass der jeweilige Abschnitt nach dieser Mitbewegung an der Walze abgelegt werden kann. Der Platinenträger ist dabei unter den Ablegeschneidwerken hindurch in zumindest eine Bewegungsrichtung (Y) verschiebbar und die Ablegeschneidwerke sind im Wesentlichen stationär und derart nebeneinander angeordnet, dass die Abschnitte dieser Ablegeschneidwerke gleichzeitig nebeneinander auf den Platinenträger abgelegt werden können.According to the invention the object is achieved by a device according to
Die Vorteile bestehen darin, dass durch das gut automatisierbare Schneiden der Abschnitte mithilfe von Walzen und das parallele Ablegen von Abschnitten aus mehreren Ablegeschneidwerken auf den Platinenträger sehr hohe Ablegeraten realisiert werden können, was bisher nicht möglich war. Dabei wird durch das Halten der Abschnitte an der Walzenoberfläche und das kontrollierte Ablegen der Abschnitte über Stempelelemente trotzdem eine gute Genauigkeit beim Ablegen mit gleichzeitig hoher Flexibilität erreicht. Insbesondere sind Ablegeraten zwischen 5 und 8 kg/h pro Ablegeschneidwerk möglich. Damit sind mit der Vorrichtung Ablegeraten von deutlich mehr als 20 kg/h möglich. Und noch weit darüber hinaus, wenn zum Beispiel 8, 10 oder noch mehr Ablegeschneidwerke nebeneinander vorhanden sind. The advantages are that the well-automatable cutting of the sections with the help of rollers and the parallel depositing of sections from several depositing devices on the board carrier can realize very high deposition rates, which was previously not possible. In this case, the holding of the sections on the roller surface and the controlled depositing of the sections via stamping elements nevertheless achieve a good accuracy in depositing with simultaneously high flexibility. In particular, deposition rates of between 5 and 8 kg / h per Ableverzindewerk are possible. Thus, with the device deposition rates of significantly more than 20 kg / h are possible. And far beyond, for example, if there are 8, 10 or even more Able-cutters side by side.
Unter im Wesentlichen stationär wird verstanden, dass die einzelnen Ablegeschneidwerke so ausgeführt sind, dass sie im Betrieb keine größeren translatorischen Bewegungen machen. Die Ablegeschneidwerke können allenfalls um geringe Stellwege (ΔX, ΔY, ΔZ), die insbesondere kleiner sind als die Länge A der Abschnitte, in ihrer stationären Position verschoben werden und/oder um die senkrecht zum Platinenträger gedachte Z-Achse gedreht werden. Die Länge A ist die geschnittene Länge der Abschnitte. Substantially stationary is understood to mean that the individual Able-cutting plants are designed so that they are no larger in operation make translational movements. At best, the depositing units can be displaced in their stationary position by small adjustment paths (.DELTA.X, .DELTA.Y, .DELTA.Z) which are in particular smaller than the length A of the sections and / or can be rotated about the Z axis which is perpendicular to the board carrier. The length A is the cut length of the sections.
Als Fasermaterial kommen beispielsweise Rovings, Faserstränge oder Bänder, insbesondere unidirektionale Faserbänder, Gewebebänder, Gelegebänder oder Vliesbänder in Frage. Die Fasern für das Fasermaterial können Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern oder andere Fasern sein. Ein Faserstrang kann aus verdrehten oder versponnenen Fasern bestehen. Ein Faserstrang aus zahlreichen Fasern, die unverdreht gleichzeitig von einer Spule oder aus einem Knäuel abgewickelt werden, nennt man Garnbündel oder Roving. Dabei können die Rovings aus bis zu mehreren Zehntausend endlosen, parallel angeordneten Einzelfasern, die auch Filamente genannt werden, bestehen. Wird ein Roving als Fasermaterial eingesetzt, so wird dieser bevorzugt vor dem Trennen aufgespreizt, so dass die Fasern nebeneinander liegen und in dieser Lage vom Haltebereich gehalten und anschließend abgelegt werden. Das Fasermaterial besteht bevorzugt überwiegend oder vollständig aus Fasern. Es kann aber durchaus auch Bindermaterial oder Matrixmaterial enthalten. Und das Fasermaterial kann auch größere Mengen Binder- oder Matrixmaterial enthalten, zum Beispiel wenn sogenanntes Prepreg, insbesondere Thermoplast-Prepreg, verarbeitet wird. Prepreg ist ein Fasermaterial, das bereits mit Matrixmaterial imprägniert ist, welches später beispielsweise nach dem Umformen ausgehärtet oder konsolidiert wird. Als Matrixmaterial kommen Duromer, wie z.B. Epoxy-Harz oder Thermoplast in Frage. Rovings, fiber strands or tapes, in particular unidirectional fiber tapes, fabric tapes, fabric tapes or nonwoven tapes come into consideration as fiber material. The fibers for the fibrous material may be carbon fibers, glass fibers, aramid fibers or other fibers. A fiber strand may consist of twisted or spun fibers. A fiber strand of numerous fibers untwisted simultaneously unwound from a bobbin or from a ball is called yarn bundle or roving. The rovings can consist of up to several tens of thousands of endless, parallel single fibers, which are also called filaments. If a roving is used as the fiber material, it is preferably spread apart before separation, so that the fibers lie next to one another and are held in this position by the holding region and then deposited. The fiber material preferably consists predominantly or completely of fibers. However, it can also contain binder material or matrix material. And the fiber material may also contain larger amounts of binder or matrix material, for example when so-called prepreg, in particular thermoplastic prepreg, is processed. Prepreg is a fiber material that is already impregnated with matrix material, which is later cured or consolidated, for example, after forming. The matrix material used is duromer, e.g. Epoxy resin or thermoplastic in question.
Es können ebenso mehrere Rovings oder Faserstränge oder Bänder gleichzeitig nebeneinander einem Ablegeschneidwerk zugeführt und in Abschnitte getrennt werden. Die Abschnitte werden in der Breite dann von mehreren Faserstränge oder Bändern gebildet. Die Breite der Abschnitte ist bevorzugt zwischen 10 und 100 mm. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere auch längere Abschnitte hergestellt und mit hoher Ablegerate kontrolliert abgelegt werden. Bevorzugte Längen für die Abschnitte sind zwischen 10 und 300 mm, besonders bevorzugt zwischen 40 und 100 mm. Bevorzugt sind die Abstände der benachbarten Messer auf dem Walzenumfang der Trennwalze entsprechend ausgelegt. It is also possible to feed several rovings or fiber strands or ribbons at the same time next to each other to a cutting-off plant and separate them into sections. The sections are then formed in width by several fiber strands or ribbons. The width of the sections is preferably between 10 and 100 mm. With the device according to the invention, in particular, longer sections can be produced and stored in a controlled manner with a high deposition rate. Preferred lengths for the sections are between 10 and 300 mm, more preferably between 40 and 100 mm. Preferably, the distances of the adjacent blades on the roll circumference of the separation roller are designed accordingly.
Bevorzugt haben die Trennwalzen jeweils maximal 20, besonders bevorzugt jeweils
Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung, finden sich in den Unteransprüchen. Further advantageous features of the embodiment according to the invention can be found in the subclaims.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind eine oder mehrere Transfereinheiten vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, dass die jeweiligen Abschnitte von den Ablöseelementen zunächst auf der Oberfläche der Transfereinheit abgelegt werden und dann von dort auf den Platinenträger übertragen werden können. Als mögliche Transfereinheit kommt beispielsweise eine Saugwalze oder ein Vakuumförderband in Frage. Die Drehrichtung der Saugwalze bzw. des Vakuumförderbandes ist bevorzugt quer, besonders bevorzugt senkrecht zur Drehachse der Walze des Ablegeschneidwerkes. Es kann zu einem einzelnen Ablegeschneidwerk eine jeweilige Transfereinheit zugeordnet werden oder es können mehrere Ablegeschneidwerke ihre Abschnitte nebeneinander auf der Oberfläche einer Transfereinheit ablegen, so dass die Abschnitte dann gemeinsam von der Transfereinheit auf den Platinenträger übertragen werden. Es könnte auch nur eine einzige gemeinsame Transfereinheit vorhanden sein, auf deren Oberfläche alle Ablegeschneidwerke ihre Abschnitte ablegen. In a further preferred embodiment, one or more transfer units are provided, which are designed such that the respective sections are initially deposited by the removal elements on the surface of the transfer unit and can then be transferred from there to the board carrier. As a possible transfer unit, for example, a suction roll or a vacuum conveyor belt comes into question. The direction of rotation of the suction roll or of the vacuum conveyor belt is preferably transversely, particularly preferably perpendicular to the axis of rotation of the roll of the Ablegenauwerkes. It can be assigned to a single Able trimming a respective transfer unit or it can deposit more Ablelegewerke their sections side by side on the surface of a transfer unit, so that the sections are then transferred together from the transfer unit to the board carrier. There could also be only a single common transfer unit, on the surface of all Able-cutters put their sections.
Der Vorteil einer vorhandenen Transfereinheit ist, dass damit ein gewisser Abstand zwischen Ablegeschneidwerk und Platinenträger überbrückt werden kann, was die Vorrichtung flexibler macht. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Transfereinheit eine Anziehungskraft (zum Beispiel durch Vakuum) auf die Abschnitte ausgeübt werden kann und somit eine kontrollierte Abnahme vom Ablegeschneidwerk möglich ist. Insbesondere kann damit eine immer gleiche Anziehungskraft ausgeübt werden. Beim Platinenträger ist dies nicht so einfach möglich, so würde sich zum Beispiel bei Verwendung einer Vakuumansaugung die Anziehungskraft bei der Ablage mehrerer Lagen deutlich reduzieren und würde nicht mehr wirken. The advantage of an existing transfer unit is that it allows a certain distance to be bridged between the depositing unit and the board carrier, which makes the device more flexible. Another advantage is that through the transfer unit an attractive force (for example by vacuum) can be exerted on the sections and thus a controlled decrease of the Able trimming plant is possible. In particular, this can always exercise the same attraction. With platinum support, this is not so easy, as would be the case, for example, when using a Vakuumansaugung the attraction in the storage of multiple layers significantly reduced and would not work.
In einer weiteren Ausführung ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass der geringste Abstand beim Ablegen zwischen Ablöseelement und Platinenträger bzw. zwischen Ablöseelement und Oberfläche der Transfereinheit – je nachdem ob eine Transfereinheit vorhanden ist oder nicht – zwischen 0 und 70 mm, bevorzugt zwischen 1 und 10 mm. Dadurch ist ein kontrolliertes Ablegen durch die Ablöseelemente auch bei hoher Geschwindigkeit möglich. Insbesondere bei Verwendung von radial verschiebbaren Stempelelementen kann der Abstand der ausgefahrenen Stempelelemente zur Fläche, auf die abgelegt wird, größer als 0 mm sein, d.h. die Stempel berühren diese Fläche beim Ablegen nicht. Dadurch wird vermieden, dass bereits abgelegte Abschnitte nachträglich verschoben werden. Außerdem werden Verschleiß, Faserschädigung und unerwünschte Geräuschentwicklung reduziert. In a further embodiment, the device is designed such that the smallest distance when depositing between the detachment element and platinum carrier or between the detachment element and the surface of the transfer unit - depending on whether a transfer unit is present or not - between 0 and 70 mm, preferably between 1 and 10 mm. As a result, a controlled depositing by the release elements is possible even at high speed. In particular, when using radially displaceable punch elements, the distance of the extended punch elements to the surface is placed on the greater than 0 mm, ie the stamp do not touch this surface when placing. Thereby It avoids that already stored sections are postponed. In addition, wear, fiber damage and unwanted noise are reduced.
Außerdem können an der Vorrichtung eine oder mehrere Binderauftragseinrichtungen vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass sie Bindermaterial auf die Abschnitte auftragen können. Dies kann vor dem Ablegen der Abschnitte, zum Beispiel auf der Transfereinheit erfolgen, oder nach dem Ablegen auf dem Platinenträger. Als Bindermaterial kommen beispielsweise Kleber oder Thermoplast oder Matrixmaterial in Frage. Das Bindermaterial kann als Lösung oder Schmelze oder Harz oder Pulver aufgetragen werden. In addition, one or more binder application devices may be provided on the device, which are arranged so that they can apply binder material on the sections. This can be done before the sections are deposited, for example on the transfer unit, or after being deposited on the board carrier. As a binder material, for example, adhesive or thermoplastic or matrix material in question. The binder material can be applied as a solution or melt or resin or powder.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ablöseelemente als im Wesentlichen radial verschiebbare Stempelelemente ausgeführt sind. Dadurch kann der Abschnitt zuverlässig von der Walzenoberfläche weg bewegt werden. Diese Bewegung der Stempelelemente kann beispielsweise durch eine Kulissenführung erfolgen. Die Ablöseelemente können aber auch entsprechend angeordnete Abschäldrähte oder Abblaseelemente sein. It when the release elements are designed as substantially radially displaceable punch elements is particularly advantageous. This allows the section to be reliably moved away from the roll surface. This movement of the stamp elements can be done for example by a slotted guide. However, the release elements can also be correspondingly arranged peel-off wires or blow-off elements.
Alternativ oder zusätzlich zur Ausführung als Stempelelement können die Ablöselelemente als Halteelemente mit integriertem Haltebereich ausgeführt sein. Zum Beispiel derart, dass die Halteelemente besaugt werden. Zum Ablegen kann die Vakuumversorgung unterbrochen werden und/oder es wird ein Abblasen aktiviert.Alternatively or in addition to the execution as a stamp element, the Ablöselelemente can be designed as holding elements with integrated holding area. For example, such that the holding elements are sucked. To store the vacuum supply can be interrupted and / or it is activated a blow.
Die Haltebereiche am Stempelelement oder auf der Oberfläche der Walze können so ausgeführt sein, dass die Haltekraft durch Vakuum an einer gelochten oder durchlässigen Fläche aufgebracht wird. Wobei eine Vakuumversorgung vorgesehen ist, die in dem Umfangsbereich, in dem der Abschnitt abgelegt werden soll, abschaltbar ist oder unterbrochen werden kann. Alternativ kann die Haltekraft durch elektrostatische Anziehung erzeugt werden. Denkbar sind auch mechanische Elemente, wie Klammern oder Nadeln. The holding areas on the stamp element or on the surface of the roller may be designed such that the holding force is applied by vacuum to a perforated or permeable surface. Wherein a vacuum supply is provided, which can be switched off or interrupted in the peripheral region in which the section is to be stored. Alternatively, the holding force may be generated by electrostatic attraction. Also conceivable are mechanical elements, such as staples or needles.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Schneidwerke in zwei oder mehr Reihen in Bewegungsrichtung (Y) des Platinenträgers hintereinander angeordnet, insbesondere so dass die Ablegeschneidwerke einer Reihe auf Lücke zu den Schneidwerken der anderen Reihe angeordnet sind. Bei mehreren Reihen zum Beispiel drei oder vier Reihen können die Ablegeschneidwerke jeweils kaskadenartig versetzt zueinander angeordnet sein. Durch Verschieben des Platinenträgers in Bewegungsrichtung (Y) und mehrfaches Ablegen von Abschnitten kann so nach und nach eine geschlossene Faserlage auf dem Platinenträger abgelegt werden. Die Gesamtbreite der abgelegten Lage ergibt sich aus der Anzahl der nebeneinander angeordneten Ablegeschneidwerke und der Länge der Abschnitte. Besonders bevorzugt sind so viele Ablegeschneidwerke nebeneinander vorgesehen, dass sie die gesamte Breite der gewünschten Faserplatine mit einem Ablegevorgang abdecken. Bei einer Abschnittlänge von beispielsweise 100 mm und 12 Ablegeschneidwerken in drei Reihen zu je vier Ablegeschneidwerken auf Lücke angeordnet, ergibt sich damit eine Ablegebreite von 1,2 m für die Faserplatine. Durch die Anordnung in mehreren Reihen entsteht genug Platz für die Ablegeschneidwerke und ihre Antriebs- und Versorgungseinheiten, ohne dass sie kollidieren würden und ohne dass Lücken in der Faserlage zwischen den abgelegten Abschnitten entstehen. In a particularly advantageous embodiment, the cutting units in two or more rows in the direction of movement (Y) of the platinum carrier are arranged one behind the other, in particular so that the Ablewechswerke one row are arranged on the gap to the cutting units of the other row. In the case of several rows, for example three or four rows, the depositing plants can each be arranged in cascade offset from one another. By moving the platinum carrier in the direction of movement (Y) and repeatedly depositing sections, a closed fiber layer can gradually be deposited on the platinum carrier. The total width of the deposited layer results from the number of side-by-side Ableneidwerke and the length of the sections. With particular preference, so many Able-cutters are provided next to each other that they cover the entire width of the desired fiber board with a deposition process. With a section length of, for example, 100 mm and 12 Ableneidwerken arranged in three rows of four Ableneidwerken on gap, this results in a deposit width of 1.2 m for the fiber board. The arrangement in several rows creates enough space for the Able-cutters and their drive and supply units without them colliding and without gaps in the fiber layer between the deposited sections.
Die Ablegeschneidwerke können so ausgeführt sein, dass sie um geringe Stellwege (ΔX, ΔY, ΔZ), die kleiner sind als die Länge A der Abschnitte, in ihrer stationären Position verschoben werden können. Des Weiteren können sie gegebenenfalls um die senkrecht zum Platinenträger gedachte Z-Achse drehbar ausgeführt sein. Durch diese Stellbewegungen ist eine Einstellung der genauen Ausrichtung und Orientierung der Abschnitte auf dem Platinenträger möglich. Damit ist auch ein bogenförmiges Ablegen der Abschnitte möglich. Durch eine Stellbewegung in Z-Richtung können auch leicht dreidimensional ausgebildete Platinenträger belegt werden. D.h. somit können leicht vorgeformte Faserplatinen hergestellt werden. Die Bewegung, um nacheinander verschiedene Bereiche einer Faserlage ablegen zu können erfolgt nicht über eine Bewegung der Ablegeschneidwerke, sondern über eine Bewegung des Platinenträgers. Die Stellwege sind nur vorgesehen um das Ablagemuster oder die Ablagegenauigkeit zu beeinflussen. The Able-cutters can be designed so that they can be moved in their stationary position by small travel paths (.DELTA.X, .DELTA.Y, .DELTA.Z) that are smaller than the length A of the sections. Furthermore, they may optionally be designed to be rotatable about the Z-axis, which is intended perpendicular to the platinum carrier. These adjusting movements make it possible to adjust the exact alignment and orientation of the sections on the board carrier. Thus, a bow-shaped placement of the sections is possible. By an adjusting movement in the Z direction also easily trained three-dimensional platinum carrier can be occupied. That thus easily preformed fiber boards can be made. The movement in order to successively deposit different areas of a fiber layer is not done by a movement of the Ableneidwerke, but via a movement of the platinum carrier. The travel ranges are only intended to influence the placement pattern or the placement accuracy.
Vorteilhaft ist es, wenn die verschiedenen Ablegeschneidwerke einzeln gesteuert werden können. Dadurch kann die genaue Ablageposition, die Spreizung oder eine andere Einstellung positionsgenau gesteuert werden. It is advantageous if the different Ableneidwerke can be controlled individually. As a result, the exact storage position, the spread or another setting can be precisely controlled.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Platinenträger zusätzlich zur Bewegungsrichtung Y auch quer dazu in X-Richtung und/oder in der Höhe Z bewegt werden kann. Dadurch können auch breitere Faserplatinen als es der Anzahl der Ablegeschneidwerke entspricht, hergestellt werden. Außerdem kann der Platinenträger auch um die senkrecht dazu gedachte Z-Achse drehbar ausgeführt sein, so dass verschiedene Winkel für die Faserausrichtung in den einzelnen Faserlagen erzeugt werden können. Furthermore, it is advantageous if the platinum carrier can also be moved transversely thereto in the X direction and / or in the height Z in addition to the movement direction Y. As a result, it is also possible to produce wider fiber blanks than the number of Able-cutters. In addition, the board carrier can also be designed to be rotatable about the Z-axis, which is intended to be perpendicular thereto, so that different angles for the fiber alignment in the individual fiber layers can be produced.
Um eine effiziente Produktion höherer Stückzahlen zu ermöglichen, kann der Platinenträger eine Trägerplatte oder eine Folie sein, welche auf einem zumindest in Bewegungsrichtung (Y) bewegbaren Tisch angeordnet ist. Nach dem Ablegen der Faserplatine kann diese zusammen mit der Trägerplatte oder mit der Folie entnommen und weiterverarbeitet werden. In order to enable an efficient production of higher numbers of pieces, the board carrier can be a carrier plate or a foil which is mounted on at least one direction of movement (Y). movable table is arranged. After the fiber board has been deposited, it can be removed together with the carrier plate or with the film and further processed.
Um die Flexibilität und die Ablegerate noch weiter zu erhöhen können zusätzliche Ablegeschneidwerke vorhanden sein, die geeignet sind weiteres Fasermaterial in Abschnitte zu trennen und diese Abschnitte auf dem Fasermaterial abzulegen, das den Ablegeschneidwerken zugeführt wird. Bevorzugt sind die Achsen der Walzen des weiteren Ablegeschneidwerkes quer zu den Walzenachsen des anderen Ablegeschneidwerkes ausgerichtet. Somit können sogenannte biaxiale oder multiaxiale Faserabschnitte erzeugt und abgelegt werden. In order to further increase flexibility and deposition rate, additional leveling machines may be provided which are capable of separating further fiber material into sections and depositing these sections on the fibrous material fed to the leveling machines. Preferably, the axes of the rollers of the further Able trimming work are aligned transversely to the roll axes of the other Ableverzingwerkes. Thus, so-called biaxial or multi-axial fiber sections can be created and stored.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Dabei werden unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die folgenden Schritte a)–d) nacheinander ausgeführt:
- a) Trennen eines jeweiligen Abschnittes vom Fasermaterial gleichzeitig in den mehreren Ablegeschneidwerken,
- b) Halten des jeweiligen Abschnittes an der Gegenwalze oder an der Trennwalze und Mitbewegen des Abschnittes mit dem Walzenumfang dieser Walze gleichzeitig in den mehreren Ablegeschneidwerken,
- c) Nebeneinander-Ablegen der jeweiligen Abschnitte gleichzeitig durch die mehreren Ablegeschneidwerke, und
- d) Bewegen des Platinenträgers in zumindest eine Bewegungsrichtung (Y),
- e) Mehrmalige Wiederholung der Schritte a)–d), derart dass eine Lage aus Abschnitten auf dem Platinenträger erzeugt wird,
- a) separating a respective section of the fiber material simultaneously in the several Able-cutters,
- b) holding the respective section on the counter-roller or on the separating roller and moving the section with the roller circumference of this roller simultaneously in the several Able-trimming works,
- c) juxtaposition of the respective sections at the same time by the multiple Able-cutters, and
- d) moving the platinum carrier in at least one direction of movement (Y),
- e) repeated repetition of steps a) -d) in such a way that a layer of sections is produced on the board carrier,
Somit wird in effizienter Weise und mit hoher Genauigkeit sowie hoher Flexibiltät bezüglich der Ausgestaltung der Faseranordnung eine Faserplatine erzeugt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dieses Verfahren sehr gut automatisierbar ist. Das Verfahren kann gut an verschiedene Produkte, d.h. an verschiedene Vorgaben für den Lagenaufbau oder die Größe der Faserplatine angepasst werden. Zudem können die Faserplatinen, die aus einzelnen Abschnitten aufgebaut sind, sehr gut verformt werden. Damit bieten sie ein gutes Ausgangsmaterial für die Herstellung verschiedener und auch komplexerer Bauteile. Thus, a fiber board is produced in an efficient manner and with high accuracy and high flexibility with respect to the configuration of the fiber arrangement. Another advantage is that this method is very easy to automate. The process can be well adapted to various products, i. adapted to different specifications for the layer structure or the size of the fiber board. In addition, the fiber boards, which are made up of individual sections, can be deformed very well. Thus, they provide a good starting material for the production of various and more complex components.
Um eine Faserlage zu fixieren, kann vorteilhafterweise auf die Abschnitte nach dem Ablegen Bindermaterial aufgetragen werden, wobei dieser Binderauftrag insbesondere zwischen Schritt c) und d) oder insbesondere nach Schritt e) und vor Ablegen einer weiteren Lage erfolgt. Der Binderauftrag kann bei Vorhandensein einer Transfereinheit auch nach dem Ablegen der Abschnitte auf der Oberfläche der Transfereinheit und vor Übertragen auf den Platinenträger erfolgen. In order to fix a fiber layer, binder material may advantageously be applied to the sections after deposition, this binder application taking place in particular between step c) and d) or in particular after step e) and before depositing another layer. The binder application can be carried out in the presence of a transfer unit even after placing the sections on the surface of the transfer unit and before transferring to the board carrier.
In einer weiteren Ausführung, insbesondere wenn der Platinenträger eine Trägerplatte oder eine Folie ist und insbesondere wenn das Bindermaterial pulverförmig aufgetragen wird, kann der Platinenträger mit einer Lage oder mit mehreren Lagen bzw. mit einer Faserplatine aus dem Bereich der Ablegeschneidwerke herausbewegt werden und in den Bereich einer Heizeinrichtung bewegt werden. Die Heizeinrichtung kann das Bindermaterial durch Erwärmen aktivieren. So können im Wechsel auf einem Platinenträger Faserlagen bzw. Faserplatinen abgelegt und anschließend das Bindermaterial aktiviert werden. In a further embodiment, in particular when the platinum carrier is a carrier plate or a foil and in particular when the binder material is applied in powder form, the platinum carrier can be moved out of the region of the Able-confiser with one layer or with several layers or with a fiber plate and into the region a heating device to be moved. The heater may activate the binder material by heating. For example, fiber layers or fiber boards can be deposited alternately on a platinum carrier, and then the binder material can be activated.
Der der Platinenträger kann zudem nach Schritt e) und vor Ablegen einer weiteren Lage in eine Richtung (X) quer zur Bewegungsrichtung (Y) verschoben und/oder in einer Drehrichtung (C) um die Achse Z gedreht werden. Dadurch sind versetze Faserlagen und Faserlagen mit unterschiedlicher Hauptfaserrichtung möglich. Somit lassen sich mit der Vorrichtung sehr flexibel verschiedene Faserplatinen mit angepasster Lagenstruktur herstellen. The platinum carrier can also be moved after step e) and before depositing another layer in a direction (X) transversely to the direction of movement (Y) and / or rotated in a rotational direction (C) about the axis Z. As a result, shifted fiber layers and fiber layers with different main fiber direction are possible. Thus, with the device very flexible different fiber boards can be produced with adapted layer structure.
Insbesondere können die Ablegeschneidwerke auch so ausgeführt sein, wie die in der noch unveröffentlichten Anmeldung
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen: By way of embodiments, further advantageous embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. The features mentioned can not only be implemented advantageously in the illustrated combination, but also individually combined with each other. The figures show in detail:
Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. In
In
Die Kulissenführung
Gegebenenfalls kann auch der Tisch so ausgeführt sein, dass er eine Haltekraft auf die abgelegten Abschnitte ausübt, beispielsweise kann er als Vakuumtisch mit besaugter Oberfläche oder mit elektrostatischer Aufladung ausgeführt sein. In bevorzugter Ausführung können die Stempelelemente, hier als Halteelemente
In
Die Darstellung in
In
Die Darstellung in
Die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1a, 11, 211, 1a, 11, 21
- Fasermaterial fiber material
- 2, 2a, 12, 222, 2a, 12, 22
- Abschnitt section
- 3, 3a, 13, 233, 3a, 13, 23
- Gegenwalze backing roll
- 4, 4a, 14, 244, 4a, 14, 24
- Trennwalze separation roller
- 5, 5a5, 5a
- Ablegetisch stacking table
- 6, 6a, 16, 266, 6a, 16, 26
- Messer knife
- 7, 7a, 277, 7a, 27
- Halteelement retaining element
- 8, 288, 28
- Walzenumfang roll circumference
- 99
- Transfereinheit transfer unit
- 1010
- Vakuumabdeckung vacuum cover
- 15, 15a15, 15a
- Trägerplatte support plate
- 1717
- Haltebereich holding area
- 1919
- Stempelelement stamp element
- 2020
- Faserplatine fiber board
- 25, 25a25, 25a
- Folie foil
- 2929
- Vertiefung deepening
- 3030
- Abdichtung seal
- 3131
- Laufrolle caster
- 3232
- Federelement spring element
- 3333
- Vakuumanschluss vacuum connection
- 34, 130, 230, 33034, 130, 230, 330
- Binderauftragseinrichtung Binder application device
- 3636
- Kulissenführung link guide
- 3737
- Vakuumstutzen vacuum port
- 3838
- Stufensprung der Anschlagkante Increment of the stop edge
- 3939
- Anschlagkante stop edge
- 4040
- Anpresswalze pressure roller
- 100 100
- Ablegeschneidwerk der ersten Reihe Ablegenauwerk the first row
- 110110
- zusätzliches Ablegeschneidwerk additional Ableverzwerk
- 120, 220120, 220
- Antriebs- und Versorgungsvorrichtung Drive and supply device
- 200200
- Ablegeschneidwerk der zweiten Reihe Ablezwewerk the second row
- AA
- Länge des Abschnitts Length of the section
- BB
- Ablegebreite deposit width
- ΔC.DELTA.C
- Drehung um Z-Achse Rotation about Z-axis
- ΔX.DELTA.X
- kleine Verschiebung in X-Richtung small shift in the X direction
- ΔY.DELTA.Y
- kleine Verschiebung in Y-Richtung small shift in the Y direction
- ΔZ.DELTA.Z
- kleine Verschiebung in Z-Richtung small shift in the Z direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0606830 A1 [0002] EP 0606830 A1 [0002]
- DE 102013224835 [0031] DE 102013224835 [0031]
Claims (15)
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-
2014
- 2014-10-17 DE DE102014221085.2A patent/DE102014221085A1/en not_active Withdrawn
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