DE102009050906B4

DE102009050906B4 - Apparatus and method for providing a plurality of cut length rovings of defined length from an endless roving and machine for reinforcing a component

Info

Publication number: DE102009050906B4
Application number: DE200910050906
Authority: DE
Inventors: Klaus Bachmann; Roland Bachmann; Gregor Christian Endres; Hans Kloos
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: DE102009050906A1

Abstract

Vorrichtung (100) zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings (101) definierter Länge von einem Endlosroving (102) in einem kontinuierlichen Prozess, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich, die Vorrichtung aufweisend: eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung (103), eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung (104), eine erste Klemmeinrichtung (105), eine zweite Klemmeinrichtung (106) und eine dritte Klemmeinrichtung (107), wobei die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung (103) eine Form einer zu bildenden Schlaufe (108) vorgibt, wobei die Schlaufen-Aufspanneinrichtung (104) und die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung (103) zur Ausführung einer Relativbewegung (109) zueinander ausgeführt sind, wodurch der Endlosroving (102) auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung (103) aufspannbar ist, wobei die drei Klemmeinrichtungen (105, 106, 107) zur Fixierung des Endlosroving (102) ausgeführt sind, und wobei die drei Klemmeinrichtungen (105, 106, 107) bezüglich ihrer Klemmung unabhängig von einander ansteuerbar sind, wodurch ein kontinuierliches sequentielles Bereitstellen einer Vielzahl abgelängter Rovings (101) ermöglicht ist.Apparatus (100) for providing a plurality of cut length rovings (101) of defined length from an endless roving (102) in a continuous process, particularly in the aerospace field, the apparatus comprising: a loop shape presetter (103), a loop spreader (104 ), a first clamping device (105), a second clamping device (106) and a third clamping device (107), wherein the loop shape setting device (103) defines a shape of a loop (108) to be formed, wherein the loop clamping device (104) and the loop shape setting means (103) are adapted to perform relative movement (109) to each other, whereby the endless roving (102) is clamped on the loop shape setting means (103), the three clamping means (105, 106, 107) for fixing the Endlosroving (102) are executed, and wherein the three clamping devices (105, 106, 107) with respect to their clamping independently of each other ans are expensive, whereby a continuous sequential provision of a plurality of cut-length rovings (101) is made possible.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft die Verstärkung von Halbzeugen und Bauteilen mittels textiler Stoffe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess sowie eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils, insbesondere in dessen Dickenrichtung.The invention relates to the reinforcement of semi-finished products and components by means of textile materials. In particular, the invention relates to an apparatus for providing a plurality of cut length rovings of defined length from a continuous roving in a continuous process, a method for providing a plurality of cut length rovings of defined length from a continuous roving in a continuous process, and a machine for reinforcing a component, in particular in its thickness direction.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND

Aufgrund ihres guten Verhältnisses von Steifigkeit bzw. Festigkeit zu Dichte finden in der Luft- und Raumfahrt Kernverbunde einen breiten Anwendungsbereich. Sie werden im Allgemeinen aus einer oberen und unteren Deckschicht bzw. -lage gebildet, zwischen welchen sich zur Erhöhung der Steifigkeit eine Kernstruktur befindet.Due to their good ratio of stiffness or strength to density, core composites are widely used in aerospace applications. They are generally formed of upper and lower cover layers between which a core structure is located to increase rigidity.

Ein Beispiel einer solchen weitläufig bekannten Kernstruktur stellen Wabenmaterialien dar, welche vertikal zu der oberen und unteren Deckschicht verlaufende Zellen mit hexagonalem Querschnitt aufweisen.An example of such a widely known core structure is honeycomb materials having hexagonal cross-section cells extending vertically to the upper and lower cover layers.

Eine andere mögliche Struktur sind Schaumstoffe. Das spezifische mechanische Potenzial von Schaumstoffen ist aber im Vergleich zu Wabenstrukturen niedriger. Dennoch sind Schaumstoffe vor allem bei der Bauteilherstellung sowie im Bereich der erweiterten Bauteileigenschaften aufgrund ihrer Multifunktionalität für die Anwendung in Kernverbunden für strukturelle Luftfahrtanwendungen von Interesse. Daher wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, wie die mechanischen Eigenschaften der Schaumstoffe erhöht werden können, ohne einen zu großen Zuwachs bei der Dichte zu verzeichnen. Mittels Nähtechnik, Einbringung von Pins oder ähnlichen Verfahren wird lokal der Kern verstärkt, ohne das Gewicht der Struktur stark zu erhöhen. Zudem besteht bei verschiedenen Verfahren die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften der Kernstruktur durch lokale Variation der Pindichte und des Pinwinkels auf den Anwendungsfall maßzuschneidern. Neben den für die Statik interessanten mechanischen Eigenschaften weisen diese Kernstrukturen zusätzlich noch eine Eigenschaft auf, die für den Impact bzw. die Größe des Impactschadens sehr interessant ist. Bei verstärkten Schaumstoffen wurde in mehreren Untersuchungen eine rissstoppende Wirkung aufgezeigt.Another possible structure is foams. However, the specific mechanical potential of foams is lower compared to honeycomb structures. Nonetheless, because of their multifunctionality, foams are of particular interest for use in core composites for structural aerospace applications, especially in component manufacturing and in the field of extended component properties. Therefore, different methods have been developed for increasing the mechanical properties of the foams without increasing the density too much. By means of sewing technique, insertion of pins or similar methods, the core is strengthened locally without greatly increasing the weight of the structure. In addition, various methods make it possible to tailor the mechanical properties of the core structure to the application case by local variation of the pin density and the pin angle. In addition to the mechanical properties that are of interest for statics, these core structures additionally have a property that is very interesting for the impact or the size of the impact damage. In reinforced foams a crack-stopping effect was shown in several investigations.

Es wurde dabei sowohl experimentell als auch mittels Finiter Elemente Analyse (FEM-Analyse) das Energieabsorptionsvermögen von verstärkten Schaumstoffen unter Druckbelastung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch eine Dickenverstärkung das Energieabsorptionsvermögen stark gesteigert werden kann. Ein maßgeblicher Achtungspunkt dafür ist, dass der Abstand der Verstärkungselemente kleiner ist als die halbe Wellenlänge der Faltungen, die bei einem unverstärkten Kernverbund gleichen Aufbaus entstehen.Both the experimental and the finite element analysis (FEM analysis) were used to investigate the energy absorption capacity of reinforced foams under pressure. It could be shown that by a thickness reinforcement the energy absorption capacity can be greatly increased. An important consideration for this is that the distance of the reinforcing elements is smaller than half the wavelength of the convolutions, which arise in an unreinforced core composite of the same structure.

Hinsichtlich der Verstärkung mittels versteifter Pins lässt sich weiterhin Folgendes sagen:
Es konnte ein neuer Kernwerkstoff entwickelt werden, welcher den Eigenschaften einer 48 kg/m³ Honigwabe entspricht und dabei 10% an Gewicht einspart. Dieser neue Kern besteht aus einem leichten Trägerschaum, der mit dünnen Pins verstärkt wird, um die strukturellen Eigenschaften zu verbessern. Bei dem verstärkenden Halbzeug handelt es sich um dünne, stabförmige Elemente beliebigen Querschnitts. Voraussetzung ist, dass sie über eine ausreichende Eigensteifigkeit verfügen, da sie sonst nicht verarbeitet werden können. Die verwendeten Pins können einen Durchmesser von 0,279 mm bis 0,711 mm haben. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Werkstoffeigenschaften können die Pins aus allen drei Materialklassen kommen, beispielsweise aus FVK, Titanlegierungen, Glas, Nicalon oder Quarz.Concerning the reinforcement by means of stiffened pins the following can be said:
A new core material was developed, which corresponds to the properties of a 48 kg / m ³ honeycomb and saves 10% in weight. This new core consists of a lightweight carrier foam that is reinforced with thin pins to improve its structural properties. The reinforcing semi-finished products are thin, rod-shaped elements of any cross-section. The prerequisite is that they have sufficient inherent rigidity, otherwise they can not be processed. The pins used can have a diameter of 0.279 mm to 0.711 mm. Taking into account the respective material properties, the pins can come from all three classes of materials, for example FVK, titanium alloys, glass, Nicalon or quartz.

Für einen Konstrukteur ist es gerade bei Faserverbundhalbzeugen von besonderer Bedeutung, die Möglichkeit zu haben, durch Variation der lokalen Pindichte, Pinlänge, Pindurchmesser und des Pinwinkels einen für jede Anwendung optimalen Kern zu konzipieren. Die möglichen Winkel erstrecken sich von senkrechten Pins für besondere druckbeanspruchte Bauteilregionen bis hin zu einem Winkel zwischen 20 bis 30 Grad für Schubverstärkungen. Durch Veränderung der Pindichte in den Materialrichtungen W und L ist dem Konstrukteur die Möglichkeit gegeben, sowohl einen isotropen Werkstoff mit einem Festigkeitsverhältnis von der L zu der W-Richtung von 1:1 einzusetzen, als auch einen anisotropen Kern im Verhältnis 2:1 oder 4:1 zu konstruieren und zu verwenden.For a designer, it is particularly important in the case of fiber composite semifinished products to have the possibility of designing an optimal core for each application by varying the local pin density, pin length, pin diameter and the pin angle. The possible angles range from vertical pins for special compression-stressed component regions up to an angle between 20 to 30 degrees for shear reinforcements. By changing the pin densities in the material directions W and L, the designer is given the opportunity to use both an isotropic material with a strength ratio of the L to the W direction of 1: 1, as well as an anisotropic core in the ratio 2: 1 or 4 : 1 to construct and use.

Die Pindichte kann bis zu einem Wert von 208 kg pro m³ gesteigert werden. Da der Schaum in erster Linie nur eine Trägerfunktion hat, wäre es aus Gewichtsgründen optimal den Schaum nach dem Prozess aus dem Sandwich zu entfernen. Dieser Vorgang ist möglicherweise aber relativ aufwändig, so dass in jedem Anwendungsfall die Gewichtsersparnis den Kosten gegenübergestellt werden muss. Nachteilig zum aktuellen Zeitpunkt ist der hohe Preis der Produkte, bedingt durch die langen Herstellungszeiten. Dadurch werden diese so hergestellten verstärkten Bauteile bis jetzt nur in Nischenanwendungsbereichen eingesetzt.The pin density can be increased up to a value of 208 kg per m ³ . Since the foam primarily only has a carrier function, it would be optimal for weight reasons to remove the foam from the sandwich after the process. However, this process may be relatively expensive, so that in each application, the weight savings must be compared to the costs. The disadvantage of the current time is the high price of the products, due to the long production times. As a result, these reinforced components produced so far are used only in niche application areas.

In DE 10 2007 033 869 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung von abgelängten Rovings von einem Endlosroving sowie eine Maschine zur Verstärkung eines textilen Halbzeugs mit einer derartigen Vorrichtung beschrieben. Dabei ist diese Vorrichtung dazu ausgeführt mit dem Endlosroving eine Schlaufe zu bilden, welche mittels einer Schneideeinrichtung ablängbar ist. In DE 10 2007 033 869 A1 An apparatus and a method for providing cut-to-length rovings from a continuous roving and a machine for reinforcing a semi-finished textile product with such a device are described. In this case, this device is designed to form a loop with the endless roving, which can be cut to length by means of a cutting device.

Die WO 2009/053129 beschreibt eine Zweiseiten-Einnadel-Unterfaden-Nähtechnik zur Verstärkung von Kernverbund-Strukturen mit Hilfe einer Armierungsvorrichtung. Dabei werden zeitlich getrennt ein Durchgangsloch und eine Armierungsstruktur im Kernmaterial eingebracht.The WO 2009/053129 describes a two-side single-needle bobbin thread sewing technique for reinforcing core composite structures by means of a reinforcing device. In this case, a through hole and a reinforcing structure in the core material are introduced separately in time.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte vollautomatisierte Bereitstellung abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving anzugeben.It is an object of the invention to provide an improved fully automated provision of cut length rovings of defined length from an endless roving.

Es ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess sowie eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.It is an apparatus for providing a plurality of cut length rovings of defined length from a continuous roving in a continuous process, a method for providing a plurality of cut length rovings of defined length from a continuous roving in a continuous process and a machine for reinforcing a component in the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen gleichermaßen die Vorrichtung, das Verfahren und die Maschine.The described embodiments equally relate to the device, the method and the machine.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich angegeben. Dabei weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung sowie eine erste, eine zweite und eine dritte Klemmeinrichtung auf. Dabei gibt die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung eine Form einer zu bildenden Schlaufe vor. Weiterhin sind die Schlaufen-Aufspanneinrichtung und die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung zur Ausführung einer Relativbewegung zueinander ausgeführt, wodurch der Endlosroving durch die Aufspanneinrichtung auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aufspannbar ist. Die drei Klemmeinrichtungen sind zur Fixierung des Endlosroving ausgeführt und die drei Klemmeinrichtungen sind unabhängig voneinander ansteuerbar, wodurch ein kontinuierliches sequenzielles Bereitstellen einer Vielzahl abgelängter Rovings ermöglicht ist. Unter dem Begriff „Relativbewegung” zwischen der Schlaufen-Aufspanneinrichtung und der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung sollen im Kontext der Erfindung kinematisch äquivalente Ausführungsformen subsumiert sein, bei denen der Endlosroving auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aufspannbar ist. Demnach kann also die Schlaufen-Aufspanneinrichtung um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung rotiert werden oder auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung in einer stationären Schlaufen-Aufspanneinrichtung rotiert werden. Dabei kann die Trajektorie der Relativbewegung eine Kreisform, eine Ellipsenform, eine Rechteckform oder auch eine Kombination aus diesen haben.According to one embodiment of the invention, an apparatus for providing a plurality of cut-to-length rovings of defined length is indicated by an endless roving in a continuous process, in particular in the aerospace sector. In this case, the device has a loop shape-presetting device, a loop-Aufspanneinrichtung and a first, a second and a third clamping device. In this case, the loop shape presetting means predetermines a shape of a loop to be formed. Furthermore, the loop-Aufspanneinrichtung and the loop-shape-presetting device are designed to perform a relative movement to each other, whereby the Endlosroving is clamped by the jig on the loop-shape-specifying device. The three clamping devices are designed for fixing the Endlosroving and the three clamping devices are independently controllable, whereby a continuous sequential provision of a plurality of cut-to length rovings is possible. In the context of the invention, the term "relative movement" between the loop tensioning device and the loop shape setting device is intended to subsume kinematic equivalent embodiments in which the endless roving can be clamped onto the loop shape setting device. Accordingly, therefore, the loop-Aufspanneinrichtung can be rotated about the loop-shape-specifying device or rotated on the loop-shape-specifying device in a stationary loop-Aufspanneinrichtung. In this case, the trajectory of the relative movement may have a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape or even a combination of these.

Dabei kann die erste und dritte Klemmeinrichtung beispielsweise als Doppelklemmung ausgeführt sein. Die Doppelklemmung kann beispielsweise aus einem starren Mittelteil bestehen, gegen welches die beweglichen Klemmbacken ober- und unterhalb den Roving drücken. Die Ansteuerung kann beispielsweise aufgrund des Platzangebots erfolgen. Auf einer Drehachse kann über beispielsweise Exzenter die Präzision in der Ansteuerbarkeit und der erforderlichen Geschwindigkeit geregelt und gesteuert werden. Dabei kann beispielsweise eine Übersetzung von 1:2 zu der Einrichtung eingebaut werden, welche die Relativbewegung durchführt. Dies kann zum Beispiel eine rotierende Schlaufen Aufspanneinrichtung sein.In this case, the first and third clamping device may be designed, for example, as double clamping. The double clamping can for example consist of a rigid central part, against which the movable jaws press above and below the roving. The control can be done for example due to the space available. On a rotary axis, the precision in the controllability and the required speed can be controlled and controlled via, for example, eccentric. In this case, for example, a translation of 1: 2 can be installed to the device, which performs the relative movement. This may be, for example, a rotating loop jig.

Die zweite Klemmeinrichtung kann vorzugsweise ebenfalls aus einer festen Einheit bestehen, gegen die ein bewegliches Teil den Roving quetscht. Hier kann beispielsweise Übersetzung von 1:1 zum Einsatz kommen. Die Teile 105 und 119 sind exemplarisch als Drehteile (Pilze) ausgeführt. Die Klemmflächen können für einen besseren Halt zusätzlich strukturiert oder gummiert sein oder eine spezielle Oberflächenrauhigkeit aufweisen.The second clamping device may preferably also consist of a fixed unit, against which a movable part squeezes the roving. Here, for example, translation of 1: 1 can be used. The parts 105 and 119 are exemplified as turned parts (mushrooms) executed. The clamping surfaces can be additionally structured or gummed for a better grip or have a special surface roughness.

Unter einem „Bauteil” und „zu verstärkendes Bauteil” soll weiterhin im Kontext der vorliegenden Erfindung nicht nur jegliche Fasergelege, Fasergewebe und Faserfilze, aber insbesondere auch Schäume, beispielsweise PMI-Hartschaumstoffe oder PVC-Schaumstoffe oder PU-Schaumstoffe subsumiert sein. Jedoch beschränkt sich das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des Verfahrens und der Maschine nicht auf diese Stoffe. Dabei wird der Begriff „zu verstärkendes Halbzeug” analog zu „zu verstärkendes Bauteil” verwendet.In the context of the present invention, a "component" and "component to be reinforced" should not only subsume any fiber scrims, fiber fabrics and fiber felts, but in particular also foams, for example rigid PMI foams or PVC foams or PU foams. However, the field of application of the device according to the invention, the method and the machine is not restricted to these substances. The term "semi-finished product to be reinforced" is used analogously to "component to be reinforced".

Mit „Roving” und „Endlosroving” sind Bündel von Fasern, insbesondere aus Glas, Aramid oder Kohlenstoff gemeint, aber auch einzelne Fasern und Garne sollen vorliegend unter dem Begriff Roving subsumiert sein. Die Rovings können auch mit einer Harzmatrix vorimprägniert sein.By "roving" and "endless roving" are meant bundles of fibers, in particular of glass, aramid or carbon, but also individual fibers and yarns are presently subsumed under the term roving. The rovings may also be preimpregnated with a resin matrix.

Mit anderen Worten wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels der Schlaufen-Aufspanneinrichtung auf Grund der Relativbewegung, die beispielsweise eine Rotation sein kann, eine Schlaufe um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung gelegt, wobei diese Schlaufe mittels der drei Klemmeinrichtungen an drei Stellen unabhängig voneinander geklemmt werden kann. Diese unabhängige Dreifach-Klemmung in Verbindung mit der Aufspann-Automatik, die durch die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und die Schlaufen-Aufspanneinrichtung gegeben ist, ermöglicht einen fehlerfreien und kontinuierlichen vollautomatisierten Bereitstellungsvorgang mehrerer Rovings nacheinander. In other words, according to this embodiment of the invention by means of the loop-Aufspanneinrichtung due to the relative movement, which may for example be a rotation, a loop placed around the loop form-specifying device, said loop can be clamped by the three clamping devices in three places independently , This independent triple clamp, in conjunction with the automatic fixture provided by the loop-forming means and the loop fixture, enables a flawless and continuous fully automated provisioning operation of multiple rovings in succession.

Diese Vorrichtung, welche für ein Einseitennähverfahren eingesetzt wird, bei welchem lediglich ein Faden (Roving) auf der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils vorhanden ist, ermöglicht es, durch die erfindungsgemäße Bereitstellung der abgelängten Rovings an der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils, dass eine Nadel von der Oberseite des Halbzeuges noch ohne Roving das Halbzeug durchsticht. Die Vorrichtung ermöglicht es durch vollautomatisierte Bereitstellung einer Vielzahl abgelängter Rovings auf der Unterseite, dass diese Rovings kontinuierlich und sequenziell durch eine Nadel einzeln und nacheinander aufgenommen werden und jeweils in einer Rückwärtsbewegung der Nadel in das Durchgangsloch eingezogen werden. Anschließend kann die Schlaufe des Rovings, welcher sich noch an der Nadel befindet, an der Oberseite des Halbzeuges geöffnet werden.This device, which is used for a one-side sewing, in which only a thread (roving) on the underside of the component to be reinforced, makes it possible, by providing the cut rovings according to the invention at the bottom of the component to be reinforced, that a needle of piercing the top of the semifinished product without roving the semifinished product. The device makes it possible by fully automated provision of a plurality of cut-to-length rovings on the underside, that these rovings are taken up continuously and sequentially by a needle individually and in succession and are pulled into the through-hole in each case in a backward movement of the needle. Subsequently, the loop of the roving, which is still on the needle, be opened at the top of the semifinished product.

Mit anderen Worten ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einen fehlerfreien kontinuierlichen Prozessablauf, indem sie den Endlosroving, also das Textil, an drei Punkten unabhängig klemmt. Durch Fixierung des Endlosrovings an der ersten Klemmeinrichtung wird der Anfang des Rovings fixiert, so dass der Anfang beim Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Aufspanneinrichtung fest fixiert ist. Dabei ist in den nachfolgenden Figuren, beispielsweise in 1, zu sehen, dass sich bei dieser Ausführung der Relativbewegung eine Schlaufe um die Schlaufenform-Vorgabeeiririchtung bildet. Nach einer kompletten Ausführung der Relativbewegung, beispielsweise nach einer vollständigen Rotation, hat der Endlosroving die zweite Klemmeinrichtung erreicht. Somit sind zunächst Anfangs- und Endpunkt des Rovings fixiert. Um zu vermeiden, dass nach dem Schneiden mit einem Messer, welches durch die Vorrichtung bereitgestellt werden kann, der Roving aus der Spule gleitet, wird er zusätzlich in der Klemmeinrichtung fixiert. Dabei ist es von zentraler Bedeutung für die Erfindung, dass die Klemmeinrichtungen separat steuerbar sind.In other words, the device according to the invention enables a faultless continuous process flow by independently clamping the endless roving, ie the textile, at three points. By fixing the endless roving to the first clamp, the beginning of the roving is fixed, so that the start is firmly fixed in performing a relative movement between the loop-shape setting means and the loop-jig. It is in the following figures, for example in 1 to see that in this embodiment of the relative movement forms a loop around the loop form Vorgabeeiririchtung. After a complete execution of the relative movement, for example, after a complete rotation, the Endlosroving has reached the second clamping device. Thus, initially the beginning and end point of the roving are fixed. In order to avoid that after cutting with a knife, which can be provided by the device, the roving slides out of the coil, it is additionally fixed in the clamping device. It is of central importance for the invention that the clamping devices are separately controllable.

Sind alle drei Klemmeinrichtungen geschlossen, so kann mittels eines Messers oder einer anderen Schneidevorrichtung der Endlosroving an gewünschter Stelle durchtrennt werden. Nach Abzug des in Schlaufenform vorliegenden Rovings durch die Nadel bildet das Ende des Endlosrovings in der Klemmeinrichtung den Anfang für einen neuen Zyklus oder Umlauf, wobei dann die letzte Klemmung wieder in der ersten Klemmeinrichtung erfolgt. Dabei ist mit dem Begriff neuer Umlauf ein vollständiger Zyklus beschrieben, in welchem ein einzelner abgelängter Roving mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung in abgelängter Form bereitgestellt werden kann.If all three clamping devices are closed, the endless roving can be severed at the desired location by means of a knife or another cutting device. After deduction of the present in loop roving through the needle, the end of Endlosrovings in the clamping device the beginning of a new cycle or circulation, in which case the last clamping is again in the first clamping device. In this case, the term new circulation describes a complete cycle in which a single cut-to-length roving can be provided in cut-to-length form with the aid of the device according to the invention.

Um das Einlegen in die zweite und dritte Klemmeinrichtung örtlich zu steuern, kann beispielsweise an das Messer ein Schieber angebracht sein, welcher den Roving einmal in die erste und einmal in die dritte Klemmeinrichtung positioniert. Dies ist detaillierter in der nachfolgenden 7 zu sehen.In order to locally control the insertion into the second and third clamping device, a slider can, for example, be attached to the knife, which position the roving once in the first and once in the third clamping device. This is more detailed in the following 7 to see.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung folgt die Relativbewegung in einer Arbeitsebene und die erste und dritte Klemmeinrichtung befinden sich in senkrechter Richtung zu der Arbeitsebene im Wesentlichen übereinander.According to a further embodiment of the invention, the relative movement follows in a working plane and the first and third clamping means are substantially one above the other in the direction perpendicular to the working plane.

Dabei können die erste und dritte Klemmeinrichtung exakt übereinander liegen. Jedoch können diese auch um kleine Winkel versetzt sein.In this case, the first and third clamping device can lie exactly above one another. However, these can also be offset by small angles.

Um eine möglichst schnelle und fehlerfreie Bereitstellung der gewünschten abgelängten Rovings für die von oben durch das Halbzeug durchstechende Nadel bereitstellen zu können, können die erste und dritte Klemmeinrichtungen senkrecht übereinander angeordnet sein. Dabei bezieht sich die senkrechte Ausrichtung in Bezug auf die Arbeitsebene, welche durch die Relativbewegung festgelegt wird. Im Beispiel einer Rotation bildet die Rotationsebene, in welcher die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und die Schlaufen-Aufspanneinrichtung relativ zueinander rotieren die Arbeitsebene.In order to provide the fastest possible and error-free provision of the desired cut-to-length rovings for the needle piercing from above through the semifinished product, the first and third clamping devices can be arranged vertically one above the other. In this case, the vertical orientation refers to the working plane, which is determined by the relative movement. In the example of a rotation, the plane of rotation, in which the loop-shape setting device and the loop-clamping device rotate relative to one another, forms the working plane.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin eine Positioniereinrichtung auf, wobei die Positioniereinrichtung zur wahlweisen Positionierung des Endlosrovings in der ersten und dritten Klemmeinrichtung ausgeführt ist.According to a further embodiment of the invention, the device further comprises a positioning device, wherein the positioning device is designed for selectively positioning the Endlosrovings in the first and third clamping device.

Mittels einer Positioniereinrichtung kann der Endlosroving, welcher durch die Aufspanneinrichtung hin zu jeweils den Klemmeinrichtungen transportiert wird, derart umgelenkt werden, dass er in die gewünschte Klemmeinrichtung positioniert wird. Dies kann als indirektes Einlegen des Endlosrovings in die Klemmeinrichtungen bezeichnet werden. Damit können verschiedene Geometrien an Klemmeinrichtungen innerhalb einer rotierenden Mechanik realisiert werden, ohne dass die äußere Mechanik, welche durch die Schlaufen-Aufspanneinrichtung gebildet wird verändert werden muss. Dies bedeutet eine erhöhte Flexibilität, da ein und dieselbe äußere Mechanik, für verschiedene Schlaufenform-Vorgabeeinrichtungen und verschiedene Anordnungen der drei Klemmeinrichtungen verwendet werden können.By means of a positioning device, the endless roving, which is transported by the clamping device towards each of the clamping devices, can be deflected in such a way that it is positioned in the desired clamping device. This can be referred to as indirect insertion of the endless roving in the clamping devices. This allows different geometries on clamping devices within a rotating mechanism can be realized without the outer mechanism, which is formed by the loop-Aufspanneinrichtung must be changed. This means increased flexibility, since one and the same external mechanism can be used for different loop shape presetting devices and various arrangements of the three clamping devices.

In einem nächsten, zweiten Zyklus, nachdem der bereits abgelängte Roving des ersten Zyklus mittels der Nadel in das darüber befindliche Halbzeug bereits eingezogen wurde und nach vollständiger, zweiter Durchführung der Relativbewegung, die zum erneuten, zweiten Aufspannen des Endlosrovings um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung geführt hat, bewegt sich der Schieber beim Bereitstellungsprozess des zweiten Rovings nun derart, dass der Endlosroving in den anderen der beiden sich übereinander befindenden Klemmeinrichtungen eingelegt und geklemmt wird.In a next, second cycle, after the already cut-to-length roving of the first cycle has already been pulled into the overlying semi-finished product by means of the needle, and after complete, second implementation of the relative movement, which has led to the renewed, second clamping of the endless roving around the loop-shape setting device , the slider now moves in the provision process of the second roving so that the Endlosroving is inserted and clamped in the other of the two superimposed clamping devices.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin eine Einlegeeinrichtung auf, wobei die Einlegeeinrichtung zum Einlegen des Rovings in eine Nadel ausgeführt ist.According to a further embodiment of the invention, the device further comprises an insertion device, wherein the insertion device is designed for inserting the roving into a needle.

Gemäß einem werteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Einlegeeinrichtung zu einer Bewegung auf die Nadel zu ausgeführt, wodurch der Roving zur späteren Entnahme durch die Nadel in die Nadel einlegbar ist.According to an even embodiment of the invention, the loading device is designed to move towards the needle, whereby the roving can be inserted into the needle for later removal by the needle.

Dabei kann die Einlegeeinrichtung als beweglicher Finger ausgeführt sein, um welchen der Endlosroving während eines Aufspannvorgangs gelegt wird. Nach einer Bewegung des beweglichen Fingers auf die Nadel zu, wodurch der Roving in eine Aufnahmeeinrichtung in der Nadel aufgenommen wird, ist es möglich den Roving in das vorher durch die Nadel gebildete Durchgangsloch zurückzuziehen.In this case, the insertion device can be designed as a movable finger around which the endless roving is placed during a Aufspannvorgangs. After movement of the movable finger toward the needle, whereby the roving is received in a receiving device in the needle, it is possible to withdraw the roving into the through hole previously formed by the needle.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die bewegliche Einlegeeinrichtung als zumindest eine bewegliche Schranke ausgeführt, wobei die bewegliche Schranke von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, wobei die bewegliche Schranke in der ersten Position die Schlaufe temporär vorgespannt hält und wobei die bewegliche Schranke in der zweiten Position die Schlaufe derart freigibt, dass die Schlaufe in die Nadel eingelegt wird.According to a further embodiment of the invention, the movable loading device is designed as at least one movable barrier, wherein the movable barrier is movable from a first position to a second position, wherein the movable barrier in the first position keeps the loop temporarily biased and wherein the movable barrier in the second position, the loop releases so that the loop is inserted into the needle.

Für den Fall, dass eine Nadel mit einer Hakenöffnung verwendet wird, welche nach einem Durchstechen des zu verstärkenden Bauteils von den Klemmeinrichtungen wegzeigt, so kann mittels folgendem Einlegeverfahren ein schnelles und fehlerfreies Entnehmen des geschnittenen Rovings durch die Nadel bereitgestellt werden:
Mittels dieses Ausführungsbeispiels kann der Roving zum Bilden der Schlaufe um den Haken gelegt werden und kann durch die Bewegung der Fasern direkt eingezogen werden. Zu beachten ist dabei, dass oberhalb der Spule, auf dem sich der Endlosroving befindet, der Endlosroving zur Schlaufenbildung passieren muss. D. h. dass die Nadel erst nach dem Durchgang des Rovings an der Position, an welcher sich die Nadel nach dem Einstechen befindet, stechen kann. Dies ist deutlich in den 3 und 4 zu sehen und beschrieben. Da die Schlaufe aufgrund ihrer Vorgespanntheit an der Vorderseite dann schon den Aufnahmepunkt oder Einhängepunkt, also den Punkt, an welchem der Haken die Schlaufe aufnimmt, passiert hätte, kann zumindest eine oder auch zwei bewegliche Schranken, beispielsweise links und rechts vom späteren Nadelhaken, die Schlaufe temporär vergrößert halten. Ist der Nadelhaken auf Position zur Aufnahme des Rovings, nachdem die Nadel durchstochen hat, so kann die bewegliche Schranke bzw. die beweglichen Schranken nach hinten wegfahren, wodurch sich die Schlaufe selbst durch die vorhandene Fadenspannung in den Haken einlegt.In the event that a needle with a hook opening is used, which points away from the clamping devices after a piercing of the component to be reinforced, then the needle can be quickly and accurately removed from the cut roving by means of the following insertion method:
By means of this embodiment, the roving can be laid around the hook to form the loop and can be pulled in directly by the movement of the fibers. It should be noted that above the bobbin, on which the endless roving is located, the endless roving must happen to form a loop. Ie. that the needle can pierce only after the passage of the roving at the position at which the needle is after piercing. This is clear in the 3 and 4 to see and described. Since the loop due to their bias on the front then already the pickup point or point of attachment, ie the point at which the hook receives the loop, at least one or two movable barriers, for example, left and right of the later needle hook, the loop keep temporarily enlarged. If the needle hook is in position for receiving the roving after the needle has pierced, then the movable barrier or the movable barriers can move backwards, whereby the loop itself inserts itself into the hook due to the existing thread tension.

Durch trichterförmige Gestaltung des Einhängepunktes, also jenes Punktes der Vorrichtung, an welchem die Nadel den Roving aufnimmt, kann zusätzlich eine sehr präzise Positionierung des Nadelhakens erfolgen, dessen Position durch auf den sehr dünnen Nadelschaft im Schaumstoff auftretende Kräfte leicht abweichen kann.By funnel-shaped design of the Einhängepunktes, ie that point of the device on which the needle receives the roving, in addition a very precise positioning of the needle hook can be done, the position of which may differ slightly by forces occurring on the very thin needle shaft in the foam.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die bewegliche Einlegevorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer beweglichen Einlegeeinrichtung, die zur Ausführung einer Bewegung ausgeführt ist, wodurch der Roving in die Nadel eingelegt wird; und einer beweglichen Einlegeeinrichtung, die als zumindest eine bewegliche Schranke ausgeführt ist, wobei die bewegliche Schranke von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, wobei die bewegliche Schranke in der ersten Position die Schlaufe temporär vorgespannt hält, und wobei die bewegliche Schranke in der zweiten Position die Schlaufe derart freigibt, dass die Schlaufe in die Nadel eingelegt wird.According to a further embodiment of the invention, the movable loading device is selected from the group consisting of: a movable loading device, which is designed to perform a movement, whereby the roving is inserted into the needle; and a movable loading device configured as at least one movable barrier, the movable barrier being movable from a first position to a second position, the movable barrier temporarily holding the loop prestressed in the first position, and wherein the movable barrier is in the first position second position, the loop releases so that the loop is inserted into the needle.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung aus zumindest zwei der drei Klemmeinrichtungen und der beweglichen Einlegevorrichtung.According to a further exemplary embodiment of the invention, the loop-shape presetting device consists of at least two of the three clamping devices and the movable insertion device.

Wie beispielsweise der nachfolgenden 7 entnommen werden kann, wird die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung hier durch das Polygon bestimmt, welche als Eckpunkte die erste Klemmeinrichtung, die zweite Klemmeinrichtung, die dritte Klemmeinrichtung und die Einlegevorrichtung aufweist. Im gezeigten Beispiel der 7 ergibt sich hierdurch ein nahezu dreieckförmiger Bereich, um welchen ein Endlosroving aufgrund der Relativbewegung, hier eine Rotation herumgespannt wird.Such as the following 7 can be removed, the loop shape-specifying device is determined here by the polygon, which has as corner points the first clamping device, the second clamping device, the third clamping device and the loading device. In the example shown the 7 This results in a nearly triangular area to which a Endlosroving due to the relative movement, here is a rotation herumgespannt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die erste und die dritte Klemmeinrichtung bewegliche, ansteuerbare Komponenten auf, wobei durch eine Bewegung dieser Komponenten in Verbindung mit der Relativbewegung zwischen der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und der Schlaufen-Aufspanneinrichtung der Roving in die jeweilige Klemmeinrichtung vollautomatisch einlegbar ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the first and the third clamping device have movable, controllable components, wherein the roving can be inserted fully automatically into the respective clamping device by a movement of these components in conjunction with the relative movement between the loop shape setting device and the loop clamping device.

Mit anderen Worten bewegt sich der Endlosroving im ortsfesten Bezugssystem der drei Klemmeinrichtungen aufgrund der Relativbewegung auf die jeweilige Klemmeinrichtung zu und mittels einer Bewegung der beweglichen Komponenten der Klemmeinrichtung kann beispielsweise ein Spalt geöffnet werden, um den herannahenden Endlosroving aufzunehmen. Beim Schließen dieser beweglichen Komponente wird der Endlosroving in Eingriff mit der Klemmeinrichtung gebracht und somit fixiert.In other words, the endless roving in the stationary frame of the three clamps moves toward the respective clamp due to the relative movement, and by means of a movement of the movable components of the clamp, for example, a gap can be opened to accommodate the approaching endless roving. When closing this movable component, the Endlosroving is brought into engagement with the clamping device and thus fixed.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und die Schlaufen-Aufspanneinrichtung derart ausgeführt, dass eine Rotationsbewegung relativ zueinander ausführbar ist, wodurch der Endlosroving nacheinander in die erste, zweite und dritte Klemmung einlegbar ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the loop shape predetermining device and the loop tensioning device are designed in such a way that a rotational movement relative to each other can be carried out, whereby the endless roving can be inserted one after the other into the first, second and third clamping.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess, insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich angegeben. Dabei weist das Verfahren in einem ersten Zyklus die folgenden Schritte auf: Klemmen des Endlosrovings in einer ersten Klemmeinrichtung, Ausführen einer Relativbewegung zwischen einer Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und einer Schlaufen-Aufspanneinrichtung, Klemmen des Endlosrovings in einer zweiten und dritten Klemmeinrichtung, wobei alle drei Klemmeinrichtungen unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Weiterhin weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Schneiden des Endlosrovings und Lösen der ersten und zweiten Klemmeinrichtung bei gleichzeitig fortdauerndem Klemmen durch die dritte Klemmeinrichtung, wodurch der Endlosroving für ein nächstes Bereitstellen eines weiteren geschnittenen Rovings bereits in einer ersten Klemmeinrichtung geklemmt bereitgestellt ist, auf.According to a further exemplary embodiment of the invention, a method is provided for providing a plurality of cut-to-length rovings of defined length from an endless roving in a continuous process, in particular in the aerospace sector. The method comprises, in a first cycle, the steps of: clamping the endless roving in a first clamp, making relative movement between a loop formator and a loop clamp, clamping the roving in a second and third clamp, all three clamps independently can be controlled from each other. Furthermore, the method comprises the steps of cutting the endless roving and releasing the first and second clamps while continuing to clamp through the third clamp, thereby providing the endless roving clamped for next providing another cut roving already clamped in a first clamp.

Dabei wird der weitere, zweite Roving in einem zweiten Zyklus bereitgestellt, der sich unterbrechungsfrei an die Bereitstellung des ersten Rovings anschließt. Diese vollautomatisierte Bereitstellung einer Vielzahl abgelängter Rovings an der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils ermöglicht es ein entsprechendes Einseiten-Nähverfahren an einem Bauteil vollautomatisiert durchzuführen.In this case, the further, second roving is provided in a second cycle, which connects without interruption to the provision of the first roving. This fully automated provision of a large number of cut-to-length rovings on the underside of the component to be reinforced makes it possible to carry out a corresponding single-side sewing process on a component fully automatically.

Auf Grund des anfänglichen Einstechens der Nadel noch ohne den Roving wird nur ein minimales Durchgangsloch erzeugt, wodurch ein zu breites Durchgangsloch im Vergleich zu einem Zweiseit-Nähverfahren vermieden wird. Dadurch können spätere Einschlüsse von beispielsweise Harz reduziert werden. Dies kann eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des zu verstärkenden Bauteils bewirken.Due to the initial piercing of the needle, even without the roving, only a minimal through-hole is created, thereby avoiding too wide a through-hole compared to a two-sided sewing process. As a result, later inclusions of, for example, resin can be reduced. This can improve the mechanical properties of the component to be reinforced.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren einen zweiten Zyklus auf, wobei der Zyklus die folgenden Schritten aufweist: Bereitstellen eines zweiten geschnittenen Rovings mittels Wiederholen der Schritte des vorangegangenen Ausführungsbeispiels und wobei das Klemmen des Endlosrovings in der ersten Klemmeinrichtung im zweiten Zyklus durch das Verwenden der andauernden Klemmeinrichtung der dritten Klemmeinrichtung aus dem ersten Zyklus ersetzt wird.According to another embodiment of the invention, the method comprises a second cycle, the cycle comprising the steps of: providing a second cut roving by repeating the steps of the previous embodiment, and wherein clamping the continuous roving in the first clamp in the second cycle by using the continuous clamping device of the third clamping device is replaced from the first cycle.

Mit anderen Worten wird der Roving in einem ersten Schritt zwischen die beweglichen Teile der ersten Klemmeinrichtung geklemmt. Nach einer Durchführung der Relativbewegung, durch beispielsweise eine ganze Umdrehung bei einer Rotation einer Spindel um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung, hat der Roving die zweite Klemmung erreicht. Somit sind zunächst Anfangs- und Eckpunkt fixiert. Um zu verhindern, dass nach dem Schneiden mit dem Messer der Roving aus der Spule gleitet, wird er zusätzlich in der dritten Klemmeinrichtung fixiert. Da alle Klemmeinrichtungen separat gesteuert sind, können in einem ersten Schritt alle drei Klemmeinrichtungen geschlossen gehalten werden. Nach dem Abzug der Schlaufe durch das Zurückziehen der Nadel bildet das Ende in der dritten Klemmeinrichtung den Anfang für einen neuen analogen Bereitstellungsprozess, wobei dann die letzte Klemmung wieder in der ersten Klemmeinrichtung erfolgt.In other words, the roving is clamped in a first step between the moving parts of the first clamping device. After performing the relative movement, for example, a whole revolution in a rotation of a spindle to the loop shape-specifying device, the roving has reached the second clamp. Thus, the initial and corner point are fixed first. In order to prevent the roving from sliding out of the bobbin after cutting with the knife, it is additionally fixed in the third clamping device. Since all clamping devices are controlled separately, all three clamping devices can be kept closed in a first step. After the withdrawal of the loop by the withdrawal of the needle, the end in the third clamping device forms the beginning for a new analogue provisioning process, in which case the last clamping takes place again in the first clamping device.

Um das Einlegen in die erste und dritte Klemmeinrichtung zu steuern, ist im Anschluss an das Messer, welches den Roving zwischen beispielsweise der ersten und der zweiten Klemmeinrichtung schneidet, ein Schieber angebracht, welchen den Roving beispielsweise einmal nach oben und einmal nach unten hin zur ersten Klemmeinrichtung bzw. hin zur dritten Klemmeinrichtung umlenkt. Dieses Ausführungsbeispiel kann der 7 entnommen werden.In order to control the insertion into the first and third clamping device, a slide is attached to the knife, which intersects the roving between, for example, the first and the second clamping device, which once the roving up and once down to the first Clamping device or towards the third clamping device deflects. This embodiment may be the 7 be removed.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf: Einlegen des Rovings in eine Nadel, wobei das Einlegen mittels einer beweglichen Einlegeeinrichtung erfolgt. According to a further embodiment of the invention, the method further comprises the step of: inserting the roving into a needle, wherein the insertion takes place by means of a movable insertion device.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf: Ausführen einer Bewegung durch die Einlegeeinrichtung auf die Nadel zu bei gleichzeitigem Transportieren des Rovings und Einlegen des Rovings in die Nadel hinein.According to a further embodiment of the invention, the method further comprises the steps of: performing a movement by the inserter on the needle while transporting the roving and inserting the roving into the needle.

Gemäß einem werteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf: Halten des Rovings in einem vorgespannten Zustand durch eine bewegliche Schranke in einer ersten Position, Eintauchen der Nadel in einen Bereich der Einlegeeinrichtung und Bewegen der Schranke von der ersten Position in eine zweite Position, wodurch der Roving entspannt wird und die Nadel eingelegt wird.According to another embodiment of the invention, the method further comprises the steps of: holding the roving in a biased condition by a movable barrier in a first position, immersing the needle in a region of the insertion means, and moving the barrier from the first position to a second position whereby the roving is relaxed and the needle is inserted.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Maschine zur Verstärkung eines Bauteils angegeben, insbesondere in dessen Dickenrichtung (z), insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich. Dabei weist die Maschine eine Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche auf. Weiterhin weist die Maschine eine Nadel auf, welche eine Spitze aufweist, die mit einer Öse zur Aufnahme des abgelängten Rovings versehen ist. Weiterhin weist die Maschine einen Aufnahmebereich auf, in welchen das Bauteil flächig zwischen die Nadel und die Vorrichtung einlegbar ist, wobei die Nadel in einem ersten Arbeitsschritt der Maschine das Bauteil durchdringt und ein Durchgangsloch in diesem ausbildet, und in einem zweiten Arbeitsschritt der Maschine die Öse den abgelängten Roving aus einem Entnahmebereich der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung mittig aufnimmt, und in einem dritten Arbeitsschritt den sich doppelt legenden Roving in das Durchgangsloch der zu verstärkenden Halbzeuges einzieht.According to a further embodiment of the invention, a machine for reinforcing a component is specified, in particular in its thickness direction (z), in particular in the aerospace sector. In this case, the machine has a device according to one of the preceding claims. Furthermore, the machine has a needle having a tip which is provided with an eyelet for receiving the cut-to-length roving. Furthermore, the machine has a receiving area, in which the component can be inserted flat between the needle and the device, wherein the needle penetrates the component in a first step of the machine and forms a through hole in this, and in a second step of the machine, the eyelet picking up the cut roving from a picking area of the loop forming device in the center and, in a third step, pulling the double laying roving into the through hole of the semifinished product to be reinforced.

Mit anderen Worten ist es mit dieser Maschine möglich, den direkten Übergang zwischen nacheinander ablaufenden Schritten zur Herstellung von mehreren abgelängten Rovings zu erreichen. Dabei werden die Rovings an der Unterseite des zu verstärkenden Bauteils durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgelegt und anschließend zur Durchführung des beschriebenen Einseiten-Nähverfahrens als einzelner Faden in das zu verstärkende Bauteil zurückgezogen, um mechanische Verbesserungen in dem Werkstoff zu generieren.In other words, with this machine, it is possible to achieve the direct transition between successive steps for producing a plurality of cut-to-length rovings. The rovings are presented on the underside of the component to be reinforced by the device according to the invention and then withdrawn to perform the described single-side sewing as a single thread in the component to be reinforced in order to generate mechanical improvements in the material.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend” und „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit dem Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be noted that "comprising" and "having" do not exclude other elements or steps, and "a" or "an" do not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments of the invention described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limitations.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.In the following, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the figures.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

1 bis 5 zeigen schematische, zweidimensionale Darstellungen einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 to 5 show schematic, two-dimensional representations of a device according to an embodiment of the invention.

6 zeigt eine schematische, zweidimensionale Darstellung einer Nadel zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 shows a schematic, two-dimensional representation of a needle for use in a device according to an embodiment of the invention.

7 zeigt eine schematische, zweidimensionale Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 shows a schematic, two-dimensional representation of a device according to an embodiment of the invention.

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens mit Verfahrensschritten S1 bis S5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 8th shows a flowchart of a method with method steps S1 to S5 according to an embodiment of the invention.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The illustrations in the figures are schematic and not to scale.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.In the following description of the figures, the same reference numerals are used for the same or similar elements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Die 1 bis 5 zeigen eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer abgelängter Rovings definierter Länge von einem Endlosroving in einem kontinuierlichen Prozess. Diese Vorrichtung wird zur Verstärkung von Bauteilen oder Halbzeugen eingesetzt, welche mittels Stoffe, beispielsweise mittels textiler Stoffe, verstärkt werden. Dabei weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 und eine Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung eine erste Klemmeinrichtung 105, eine zweite Klemmeinrichtung 106 und eine dritte Klemmeinrichtung 107 auf. Dabei ist die dargestellte Ebene dieser Draufsicht die Arbeitsebene, die durch die Rotation 109 definiert wird. Das sich die zweite und dritte Klemmeinrichtung in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zu dieser gezeigten Ebene übereinander befinden, ist die dritte Klemmeinrichtung 107 nicht zu sehen, da sie sich unterhalb von 105 befindet.The 1 to 5 FIG. 10 shows a plan view of an apparatus for providing a plurality of cut length rovings of defined length from an endless roving in a continuous process. This device is used to reinforce components or semi-finished products, which are reinforced by means of materials, for example by means of textile materials. In this case, the device has a loop shape setting device 103 and a loop tensioner 104 on. Furthermore, the device has a first clamping device 105 , a second clamping device 106 and a third clamping device 107 on. In this case, the plane shown in this plan view is the working plane caused by the rotation 109 is defined. That the second and third clamping device in this embodiment are perpendicular to this plane shown above the other, is the third clamping device 107 not to be seen, as they are below 105 located.

Dabei gibt die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung eine Form einer zu bildenden Schlaufe vor, welche Schlaufe während einer Relativbewegung 109 zwischen der Schlaufen-Aufspanneinrichtung und der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung gebildet wird. Während dieser Relativbewegung 109 wird der Endlosroving auf die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung derart aufgespannt, dass er mittels der ersten, der zweiten und der dritten Klemmeinrichtung fixiert werden kann. Dabei sind die drei Klemmeinrichtungen unabhängig voneinander ansteuerbar, wodurch insgesamt ein kontinuierliches sequenzielles Bereitstellen einer Vielzahl abgelängter Rovings ermöglicht wird, ohne dass menschliches Eingreifen von Nöten ist.In this case, the loop shape presetting device defines a shape of a loop to be formed, which loop during a relative movement 109 is formed between the loop-Aufspanneinrichtung and the loop-shape-specifying device. During this relative movement 109 the endless roving is clamped onto the loop-shape setting device in such a way that it can be fixed by means of the first, the second and the third clamping device. In this case, the three clamping devices can be controlled independently of one another, so that overall a continuous sequential provision of a multiplicity of cut-to-length rovings is made possible without requiring human intervention.

Mit anderen Worten ist eine vollautomatische Bereitstellung abgelängter Rovings definierter und gewünschter Länge einer Unterseite eines zu verstärkenden Halbzeuges in vollautomatisierter Weise möglich.In other words, fully automatic provision of cut-to-length rovings of defined and desired length of a lower side of a semi-finished product to be reinforced is possible in a fully automated manner.

Diese Vorrichtung, die sich vorzugsweise unterhalb des Halbzeuges, welches zu verstärken ist, befindet, besteht in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einer rotierenden Außeneinheit und einem festen Innensystem. Die rotierende Außeneinheit ist als Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 bezeichnet. Durch eine rotierende Bewegung des Außensystems, welche ab 2 dargestellt ist, wird der Roving verspannt. Erfolgt eine weitere Rotation, wie sie in 3 und 4 zu sehen ist, legt sich eine Schlaufe 108 um die festen Bezugspunkte der Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung. Die Schlaufe legt sich somit um das fixierte Innensystem, welches aus zumindest den drei Klemmeinrichtungen 105, 106 und 107 und der Einlegeeinrichtung 111 besteht. Hat der Endlosroving 102, wie in 4 gezeigt, den Nadeleinstichpunkt 116 passiert, so kann die Nadel einstechen und den Roving in den Haken aufnehmen, was in der rechts dargestellten Vergrößerung 4a innerhalb der 4 gezeigt ist.This device, which is preferably located below the semi-finished product which is to be reinforced, consists in this embodiment of the invention of a rotating outdoor unit and a fixed internal system. The rotating outdoor unit is as a loop-Aufspanneinrichtung 104 designated. By a rotating movement of the outer system, which off 2 is shown, the roving is braced. Another rotation, as in 3 and 4 can be seen, puts a loop 108 around the fixed reference points of the loop form specifying device. The loop thus lies around the fixed inner system, which consists of at least the three clamping devices 105 . 106 and 107 and the loading device 111 consists. Has the endless roving 102 , as in 4 shown the needle drop point 116 happens, the needle can pierce and pick up the roving in the hook, which in the enlargement shown on the right 4a within the 4 is shown.

5 zeigt den Abschluss der Schlaufenbildung, wobei sich in diesem Zustand die Rotationsmechanik mit der Schlaufen-Aufspanneinrichtung nahezu in der Ausgangsstellung befindet. Mit anderen Worten ist die Vorrichtung in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt. Bevor die Nadel eine Rückwärtsbewegung durchführt, welche in 6 dargestellt ist, wird der Roving mittels eines Messers abgelängt. 5 shows the completion of looping, in which state the rotation mechanism with the loop-Aufspanneinrichtung is almost in the starting position. In other words, the device has returned to its original position. Before the needle makes a backward movement, which in 6 is shown, the roving is cut to length by means of a knife.

Auf der Oberseite des zu verstärkenden Bauteils oder Halbzeuges (hier nicht gezeigt) befindet sich in definiertem Abstand über der Oberfläche ebenfalls eine Schneideinrichtung, mit der die Schlaufe geöffnet werden kann, so dass die Nadel wieder leer ist und der Vorgang von vorne beginnen kann. Anfallende Schnittreste können mittels einer Saugeinrichtung entfernt werden. Dabei kann die Saugeinrichtung auch Teil der Vorrichtung bzw. der Maschine sein.On the upper side of the component or semi-finished product to be reinforced (not shown here) is also a cutting device at a defined distance above the surface, with which the loop can be opened, so that the needle is empty again and the process can start from the beginning. Resulting cut remnants can be removed by means of a suction device. In this case, the suction device may also be part of the device or the machine.

Um einen fehlerfreien Ablauf zur Bereitstellung mehrerer Rovings zu garantieren, wird der Endlosroving an drei Punkten geklemmt. Im ersten Schritt wird der Textilanfang fixiert, so dass dieser beim Rotieren der Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 um die Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 fixiert ist. Wie in dem schematischen Ablauf, der in den 1 bis 5 zu sehen ist, bildet sich dabei eine Schlaufe. In einem nächsten Schritt wird das Endlostextil erneut geschnitten, so dass die Schlaufe die gewünschte Länge hat. Vor dem Schneiden sind dabei der Endpunkt und der neue Anfangspunkt zu fixieren.To guarantee an error-free process for the provision of multiple rovings, the endless roving is clamped at three points. In the first step, the textile start is fixed so that this during rotation of the loop-Aufspanneinrichtung 104 around the loop form specifying device 103 is fixed. As in the schematic sequence, which in the 1 to 5 can be seen, it forms a loop. In a next step, the endless textile is cut again, so that the loop has the desired length. Before cutting, the end point and the new starting point must be fixed.

6 zeigt eine Nadel 112, welche in Kombination mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet werden kann. Dabei weist die Nadel eine Spitze auf, die mit einer Öse zur Aufnahme des abgelängten Rovings versehen ist. Die Spitze ist dabei mit 113 und die Öse mit 114 bezeichnet. 6 shows a needle 112 , which can be used in combination with a device according to an embodiment of this invention. In this case, the needle has a tip, which is provided with an eyelet for receiving the cut rovings. The top is here with 113 and the eyelet with 114 designated.

7 zeigt eine Vorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei weist die Vorrichtung eine Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung 103 auf, welche sich im Inneren der um sie rotierenden Schlaufen-Aufspanneinrichtung 104 befindet. Mittels der drei Klemmungen 105, 106 und 107 kann der Endlosroving 102 derart fixiert werden, dass beim Lösen der ersten und zweiten Klemmeinrichtung bei gleichzeitig fortdauerndem Klemmen durch die dritte Klemmeinrichtung der Endlosroving für ein nächstes Bereitstellen eines weiteren geschnittenen Rovings bereits in einer ersten Klemmeinrichtung geklemmt bereitgestellt werden kann. 7 shows a device 100 according to a further embodiment of the invention. In this case, the device has a loop shape setting device 103 on, which is inside the loop-Aufspanneinrichtung rotating around them 104 located. By means of the three clamps 105 . 106 and 107 can the endless roving 102 be fixed in such a way that when releasing the first and second clamping device while continuing to be clamped by the third clamping device, the endless roving for a next provision of another cut roving already clamped in a first clamping device can be provided.

Mit anderen Worten wird der Roving mittels der in 7 gezeigten Vorrichtung 100 in einem ersten Schritt zwischen bewegliche Teile der Klemmeinrichtung 105 geklemmt. Nach einer Umdrehung hat der Endlosroving 102 die zweite Klemmeinrichtung 106 erreicht. Somit sind zunächst Anfangs- und Endpunkt fixiert. Um zu verhindern, dass nach dem Schneiden mit dem Messer 115 der Roving aus der Spule gleitet, wird er zusätzlich in der dritten Klemmeinrichtung 107 fixiert. Alle Klemmungen sind dabei separat steuerbar. Sind alle drei Klemmeinrichtungen geschlossen, wird geschnitten. Nach dem Abzug der Schlaufe durch die Nadel 112 bildet das Ende der dritten Klemmeinrichtung 107 den Anfang für einen neuen Umlauf, wobei dann die letzte Klemmung wieder in der ersten Klemmeinrichtung 105 erfolgt. Um das Einlegen in die Klemmeinrichtungen 105 und 107 zu steuern, ist im Anschluss an das Messer noch eine Positioniereinrichtung 110 vorhanden, welche den Roving einmal nach unten und anschließend nach oben in die gewünschte Klemmeinrichtung lenkt.In other words, the roving by means of in 7 shown device 100 in a first step between moving parts of the clamping device 105 clamped. After one revolution, the endless roving has 102 the second clamping device 106 reached. Thus, initially the start and end points are fixed. To prevent after cutting with the knife 115 the roving slides out of the coil, it is additionally in the third clamping device 107 fixed. All clamps are separately controllable. When all three clamping devices are closed, they are cut. After removing the loop through the needle 112 forms the end of the third clamping device 107 the beginning for a new circulation, in which case the last clamping again in the first clamping device 105 he follows. To insert in the clamping devices 105 and 107 To control, is still a positioning after the knife 110 present, which directs the roving once down and then upwards in the desired clamping device.

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens mit Verfahrensschritten S1 bis S5, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: S1 Klemmen des Endlosrovings in einer ersten Klemmeinrichtung, S2 Ausführen einer Relativbewegung zwischen einer Schlaufenform-Vorgabeeinrichtung und einer Schlaufen-Aufspanneinrichtung, S3 Klemmen des Endlosrovings in einer zweiten und dritten Klemmeinrichtung, S4 Schneiden des Endlosrovings und S5 Lösen der ersten und zweiten Klemmeinrichtung bei gleichzeitig fortdauerndem Klemmen durch die dritte Klemmeinrichtung. 8th 1 shows a flow chart of a method with method steps S1 to S5, the method having the following steps: S1 clamping of the endless roving in a first clamping device, S2 carrying out a relative movement between a loop-shaped setting device and a loop clamping device, S3 clamping the endless roving in a second and third clamping means, S4 cutting the endless roving and S5 releasing the first and second clamping means while continuing to clamp through the third clamping means.

Claims

Contraption ( 100 ) for providing several cut-to-length rovings ( 101 ) defined length of an endless roving ( 102 ) in a continuous process, in particular in the aerospace sector, the device comprising: a loop shape presetting device ( 103 ), a loop tensioning device ( 104 ), a first clamping device ( 105 ), a second clamping device ( 106 ) and a third clamping device ( 107 ), wherein the loop shape presetting device ( 103 ) a shape of a loop to be formed ( 108 ), wherein the loop-Aufspanneinrichtung ( 104 ) and the loop shape presetting device ( 103 ) for carrying out a relative movement ( 109 ), whereby the endless roving ( 102 ) on the loop form specifying device ( 103 ) is clamped, wherein the three clamping devices ( 105 . 106 . 107 ) for fixing the endless roving ( 102 ), and wherein the three clamping devices ( 105 . 106 . 107 ) are independently controllable with respect to their clamping, whereby a continuous sequential provision of a multiplicity of cut-to-length rovings ( 101 ) is possible.

Device according to claim 1, wherein the relative movement takes place in a working plane, and wherein the first and third clamping devices ( 105 . 107 ) are substantially one above the other in the direction perpendicular to the working plane.

Device according to one of claims 1 or 2, the device further comprising: a positioning device ( 110 ); wherein the positioning device for selectively positioning the continuous roving ( 102 ) in the first and third clamping devices ( 105 . 107 ) is executed.

Device according to one of the preceding claims, the device further comprising: a loading device ( 111 ), wherein the loading device ( 111 ) for inserting the roving ( 101 ) into a needle ( 112 ) is executed.

Device according to claim 4, wherein the loading device ( 111 ) to a movement on the needle ( 112 ), whereby the roving ( 101 ) for later removal by the needle ( 112 ) into the needle ( 112 ) can be inserted.

Device according to claim 4, wherein the movable loading device ( 111 ) is implemented as at least one movable barrier, wherein the movable barrier is movable from a first position to a second position, wherein the movable barrier in the first position keeps the loop temporarily biased, and wherein the movable barrier in the second position, the loop so releases the loop into the needle ( 112 ) is inserted.

Device according to one of claims 4 to 6, wherein the loop-shape presetting device ( 103 ) from at least two of the three clamping devices ( 105 . 106 . 107 ) and the movable loading device consists.

Device according to one of the preceding claims, wherein the first and third clamping means ( 105 . 107 ) have movable, controllable components, and wherein by a movement of these components in conjunction with the relative movement of the roving ( 101 ) in the respective clamping device ( 105 . 106 . 107 ) can be inserted fully automatically.

Device according to one of the preceding claims, wherein the loop shape presetting device ( 103 ) and the loop tensioning device ( 104 ) are executed to perform a rotational movement relative to each other, whereby the Endlosroving ( 102 ) successively in the first clamping device ( 105 ), in the second clamping device ( 106 ) and in the third clamping device ( 107 ) can be inserted.

A method of providing a plurality of cut length rovings of defined length from an endless roving in a continuous process, particularly in the aerospace sector, the method comprising a first cycle comprising the steps of: clamping the endless roving in a first clamp (S1), performing a relative movement between a loop-forming device and a loop-Aufspanneinrichtung (S2), clamping the Endlosrovings in a second and third clamping device (S3), all three clamping devices are controlled independently of each other, cutting the Endlosrovings (S4), and releasing the first and second Clamping device while continuing to clamp through the third clamping means (S5) whereby the endless roving for next providing another cut roving is already clamped in a first clamping means.

The method of claim 10, further comprising a second cycle comprising the step of: Providing a second cut roving by repeating the steps of claim 10 (S6), wherein the clamping of the endless roving in the first clamping means in the second cycle is replaced by the use of the continuous clamping means of the third clamping means of the first cycle.

Method according to one of claims 10 or 11, further comprising the steps: Inserting the roving in a needle (S7), wherein the insertion takes place by means of a movable insertion device.

The method of claim 12, further comprising the steps of: Performing a movement by the insertion device on the needle while transporting the roving and inserting the roving in needle into it (S8).

The method of claim 12, further comprising the steps of: Holding the roving in a prestressed state by a movable barrier in a first position (S9), Immersing the needle in an area of the loading device (S10), and Moving the barrier from the first position to a second position (S11), which relaxes the roving and places it in the needle.

Machine for reinforcing a component, in particular in its thickness direction (z), in particular in the aerospace sector, the machine comprising: a device according to one of claims 1 to 9, a needle ( 112 ), which is a tip ( 113 ), which with an eyelet ( 114 ) for receiving the cut-to-length roving ( 101 ), a receiving area in which the component flat between the needle ( 112 ) and the device can be inserted. the machine being designed such that the needle ( 112 ) in a first step of the machine penetrates the component and forms a through hole therein, wherein the machine is designed such that in a second step of the machine, the eyelet the cut-to-length roving ( 101 ) from a removal region of the loop shape predetermining device ( 103 ) and wherein the machine is designed in such a way that in a third step the double-laying roving ( 101 ) moves into the through hole.