WOLTERS, Thomas (Lüttelforster Weg 16, Schwalmtal-Waldniel, 41366, DE)
ZONS, Karl-Hubert (Gerretsfeld 21, Viersen, 41748, DE)
BIEGELBAUER, Walter (Uerdinger Strasse 628, Krefeld, 47800, DE)
WOLTERS, Thomas (Lüttelforster Weg 16, Schwalmtal-Waldniel, 41366, DE)
ZONS, Karl-Hubert (Gerretsfeld 21, Viersen, 41748, DE)
P a t e n t an s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Aufbringen eines bandförmigen Materials (B) mittels einer Auftragseinheit (AU) , wobei das bandförmige Material (B) in von einem Steuercode vorgegebenen Bahnen auf die Oberfläche (M 0 ) eines Werkstücks oder Trägermaterials (M) aufbringbar ist und hierfür eine Steuerungseinrichtung Antriebe ansteuert, die zum Aufbringen des Materials (B) die Auftragseinheit (AU) und das Werkstück bzw. Trägermaterial (M) relativ zueinander bewegt, wobei die Vorrichtung mindestens einen Vorratsspeicher (VOR) für das bandförmige Material (B) aufweist, von dem das bandförmige Material (B) zu der Auftragseinheit (AU) gelangt und von der Auftragseinheit (AU) gegen die Oberfläche (M 0 ) des Werkstücks bzw. Trägermaterials (M) bzw. auf der Oberfläche bereits aufgebrachtes Material (B) druckbeaufschlagbar ist, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung das bandförmige Material (B) zumindest abschnittsweise auf die Oberfläche (M 0 ) des Werkstücks bzw. Trägermaterials (M) klebt oder mit dieser verschweißt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Beschichtungseinheit (üB, Di, D 2 ) das bandförmige Material (B) und/oder das Werkstück bzw. das Trägermaterial (M) mit einem Verbindungsmittel (V) , insbesondere einem Klebstoff oder Harz, vor und/oder während dem Aufbringen auf die Oberfläche beschichtet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i ch n e t , dass die Auftragseinheit (AU) mindestens ein Andruckmittel (A, Ai) , insbesondere in Form einer Andruckrolle, aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d adu r ch ge k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine Be- schichtungseinheit (üB, Di, D 2 ) zwischen Vorratsspeicher (VOR) und Andruckmittel (A) angeordnet ist und das bandförmige Material (B) auf einer Seite durchgehend oder ab- schnittsweise mit dem Verbindungsmittel (V) beschichtet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Beschichtungseinheit (üB) eine Beschichtungsrolle aufweist, an der das bandförmige Material (B) mit seiner einen Seite (BJ entlang läuft und/oder umgelenkt wird, wobei die Beschichtungsrolle an ihrer Oberfläche das Verbindungsmittel (V) , insbesondere einen Kleber aufweist, der bei Kontakt auf das bandförmige Material (B) übertragen wird, wobei das Verbindungsmittel von einem Vorratsbehältnis für das Verbindungsmittel auf die Beschichtungsrolle gelangt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine Beschichtungseinheit (Di, D 2 ) im Bereich des Andruckmitteis angeordnet ist, und die Beschichtungseinheit (Di, D 2 ) das bandförmige Material (B) auf einer Seite und/oder das Werkstück bzw. Trägermaterial (M) im Bereich vor dem Andruckmittel (A) , durchgehend oder abschnittsweise mit Verbindungsmittel (V) beschichtet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, da du r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass die Auftragseinheit zwischen dem bandförmigen Material (B) und dem Werkstück bzw. dem Trägermaterial (M) ein Band (KB) einlegt, welches aus Klebstoff gebildet ist oder einen Klebstoffanteil aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadu r ch ge kenn z e i chne t: , dass das Klebeband durch Erhitzen und/oder starkes Anpressen an das Trägermaterial (M) seine klebende Eigenschaften entfaltet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadu r ch ge ke nn z e i chne t: , dass eine Zuführeinrichtung (R RB γ U 2 ) das Band (KB) zur Unterseite (B u ) des bandförmigen Materials (B) führt und mittels Umlenkrollen (U 2 , Ui) und/oder Andruckrollen (AN) gegen die Unterseite (B u ) des bandförmigen Materials (B) zur Anlage bringt, und dass eine Andruckeinrichtung (A) , insbesondere in Form einer Andruckrolle, das bandförmige Material (B) und das darunterliegende Band (KB) gegen bzw. in Richtung der Oberfläche (Mo) des Trägermaterials (M) drückt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadu r ch ge k e nn z e i chne t , dass eine Heizeinrichtung (HE) in Aufbringrichtung (AUFR) vor und/oder hinter der Andruckeinrichtung (A) oder in die Andruckeinrichtung integriert angeordnet ist und das Band (KB) erhitzt, insbesondere schmilzt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadu r ch ge k e nn z e i chne t , dass das Band (KB) aus Copolyamide gefertigt ist und/oder eine Netzstruktur aufweist .
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu r ch gekenn z e i chne t , dass mindestens eine Aushärteeinheit (H) das Verbindungsmittel (V) , insbesondere den Kleber, insbesondere mittels Ultraschall, UV-Licht und/oder Wärme, nach dem Aufbringen des bandförmigen Materials (B) aushärtet oder aktiviert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadu r ch ge kenn z e i chne t , dass die mindestens eine Aushärteeinrichtung (H) bezogen auf die Aufbringrichtung hinter und/oder neben dem Andruckmittel (A) angeordnet ist bzw. sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vor- richtung eine Schneid- und/oder Durchtrenneinheit (S, SG) aufweist, mittels derer das bandförmige Material (B) und ggf. das Band (KB) durchschneid- bzw. durchtrennbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, da du r c h ge k e n n z e i c h n e t , dass die Schneid- und/oder Durchtrenneinheit (S, SG) zwischen dem Vorratsspeicher (VOR) und dem Andruckmittel (A) , insbesondere in Förderrichtung des bandförmigen Materials (B) vor dem Andruckmittel (A) und der Umlenkrolle (U 1 ) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung aufweist, die das bandförmige Material vom Vorratsspeicher hin zur Auftragseinheit, insbesondere in den Bereich vor dem Andruckmittel, führt oder transportiert.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu r ch ge k e nn z e i ch n e t , dass das Werkstück bzw. das Trägermaterial (M) auf einem Rahmen (R) befestigbar, insbesondere spannbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h ge k e n n z e i c h n e t , dass das Werkstück bzw. das Trägermaterial (M) oder der Rahmen (R) von mindestens einem Antrieb in einer Ebene (F x , F y ) mittels Antrieben verfahrbar ist, die von der Steuerungseinrichtung gesteuert sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, da du r c h ge k e n n z e i c h n e t , dass die Auftragseinheit (AU) oder zumindest deren mindestens ein Andruckmittel (A) senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks bzw. Trägermaterials (M) , insbesondere mittels eines Antriebs, verstellbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auftragseinheit (AU) in einer Ebene (F x , F y ) mittels von der Steuerungseinrichtung angesteuerter Antriebe verstellbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, d a du r c h g e k e n n z e i ch n e t , dass die Auftragseinheit (AU) oder deren mindestens eines der Andruckmittel (A) um die Flächennormale der Ebene (F x , F y ) herum mittels eines Antriebs verdrehbar oder verschwenkbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da du r c h ge k e n n z e i chn e t , dass mindestens eine Auftragseinheit (AU) an einem Oberträger (OT) befestigt ist, und dass dessen Andruckmittel (A) jeweils in der Höhe entlang einer Höhenverstellachse, insbesondere mittels eines Antriebs, verstellbar und mittels eines Antriebs um die Höhenverstellachse herum verschwenkbar bzw. verdrehbar ist, und dass mindestens ein Werkstück bzw. Trägermaterial, welches bzw. welche insbesondere in einem gemeinsamen Rahmen oder getrennten Rahmen einspannbar ist bzw. sind, von Antrieben in einer Ebene verstellbar ist bzw. sind, wobei das Werkstück bzw. das Trägermaterial unterhalb des Oberträgers angeordnet ist bzw. sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mehreren Auftragseinheiten (AU 1 ) zueinander beabstandet nebeneinander an dem Oberträger (OT) angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, d a du r c h g e k e n n z e i ch n e t , dass zusätzlich zur mindestens einen Auftragseinheit (AU) mindestens ein Stickkopf (ST) an dem Oberträger (OT) angeordnet ist, und dass jedem Stickkopf ein Unterstickkopf zugeordnet ist, der unterhalb des Werkstücks bzw. Trägermaterials angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23, d adu r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auf- tragseinheit (AUS) zusätzlich eine Stickeinheit mit Sticknadel (N) aufweist, mittels derer das bandförmige Material (B) bedarfsweise auf der Oberfläche des Werkstücks bzw. Trägermaterials (M) feststickbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Vorratsspeicher (VOR) und/oder der Speicher (R KB ) für das Band (KB) eine Vorratsspule ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorratsspule (VOR) und/oder der Speicher (R KB ) für das Band (KB) , insbesondere in Form einer Spule, oberhalb oder neben der Auftragseinheit (AU) angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, d a du r ch ge k e nn z e i ch n e t , dass zusammen mit der Auf- tragseinheit (AU) oder dem Andruckmittel (A) der Vorratsspeicher (VOR) und/oder der Speicher (R KB ) für das Band (KB) um die Flächennormale (F R ) der Ebene (F x , F y ) herum mittels des Antriebs verdrehbar oder verschwenkbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuführeinrichtung durch einen biegsamen Kanal, insbesondere Schlauch, gebildet ist.
30. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufbringen von bandförmigen Verstärkungsbändern (B) , insbesondere aus Kohlefasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern, in einer oder mehreren Lagen.
31. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadu r ch ge k e nn z e i c h n e t , dass das bandförmige Material (B) in mehreren Lagen übereinander auf das Werkstück bzw. das Trägermaterial (M) aufgebracht wird.
32. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das im Vorratsspeicher gespeicherte bzw. aufgerollte bandförmige Material (B) eine Beschichtung aufweist, die insbesondere durch das Andrücken erfolgende Aufbringen des bandförmigen Materials alleine oder in Zusammenwirken mit einer zusätzlichen Komponente für die Verbindung sorgt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, da du r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass die Beschichtung (V) mittels einer
Aushärteeinrichtung (H) zur dauerhaften Verbindung aktiviert wird. |
Bezeichnung: Vorrichtung zum Aufbringen eines bandförmigen Materials
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines bandförmigen Materials mittels einer Auftragseinheit, wobei das bandförmige Material in von einem Steuercode vorgegebenen Bahnen auf die Oberfläche eines Werkstücks oder Trägermaterials aufbringbar ist und hierfür eine Steuerungseinrichtung Antriebe ansteuert, die zum Aufbringen des Materials die Auftragseinheit und das Werkstück bzw. Trägermaterial relativ zueinander bewegt, wobei die Vorrichtung mindestens einen Vorratsspeicher für das bandförmige Material aufweist, von dem das bandförmige Material zu der Auftragseinheit gelangt und von der Auftragseinheit gegen die Oberfläche des Werkstücks bzw. Trägermaterials bzw. auf der Oberfläche bereits aufgebrachtes Material druckbeaufschlagbar ist.
Gattungsgemäße Vorrichtungen sind z. B. aus der Stickerei bekannt, wobei mittels der Stickmaschinen bandförmiges Material, z. B. in Form von Kordeln oder Flachbändern, auf einem Material, welches insbesondere auf einem Stickrahmen aufgespannt ist, aufgestickt bzw. aufgenäht wird. Derartige Stickmaschinen können als Einkopfoder Mehrkopf-Stickmaschinen ausgebildet sein, so dass ein oder mehrere Bänder in gleichen Mustern auf einem oder mehreren Werkstücken, z. B. in Form von Textilien oder anderen Trägermaterialien, feststick- bzw. festnähbar sind.
Bei der Herstellung von möglichst leichten Bauteilen werden derartige Stickmaschinen bereits dazu eingesetzt, Bänder aus Fasern, wie z.B. Hanf, Basalt, Kohlefasern, Glasfasern oder Aramidfasern, auf einem Trägermaterial in ein oder mehreren Schichten aufzusticken. Die faserhaltigen Bänder werden dabei in einem vorgegebenen Muster, insbesondere der späteren Form des herzustellenden Werkstücks, entsprechend auf den Träger aufgenäht. Das Ergebnis ist die sogenannte Verstärkungsstruktur, die dann in einem nachfolgenden Prozess mittels eines Matrixmaterials zu einem Faserverbundbauteil vereinigt wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei dem Aufnähen Einschnürungen im aufgenähten bandförmigen Material auftreten, die zu einer Minderung der Haltbarkeit des später herzustellenden Werkstückes führen können. Zudem können einzelne Filamente des bandförmigen Materials beim Aufnähen, insbesondere beim mehrlagigen Aufnähen, beschädigt werden, was ebenfalls die Haltbarkeit des herzustellenden Bauteils mindert. Ebenso kann das Verwenden eines Stick- bzw. Nähfadens zu einer- unerwünschten Materialverunreinigung führen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein bandförmiges Material auf ein Werkstück oder ein Trägermaterial aufbringbar ist, wobei die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung das bandförmige Material zumindest abschnittsweise
auf die Oberflache des Werkstucks bzw. Tragermaterials klebt oder mit dieser verschweißt. Durch das Verkleben oder Verschweißen des bandförmigen Materials mit dem Werkstuck bzw. Tragermaterial ist ein Aufbringen des bandförmigen Materials möglich, ohne dieses in seiner Form zu beeinträchtigen. Es lassen sich somit faserformige Bandmaterialien glatt, mit gerichteten Fasern und ohne Faserbeanspruchung aufbringen.
Die Erfindung ermöglicht darüber hinaus die Möglichkeit, wahrend des Prozesses zusatzlich Funktionselemente, z.B. Gewindebuchsen, Ankerelemente etc., einzulegen und mit dem Faserband zu überkleben.
Das bandförmige Material kann in beliebigen Bahnen, wie z.B. Kurven oder Geraden, aufgetragen werden. Das Aufkleben erfolgt dabei vorteilhaft mittels eines Verbindungsmittels, insbesondere eines Klebers oder Harzes, der bzw. das vor dem Auftragen auf die Unterseite des bandförmigen Materials aufgebracht worden ist. Dabei kann das Aufbringen des Verbindungsmittels zeitlich und/oder raumlich unmittelbar vor dem Aufbringen erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass das bandförmige Material bereits einseitig beschichtet in einem Vorratsspeicher gespeichert ist und so der Auftragseinheit der Vorrichtung zugeführt wird.
Sofern das Verbindungsmittel für eine erfolgreiche Klebung noch aktiviert werden muss, kann dies mittels einer Ausharteeinrichtung erfolgen, die vor und/oder hinter der Auftragseinheit insbesondere deren Andruckmittel, in Form z. B. einer Andruckrolle, angeordnet sein kann. Die Ausharte- bzw. Aktivierungseinrichtung für das Verbindungsmittel kann derart ausgebildet sein, dass die Aktivierung bzw. Aushärtung mittels Ultraschall, UV-Licht und/oder Warme erfolgt.
Damit das bandförmige Material in beliebigen Bahnen aufgebracht werden kann, kann die Auftragseinheit vorteilhaft um eine senkrecht zur Oberflache des Werkstucks bzw. Tragermaterials angeordnete Achse verdreht bzw. verschwenkt werden. Damit beliebige Punkte auf der Oberflache des Werkstucks mit dem
bandförmigen Material belegt werden können, wird entweder die Auftragseinheit in der Ebene mittels geeigneter Antriebe verstellt oder aber das Werkstück selbst mittels eines X-Y-Antriebs in der Ebene verstellt.
Sofern ein labiles netzwerkartiges Tragermaterial, z.B. in Form eines Gewebes, mit dem bandförmigen Material bestuckt bzw. belegt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn dieses Material in einem Rahmen aufgespannt ist, welcher unterhalb der Auftragseinheit angeordnet ist. Je nach Ausfuhrungsform der Vorrichtung kann der Rahmen in der Ebene, wie z. B. ein Pantograph einer Stickmaschine, mittels geeigneter Antriebe verstellt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Auftragseinheit selbst oberhalb des Rahmens in der Ebene verstellbar und um die Achse senkrecht zur Ebene verdreh- bzw. verschwenkbar ist.
Der Vorratsspeicher für das bandförmige Material kann unmittelbar an der Auftragseinheit angeordnet werden, so dass der Weg vom Vorratsspeicher hin zu der Stelle, auf der das bandförmige Material auf dem Werkstuck bzw. Tragermaterial aufgebracht wird, möglichst kurz ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Vor- ratsspeicher oberhalb der Auftragseinheit angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, größere und/oder mehrere Vorratsspeicher an der Auftragseinheit oder getrennt von dieser anzuordnen, so dass die durch das notwendige Wechseln des Vorratsspeichers bedingten Stillstandzeiten minimiert werden.
Das bandförmige Material kann von dem Vorratsspeicher, z. B. in Form einer Spule, durch das Aufbringen abgezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Spule angetrieben ist, um das bandförmige Material schonend und insbesondere mit niedriger Spannung zur Auftragseinheit und dem Aufbringort zu transpor- tieren. Optional kann die Spannung des bandförmigen Materials mittels Sensoren, wie z.B. in Form einer Tanzerwalze, überwacht und der Antrieb entsprechend angesteuert werden.
Damit das bandförmige Material in mehreren Abschnitten auf das Werkstuck oder Tragermateπal aufgebracht werden kann, ist es
sinnvoll, eine Trennungseinrichtung, in Form eines Messer oder eines anderen Trennmittels an der Auftragseinheit vorzusehen, mittels derer das bandförmige Material durchtrennbar ist. Es ist auch denkbar, dass das bandförmige Material mittels eines Lasers durchtrennbar oder mittels einer Heizquelle durchschmelzbar ist.
Sofern das bandförmige Material in sehr engen Radien auf dem Werkstück bzw. dem Trägermaterial verlegt werden soll, kann es vorkommen, dass die Klebung nicht hinreichend schnell aushärtet um die aufgrund des engen Krümmungsradius entstehende Kräfte zu kompensieren, so dass das bandförmige Material keinen Kontakt mehr mit dem Werkstück bzw. Trägermaterial hat und somit auch nicht mit diesem verklebt wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Auftragseinheit zusätzlich über eine Näh- oder Stickeinrichtung verfügt, mittels derer das bandförmige Material am Werkstück bzw. im Trägermaterial festnähbar bzw. stickbar ist. Vorteilhaft erfolgt das Fixieren des bandförmigen Materials mittels Stickbzw. Näheinrichtung nur dort, wo keine Beeinträchtigung hinsichtlich der Stabilität des herzustellenden Werkstücks zu erwarten ist. Derartige Bereiche, in denen das bandförmige Material festgestickt bzw. genäht ist, können auch vor dem endgültigen Fertigungsschritt, insbesondere des Verbackens zu einem Kohlefaserverbundwerkstoff, herausgeschnitten werden. •
Es kann von Vorteil sein, wenn das Verbindungsmittel nur an bestimmten Stellen das bandförmige Material mit dem Werkstück bzw. dem Trägermaterial verbindet. In diesem Falle ist es sinnvoll, wenn die Vorrichtung eine Beschichtungseinheit aufweist, die die Unterseite, mit der das bandförmige Material später auf dem Werkstück bzw. auf dem Trägermaterial aufliegt, mit einem Verbindungsmittel beschichtet, wobei der Beschichtungsvorgang nicht kontinuierlich, sondern nur dann erfolgt, wenn eine Klebung für einen bestimmten Abschnitt des bandförmigen Materials vom Steuerungsprogramm vorgesehen ist.
Das Beschichten des bandförmigen Materials mit dem Verbindungsmittel kann z. B. über eine als Umlenkrolle ausgebildete
übertragungsrolle, welche gleichzeitig zur übertragung des Verbindungsmittels auf die Unterseite des bandförmigen Materials dient, erfolgen. Dabei wird das Verbindungsmittel zuerst auf die übertragungsrolle aufgebracht, wonach dann die übertragungsrolle das Verbindungsmittel auf die Unterseite des bandförmigen Materials überträgt. Das Aufbringen des Verbindungsmittels auf die übertragungsrolle kann mittels einer gesteuerten Düse erfolgen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die übertragungsrolle mit ihrer Oberfläche in ein Bad eintaucht, dass das Verbindungsmittel enthält. Das Verbindungsmittel wird dann gleichförmig dosiert auf die Oberfläche der übertragungsrolle aufgebracht, wonach es dann durch weitere Rotation der übertragungsrolle auf die Unterseite des bandförmigen Materials gelangt.
Die Auftragseinheit verfügt über mindestens ein Andruckmittel, mittels dem das bandförmige Material auf die Oberseite des Werkstücks bzw. Trägermaterials andrückbar ist, so dass eine gute Klebung erfolgt.
Statt das bandförmige Material zuvor mit einer Klebschicht zu versehen, kann auch alternativ ein Band aus und/oder mit Klebstoff zwischen das zu verlegende bandförmige Material und die Oberfläche des Trägermaterials gelegt werden. Dieses auch als Klebeband zu bezeichnende Band kann ebenfalls, z.B. in Form von einer oder mehreren Spulen, an der Auftragseinheit zur Speicherung angeordnet sein. Das Klebeband ist bevorzugt so auszubilden, dass es im Bereich der Zimmertemperatur nicht klebt und/oder erst nach dem Erhitzen über eine bestimmte Temperatur verflüssigt und dann klebt. Ein derartiges Klebeband eignet sich hervorragend, da es problemlos aufgewickelt und gelagert werden kann, ohne selbst zu verkleben. Das Klebeband kann mittels einer Zuführeinrichtung an die Unterseite des aufzutragenden bandförmigen Materials transportiert werden, um dann mittels der Umlenk- und Andruckrollen auf die Oberfläche des Trägermaterials angedrückt zu werden. Das Klebeband kann seine klebenden Eigenschaften entweder durch Erhitzen mittels geeigneter Heizeinrichtungen und/oder durch die Anpresskraft mittels der Andruckrolle erhalten und nach
dem Abkühlen das bandförmige Material sicher mit der Oberfläche des Trägermaterials zu verbinden. Eine optionale Schneidvorrichtung kann das automatische Verlegen des bandförmigen Materials ermöglichen. Die Schneidvorrichtung kann zwischen der Andruckrolle und der letzten Umlenkrolle angeordnet werden und durchtrennt das bandförmige Material zusammen mit dem Klebeband. Nach erfolgter Durchtrennung kann an beliebiger Stelle auf dem Trägermaterial mit dem Aufbringen fortgefahren werden, so dass durch das Transportieren des bandförmigen Materials und des Klebebandes diese wieder unter die Andruckrolle für das Andrücken auf die Oberfläche des Trägermaterials gelangen. Als Klebeband kann vorzugsweise ein Band aus Copolyamide verwendet werden. Ein entsprechendes klebendes Band schmilzt erst bei Temperaturen zwischen 87 bis 100°C. Es ist in kurzen Zeiten Erhitzbar und härtet ebenfalls sehr schnell aus. Die Klebung selbst ist bis zu einer Temperatur von 70 °C beständig. Das Netzförmige Band wird unter der Marke Spunfab® PA1541A vertrieben. Es ist jedoch auch möglich, ein Klebeband mit eigenem Träger zu verwenden, welcher kurz vor oder nach dem Applizieren auf die Unterseite des aufzutragenden bandförmigen Materials vom Klebeband getrennt und entsorgt, insbesondere auf einer Aufwickelspule gesammelt, wird.
Sofern das bandförmige Material mit dem Werkstück bzw. Trägermaterial verschweißt werden soll, sind entsprechende Vorrichtungen zum Verschweißen des bandförmigen Materials vor, im oder hinter dem Bereich der Andruckmittel vorzusehen. Vorzugsweise weist die Auftragseinheit bei Einsatz einer Schweißeinrichtung mindestens zwei Andruckmittel, insbesondere in Form von Andruckrollen, auf, zwischen denen die Schweißeinrichtung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass beim Verschweißen von bandförmigem Material mit der Oberfläche des Werkstücks bzw. Trägermaterials beide in engem Kontakt miteinander stehen, so dass möglichst wenig Verbindungsmittel notwendig ist. Ebenso ist es möglich, dass bei Verwendung eines aktivierbaren Verbindungsmittels die Aushär- teeinrichtung zwischen zwei Andruckmitteln angeordnet ist.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1: Querschnittsdarstellung einer über einem Trägerma- terial angeordneten Auftragseinheit;
Figur 2: perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer in einer Ebene verstellbaren
Auftragseinheit, welche mindestens ein um eine senkrecht zur Ebene angeordnete Achse herum verschwenkbares Andruckmittel aufweist;
Figur 3: Vorrichtung mit einem in einer Ebene in zwei Richtungen verstellbaren Rahmen, über dem eine Auftragseinheit mit einem Vorratsspeicher angeordnet ist;
Figur 3a: Vorrichtung nach Figur 3 mit oberhalb der Auftrags- einheit angeordnetem Vorratsspeicher;
Figur 3b: Vorrichtung gemäß Figur 3a mit synchron zur Auftragseinheit verdrehbarem Vorratsspeicher;
Figur 4: Mehrkopf-Auftragsvorrichtung;
Figur 5: Mehrkopf-Auftragsvorrichtung mit zusätzlichen Stickköpfen, die zwischen den Auftragseinheiten an einem oberen Träger angeordnet sind;
Figur 6: Erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Auftragseinheit über eine Nähnadel zum wahlweisen Festnähen des bandförmigen Materials verfügt;
Fig. 7: Querschnittsdarstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform mit einem zusätzlichen Speicher für ein Band, welches zwischen Trägermaterial und bandförmigem Material gelegt wird.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Auftragseinheit AU, welche über einem Material M angeordnet ist . Die Auftragseinheit AU weist eine Platte P auf, an der eine Andruckrolle A beweglich gelagert ist. Ferner ist an dieser Platte P eine Umlenkrolle U befestigt, um das bandförmige Material aus der Vorratsspule in die Arbeitsebene umzulenken. An der Platte P ist ferner eine drehbewegliche übertragungsrolle üB angeordnet, welche das bandförmige Material B, welches von einem Vorratsspeicher (nicht dargestellt) kommt umlenkt. Die übertragungsrolle üB überträgt ein Verbindungsmittel V auf die Unterseite B u des bandförmigen Materials B. In Bewegungsrichtung hinter der übertragungsrolle üB ist eine Schneid- bzw. Trennvorrichtung S angeordnet, durch die das Material B geführt ist, um danach von der Umlenkrolle U umgelenkt und mittels Andruckrolle A auf die Oberfläche M 0 des Materials M aufgebracht und angedrückt zu werden. Um eine entsprechende Andruckkraft zu erzielen, wird die Auftragseinheit AU oder zumindest deren Andruckmittel A federbelastet gegen die Oberfläche M 0 des Materials M gedrückt.
Es ist optional möglich, einen entsprechenden Höhenantrieb für die Auftragseinheit AU vorzusehen, der eventuelle Unterschiede des Oberflächenprofils des Materials M ausgleicht und die Andruckrolle A bzw. das zwischen der Andruckrolle A und der Oberfläche M 0 einliegende bandförmige Material B entsprechend druckbeaufschlagt .
Als Verbindungsmittel V ist ein für die jeweils eingesetzten Materialien geeigneter Kleber oder Harz einsetzbar. Das Verbindungsmittel V gelangt von einer nicht dargestellten Zuführeinrichtung auf die übertragungswalze üB und wird bei Kontakt mit der Unterseite Bu und des bandförmigen Materials B auf die Unterseite Bu übertragen. Sofern das Verbindungsmittel einer weiteren Behandlung, insbesondere Aktivierung oder Aushärtung, bedarf, kann eine Aushärteeinrichtung H, welche an dem Träger T des einen Hilfsträgers H τ befestigt ist, hinter und/oder vor der Andruckrolle A angeordnet werden. Die Aushärteeinrichtung H ist bevorzugt mit seiner Aktivierungsspitze H SP in geringer Höhe
oberhalb des bandförmigen Materials B anzuordnen, damit möglichst wenig Strahlungsleistung, insbesondere Wärme, UV oder sonstige Strahlung, notwendig ist, um das Verbindungsmittel zu aktivieren und/oder auszuhärten.
Es ist selbstverständlich möglich, das Verbindungsmittel V mittels anderer Einrichtungen als einer übertragungswalze üB auf die Unterseite B 0 des bandförmigen Materials B aufzubringen. Das Verbindungsmittel V kann vielmehr auch auf die Unterseite Bu des bandförmigen Materials B gesprüht oder sonst wie aufgebracht werden. Gleichsam ist es möglich, ein Verbindungsmittel direkt auf die Oberfläche M 0 des Materials M aufzubringen, insbesondere unmittelbar vor der Andruckrolle A, wo das bandförmige Material anschließend aufgedrückt wird.
Ebenso ist es möglich, dass ein Zwei-Komponentenverbindungsmittel verwendet wird, wobei eine Komponente zuerst auf die Unterseite z. B. mittels der übertragungsrolle üB aufgebracht wird und die zweite Komponente unmittelbar vor der Andruckrolle A auf die Oberfläche M 0 des Materials M aufgebracht wird. Auch kann ein bereits mit einer Komponente beschichtetes und auf einer Speicherspule aufgewickeltes bandförmiges Material verwendet werden, wobei dann nur noch die zweite Komponente entweder auf die Bandunterseite oder das Werkstück bzw. das Trägermaterial M aufgebracht werden muss. Durch das Andrücken des bandförmigen Materials B mit seiner beschichteten Unterseite Bu auf das Material M werden beide Komponenten des Verbindungsmittels zusammengebracht, wodurch eine sichere Verbindung zwischen Band B und Material M gewährleistet ist. Sofern es notwendig ist, kann auch für ein Zweikomponentenverbindungsmittel eine Aushärteeinrichtung oder Aktivierungseinrichtung vorgesehen werden.
Sofern das Band B mit dem Material M verschweißt wird, kann die Verschweißeinheit H sp hinter der Andruckrolle A angeordnet werden. In der Figur 1 sind Düsen D 1 und D 2 dargestellt, die an Stelle der übertragungsrolle üB oder zusammen mit der übertragungsrolle üB das Verbindungsmittel V oder dessen Komponenten auf das Material
M und/oder das bandförmige Material B sprühen bzw. auftragen können.
Die Figuren 2 und 3 zeigen mögliche Ausgestaltungen der Gesamtvorrichtung, wobei bei der Vorrichtung gemäß der Figur 2 das in einem Rahmen R aufgespannte Material M fest angeordnet ist und die Auftragseinheit AU in der durch die Pfeile F x und F y aufgespannten Ebene verfahren wird. Hierdurch ist es möglich, die Auftragseinheit AU mit ihrem Andruckmittel A beliebig oberhalb des Materials M zu platzieren, um das bandförmige Material B mittels des an der Platte P befestigten Andruckmitteis A aufzubringen. Um eventuelle Höhenunterschiede der Oberflache des Materials M auszugleichen, ist das Andruckmittel A in der Hohe verstellbar. Gleichsam ist das Andruckmittel A um eine senkrechte Achse zur Ebene F x und F γ in Richtung des Pfeils F R verdreh- bzw. ver- schwenkbar, damit das bandförmige Material B auch in Kurven auf das Material M aufbringbar ist.
Es ist selbstverständlich möglich, dass auch die Auftragseinheit AU in der Hohe mittels eines Antriebs verstellbar ist.
Die Vorrichtung gemäß der Figur 3 unterscheidet sich von der Vorrichtung der Figur 2 dadurch, dass die Auftragseinheit AU nicht beweglich ist und statt dessen der Rahmen R durch die Pfeile F x und F γ aufgespannten Ebene mittels nicht dargestellter Antriebe verstellbar ist. Der Vorratsspeicher VOR in Form einer Spule ist in unmittelbarer Nahe zum Material M angeordnet und wird mit der Andruckrolle A in Richtung F R verschwenkt.
Die Vorrichtung gemäß der Figur 3a unterscheidet sich von der Vorrichtung der Figur 3 dadurch, dass der Vorratsspeicher VOR in Form einer Spule an der Oberseite der Auftragseinheit AU angeordnet ist und das Band B von dem Vorratsspeicher VOR durch das Gehäuse der Auftragseinheit hindurch zur Andruckrolle A gefuhrt ist. Bei dieser Vorrichtung ist lediglich die Andruckrolle A um die Achse in Richtung F R verschwenkt, wohingegen der Vorratsspeicher VOR nicht mitverschwenkt wird. Sofern das bandförmige Material B ein Tordieren bzw. Verdrehen um seine Langsachse um
einen Winkelbereich, z.B. 360°, zulässt, ist ein Mitverdrehen des Vorratsspeichers VOR nicht notwendig. Sollte das bandförmige Material B ein derartiges Verdrehen bzw. Tordieren nicht gestatten, ist es möglich, dass der Vorratsspeicher VOR zusammen mit der Andruckrolle A Richtung F R verdreht wird, wie es in Figur 3b dargestellt ist. Speziell diese Variante ist äußerst materialschonend hinsichtlich der Faserbeanspruchung bei einem großen angetriebenen Spuleninhalt.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Vorrichtungen, bei denen das Material bzw. Werkstück M in einem gemeinsamen Rahmen R aufgespannt ist. Selbstverständlich ist es möglich, dass der Rahmen R auch unterteilt ist, so dass einzelne Trägermaterialien bzw. Werkstücke M im Rahmen befestigt werden können. An dem Oberträger OT sind mehrere Auftragseinheiten AUχ- 6 angeordnet, wobei der Rahmen R in der Ebene F x -F γ mittels geeigneter Antriebe, wie bei einem Pantographen einer Mehrkopfstickmaschine, entsprechend eines Steuerprogramms verstellt wird. Mittels der Vorrichtung gemäß der Figur 4 können somit sechs gleiche Werkstücke zur selben Zeit bearbeitet werden.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Vorrichtung, bei der alternierend an einem nicht dargestellten Oberträger jeweils Auftragseinheiten AU und Stickköpfe St angeordnet sind, so dass das Material M wahlweise entweder mit einem bandförmigen Material B beklebt bzw. verschweißt oder mittels der Stickköpfe St bestickt bzw. be- arbeitet werden kann.
Die Figur 6 zeigt eine weiterentwickelte Kombinationsauf- trags-Stickeinheit AUS mittels derer wahlweise das bandförmige Material B auf das Material M aufgeklebt bzw. verscheißt und/oder aufgenäht werden kann. Zum Feststicken des bandförmigen Materials ist die Andruckrolle A in Richtung F sch verschwenkbar gelagert, so dass die Sticknadel N wahlweise rechts oder links von dem bandförmigen Material zur Stichbildung einstechbar ist. Der hierfür eventuell erforderliche Unterstickkopf ist in Figur 6 nicht dargestellt. Es ist selbstverständlich möglich, diese
Kombinationsauftrags-Stickköpfe AUS mehrfach an einem Oberträger OT, wie es in Figur 4 dargestellt ist, anzuordnen, so dass sich eine Vorrichtung mit größtmöglicher Flexibilität ergibt.
Die Figur 7 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform mit einem zusätzlichen Speicher für ein Band KB, welches zwischen Trägermaterial M und bandförmigem Material B gelegt wird. Das Band bzw. Klebeband KB besteht entweder vollständig aus einem Klebematerial oder hat zumindest einen Anteil eines Klebers. Vorteilhaft ist das Klebematerial, ins- besondere bei Zimmertemperatur, nicht oder nur leicht klebend, so dass es ohne Trägerfolie aufwickelbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein Band mit einer Trägerfolie zu verwenden. Die Trägerfolie muss dann lediglich vor dem Auftragen auf das Trägermaterial M vom Kleber bzw. Klebeband KB entfernt werden. Die Speicherrolle R RB kann von einem eigenen Antrieb angetrieben werden. Dies ist jedoch in der Regel nicht notwendig, da durch einen optionalen Bremsmechanismus die Rolle nicht unkontrolliert das Klebeband abspult. Das Klebeband KB wird von der Speicherrolle R KB über die Umlenkrolle U 2 an die Rückseite des bandförmigen Materials B gedrückt und wird zusammen mit dem bandförmigen Material B um die Umlenkrolle U x herum in Richtung Andruckrolle A gelenkt, welche beide Bänder B und KB gegen die Oberfläche M 0 des Trägermaterials M drückt bzw. anpresst. Die Andruckrolle A kann auch durch eine Andruckeinrichtung A ersetzt werden, die z.B. ein federbelasteter Andruckschuh oder Stempel sein kann. Die Andruckeinrichtung kann oszillierend das bandförmige Material oder konstant mittels einer Feder gegen die Oberfläche des Trägermaterials druckbeaufschlagen. Der Andruckschuh kann dabei über das bandförmige Material gleiten. Eine zusätzliche An- druckrolle AN verhindert, dass nach dem Durchtrennen mittels der Schneidvorrichtung S, SG das Klebeband KB und das bandförmige Material B voneinander getrennt werden, so dass ein sicherer Start für ein weiteres Auftragen sichergestellt ist. Mittels der Heizeinrichtung HE und deren Heizkopf HE 5 wird der Kleber des Klebebands KB aktiviert, indem das Klebeband aufgeschmolzen wird. Es ist selbstverständlich möglich, dass in Auftragsrichtung AUFR
hinter der ersten Andruckrolle A und der Heizeinrichtung HE eine weitere Andruckrolle angeordnet ist, die nach dem Verflüssigen und/oder Aufweichen des Klebebandes KB das bandförmige Material B erneut gegen die Oberfläche M 0 des Trägermaterials M drückt, wobei dann der nunmehr flüssige oder fließfähige Kleber gut verteilt wird.
Alternativ kann die Heizeinrichtung HE auch in der Andruckeinrichtung A integriert angeordnet sein.
Next Patent: NAPKIN FOLDING DEVICE