Verfahren und Vorrichtung zum Verändern des Wicklungswinkels von schraubenlinienförmig auf einen Dorn zu wickelndem, fadenförmigem Material Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum Verändern des Wick lungswinkels von schraubenlinienförmig auf einen Dorn zu wickelndem, fadenförmigem Material, wobei der Dorn von unregelmässiger Form sein kann.
Soll ein Faden auf eine Form aufgewickelt werden, so stehen gewöhnlich die Mittel zur Verfügung, um den Faden auf ein vorbestimmtes, meistens ein schrau- benlinienförmiges Muster aufzuwickeln. Normalerweise ist es wünschenswert, dass jede nachfolgende Umwick lung in nächster Nähe zur Vorhergehenden aufgewickelt wird, damit zwischen aufeinanderfolgenden Windungen weder eine Überlappung noch ein Raum entsteht.
Das Verfahren ähnelt etwas dem Gewindeschneiden auf einer Drehbank, wobei die Neigung oder der Wicklungs winkel durch das Differentialgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem drehenden Dorn und der Fadenführung bestimmt wird. Hat der Gegenstand eine regelmässige Form, wie etwa eine Kugel oder ein Zylinder, so ist die Aufgabe ganz einfach.
Hier wird die Fadenösen bewegung gewöhnlich durch eine Kette gesteuert, wel che über Zahnräder läuft, die ungefähr mit den Stirn flächen der Dorne fluchten, so dass, wenn der Dorn gedreht wird, die Kette ebenfalls angetrieben wird. Die Fadenöse bewegt sich mit einer konstanten Ge schwindigkeit vor- und rückwärts entlang dem Dorn, was einen konstanten Wicklungswinkel ergibt.
Es ist oft notwendig, von dem geraden Zylinder umriss abzuweichen, wenn z. B. ein gerader Zylinder abschnitt als Konus endet. Läuft der Faden auf dem Konus quer aufwärts von dem kleineren Durchmesser ausgehend, so ändert sich das Flächengeschwindigkeits- verhältnis zwischen dem Dorn und der Fadenöse. Dies führt zu einer Änderung des Wicklungswinkels. Es ist notwendig, um den Wicklungswinkel konstant zu halten, entweder die Geschwindigkeitskomponente der Fadenöse parallel zur Dornachse zu verschnellern oder die Dornumdrehung abzubremsen.
Früher wurde dies erreicht entweder durch Anwendung eines Synchron- motors oder eines hydraulichen Systems, welches die Dornbewegung und die Vorrichtung für die Geschwin digkeitskomponente der Fadenöse parallel zur Dorn achse mit einem Programmierungsmechanismus verbin det, um die Änderung der Beziehung zwischen der Umdrehung und der Fadenösenbewegung hervorzuru fen.
Dies hat mehrere Nachteile, unter denen die Kosten und die Kompliziertheit der Vorrichtung zu erwähnen sind, und zur Steuerung der Beziehung entweder ge naue Nocken oder eine komplizierte Bandprogrammie- rungsanlage erfordert. Ferner weisen solche Systeme unvermeidlich etwas Spiel und Nachlassen auf, so dass unter den besten Bedingungen keine einwandfreien Re sultate erhalten werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrich tung können z. B. Anwendung finden in der Herstellung von Raketentriebwerkummantelungen, wo Glasfaser oder ähnliche Fäden auf einen abnehmbaren Dorn ge wickelt werden, während ein unter Hitze härtendes Harz auf die Fäden aufgetragen wird. Ist die Wick lungsoperation beendet und das Harz gehärtet, so wird der Dorn entfernt und man erhält eine leichte aber starke Ummantelung für ein Düsentriebwerk. Dies ist eine äusserst genaue Anwendung der Wicklungstechnik, da solche Vorrichtungen gewöhnlich ein möglichst leich tes Gewicht und einen niedrigen Sicherheitsfaktor haben.
Sind die Windungen ungenau und überlappend, so entstehen erhöhtes Gewicht und Unregelmässigkeiten in der Ummantelung, aber wenn die Windungen nicht genau gegenseitig anliegen, entsteht eine abgeschwächte Ummantelung, welche während des Betriebes versagen könnte.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Verändern des Wicklungswinkels von schraubenlinienförmig auf einen Dorn zu wickelndem, fadenförmigem Material, wobei das Material über einen Führungswagen geleitet wird, welcher dem Dorn entlang über eine Schiene bewegt wird und mit einer endlosen Kette oder einem endlosen gezahnten Band verbunden ist, welche bzw. welches über Zahnräder geführt ist, ist dadurch gekenn zeichnet, dass dem Führungswagen nur diejenige Kom ponente der Ketten- oder Bandbewegung übertragen wird, welche parallel zur Achse des Domes ist, wenn die Kette oder das Band sich in irgendeiner Richtung bewegt.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, in welcher der Führungswagen auf einem Führungs- system bewegt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil einer endlosen Kette auf einer mindestens angenähert rechtwinklig zur Zuführ-Rich- tung des fadenförmigen Materials zum Dom und par allel zur Drehachse des Dornes verlaufenden Bahn ge führt ist und dass eine Gleitverbindung zwischen einem Punkt der Kette und dem Führungswagen den
Führungs- wagen in der Richtungskomponente, die parallel zur Dornachse ist, mitnimmt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Grundriss der Vorrichtung gemäss die ser Erfindung, Fig. 2 eine Vorderansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1, welche die Vorrichtung zur Steuerung der Bewe gung des Fadenführungswagens zeigt, Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt in vergrössertem Massstab längs der Linie 4-4 in Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, enthält die Vorrichtung einen drehbaren Dornmechanismus 7, ein Führungssystem 9, um das Material auf den Dorn zu führen und einen Zufuhrmechanismus, als Ganzes mit 11 bezeichnet, zur Zufuhr des Fadens. Die Dornanlage 7 ist mit einer Welle 13 versehen, welche von dem Antriebsmechanismus 15 gedreht werden kann.
Auf der Welle ist ein Dom oder eine Form 17 angebracht, auf welchem das fadenförmige Material aufgewickelt wird. Der Antrieb 15 enthält eine Welle 21, welche mit einem Zahnrad 23 versehen ist, um eine Kette 25 anzutreiben. Die Kette 25 treibt die anschliessend be schriebene Steuervorrichtung an.
Die Steuervorrichtung umfasst die seitlichen Stützen 22 und 24, an denen eine obere Schiene 27 und eine untere Schiene 29 befestigt sind. Die mittleren Schienen 26 und 28 werden ebenfalls durch die Seitenstützen 22 und 24 gehalten. Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, sind die mittleren Schienen U-förmig mit nach innen- gerichteten Schenkeln versehen. Zahnradträger 31 be stehen aus einer Reihe vertikaler Platten, welche durch den Bolzen 30 an den mittleren Schienen angebracht sind. Die Träger 31 sind mit Schlitzen 33 versehen.
Die Schlitze 33 sind derart angebracht, dass das Zahn rad 35 mittels dem Gewindebolzen 32 in einer ge wünschten Stellung gehalten wird. Obschon eine Anzahl solcher Träger in der Zeichnung eingetragen sind, würde ein einziger ausreichen, um alle Zahnräder festzuhalten. Es wird jedoch eine grössere Anpassungsfähigkeit da durch erzielt, dass man eine Reihe einzeln einstellbarer Träger vorsieht.
Eine Anzahl anderer Zahnräder wie etwa 37, 39 und 41 sind am Gestell angebracht und eine Kette 43 ist, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist, um die verschiedenen Zahnräder gezogen. Weiterhin ist ein Hauptzahnrad 45 mit einem doppelten Satz Zähnen vorgesehen. Ein Satz greift in die Kette 25 und der andere in die Kette 43 ein, so dass die Kette 43 von dem Antrieb 15 aus angetrieben wird.
Auf den Schienen 27 und 29 ist ein Wagen 47 montiert und enthält einen Mittelteil 48, an welchem ein Querteil 50 angebracht ist. An jedem Ende trägt der Querteil 50 die Rollen 49 und 51, welche den Wagen auf der oberen Schiene 27 stützen, und an dem unteren Ende des Teiles 48 ist eine Rolle 53, welche auf der Schiene 29 steht. Der Wagen 47 kann somit frei nach vorne und nach hinten über die Schienen 27 und 29 fahren.
Der Teil 48 ist mit einem Paar L-förmigen Haltern 55 und 57 versehen, welche zwi schen sich einen Schlitz bilden, und ein Schieber 59 kann frei in der so gebildeten Öffnung gleiten. Ein Stift 61 verbindet ein Glied der Kette 43 mit dem Schieber 59. Bewegt die Kette sich horizontal, dann wird der Wagen 47 von der Kette mitgeführt, und wenn die Kette sich vertikal bewegt, wird der Schieber lediglich in dem Schlitz gleiten, und der Wagen 47 wird nicht seitwärts fahren.
Bewegt die Kette sich nach einem Winkel, so wird der Wagen seitwärts bewegt, jedoch mit einer viel niedrigeren Geschwindigkeit als die der Kette. Die Kette kann natürlich in bezug auf neue Bewegungs richtung rückwärts geführt werden, so dass die Fahrt des Wagens an jedem Punkt umgekehrt werden kann.
Diese besonderen Bewegungen sind in Fig. 2 ge zeigt. Am Punkt 63 bewegt die Kette sich horizontal und der Wagen 47 fährt mit der gleichen Geschwindig keit wie die Kette. Am Punkt 65 läuft die Kette nach einem Winkel, so dass der Wagen etwa mit der halben Kettengeschwindigkeit läuft. Am Punkt 67 läuft die Kette in. entgegengesetzter Richtung, so dass der Wagen sehr langsam rückwärts fährt im Vergleich mit der Richtung, in welcher er sich vorher bewegte.
Am Punkt 69 läuft die Kette rechtwinklig zur Wagenbahn, so dass, obschon die Kette läuft, der Wagen 47 stillsteht, während der Schieber lediglich in dem Schlitz gleitet.
Der Wagen 47 enthält zwei Führungen 71 und 73. Die Führung 73 wird vorzugsweise ausserhalb des Wa gens gehalten durch die Stütze 75, derart, dass das fadenförmige Material genau an dem vorgeschriebenen Punkt auf den Dorn geführt wird. Der Wagen weist auch einen Behälter 77 auf mit einer Rolle 79, welche in einer Kunststoffmischung 81 umläuft. Die Rolle 79 dient zum überziehen des fadenförmigen Materials 83 mit einem flüssigen Kunststoff, während es durch die Führung läuft.
Die Haltevorrichtung des fadenförmigen Materials enthält ein Gestell 85, welches eine Anzahl von Rollen 87 aus einem passenden fadenförmigen Material trägt. Spannvorrichtungen, wie z. B. bei 89, welche unter Fachleuten gut bekannt sind, werden vorzugshalber an gewendet, um das fadenförmige Material unter einer konstanten Spannung zu halten.
Es versteht sich, dass mindestens drei Zahnräder zur Führung der Kette vorhanden sein müssen, um das gewünschte Resultat zu erreichen, denn, wenn nur zwei gebraucht werden, könnte nur eine regelmässige Bewegung vor- und rückwärts erhalten werden. Die Zahnräder werden durch notwendige Versuche so ge stellt, dass die gewünschten Resultate erreicht werden.
Obwohl in der Zeichnung die Zahnräder in einstell baren Schlitzen und auf einstellbaren Teilen 31 ange bracht sind, ist es klar, dass in einer Maschine, welche zur wiederholenden Herstellung eines einzigen Gegen- Standes dient, es nicht nötig ist, die Zahnräder und deren Halter einstellbar zu machen. Es ist jedoch vor ziehbar für kurze Fahrten, speziell für Versuchszwecke, dass die Zahnräder und deren Halter einstellbar sind.
Es versteht sich, um die gewünschten Resultate zu erreichen, dass der Dorn und die Kettenführung in Synchronismus angetrieben werden müssen. In der dar gestellten Vorrichtung wird dies dadurch erreicht, dass beide durch eine gemeinsame Welle 21 angetrieben werden.
Obschon die hier gezeigte Zahnradhaltevorrichtung vertikal ist, ist es klar, dass diese horizontal sein kann, weil die gleiche Fahrtbewegung an die Führung über tragen würde. Obschon es vorziehbar ist eine endlose Kette anzuwenden, wie etwa eine endlose Rollenkette, ist es ebenfalls möglich, ein endloses Band zu verwenden und speziell ein Band, welches mit Zähnen versehen ist, so dass es in genauem Synchronismus ohne Schlüp- fung angetrieben werden kann.