DD207673A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von konischen hohlprofilen - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF DIE HERSTELLUNG VON KONISCHEN HOHLPROFILEN MIT VORZUGSWEISE GLEICHBLEIBENDER WANDSTAERKE UEBER DIE GESAMTE LAENGE NACH DEM ROVINGWICKELVERFAHREN. DERARTIGE HOHLPROFILE SIND INSBESONDERE FUER GERAETE DES HOCHLEISTUNGSSPORTS, WIE Z.B. BOOTSRIEMEN, SKULLS, MASTEN USW. GEEIGNET. ZIEL DER ERFINDUNG IST ES, EIN VERFAHREN UND EINE VORRICHTUNG ANZUGEBEN, MIT DENEN BEI AXIALEN UND RADIALEN WICKLUNGEN EINE GLEICHBLEIBENDE WANDSTAERKE DER ZU WICKELNDEN HOHLPROFILE ERREICHT WIRD. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERREICHT, DASS BEIM AXIALEN WICKELN ENTSPRECHEND DER KONIZITAET DES WICKELKOERPERS AUSGEWAEHLTE FASERSTRAENGE GEKAPPT UND DURCH NACHFOLGENDE RADIALE WICKLUNGEN UND/ODER AUF DIE DURCHGEHENDEN AXIALEN FASERSTRAENGE AUFGEBRACHTE SPANNUNG FESTGELEGT WERDEN. DIE VORRICHTUNG ZUM WICKELN WEIST ENTSPRECHEND DER ANZAHL DER AUFZUBRINGENDEN AXIALEN WICKLUNGEN PAARIG ANGEORDNETE STIFTSCHEIBEN MIT EINER DEM JEWEILS ZUGEORDNETEN DURCHMESSER DES WICKELKOERPERS ANGEPASSTEN ANZAHL VON STIFTEN AUF UND MINDESTENS AUF DER SEITE DES KLEINEREN DURCHMESSERS DES WICKELKOERPERS SIND WEITERE STIFTSCHEIBEN ZUR AUFNAHME DER ZU KAPPENDEN FASERSTRAENGE ANGEORDNET.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von konischen Eolil-Drofilen ·

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Dia Erfindung bezieht sich auf die Herstellung ?on konischön Hchlprofilen mit vorzugsweise gleichbleibender '.Tandstärke über die gesamte Länge nach den: Hovingwickelverfahreii, Als T¹-^ ο äv^t¹ α τ* o~"> ~ΐ ο Ί ^:,;Ή""ϊ"·"ΐ δ τ ' ~3 Γ"· V"^ ^'.τς ei - - ~* ri ο""» "Q ο c ~* c* "Γ Ρ'"Π Γ^-Ί ° qfoqa-^-i

Kohlenstoffasern sov/ie alle anderen bekannten ?asernaterialien eingesetzt, v/erden. -?ür die Kränkung der eingesetzten Paserstränge können alle' bekannten iiatrixinateriaiien wie ungesättigte Polyester, Epoxidharze, Polyurethanharze,'Vinylester-· harze, Acrylharze oder dergleichen eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, an besonders beanspruchten Stellen des Hohlprofiis Verstärkungen aufzuwickeln.

Derartig hergestellte konische Hohlprofile sind insbesondere für Geräte des Hochleistungssports wie z.B. .Bootsriemen, .Skulls, Liasten, Skistöcke, Rennpaddelschäfte und dergleichen geeignet. Jedoch ist es auch möglich, derartige Profile in der Elektrotechnik und im Llaschinenbau einzusetzen.

Charakteristik de"" be^anrter technischen Lösursen:

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hauptsächlich das '.Vickelverfahren von Pasersträngen ange'.vendet(US-PS 236254-1). Bei diesem Verfahren werden fortlaufend Paserstränge, wie z.B. Glasfaser-,· Kohlefaser-, Aramidfaser-

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drehbar angeordneten Wickelkörper gewickelt.

Dieses Verfahren wird auch zur 'Herstellung konischer Hohlpro- file genutzt (DE-OS 2022374); zwangsläufig tritt aber hierbei beim axialen Wickeln am kleineren Durchmesser der Hohlkörper eine Materialanhäufung auf. Mit diesem Verfahren ist· keine gleichmäßige Wandstärke über die gesamte Länge des . Hohlkörpers herzustellen, was als wesentlicher Nachteil anzusehen ist.

Für die Aufbringung der radialen Faserstränge ist es bekannt, einen achsparallel zum Wickelkörper geführten Schlitten zu verwenden, der eine hin- und herlaufende Zuführungseinrichtung für die Paserstränge trägt, die durch Wahl des Anstellwinkels -und der Drehzahl der Wiekeldornen unterschiedliche Wandstärken ermöglicht (DE-OS 2808102).

Für die Halterung der:axial zu wickelnden Faserstränge, die ebenfalls mit einem achsparallel geführten hin- Lind herlaufenden" Schlitten aufgebracht werden, sind allgemein Haken, und Stifte bekannt, die an Endflanschen befestigt sind (DE-AS

1237767). - . .

Es ist auch die Verwendung von besonderen Spannringen bekannt, bei denen die Faserstränge durch ein umgelegtes Spannband gehalten werden (DE-OS 2022374). Derartige Halterungen führen aber zwangsläufig zu einer Materialanhäufung auf der dünneren Seite des ,Wickelkörpers. .

Ziel der Erfindung: .

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen es möglich ist, konische Hohlprofile nach dem Rovingwickelverfahren mit axialen und radialen Wicklungen mit über die gesamte Länge gleichbleibender Wandstärke herzustellen. An besonders beanspruchten Stellen soll es weiterhin möglich sein, Verstärkungen aufzubringen. ·

Darlegung des Wesens der Erfindung: '

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren, das es ermöglicht, eine gleichmäßige Verteilung der Faserstränge beim axialen Wickeln auch bei konischem Wickelkörper zu erzielen , und weiterhin eine Vorrichtung für die Durchführung des Ver-

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fahrens zur Halterung und Verteilung -der Faserstränge anzu- , geben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe- dadurch gelöst, daß beim axialen 'Wickeln entsprechend der Konizität des Wickelkörpers ausgewählte Faserstränge in einem ausgehend von dem größeren Durchmesser des Wickelkörpers festgelegten Abstand gekappt und durch nachfolgende radiale Wicklungen und/oder durch auf die durchgehenden axialen Paserstränge aufgebrachte Spannung festgelegt v/erden. .. . ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus mehreren paarig angeordneten Stiftscheiben entsprechend der Anzahl der aufzubringenden axialen Wicklungen auf beiden Seiten der den Wickelkörper tragenden· Welle, wobei der Durchmesser der Stiftscheiben dem jeweiligen Durchmesser des Wickelkörpers bzw. der aufzubringen-.den Wicklung entspricht und die Anzahl der Stifte entsprechend dem jeweiligen Durchmesser der Stiftscheiben abgestuft ist, um eine gleichmäßig dichte Belegung des Wickelkörpers mit Faser strängen zu erreichen, und daß auf der Seite des kleineren Durchmessers der Wickelkörper weitere Stiftscheiben größeren Durchmessers mit einer entsprechenden Anzahl von Stiften zur Aufnahme der zu kappenden Faserstränge angeordnet sind. Um eine gleichmäßige Anlage der,Faserstränge und gegebenenfalls ein Festspannen der gekappten Faserstränge zu erreichen, sind die Stiftscheiben auf einer oder beiden Seiten der Wickelkörper auf der den Wickelkörper tragenden 'Welle mittels einer Spanneinrichtung axial verschiebbar. Zur Aufnahme von zusätzlichen axialen Verstärkungslagen über Teillängen des zu wickelnden Hohlprofils können außer den genannten Stiftscheiben auf· ' der Welle weitere Stiftscheiben entsprechenden Durchmessers angeordnet sein. Auf einem achsparallel'zum Wickelkörper verschiebbaren Schlitten ist eine Kappeinrichtung für-die jeweils an festgelegter Stelle zu kappenden Faserstränge angeordnet.

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/4 Ausfülirungsbeispiel: ,

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird anhand des in der Zeichnung dargestellten -Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Vorrichtung besteht aus der in Lagerstellen 1 drehbar gelagertenWelle 2, auf der der konische Wickelkörper 3 befestigt ist. Auf -der Welle 2 sind weiterhin an den jeweiligen Stirnseiten des Wickelkörpers' 3 die starr befestigten Stiftscheiben 4 und die in axialer Richtung mittels einer Spanneinrichtung 6 verschiebbar angeordneten Stiftscheiben 5 befestigt. Hierbei entspricht der Durchmesser·der*Stiftscheiben 4, 5 dem Durchmesser der.jeweiligen Stirnseiten des Wickelkö'rpers 3. Weiterhin ist auf der Seite des kleineren Durchmessers des Wickelköprers 3 eine weitere im .Durchmesser größer gewählte Stiftscheibe 7 befestigt. Der von der Vorratsspule 8 abzuwickelnde Faserstrang 9 wird über das Tränkbad 10, Abstreifer 11 und Umlenkrollen 12 an den Wickelkörper 3 geführt, wobei diese Bauteile auf einem gemeinsamen Schlitten 13 angeordnet sind, der auf einer Schiene 14 achsparallel zum Wickelkörper 3 hin- und herbewegt werden kann.

Für den Antrieb des Schlittens 13 "und der den Wickelkörper 3 tragenden Welle 1 ist ein gemeinsamer Antriebsmotor 15 vorgesehen, der sowohl für den Schlitten 13 als auch für die Welle 2· jeweils ein stufenlos regelbares Getriebe 16 besitzt. Auf den Wickelkörper 3 werden sowohl axiale Wicklungen 17 als auch radiale Wicklungen 18 gewickelt. Weiterhin ist eine Bandagierreinrichtung 19 für ein Folienband vorgesehen. Schließlich besitzt die Vorrichtung auf ^:einer nicht dargestellten achsparallel zum Wickelkörper 3 angeordneten Scheibe verstellbare Kappeinrichtung 21 für die zu kappenden Faserstränge. Nachfolgend soll die Herstellung eines konischen Hohlkörpers mit zwei radialen und zwei axialen Wicklungen und Verstärkungen an besonders beanspruchten Stellen nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren unter Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, werden.

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Einzelne oder meiirere Faserstränge 9 werden von der Vorratsspule 8 abgewickelt und durch das Tränkbäd 10 geführt, wobei die Paserstränge 9 bis zur Sättigung mit Matrix getränkt werden. Der Abstreifer 11 sorgt dafür, daß überschüssiger ' Matrix von den Fasersträngen 9 abgestreift, wird. Mittels des hin- und herfahrbareii Schlittens 13 und den Umlenkrollen, 12 werden die Paserstränge 9 an den Wickelkörper 3 angelegt. . ITach dem Anlegen an den Wickelkörper 3 wird ein'e Radialwicklung 13.unter einem vorbestimmten Winkel und einer festgelegten Steigung gewickelt. Hierbei werden die Vorratsspule 8, das Tränkbad 10, der Abstreifer 11 und die Umlenkrollen 12 mittels des Schlittens hin- und hergefahren, gleichzeitig wird der ' Wickelkörper 3 über Antriebsmotor 15 und Getriebe 16 in Drehbewegung versetzt. Anschließend werden zwei axiale Wicklungen . 17 über den hin- und herfahrenden Schlitten 13 mittels der Stiftscheiben 4;5 an den Wickelkörper 3 angelegt. Auf der Stiftscheibe 7 mit dem größeren Durchmesser werden die Paserstränge angelegt, die an vorausbestimmter Stelle ausgehend vom größeren,Durchmesser des. Wickelkörpers 3 mittels der Kappein-' richtung 21 gekappt werden, um" eine gleichbleibende Wandstärke über die gesamte Länge des Hohlprofils zu gewährleisten.

Damit die gekappten Paserstränge nicht vom Wickelkörper 3 abfällen,, wird ein dünner radialer Paserstrang mit großer Stei- ' gung als-Halterung gewickelt. Gleichzeitig werden mit der Spanneinrichtung 6 die axial,verschiebbaren Stiftscheiben 5 um einen bestimmten Betrag nach außen bewegt. Hierdurch werden die durchgehenden Paserstränge gespannt, legen sich fest am Wickelkörper 3 an und klemmen hierbei zusätzlich die gekappten Paserstrange zwischen sich fest.

Anstelle des dünnen radialen Paserstranges,mit hoher Steigung, kann auch gleich die folgende radiale Wicklung 18 zur Halterung der gekappten Paserstränge der axialen Wicklung 17 ge- . nutzt werden. _N '

Anschließend -werden die Verstärkungslagen^:iri axialer Richtung mit Hilfe des Schlittens 13 angelegt, die durchgehend oder abgestuft sein können. Hierzu werden ebenfalls die Stiftscheiben 4;5 bzw. 7 und die Kappeinrichtung 21 bei abgestuf-

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ten Verstärkungslage]! benutzt. Für diese Verstärlcungslagen können auf der Welle 2 auch v/eitere nicht dargestellte Stiftscheiben entsprechend größeren Durchmessers angeordnet sein. Bei der abschließenden radialen Wicklung 18 wird ein verstärkter Wickelzug eingestellt, um eine hohe Verdichtung des gesamten Wickellaminats zu erreichen.

Each dem Anlegen bzw. Wickeln aller Wicklungen aus Pasersträngen wird mittels der Bandagiereinrichtung 19 ein Folienband 20 um das entstandene Hohlprofil gewickelt. Das Folienband dient nochmals zum Verdichten und Glätten des Laminats.

Das nach dem beschriebenen Verfahren und mit Hilfe der Vorrichtung hergestellte konische Hohlprofil weist eine durchgehendgleiche W-andstärke auf. Auch ist es hiermit möglich, durchgehende und abgestufte Verstärkungen mit Fasersträngen in axialer Richtung, was für besondere Bel-astungsfälle wichtig ist, herzustellen.

Claims (4)

2406 6 9 0 Erf indungsans-pruch

1. Verfahren zur Herstellung von konischen Hohlprofilen mit vorzugsweise gleichbleibender Wandstärke über die gesamte Länge nach dem Rovingwickelverfahren mit axialen und radialen Wicklungen, gekennzeichnet dadurch, daß beini axialen Wickeln entsprechend der Konizität des Wickelkörpers ausgewählte Faserstränge in einem ausgehend von dem., größeren Durchmesser des Wickelkörpers festgelegten Abstand gekappt und durch nachfolgende radiale Wicklungen und/oder durch eine auf die durchgehenden axialen Paserstränge aufgebrachte Spannung festgelegt v/erden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß entsprechend der Anzahl der aufzubringenden axialen Wicklungen (17) paarig angeordnete Stiftscheiben (4;5) auf beiden Seiten der den Wickelkörper (3) tragenden Welle (2) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Stiftscheiben dem jeweiligen Durchmesser des Wickelkörpers bzw. der aufzubringenden Wicklung entspricht und die Anzahl cfer Stifte entsprechend dem jeweiligen Durchmesser der Stiftscheiben abgestuft ist und daß mindestens auf der Seite des kleineren Durchmessers des Wickelkörpers weitere Stiftscheiben (7) größeren Durchmesser mit einer entsprechenden Anzahl von Stiften zur Aufnahme der zu. kappenden Faserstränge angeordnet ist. .

.3. Vorrichtung nach Punkt 2., gekennzeichnet dadurch, daß die Stiftscheiben (5;7) auf einer oder beiden Seiten des Wicke!körpers (3) auf der den Wickelkörper tragenden Welle (2) mittels einer Spanneinrichtung (β) axial verschiebbar angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Punkt 3·, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem achsparallel zum Wickelkörper (3) verschiebbaren Schlitten eine Kapρeinrichtung für die zu kappenden. Faserstränge angeordnet ist.

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