DE102009036509A1 - Metal-fiber composite-shaft has hollow-cylindrical shaped shaft part made of fiber composite, where shaft part has center longitudinal axis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren und eine Herstellungsanlage für eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle.The invention relates to a metal-fiber composite shaft according to the preamble of
Aus der
Um beim Wickeln der einander gegenläufig kreuzenden Zwischenlagen ein Verschieben der zu bildenden Umkehrschleifen zu vermeiden, sind in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass deren mechanische Festigkeit, insbesondere im Verbindungsbereich eines Wellenteils aus Faserverbundwerkstoff und eines metallischen Anschlussteils, verbessert wird.The invention has the object of developing a metal-fiber composite material shaft of the generic type such that their mechanical strength, in particular in the connection region of a shaft part made of fiber composite material and a metallic connection part, is improved.
Diese Aufgabe wird durch eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle eine höhere mechanische Festigkeit sowie bessere Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften aufweist, wenn zumindest ein Teil der an dem metallischen Anschlussteil angeordneten und radial vorspringenden Lagerelemente eine von einer Kreisform abweichende Umfangskontur aufweist. Die Lagerelemente bilden mit ihren der Umfangskontur entsprechenden Anlageflächen für die Faserschlaufen großflächige Gegenlager aus und ermöglichen, die Faserrichtungen in Richtung des hohlzylinderförmigen Wellenteils gezielt zu definieren und an die geforderten Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften der Welle anzupassen. Da die drehfeste Verbindung zwischen dem Wellenteil und dem Anschlussteil durch die an den Lagerelementen gelagerten Faserschlaufen erzeugt wird, ist die Drehfestigkeit im Vergleich zu einem bloßen Umwickeln des Anschlussteils mit den Fasern – wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist – erhöht. Durch die großflächigen Anlageflächen werden Belastungsspitzen an den Faserschlaufen und den zugehörigen Lagerelementen vermieden. Da durch die Form und Anordnung der Lagerelemente die Faserrichtungen gezielt an die Belastung anpassbar sind, kann eine optimierte Kraft- bzw. Drehmomentübertragung erzielt werden. Die Faserschlaufen umschließen die zugehörigen Lagerelemente segmentweise und/oder ganz. Vorzugsweise weisen alle Lagerelemente eine von der Kreisform abweichende Umfangskontur auf. Die Lagerelemente sind vorzugsweise einteilig mit dem Grundkörper des Anschlussteils ausgebildet und/oder in gleichmäßigen Abständen umfangsseitig an dem Grundkörper angeordnet. Das Anschlussteil kann starr ausgebildet sein oder eine axiale Längenausgleichsfunktion realisieren. Hierzu bildet das Anschlussteil eine axiale Schiebeverbindung aus.This object is achieved by a metal fiber composite shaft having the features of
Die erfindungsgemäße Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle stellt ein Hybridbauteil dar, das eine hohe spezifische Festigkeit aufweist. Faserverbundwerkstoffe haben aufgrund ihrer geringen Dichte im Vergleich zu Stahl eine wesentlich höhere spezifische Festigkeit und weisen zusätzlich materialinherente schwingungsdampfende Eigenschaften auf. Da die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen in einem breiten Bereich materialseitig durch die Kombination der Verstärkungsfasern und der diese umschließenden Kunststoff-Matrix sowie produktionstechnisch durch die Faserrichtungen, insbesondere innerhalb eines mehrlagigen Aufbaus, anpassbar sind, eignen sich diese in besonderer Weise, um eine gewichts- und lastoptimierte Welle herzustellen. Als Verstärkungsfasern können beispielsweise Kohlenstoff-, Glas- und/oder Polyesterfasern dienen, die in eine thermoplastische und/oder duroplastische Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Die Torsionssteifigkeit und/oder die Biegesteifigkeit der Welle kann beispielsweise bei gleichen Ausgangswerkstoffen, also Verstärkungsfasern und Matrix, erheblich variiert werden, indem die Menge der Fasern, die parallel zu der entsprechenden Belastungsrichtung liegen, variiert wird.The metal-fiber composite shaft according to the invention represents a hybrid component which has a high specific strength. Due to their low density, fiber composites have a much higher specific strength compared to steel and additionally have material-inherent vibration-damping properties. Since the mechanical properties of fiber composites in a wide range of materials by the combination of reinforcing fibers and the surrounding plastic matrix and production technology by the fiber directions, especially within a multi-layer structure, are adaptable, these are in a special way to a weight and produce load-optimized shaft. As reinforcing fibers, for example carbon, glass and / or polyester fibers can be used, which are embedded in a thermoplastic and / or thermosetting plastic matrix. The torsional rigidity and / or the bending stiffness of the shaft can be varied considerably, for example, with the same starting materials, ie reinforcing fibers and matrix, by varying the amount of fibers lying parallel to the corresponding loading direction.
Unter den duroplastischen Kunststoffen werden als Matrixmaterial vorzugsweise Polyester und/oder Vinylester und/oder deren Mischungen, Derivate und/oder Hybride verwendet. Weiterhin können auch Epoxydharze, deren Mischungen, Derivate und/oder Hybride verwendet werden. Zum Aushärten der Matrixmaterialien können radikalbildende Zusatzstoffe und/oder Photoinitiatoren eingebracht sein.Among the thermosetting plastics, preferably polyester and / or vinyl esters and / or mixtures thereof, derivatives and / or hybrids are used as the matrix material. Furthermore, epoxy resins, their mixtures, derivatives and / or hybrids can be used. To cure the Matrix materials may be introduced radical-forming additives and / or photoinitiators.
Der Faser-Matrix-Auftrag kann beispielsweise als imprägnierter Faser-Roving, also als imprägniertes Bündel von Einzelfilamenten, aufgebracht werden. Weiterhin kann der Faser-Matrix-Auftrag als imprägniertes Bandchen aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten aufgebracht werden, das sich im Querschnitt stark zwischen Breite und Höhe unterscheidet.The fiber-matrix coating can be applied, for example, as an impregnated fiber roving, ie as an impregnated bundle of single filaments. Furthermore, the fiber-matrix application can be applied as an impregnated strip of a plurality of individual filaments, which differs greatly in cross section between width and height.
Der Faser-Matrix-Auftrag kann ferner als unimprägnierter Faser-Roving bzw. unimprägniertes Bändchen aufgebracht werden, wobei der Roving selbst mit einem Binder versehen ist, der die Aufgabe hat, die aneinander grenzenden Rovingoberflächen zu verkleben. Der Binder ist auf der Oberfläche der Rovings aufgebracht, um die Haftung zu benachbarten Rovings zu gewährleisten. Im Falle von trockenen, bebinderten Rovings bzw. Bändchen ist es erforderlich, die Fasern nach dem Wickelprozess mittels eines Infiltrationsverfahrens mit Matrix zu imprägnieren und auszuhärten, bevor der Wickelkern entfernt wird.The fiber-matrix coating can also be applied as a unimpregnated fiber roving or unimpregnated ribbon, the roving itself being provided with a binder which has the task of bonding the adjoining roving surfaces. The binder is applied to the surface of the rovings to ensure adhesion to adjacent rovings. In the case of dry, ligated rovings or tapes, it is necessary to impregnate and cure the fibers after the winding process by means of a matrix infiltration process, before the winding core is removed.
Bei den Binder kommen thermoplastische oder duromere Binder zum Einsatz. Duromere Binder sind bei Raumtemperatur in der Regel klebrig und werden zur Sicherung der Haftstelle über eine Temperaturerhöhung ausgehärtet. Thermoplastische Binder sind bei Raumtemperatur nicht klebrig und müssen daher nach dem Wickelvorgang kurzzeitig erwärmt werden, damit die Binderpartikel von einem festen in einen flüssigen Zustand überführt werden und so eine Haftwirkung erzielt werden kann. Nach dem Erwärmen muss der thermoplastische Binder wieder abkühlen bzw. abgekühlt werden, bis er als Feststoff vorliegt und so eine Haftwirkung ausübt.The binders use thermoplastic or duromer binders. Duromeric binders are usually tacky at room temperature and are cured to secure the adhesion via a temperature increase. Thermoplastic binders are not tacky at room temperature and must therefore be heated briefly after the winding process, so that the binder particles are converted from a solid to a liquid state and so an adhesion effect can be achieved. After heating, the thermoplastic binder must be allowed to cool again or cooled until it is a solid and thus has an adhesive effect.
Weiterhin kann der Faser-Matrix-Auftrag als unimprägnierter Faser-Roving bzw. Bändchen aufgebracht werden, wobei hier der Roving bzw. das Bändchen selbst aus einer Mischung von Verstärkungsfasern und polymeren Fasern aufgebaut ist. Die polymeren Fasern stellen nach dem Aufschmelzen die zur Imprägnierung erforderliche Matrixmenge zur Verfügung.Furthermore, the fiber-matrix application can be applied as unimpregnated fiber roving or ribbon, in which case the roving or the ribbon itself is composed of a mixture of reinforcing fibers and polymeric fibers. The polymeric fibers provide, after reflow, the amount of matrix required for impregnation.
Die erfindungsgemäße Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle ist an die speziellen Eigenschaften von faserverstärkten Verbundwerkstoffen angepasst und nutzt auf diese Weise die Eigenschaften der Verstärkungsfasern optimal. Insbesondere die metallischen Anschlussteile sind optimal mit dem Wellenteil zu einem werkstofflichen Hybridbauteil verbunden. Durch das geringe Gewicht und die hohe spezifische Festigkeit können hohe Kräfte bzw. Drehmomente übertragen werden, wobei die Belastung von Lagern durch die Rotation der Welle aufgrund des geringen Gewichtes niedrig ist. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise als Filamente, Fäden, Rovings, Bänder, Matten, Geweben und/oder Gelegen aufgebracht werden.The metal-fiber composite shaft according to the invention is adapted to the special properties of fiber-reinforced composite materials and thus optimally utilizes the properties of the reinforcing fibers. In particular, the metallic connection parts are optimally connected to the shaft part to a mechanical hybrid component. Due to the low weight and the high specific strength high forces or torques can be transmitted, the load of bearings by the rotation of the shaft is low due to the low weight. The reinforcing fibers may, for example, be applied as filaments, threads, rovings, tapes, mats, fabrics and / or mats.
Die Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle kann als Antriebswelle in beliebigen Antriebssträngen eingesetzt werden, beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen.The metal-fiber composite shaft can be used as a drive shaft in any drive trains, for example in drive trains of motor vehicles.
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 2 weist optimierte Kraftübertragungseigenschaften für Kräfte auf, die in Richtung der Mittellängsachse wirken, wie beispielsweise Biegekräfte.A metal-fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 3 weist optimierte Kraftübertragungseigenschaften für Kräfte auf, die in einer Richtung quer zu der Mittellängsachse wirken, wie beispielsweise Torsionskräfte.A metal fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 4 ermöglicht eine Optimierung der Kraftübertragungseigenschaften in zwei Hauptbelastungsrichtungen.A metal-fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 5 ermöglicht eine Optimierung der Kraftübertragungseigenschaften in beiden Drehrichtungen der Welle.A metal-fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 6 gewährleistet eine drehfeste Verbindung zwischen dem Wellenteil und den Anschlussteilen.A metal-fiber composite shaft according to
Eine Umfangskontur nach Anspruch 7 definiert zwei parallel verlaufende Faserrichtungen, wobei die zugehörige Anlagefläche großflächige ebene Abschnitte aufweist. Die Lagerelemente weisen bei einer parallelogrammförmigen Umfangskontur die Form einer Zahnflanke auf.A peripheral contour according to
Eine Umfangskontur nach Anspruch 8 definiert zwei unterschiedlich verlaufende Faserrichtungen, wobei die zugehörige Anlagefläche großflächige ebene Abschnitte aufweist.A circumferential contour according to
Eine Umfangskontur nach Anspruch 9 definiert zwei unterschiedlich verlaufende Faserrichtungen, wobei die zugehörige Annlagefläche großflächige ebene Abschnitte aufweist.A circumferential contour according to
Eine Umfangskontur nach Anspruch 10 vermeidet punktuelle Belastungsspitzen der Faserschlaufen, da keine scharfen Ecken bzw. Kanten ausgebildet werden. Die Lagerelemente bzw. die Faserschlaufen weisen in dem abgerundeten Abschnitt einen Radius im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 2,5 mm und 10 mm, und insbesondere zwischen 5 mm und 10 mm auf. Der abgerundete Abschnitt ist vorzugsweise symmetrisch zu den Faserrichtungen ausgerichtet.A peripheral contour according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 11 ermöglicht eine Optimierung der Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften für eine beliebige Anzahl von Belastungsrichtungen. In den einzelnen Kaskadenstufen können die Lagerelemente je nach gewünschter Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaft angeordnet werden, wobei in jeder Kaskadenstufe beispielsweise zwei Faserrichtungen definiert werden. Durch die Kaskadenstufen wird die Anzahl der über den Umfang verteilbaren Lagerelemente erhöht, so dass die Drehfestigkeit der Verbindung zwischen dem Wellenteil und dem Anschlussteil verbessert wird.A metal fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 12 kann bei der Herstellung einfach gewickelt werden.A metal fiber composite shaft according to
Eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle nach Anspruch 13 optimiert die Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften sowie die Drehfestigkeit der Verbindung zwischen dem Wellenteil und dem Anschlussteil.A metal fiber composite shaft according to
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle derart weiterzubilden, dass diese einfach und mit einer verbesserten mechanischen Festigkeit, insbesondere im Verbindungsbereich eines Wellenteils aus Faserverbundwerkstoff und eines metallischen Anschlussteils, herstellbar ist.The invention is further based on the object of developing a production method for a metal fiber composite shaft such that it can be produced easily and with improved mechanical strength, in particular in the connection region of a shaft part made of fiber composite material and a metallic connection part.
Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Die Herstellung der Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle wird in einer Aufspannung durchgeführt, so dass die Herstellungsschritte des Aufbringens eines Faser-Matrix-Auftrages sowie des Aushärtens des Faser-Matrix-Auftrages zu einer festen Struktur in einer Herstellungsanlage ablaufen. Vorzugsweise wird auch eine ggf. noch erforderliche oberflächige Nachbearbeitung des ausgehärteten Wellenteils ohne Wechsel der Aufspannung in der Herstellungsanlage durchgeführt. Ein nachträgliches Wuchten der Welle kann durch deren Herstellung in einer Aufspannung vermieden werden. Die Welle kann in einer einzigen Aufspannung mit einer deutlich verringerten Rotationsunwuchtigkeit hergestellt werden. Beim Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages auf den Wickelkern werden die Faserschlaufen ausgebildet, die gegen die Anlageflächen der Lagerelemente anliegend gewickelt werden. Durch das Aushärten des Faser-Matrix-Auftrages zu einer festen Struktur, also dem Faserverbundwerkstoff, wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem ausgehärteten Wellenteil gebildet, wobei die Welle aufgrund der durch die Umfangskontur vorgegebenen Anlageflächen und Faserrichtungen für die jeweilig Anwendung optimale Kraft- bzw. Drehmomentübertragungseigenschaften aufweist.This object is achieved by a manufacturing method having the features of
Der Wickelkern kann vor und/oder nach dem Aufspannen des Anschlussteils mit diesem verbunden werden. Der Wickelkern kann also vormontiert aufgespannt werden oder erst in der Herstellungsanlage montiert werden. Die Verbindung kann kraft- und/oder formschlüssig erfolgen, beispielsweise durch eine Presspassung. Zum einfacheren Entfernen des Wickelkerns aus dem ausgehärteten Wellenteil kann dieser in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet sein, der über seine Länge eine Konizität im Bereich von 0,025° bis 0,125° aufweist.The winding core can be connected before and / or after clamping the connection part with this. The winding core can therefore be clamped pre-assembled or assembled in the manufacturing plant. The connection can be made non-positively and / or positively, for example by a press fit. For easier removal of the winding core from the hardened shaft part, this may be formed in the shape of a truncated cone, which has over its length a taper in the range of 0.025 ° to 0.125 °.
Vorzugsweise werden bei dem Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages mit einer der Wickeleinrichtung mehrere Faser-Rovings gleichzeitig auf den Wickelkern aufgewickelt, wobei die Rovings gleichmäßig über den Wickelkernumfang verteilt aufgebracht werden. Hierzu weist die Wickeleinrichtung beispielsweise einen Ringwickelkopf auf, an dem gleichmäßig über den Umfang verteilte Faserführungen angeordnet sind. Zum vollautomatischen Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages kann die Wickeleinrichtung eine Klemmeinheit und/oder eine Schneideinheit aufweisen, so dass die Rovings zu Beginn des Wickelvorganges geklemmt und am Ende des Wickelvorgangs durchschnitten werden können.Preferably, in applying the fiber-matrix-order with one of the winding device a plurality of fiber rovings are wound simultaneously on the winding core, wherein the rovings are applied uniformly distributed over the winding core circumference. For this purpose, the winding device, for example, a Ringwickelkopf, are arranged on the evenly distributed over the circumference fiber guides. For fully automatic application of the fiber matrix order, the winding device may comprise a clamping unit and / or a cutting unit, so that the rovings can be clamped at the beginning of the winding process and cut at the end of the winding process.
Zum Aushärten des Faser-Matrix-Auftrages weist die Wickeleinrichtung eine Bestrahlungseinheit auf, die durch Bestrahlen mit energiereicher Strahlung, wie beispielsweise UV-Strahlung, IR-Strahlung, Laserstrahlung oder Mikrowellenstrahlung, die erforderliche Aktivierungsenergie bereitstellt, um das Aushärten des Matrixmaterials auszulösen, und zu beschleunigen. Vorzugsweise sind die Strahlungsquellen direkt an dem Ringwickelkopf angebracht. Das Bestrahlen kann während, vorzugsweise von Beginn an, des kontinuierlichen Aufbringprozesses und/oder nach dem Aufbringprozess erfolgen.For curing the fiber-matrix application, the winding device has an irradiation unit which, by irradiation with high-energy radiation, such as UV radiation, IR radiation, laser radiation or microwave radiation, provides the required activation energy to trigger the hardening of the matrix material, and to accelerate. Preferably, the radiation sources are attached directly to the ring winding head. The irradiation may take place during, preferably from the beginning, the continuous application process and / or after the application process.
Zur Minimierung der Durchbiegung des Wickelkerns ist dieser vorzugsweise als Hohlprofil ausgebildet. Das Hohlprofil kann durch Verstärkungsfasern, beispielsweise Kohlenstofffasern, versteift sein. Vorzugsweise ist der Wickelkern aus einem Faserverbundwerkstoff aufgebaut.To minimize the deflection of the winding core, this is preferably formed as a hollow profile. The hollow profile may be stiffened by reinforcing fibers, for example carbon fibers. Preferably, the winding core is constructed of a fiber composite material.
Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 ermöglicht ein schnelles Aushärten des Faser-Matrix-Auftrages, beispielsweise einer duromeren Kunststoff-Matrix. Die energiereiche Strahlung kann beispielsweise UV-Strahlung, IR-Strahlung, Laserstrahlung oder Mikrowellenstrahlung sein. Die Strahlungsintensität der Strahlung kann zwischen Beginn und Ende des Wickelvorgangs variiert werden. Bei einer kontinuierlichen Bestrahlung kann beispielsweise zu Beginn des Wickelvorgangs eine hohe Strahlungsintensität eingestellt werden, um den Energieabfluss in den Wickelkern zu kompensieren. Dies ist insbesondere bei metallischen Wickelkernen vorteilhaft. Ab einer bestimmten Anzahl von Wickellagen kann dann die Strahlungsintensität reduziert werden, da aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit des Faserverbundwerkstoffes der Energieabfluss reduziert ist. Im Falle von einer duromeren Kunststoff-Matrix kann ggf. die Bestrahlung eingestellt werden, da die einsetzende Reaktionswärme aufgrund der exothermen Reaktion ausreicht, um die Aushärtung der letzten Wickellagen auszulösen. Bei einer thermoplastischen Kunststoff-Matrix werden die Strahlungsquellen der Bestrahlungseinheit zum Aufheizen des Faser-Matrix-Auftrages, beispielsweise der Rovings bzw. Bändchen, benutzt.A manufacturing method according to
Ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 16 gewährleistet eine geringe Rotationsunwuchtigkeit der Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle, da deren Herstellung in einer einzigen Aufspannung erfolgt. Die Nachbearbeitung kann beispielsweise ein Schleif-, Fräs- und/oder Drehvorgang sein.A manufacturing method according to
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Herstellungsanlage zu schaffen, mit der eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle einfach und mit verbesserter mechanischer Festigkeit, insbesondere im Verbindungsbereich eines Wellenteils aus Faserverbundwerkstoff und eines metallischen Anschlussteils, herstellbar ist.The invention is further based on the object to provide a manufacturing plant, with a metal fiber composite material shaft easily and with improved mechanical strength, in particular in the connection region of a shaft part made of fiber composite material and a metallic connection part, can be produced.
Diese Aufgabe wird durch eine Herstellungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Mittels der Drehspindel und des Gegenlagers werden das Anschlussteil und der damit verbundene Wickelkern aufgespannt, wobei diese mittels des ersten Spindel-Antriebsmotors für den Wickelvorgang drehantreibbar sind. Die Wickeleinrichtung ist zwischen der Drehspindel und dem Gegenlager angeordnet und in der x-Richtung mittels des ersten x-Antriebsmotors verfahrbar, so dass der Faser-Matrix-Auftrag über die gesamte Länge des Wickelkerns aufgebracht werden kann. Der Wickelkern erstreckt sich zum Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages durch die Durchführungsöffnung der Wickeleinrichtung. Die Durchführungsöffnung wird vorzugsweise von einem Ringwickelkopf ausgebildet, an dem über seinen Umfang verteilt mehrere Faserführungen angeordnet sind, die als Zuführeinheit zum Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages dienen. Durch die Bestrahlungseinheit kann während und/oder nach dem Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages ein Bestrahlen mit energiereicher Strahlung erfolgen, so dass das Aushärten des Matrixmaterials frühzeitig ausgelöst und/oder beschleunigt werden kann. Das Auftragen des Faser-Matrix-Auftrages, also der Faser-Matrix-Lagen, sowie das Aushärten erfolgt dementsprechend in einer Aufspannung. Zum Ausbilden der an den Lagerelementen des Anschlussteils anliegenden Faserschlaufen ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass der Spindel-Antriebsmotor zum Antreiben der Drehspindel und der x-Antriebsmotor zum Verfahren der Wickeleinrichtung entsprechend angesteuert werden können. Die Steuereinheit steuert den Spindel-Antriebsmotor und den x-Antriebsmotor derart, dass mittels der Wickeleinrichtung die Lagerelemente des in der Drehspindel aufgespannten Anschlussteils mit den Fasern umwickelt werden können und so die gewünschten Faserschlaufen ausgebildet werden.This object is achieved by a manufacturing plant with the features of
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 18 ermöglicht ein automatisches Aufbringen des Faser-Matrix-Auftrages zu Beginn des Aufbringvorgangs. Mittels der Klemmeinheit können die Fasern zu Beginn des Wickelvorgangs an dem Wickelkern geklemmt und selbst umwickelt werden, so dass die Fasern an dem Wickelkern festgelegt sind. Vorzugsweise ist die Klemmeinheit als Andruckzange ausgebildet. Ein Faserfänger hält die Faserenden, die dann mittels Andruckbändern der Andruckzange auf dem Wickelkern geklemmt werden.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 19 ermöglicht ein automatisches Beenden des Aufbringens des Faser-Matrix-Auftrages. Die Schneideinheit dient vorzugsweise auch als Faserfänger.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 20 ermöglicht ein beidseitiges Drehantreiben des Wickelkerns.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 21 ermöglicht das Spannen von Wickelkernen unterschiedlicher Länge und somit das Herstellen von Wellen mit unterschiedlicher Länge.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 22 ermöglicht eine unmittelbare Nacharbeitung des Wellenteils nach dem Aushärten. Das Wellenteil wird dementsprechend in einer Aufspannung hergestellt und nachbearbeitet.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 23 ermöglicht ein einfaches Aufspannen des Anschlussteils und des Wickelkerns, in dem die Handhabungseinrichtung das Anschlussteil und den Wickelkern aufnimmt und der Aufspannung zuführt.A manufacturing plant according to
Eine Herstellungsanlage nach Anspruch 24 weist eine hohe Flexibilität in der Handhabung der Anschlussteile und des Wickelkerns auf.A manufacturing plant according to
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrere Ausführungsbeispiele. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of several embodiments. Show it:
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Das aus dem Faserverbundwerkstoff ausgebildete Wellenteil
Zur Verbindung mit dem Wellenteil
Jedes der Lagerelemente
Aufgrund der parallelogrammförmigen Umfangskontur U bilden die Anlageflächen A jeweils zwei parallel verlaufende und im Wesentlichen ebene, lange Abschnitte A1 und A2 aus. Die langen Abschnitte A1 und A2 sind durch zwei kurze Abschnitte A3 und A4 miteinander verbunden, wobei der dem Wellenteil
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Die erste Kaskadenstufe
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Prinzipiell können die Lagerelemente
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Ein als zweite Drehspindel
Zum Aufbereiten und Bereitstellen eines Faser-Matrix-Auftrages
Die Wickeleinrichtung
Die Klemmeinheit
Die Schneideinheit
Zum Nachbearbeiten des Wellenteils
Zum Handhaben der Anschlussteile
Die Herstellungsanlage
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren der Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle
Der Faser-Matrix-Auftrag
Die geöffnete Andruckzange
Die Schneideinheit
Der Wickelkern
Am Ende des Wickelvorgangs wird die Schneideinheit
Das ausgehärtete Wellenteil
Nach Abschluss des Nachbearbeitens greift die Handhabungseinrichtung
Durch das Wickeln, Aushärten und Nachbearbeiten der Welle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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