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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abwickelvorrichtung für einen Roving gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Faserverbundwerkstoffbauteile herzustellen. Hierzu werden Fasern zu Rovings zusammengefasst. Die Rovings selbst werden von dem Faserhersteller auf eine Spule gewickelt und dann einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Diese weitere Verarbeitung kann beispielsweise darin bestehen, dass Fasermatten gewebt werden oder aber auch die Rovings von der Spule abgewickelt werden und diese beispielsweise direkt auf einer Form abgelegt werden. Im Weiteren wird dann der Faserwerkstoff mit einem Matrixharz versehen, was aushärtet zu einem Faserverbundwerkstoffbauteil.
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Der Roving selbst ist als Bündelstrang oder Multifilamentgarn aus parallel angeordneten Fasern bereitgestellt. Ist dieser auf eine Spule gewickelt, so erstreckt sich die Wicklung bezogen auf die Spulenmittelachse sowohl in Radial- als auch in Axialrichtung. Findet nun ein Abwickelvorgang statt, so wird der abgewickelte Teil des Rovings in der Regel zu einem von der Spule entfernten fixierten Punkt gezogen. Der jeweils auf die Spulenmittelachse bezogen außen liegende Teil des Rovings erfährt dabei eine erhöhte Zugkraft, der diesem gegenüberliegende bezogen auf die Mittellängsachse der Spule innere Teil des Rovings ist weniger stark in Zugrichtung belastet oder gar entlastet. Dieser Effekt führt dazu, dass an der Außenseite der Roving reißen kann oder aber zumindest die Fasern Mikrorisse bzw. Anrisse aufweisen und an der Innenseite die Fasern des Rovings eine Wellenbildung aufgrund der Entlastung haben können.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Methoden bekannt, um die im Faserroving entstehenden verschiedenen Zugkräfte beim Abwickelvorgang zu kompensieren. Unter anderem ist aus der
EP 0 510 819 A1 eine aktive Vorrichtung bekannt, um die Zustände im abgewickelten Faserroving zu homogenisieren. Nachteilig ist immer, dass die Kompensation mit hohem technischen Aufwand erreicht wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik, eine Möglichkeit aufzuzeigen, einen Roving von einer Spule abzuwickeln, wobei der Roving beim Abwickelvorgang nicht beschädigt wird und einen möglichst homogenen inneren Spannungszustand besitzt, wobei eine Vorrichtung zum Abwickeln einen mechanisch einfachen Aufbau aufweist, so dass der Abwickelvorgang wartungsarm, fehlerfrei und kostengünstig durchführbar ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Abwickelvorrichtung für einen Roving zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Abwickelvorrichtung für einen Roving zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils, ist derart aufgebaut, dass die Abwickelvorrichtung eine Spule aufweist, von der der Roving abwickelbar ist und eine Umlenkeinrichtung, über die der Roving während des Abwickelvorgangs umlenkbar ist. Die Abwickelvorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung aus zwei aufeinanderfolgenden gekrümmten Umlenkkonturen ausgebildet ist, wobei eine erste Umlenkkontur in einer ersten Ebene liegt und eine zweite Umlenkkontur in einer zweiten Ebene liegt, wobei beide Ebenen insbesondere in einem Winkel von 0° bis kleiner 130° zueinander stehen und beide Ebenen parallel zu einer Mittellängsachse der Spule insbesondere jeweils beabstandet liegen und die Umlenkkonturen jeweils zu einer Orthogonalen der Mittellängsachse der Spule quer orientiert verlaufend abstehen.
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Die Krümmungen der Umlenkkonturen sind dabei bevorzugt elliptisch bzw. oval gekrümmt. Dies bedeutet, dass bezogen auf die Axialrichtung der Mittellängsachse der Spule die Krümmung von einem Mittelpunkt der Krümmung jeweils zu ihren Enden hin abnehmend ausgebildet ist. Der quer orientierte Verlauf einer jeden Umlenkkontur zu einer Orthogonalen der Mittellängsachse der Spule ist derart ausgebildet, dass die Umlenkkontur quer von der Orthogonalen in Axialrichtung der Mittellängsachse verlaufend orientiert ist.
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Erfindungsgemäß wird es somit ermöglicht, dass die bei der Abwicklung innerhalb des Rovings entstehenden unterschiedlichen Zugkräfte durch die zwei aufeinanderfolgenden elliptischen Umlenkkonturen ausgeglichen werden und somit ein innerer homogener Spannungszustand in allen Fasern des Rovings hergestellt wird. Die Abwickelvorrichtung umfasst dabei insbesondere ein Gehäuse bzw. ein Gestell, welches beispielsweise aus Kunststoff oder aber auch aus Leichtmetall oder Stahl ausgebildet sein kann. In dieses Gestell ist eine Spule abwickelbar bzw. drehbar eingesetzt. Der Roving wird sodann über zwei gekrümmte Umlenkkonturen geführt, wobei der Roving mit seiner Abwickelrichtung jeweils im Wesentlichen quer über die Umlenkkonturen geführt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltungsvariante liegen die Umlenkkonturen beide in einer Ebene, mithin in einer Gesamtebene. Dies bedeutet, jeder Krümmungsvektor bzw. jede Tangente an der Krümmung der Umlenkkontur liegt in einer Ebene, im bevorzugten Fall in der Gesamtebene. Somit liegen alle Krümmungsvektoren sowohl der ersten Umlenkkontur als auch alle Krümmungsvektoren der zweiten Umlenkkontur in einer Ebene, mithin in der Gesamtebene. In einer alternativen Ausgestaltungsvariante sind die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander versetzt. Bei diesen beiden Ausgestaltungsvarianten sind die Krümmungen jeweils in gleiche Richtung zeigend ausgebildet.
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In einer dritten alternativen Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung sind die Richtungen der Krümmungen in einem Winkel zueinander angeordnet. Hierzu sind die beiden Ebenen der zwei Umlenkkonturen in einem Winkel zueinander angeordnet. Dies bedeutet gleichsam auch, dass die Richtungen, in denen die Krümmung zeigend ausgebildet ist, in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Dieser Winkel trägt bevorzugt einen Wert von 0° bis kleiner 130°, insbesondere von 0° bis kleiner 90°, besonders bevorzugt ist der Winkel in einem Wert von 0° bis kleiner 45°, bevorzugt von 0° bis kleiner 30° und insbesondere von 0° bis kleiner 20° ausgebildet. Bei einem Winkel von 0° beider Ebenen zueinander wäre die Option mit eingeschlossen, dass entweder beide Ebenen in einer Gesamtebene liegen oder aber beide Ebenen zueinander parallel versetzt sind. Bei einem Winkel von 0° bis kleiner 90° sind insbesondere beide Richtungen, in denen die Krümmungen zeigen, im Wesentlichen zu einer Seite zeigend orientiert. Insbesondere bei einem nur kleinen Winkel von beispielsweise 5°, 10° oder 15° sind die Richtungen einer jeden Krümmung im Wesentlichen zu einer gleichen Seite hin orientiert bzw. im Wesentlichen in eine gleiche Richtung zeigend. Ab einem Winkel von größer 90° sind dann die Richtungen, in die die beiden Krümmungen zeigend ausgebildet sind, zu unterschiedlichen Seiten, insbesondere in entgegengesetzte Richtungen, orientiert zeigend. Bei einem Winkel von 180° würden beide Richtungen der Krümmungen in die vollständig entgegengesetzte Richtung orientiert sein. Im Rahmen der Erfindung ist der vorteilige Effekt noch bis zu einem Winkel beider Ebenen kleiner 130°, insbesondere kleiner 120° und besonders bevorzugt kleiner 110° und insbesondere kleiner 100° zu verzeichnen.
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Die Umlenkkonturen selbst sind im Rahmen der Erfindung als längliche Kontur mit einer Krümmung zu verstehen. Die jeweiligen Ebenen bzw. die Gesamtebene sind immer parallel zu der Mittellängsachse der Spule angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, dass die Mittellängsachse der Spule in zumindest einer Ebene oder aber in der Gesamtebene selbst liegt. Besonders bevorzugt sind jedoch die beiden Ebenen jeweils mit einem individuellen Abstand parallel zur Mittellängsachse der Spule versetzt.
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Die Umlenkkonturen sind als längliche Kontur bzw. länglicher Körper mit einer Krümmung, insbesondere einer nur leichten Krümmung über ihre jeweilige Breite zu verstehen. Dies bedeutet, dass die längliche Kontur ebenfalls parallel versetzt zu der Mittellängsachse der Spule angeordnet ist. Die Krümmung ist somit quer zu einer von der Mittellängsachse ausgehenden Orthogonalen ausgebildet. Führt die Orthogonale zu einem Mittelpunkt der Umlenkkontur, so erstrecken sich jeweils gekrümmte Arme der Umlenkkontur quer von dieser Orthogonalen. Ein im Mittelpunkt der Umlenkkontur anzusetzender Krümmungsvektor bzw. eine Tangente ist somit gleichsam parallel versetzt zu der Mittellängsachse. Sofern die beiden Endpunkte der gekrümmten Umlenkkontur miteinander über eine Gerade verbunden werden, ist diese die Endpunkte verbindende Gerade ebenfalls parallel versetzt zu der Mittellängsachse der Spule. Aufgrund dieser Anordnung wird der Roving von der abzuwickelnden Spule jeweils im Wesentlichen quer über die erste Umlenkkontur und darauf folgend über die zweite Umlenkkontur geführt und einer weiteren Verwendung zugeführt.
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Da der Roving nach der zweiten Umlenkkontur einen inneren homogenen Spannungszustand aufweist, kann er durch weitere Umlenkrollen entweder direkt einem Verarbeitungsort zugeführt werden oder aber nochmals über weitere Umlenkrollen oder Konturen geführt werden.
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Die beiden Umlenkkonturen sind weiterhin besonders bevorzugt in gleiche Richtung orientiert gekrümmt zeigend. Der Roving selbst wird im Wesentlichen quer über die erste Umlenkkontur und darauf folgend quer über die zweite Umlenkkontur geführt bzw. gezogen.
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Bevorzugt ist die erste Umlenkkontur dabei derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen der Breite der Spule entspricht, wobei insbesondere die Umlenkkontur mit ihrer Krümmung weiterhin von der Spule wegzeigend orientiert ausgebildet ist. Der Roving wird somit von der Spule abgewickelt und im Wesentlichen quer über die erste Umlenkkontur geführt bzw. umgelenkt. Dadurch, dass die Krümmung von der Spule wegzeigend orientiert ist, mithin die Umlenkkontur zu jeweils den Enden der Spule hin abfallend ausgebildet ist, wird die zu den Enden der Spule hin stärker durch Zugspannung belastete Außenseite des Rovings aufgrund der abfallenden Krümmung weniger belastet. Hierdurch erfolgt eine Homogenisierung des inneren Spannungszustandes innerhalb des Rovings.
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Weiterhin bevorzugt ist die zweite Umlenkkontur in ihrer Breite kleiner ausgebildet als die erste Umlenkkontur, wobei bevorzugt die Richtung der Krümmung der zweiten Umlenkkontur zu der Richtung der Krümmung der ersten Umlenkkontur in die gleiche Richtung zeigend orientiert ist oder in einem Winkel von bis zu +/–45° zu der ersten Umlenkkontur zeigend. Hierbei ist dann insbesondere die Abwickelvorrichtung derart ausgebildet dass der Roving an der ersten Umlenkkontur über die Außenseite der Krümmung geführt ist und an der zweiten Umlenkkontur über die Innenseite der Krümmung geführt ist. Die erste Umlenkkontur kompensiert somit den inneren Spannungszustand beim Abwickeln von der Spule, deformiert den Roving jedoch wiederum aufgrund des Krümmungsradius leicht, so dass dieser im Wesentlichen nicht flächig abwickelbar wäre. Diese leichte Deformation wird wiederum durch die zweite Umlenkkontur kompensiert. Eine gegebenenfalls stärkere Spannung in der Mitte des Rovings, hervorgerufen durch die erste gekrümmte Umlenkkontur wird aufgrund der Innenkrümmung der zweiten Umlenkkontur entlastet. In der Folge steht nach der zweiten Umlenkkontur ein flächiger, von einer Spule abgewickelter Faserroving mit homogenem Spannungszustand über seine gerade Breite bereit. Um die weitere Zuführung zu einer Verarbeitung zu erleichtern, folgt besonders bevorzugt auf die zweite Umlenkkontur eine oder mehrere Transportrollen oder Heberollen.
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Damit der Roving während des Abwickelvorganges keine Beschädigungen erleidet und/oder der Abwickelvorgang durch die Umlenkkontur zusätzliche Reibungen in zu vernachlässigender Weise verursacht, sind bevorzugt die Umlenkkonturen beschichtet und/oder selbst in ihrem Querschnittsverlauf leicht gekrümmt bzw. abgerundet ausgebildet. Hierdurch wird ein leichtes Gleiten des Rovings quer über die Umlenkkonturen ermöglicht.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffbauteilen in der Automobilindustrie und hier insbesondere zum automatisierten Fertigungseinsatz genutzt. Die Abwickelvorrichtung kann beispielsweise an Legeköpfen zum Ablegen des Rovings auf einer direkten Form befestigt werden und somit beispielsweise an einem Industrieroboter. Es können mehrere Abwickelvorrichtungen jedoch auch an Webmaschinen vorgesehen sein, so dass der abgewickelte Roving zu einer Matte weiter verwebt wird. Bevorzugt werden Rovings als Aramidfasern, Carbonfasern oder aber auch Basaltfasern oder Glasfasern mit der erfindungsgemäßen Abwickelvorrichtung verarbeitet.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, mit der Abwickelvorrichtung die Rovings mehrerer Spulen zu einem Gesamtroving zusammenzuführen. So können mindestens zwei Spulen voneinander beabstandet angeordnet sein und jeweils der Roving einer Spule zu der zentralen Abwickelvorrichtung geführt werden, wobei dann durch die zwei aufeinanderfolgenden Krümmungen der Umlenkkontur der jeweilige Roving einer Spule in sich homogensiert ist und zu einem Gesamtroving, bestehend aus allen der Abwickelvorrichtung zugeführten Einzelrovings abgewickelt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Eine bevorzugte Ausführungsvariante ist in den nachfolgenden Figuren schematisch dargestellt. Diese dient dem einfachen Verständnis der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Abwicklung eines Rovings von einer Spule,
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2a und b das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik,
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3 die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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4a und b einen Teil der Abwickelvorrichtung in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht,
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5 die Position der gekrümmten Umlenkkonturen bezogen auf die Mittellängsachse,
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6a bis c die zwei gekrümmten Umlenkkonturen in verschiedenen Ausgestaltungsvarianten der Ebenen zueinander,
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7 verschiedene Anordnungen von Ebenen mit den Umlenkkonturen in einer Seitenansicht und
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8 die Abwickelvorrichtung bei der Zusammenführung von Rovings mehrerer Spulen.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine Spule 1 mit einem auf der Spule befindlichen Roving 2. Der Roving 2 selbst besteht aus einer Vielzahl parallel in Richtung 4 verlaufender Fasern 3, wobei der Roving 2 in Richtung 4 von der Spule 1 abgezogen wird. Dabei wandert der abgewickelte Teil des Rovings 2 in Axialrichtung A von einem Ende 5 der Spule 1 zum anderen Ende 5 und wieder zurück und verringert dabei den Umfang der Spule 1 und verringert dadurch deren Radius. Der Roving 2 wird zumeist zu einem festgelegten Punkt 6 in Entfernung zu der Spule 1 hin befördert. Dabei entsteht ein variierender Winkel α, wenn der Roving 2 aufgrund der Abwicklung von der Spule 1 in Axialrichtung A wandert. Über die Breite 7 des Rovings 2 hin entsteht somit ein voneinander verschiedener Spannungszustand, so dass die außenliegende Seite 8 des Rovings 2 zum Ende 5 der Spule 1 hin zeigend, eine höhere Zugspannung aufweist als die innenliegende Seite 9 des Rovings 2. Dies ist darin begründet, dass die außenliegende Seite 8 an der Spule 1 einen längeren Weg bis zum Punkt 6 zurücklegen muss als die innenliegende Seite 9, was dargestellt ist in dem Zeitpunkt der Abwicklung 10 in 1.
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Wird nunmehr der abgewickelte Roving 2 an einer Kontur 11 umgelenkt, so zeigt sich wiederum das ungünstige Abwicklungsverhältnis 10 zum Zeitpunkt der Abwicklung an der Kontur 11. Dies ist in 2a dargestellt. Demgegenüber sieht die vorliegende Erfindung gemäß 2b vor, dass eine erste gekrümmte Umlenkkontur 12 ausgebildet ist, die eine elliptische bzw. ovale oder aber zu den Enden der Umlenkkontur 12 abnehmende Krümmung 13 aufweist. Bei der Umlenkung über die Umlenkkontur 12 verläuft die lokale Richtung 4 des Rovings 2 derart, dass der Roving 2 im Wesentlichen quer zu der Krümmung 13 über die Umlenkkontur 12 gezogen wird. Die Krümmung 13 selbst ist bevorzugt von der hier nicht näher dargestellten Spule 1 weg zeigend orientiert. Aufgrund der Krümmung 13 werden sowohl die außenliegende 8 als auch die innenliegende Seite 9 des Rovings 2 derart homogen abgewickelt, dass unabhängig von dem Abwicklungsverhältnis 10 des Rovings 2 von der Spule 1 keine voneinander verschiedenen Zugspannungen gegenüber der jeweils außenliegenden Seite 8 und der innenliegenden Seite 9 entstehen. Ferner dargestellt in 2b ist eine Möglichkeit, den Krümmungsverlauf optimiert für den Abwickelvorgang auszubilden. Zu einer jeweiligen Tangente T im Umlenkpunkt U, wobei die Tangente T dem jeweiligen Krümmungsvektor entspricht, ist eine Orthogonale OT der Tangente T derart verlaufend, dass der Winkel γE der Eingangsrichtung 4E zu der Orthogonalen OT des über die Umlenkkontur 12 geführten Rovings 2 dem Winkel γA zwischen Ausgangsrichtung 4A und Orthogonalen OT entspricht. Abhängig von der Position in Axialrichtung A des von der Spule 1 abgewickelten Rovings 2, welche gleichsam die Eingangsrichtung 4A vorgibt, über den aktuellen Umlenkpunkt U zu der Position des in 1 dargestellten festen Punktes 6 ist dann bevorzugt die Krümmung 13 derart bezogen auf den jeweiligen Krümmungsradius RK auszulegen, dass das dargestellte Verhältnis von Winkel γE der Eingangsrichtung 4E zum Winkel γA der Ausgangsrichtung 4A bezogen auf die Orthogonale OT der Tangente T gleich ist. Der Krümmungsradius RK kann dann beispielsweise derart variieren, dass die Krümmung 13 zu den Enden 23 hin abnimmt, mithin der Krümmungsradius RK größer wird.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung 14 in einer perspektivischen Ansicht von vorne. Die Spule 1 mit dem aufgewickelten Roving 2 ist dabei von hinten in die Abwickelvorrichtung 14 eingesetzt. Diese ist hier ausgebildet durch zwei Seitenteile 15 die im Wesentlichen flächig ausgebildet sind sowie ein die Seitenteile 15 verbindendes Mitteilteil 16 und eine ebenfalls die Seitenteile 15 verbindende Rollenwelle 17 mit einer Rolle 18. Auf dem Mitteilteil 16 sind die erste gekrümmte Umlenkkontur 12 sowie die zweite gekrümmte Umlenkkontur 19 bevorzugt in einer Ebene angeordnet. Der Roving 2 wird von der Spule 1 aus in Richtung 4 abgewickelt. Dabei ist der Roving 2 auf die Bildebene bezogen, hier dargestellt an einer linken Seite, vom Ende der Spule 1 her kommend, und weist folglich wiederum eine außenliegende Seite 8 und eine innenliegende Seite 9 auf.
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Die von der Spule 1 weg zeigende außenliegende Krümmung 13 der ersten gekrümmten Umlenkkontur 12, lenkt dabei den Roving 2, welcher quer über die Umlenkkontur 12 gezogen wird, um zu der zweiten gekrümmten Umlenkkontur 19, wobei diese eine Krümmung 20 aufweist, die zu der ersten gekrümmten Umlenkkontur 12 orientiert ist und hier bevorzugt beide Krümmungen 13, 20 in gleiche Richtung zeigen. Der Roving 2 wird in Richtung 4 im Wesentlichen immer quer über die Krümmung 20 bzw. 13 gezogen und durch diese umgelenkt.
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Nach der zweiten gekrümmten Umlenkkontur 19 wird der Roving 2 optional nochmals um die Rolle 18 umgelenkt und dann einer weiteren nicht näher dargestellten Verarbeitung zugeführt. Die erste gekrümmte Umlenkkontur 12 kompensiert dabei die beim Abwickeln von der Spule 1 auftretenden unterschiedlichen Spannungen an der Innenseite 9 und der Außenseite 8 des Rovings und die zweite Umlenkkontur 19 kompensiert wiederum eventuell von der ersten Umlenkkontur 12 aufgebrachte ungleiche Spannungen über die Breite 7 des Rovings 2. Die erste gekrümmte Umlenkkontur 12 besitzt dabei eine Gesamtbreite, die im Wesentlichen der Breite 21 des aufgewickelten Rovings 2 auf der Spule 1 bzw. der Spule 1 selber entspricht und die zweite gekrümmte Umlenkkontur 19 besitzt eine der ersten Umlenkkontur 12 gegenüber deutlich kleinere Breite 25.
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Ersichtlich wird dies auch nochmals in 4a, welche eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Mittelteil 16 der Abwickelvorrichtung 14 darstellt. Die Krümmung der ersten gekrümmten Umlenkkontur 12 wird dabei im Wesentlichen von der Spule 1 weg zeigend orientiert angeordnet und die Krümmung 20 der zweiten Umlenkkontur 19 wird zu der Krümmung 13 der ersten Umlenkkontur 12 hin gerichtet orientiert angeordnet, so dass der Roving 2 zunächst quer zum Krümmungsverlauf der ersten Krümmung 13 über die Außenseite der Krümmung 13 der ersten Umlenkkotur 12 gezogen wird und im Anschluss daran über die Innenseite der Krümmung 20 der zweiten Umlenkkontur 19 gezogen wird. 4b zeigt eine Querschnittsansicht gemäß 4a entlang der Schnittlinie IV-IV. Zu erkennen ist, dass an der ersten Umlenkkontur 12 eine abgerundete Außenseite 26 ausgebildet ist, über die ein dann nicht näher dargestellter Roving quer zur Krümmung 13 gezogen wird. An der zweiten Umlenkkontur 19 ist eine abgerundete Innenseite 27 ausgebildet, wobei nach dem der Roving die erste Umlenkkontur 12 passiert hat, dieser anschließend über die abgerundete Innenseite 27 der zweiten Umlenkkontur 19 ebenfalls wiederum quer zur Krümmung 20 verlaufend gezogen und somit umgelenkt wird. Die Außenseite 26 und die Innenseite 27 können nicht nur abgerundet ausgebildet sein, sondern beispielsweise auch mit einer Beschichtung versehen sein oder alternativ kann ein Gleitschutz als externes Bauteil aufgesetzt sein.
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5 zeigt ferner die zwei Umlenkkonturen 12, 19 in einer Ebene hier als Gesamtebene EG bezeichnet. Dies bedeutet, dass alle Krümmungsvektoren V13 der Krümmung 13 in der Gesamtebene EG liegen. Für die Krümmung 20 der zweiten Umlenkkontur 19 gilt gleiches, so dass alle Krümmungsvektoren V20 ebenfalls in der Gesamtebene EG liegen. Die Richtung KR13, in die die Krümmung 13 zeigend ausgebildet ist, sowie die Richtung KR20, in die die Krümmung 20 zeigend ausgebildet ist, liegen ebenfalls in der Gesamtebene EG, wobei beide Richtungen KR13, KR20 der Krümmungen 13, 20 hier dargestellt in gleiche Richtung zeigend sind. Bezogen ist dieses auf einen Mittelpunkt M13 der Krümmung 13 der ersten Umlenkkontur 12 sowie einen Mittelpunkt M20 der Krümmung 20 der zweiten Umlenkkontur 19.
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6a zeigt zu 5 eine Seitenansicht. Hieraus ersichtlich ist, dass die Gesamtebene EG als gestrichelte Linie parallel mit einem Abstand dEG zur Mittellängsachse MLA der Spule 1 beabstandet ist. Die Mittellängsachse MLA verläuft dabei parallel zu der Gesamtebene EG. Beide Richtungen KR13, KR20 der Krümmungen 13, 20 sind dabei in der Gesamtebene EG liegend und in gleiche Richtung zeigend. Die erste Umlenkkontur 12 verläuft dabei quer zu einer ersten Orthogonalen O1 zu der Mittellängsachse MLA. Die zweite Umlenkkontur 19 verläuft quer zu einer zweiten Orthogonalen O2 von der Mittellängsachse MLA, was ebenfalls nochmals in 7 dargestellt ist.
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6b zeigt eine zu 6a alternative Ausgestaltungsvariante, in der die Ebene E1, in der die Krümmung 13 der ersten Umlenkkontur 12 liegt, in einem Winkel β angeordnet ist zu der Ebene E2, in der die Krümmung 20 der zweiten Umlenkkontur 19 ausgebildet ist. Beide Ebenen E1, E2 sind wiederum parallel beabstandet zu der Mittellängsachse MLA angeordnet. Der Winkel β ist hier exemplarisch mit einem eher spitzer Winkel von ca. 30° dargestellt, so dass die Richtungen KR13, KR20 beider Krümmungen 13, 20 im Wesentlichen zu einer Seite hin zeigend orientiert sind. Die Richtungen KR13, KR20 der Krümmungen 13, 20 weisen somit auch einen Winkel β zueinander auf. Bevorzugt wird der Winkel β in einem Bereich von +/–45° gewählt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Winkel β in einem Bereich von 0° bis 130°, bevorzugt von 0° bis 120° und insbesondere von 0° bis 110° und ganz besonders bevorzugt von 0° bis 100°, insbesondere von 0° bis 90° liegend gewählt ist. Bei einem Winkel β größer 90° beginnen die Richtungen KR13, KE20 der Krümmungen 13, 20 zu voneinander verschiedenen Seiten orientiert zu zeigen. Wiederum sind beide Umlenkkonturen 12, 19 quer zu einer jeweils Orthogonalen O1, O2 von der Mittellängsachse MLA orientiert angeordnet.
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6c zeigt eine dazu dritte alternative Ausgestaltungsvariante, in der die Richtungen KR13, KR20 der Krümmungen 13, 20 beider Umlenkkonturen 12, 19 zu einer Seite hin orientiert und somit in gleiche Richtung zeigend sind, wobei jedoch die beiden Ebenen E1, E2 einem Abstand d zueinander versetzt ausgebildet sind. Die Umlenkkonturen 12, 19 verlaufen jeweils wiederum quer zu einer Orthogonalen O1, O2 zu der Mittellängsachse MLA der Spule 1.
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7 zeigt noch einmal, dass die erste Umlenkkontur 12 und die zweite Umlenkkontur 19 als längliche Konturen bzw. längliche Körper ausgebildet sind und somit im Wesentlichen parallel versetzt zu der Mittellängsachse MLA angeordnet sind. Die Umlenkkonturen 12, 19 sind ebenfalls zu einer jeweils von der Mittellängsachse MLA ausgehenden Orthogonalen O1, O2 quer orientiert angeordnet. Dies bedeutet, dass eine jeweilige durch die Endpunkte 23, 24 der ersten bzw. zweiten Umlenkkontur 12, 19 aufgespannte Gerade G23, G24 parallel versetzt zu der Mittellängsachse MLA angeordnet ist. Somit ist der Krümmungsvektor V13 im Mittelpunkt M13 der Umlenkkontur 12 bzw. der Krümmungsvektor V20 im Mittelpunkt M20 der Umlenkkontur 19 parallel versetzt zur Mittellängsachse MLA und somit auch wiederum orthogonal zu der von der Mittellängsachse MLA kommenden Orthogonalen O1, O2 verlaufend. Der jeweilige Krümmungsvektor V13, V20 liegt dann wiederum in der jeweiligen Ebene E1, E2 der Krümmung 13, 20.
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8 zeigt ferner die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung 14 bei der Zusammenführung mehrerer Rovings 2 von voneinander beabstandeten Spulen 1. Die Einzelrovings werden dabei zu einem Gesamtroving 22 zusammengeführt. Jeder einzelne Roving 2 in dem Gesamtroving 22 weist durch die erfindungsgemäße Abwickelvorrichtung 14 somit wiederum keinen inneren voneinander verschiedenen Spannungszustand, sondern einen homogenen Spannungszustand in jedem Roving 2 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spule
- 2
- Roving
- 3
- Faser
- 4
- Richtung
- 4A
- Ausgangsrichtung
- 4E
- Eingangsrichtung
- 5
- Ende zu 1
- 6
- Punkt
- 7
- Breite zu 2
- 8
- außenliegende Seite zu 2
- 9
- innenliegende Seite zu 2
- 10
- Zeitpunkt
- 11
- Kontur
- 12
- erste gekrümmte Umlenkkontur
- 13
- außenliegende Krümmung
- 14
- Abwickelvorrichtung
- 15
- Seitenteil zu 14
- 16
- Mittelteil zu 14
- 17
- Rollenwelle
- 18
- Rolle
- 19
- zweite gekrümmte Umlenkkontur
- 20
- Krümmung zu 19
- 21
- Breite zu 1
- 22
- Gesamtroving
- 23
- Endpunkt zu 12
- 24
- Endpunkt zu 19
- 25
- Breite zu 19
- 26
- Außenseite von 12
- 27
- Innenseite von 19
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- α
- Winkel
- β
- Winkel zu E1, E2
- EG
- Gesamtebene
- E1
- Ebene zu 13
- E2
- Ebene zu 20
- V13
- Krümmungsvektor
- V20
- Krümmungsvektor
- KR13
- Richtung von 13
- KR20
- Richtung von 20
- dEG
- Abstand EG zu MLA
- d
- Abstand E1 zu E2
- MLA
- Mittellängsachse
- M13
- Mittelpunkt zu 13
- M20
- Mittelpunkt zu 20
- O1
- erste Orthogonale zu MLA
- O2
- zweite Orthogonale zu MLA
- U
- Umlenkpunkt
- T
- Tangente im U
- OT
- Orthogonale zu T
- G23
- Gerade durch 23
- G24
- Gerade durch 24
- RK
- Krümmungsradius
