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Maschine zum Aufwickeln von Bandmaterial auf einen Dorn zur Bildung
einer Hohlkörperwand Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Aufwickeln
von Bandmaterial auf einen Dorn zur Bildung einer Hohikörperwand mit einem Rahmen,
einem drehbar am Rahmen befestigten Dorn, emem mit dem Rahmen verbundenen Schlitten,
der in Richtung parallel zur Längsachse des Dornes in zeitlicher Abhängigkeit von
der Drehung des Dornes verschiebbar ist, und einer Führungsvorrichtung auf dem Schlitten,
die das Bandmaterial in einer Richtung tangential zum Dorn führt.
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Es ist bereits eine Maschine zum Wickeln von Glasfiber bekannt, wobei
die Glasfiber die Form eines Fadens oder eines Bandes auf einem sich drehenden Dorn
annehmen kann. Diese Maschine dient zur Herstellung eines flexiblen, druckfesten
Kunststoffrohres. Eine Kuststoffhülse wird dabei um einen drehbaren Dorn herum angeordnet
und in Längsrichtung gestreckt. Der Dorn wird dann in Umdrehung versetzt, wodurch
um die Hülse herum eine Schicht aus Glasfiberfaden gewickelt wird, die eine Zwischenwandung
ausbildet. Eine weitere Kunststoffhülse, die vorher erwärmt worden ist, wird dann
über die Schicht aus Glasfiberfaden gesetzt; wenn die gestreckte Hülse und die beheizte
Hülse sich zusammenziehen können, wird der gewickelte Faden gespannt und ergibt
als fertiges Produkt ein druckfestes, flexibles Rohr.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum Aufwickeln von Bandmaterial
zu schaffen, mit der eine Hohlkörperwand hergestellt werden kann, die insbesondere
für wieder in die Atmosphäre eintretende Körper oder Raketendüsen zu verwenden ist.
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Hierbei ist es wichtig, daß eine Wandung, die einem mit hoher Geschwindigkeit
strömenden Medium unter sehr hoher Wärmeentwicklung ausgesetzt wird, extrem widerstandsfähig
gegenüber durch die Ausbildung von Rissen zwischen den Schichten auftretenden Fehlern
ist.
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Dies wird bei der Maschine gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß im Bereich zwischen der Vorratsspule für das Band und dem Dorn eine Vorrichtung
zum Schlitzen des Bandes in Querrichtung an einer seiner Längskanten vorgesehen
ist und daß die Führungsvorrichtung für das Band aus einem langen, flachen Körper
besteht, der an seinen einander gegenüberliegenden Längskanten einander gegenüberstehende
und mit ihren offenen Seiten gegeneinandergerichtete Führungsnuten aufweist. Bei
einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung sind dabei die Vorratsspule und die
Bandschlitzvorrichtung auf dem Schlitten angeordnet. Ferner ist bei einer speziellen
Ausführungsform der Erfindung
die Führungsvorrichtung auf dem Schlitten schwenkbar
und gegen den Schlitten federnd angeordnet und steht mit dem auf den Dorn aufzuwickelnden
Band im Eingriff.
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Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist der Dorn
an dem Ende, an dem das Wickeln beginnt, eine Ringfläche als Leitfläche für die
erste Windung des Bandes auf, und diese Ringfläche ist kegelig zur Achse des Dornes
geneigt angeordnet.
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Mit der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich Hohlkörper ausbilden,
deren Wandungen, welche einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Medium bei sehr
hoher Wärme ausgesetzt werden, extrem widerstandsfähig gegenüber durch die Ausbildung
von Rissen zwischen den Schichten auftretenden Fehlern sind. Die Wandung wird von
Schichten gebildet, die gegeneinandergedrückt werden, wenn sie dem Strom eines Mediums
hoher Geschwindigkeit ausgesetzt werden, das sich etwa in der Richtung bewegt, in
die die frei liegenden Endungen der Schichten weisen.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an
Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Maschine in Vorderansicht,
wobei ein Teil des Rahmens weggebrochen dargestellt ist; F i g. 2 ist eine Draufsicht
auf die Maschine, wobei Teile der Bandrolle, des Dornes, des Rahmens, der
Schraubenspindel
und des Tisches weggebrochen sind, um das Innere der Ausführung zu zeigen, und eine
Bandschlitzvorrichtung aus Gründen der Klarheit weggelassen ist; Fig.3 ist ein Schnitt
entlang der Linie 3-3 der Fig. 1; F i g. 4 zeigt einen durch die Maschine aufzuwickelnden
Bandabschnitt in Ansicht; F i g. S ist eine Teilansicht des auf den Dorn aufgewickelten
Bandes; F i g. 6 zeigt in Ansicht, teilweise im Schnitt, die Bandschlitzvorrichtung;
Fig.7 ist ein Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6; Fig.8 ist ein Schnitt entlang
der Linie 8-8 der Fig.2; Fig.9 ist ein Schnitt entlang der Linie 9-9 der Fig. 1;
Fig. 10 zeigt schematisch ein Schaltdiagramm für die Maschine; Fig. 11 zeigt in
Seitenansicht, teilweise weggebrochen, einen Körper für eine Konusspitze, die auf
der Maschine vor der Bearbeitung gepreßt ist; F i g. 12 zeigt in Ansicht, teilweise
im Schnitt, eine Konusspitze mit Körper und Nase.
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Die Maschine nach F i g. 1 enthält ein Grundgestell 10, auf welchem
aufrechte, hohle Schienen 12 und 13 angeordnet sind. Eine Querschiene 14 verbindet
die oberen Enden der Schienen 12 und 13. Schienenglieder 16 und 17 (Fig.1 und 2)
laufen in den Schienen 12 und 13. Die Schienengleiter 16 und 17 sind an den Enden
einer Trägerplatte 18 angeordnet, welche sich mit den Schienengleitern auf und ab
bewegt. Eine aufrechte Schraubenspindel 19 ist zwischen einem Getriebegehäuse 20
auf dem Grundgestelll0 und einem an der Querschienel4 angeordneten Lager 20 a gelagert.
Eine mit Innengewinde versehene und mit der Schraubenspindel 19 zusammenwirkende
Mutter 21 ist an der Trägerplatte 18 befestigt, so daß, wenn sich die Schraubenspindel
19 dreht, sich die Trägerplatte 18 auf und ab bewegt Die Schraubenspindel 19 wird
von einem Motor 22 angetrieben. Der Motor 22 treibt eine in Lagern 24 und 26 gelagerte
Welle 23. Die Welle 23 trägt ein eine Kette 28 antreibendes Kettenrad 27 (Fig.23.
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Die Kette 28 treibt ihrerseits ein auf einer Welle 31 angeordnetes
Kettenrad 29 (Fig.1). Die Welle 31 treibt nicht im einzelnen dargestellte Getrieberäder
innerhalb eines Getriebegehäuses 32 (F i g. 2) an. Die Getrieberäder in dem Getriebegehäuse
32 treiben eine Querwelle 33 an, auf welcher eine Riemenscheibe 34 angeordnet ist.
Die Riemenscheibe 34 treibt einen Riemen 35 an, der seinerseits die Riemenscheibe
36 antreibt. Die Riemenscheibe 36 ist auf einer Welle 37 angeordnet. Die Welle 37
treibt nicht im einzelnen dargestellte Getrieberäder in dem Getriebegehäuse 20 an,
welche die aufrechte Schraubenspindel 19 antreiben, so daß der Motor 22 die Schraubenspindel
19 zum Heben und Senken der Trägerplatte 18 antreibt.
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Der Motor 22 dreht ferner einen Tisch 41. Der Tisch 41 ist auf einer
aufrechten Welle 42 (Fig.1) drehbar angeordnet. Die Welle 42 wird in nicht im einzelnen
dargestellten Lagern auf einem Rahmen 43 getragen. Die Welle 23 trägt ein zweites
Kettenrad 44 (F i g. 2), welches eine Kette 46 antreibt. Die Kette 46 treibt ein
auf einem Wellenstummel 48 angeordnetes Kettenrad und der Wellenstummel 48 nicht
im ein-
zelnen dargestellte Getrieberäder im Inneren eines Getriebegehäuses 49 zum
Antrieb der aufrechten Welle 42 an, so daß sich der Tisch in zeitlicher Abhängigkeit
von dem Heben und Senken der Trägerp]atte 18 dreht.
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Eine Vorratsspule 51 mit harzimprägniertem Band ist auf der Trägerplatte
18 angeordnet. Das Band kann aus Glasfasergewebe, Asbestfasergewebe oder einem anderen
hitzebeständigen Fasermaterial od. dgl. gebildet werden. Das Band wird mit einem
hitzehärtbaren Harz wie beispielsweise einem Phenol-Formaldehydharz imprägniert.
Ein Streifen 51 a des Bandes läuft zwischen Führungen 52 und 53 und über eine Bandschlitzvorrichtung
54 (Fig. 1).
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Von der Bandschlitzvorrichtung 54 läuft das Band entlang einer Führung
56 zu einem Dorn 57. Der Dorn 57 ist auf dem Tisch 41 angeordnet und dreht sich
mit ihm.
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Einzelheiten der Ausführungsform der Bandschlitzvorrichtung sind
in F i g. 6 dargestellt. Die Vorrichtung enthält einen Rahmen 59 von L-Form, welcher
an der Trägerplatte 18 befestigt ist. Ein feststehender Scherblock 61 ist an einem
aufrechten Arm 62 des Rahmens 59 angeordnet. Wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt
ist, läuft der Streifen 51 a des Bandes unmittelbar vor dem Scherblock 61. Eine
Scherklinge 63 ist quer zu dem Band hin- und herschwenkbar angeordnet und steht
im Schereingriff mit einem Rand des Scherblockes 61. Die Scherklinge 63 ist in einem
Schlitz 64 im unteren Arm 66 des Rahmens 59 und durch einen Schlitz 67 in einer
darüberliegenden Messerführung 68 geführt. Die Scherklinge 63 trägt eine Verlängerung
71, welche mit hin- und herschwingt, und kommt mit einem Druck- oder Schaltknopf
72 eines Schalters 72 a in Eingriff, wenn sich der Scherblock von seiner mit vollen
Linien ausgezogenen Stellungen in die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung
nach F i g. 6 bewegt.
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Die Scherklinge 63 ist auf einer Kolbenstange 73 angeordnet. Die
Kolbenstange 73 ihrerseits ist an einem Kolben 74 befestigt, der innerhalb eines
Luftzylinders76 betätigt wird. Luft tritt in den Luftzylinder 76 von einer Luftdruckleitung
77 durch ein Ventil 78 ein. Wenn sich das Ventil 78 in einer solchen Stellung befindet,
daß die Luftdruckleitung 77 mit dem Inneren des Zylinders 76 in Verbindung steht,
wird der Kolben 74 nach rechts bei Fig. 6 bewegt und verursacht das Einschneiden
eines Schlitzes in den Streifen 51 a durch die Scherklinge 63.
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Das Ventil 78 wird von einem nockenbetätigten Schalter 79 (Fig.2
und 8) und den von der Scherklinge 63 betätigten Schalter 72 a gesteuert. Wie in
den Fig.2 und 8 dargestellt ist, ist ein Nocken 81 auf der Querwelle 33 angeordnet.
Der Nocken 81 steht mit einem auf einem Schalterbetätigungsarm 83 angeordneten Stößel
82 im Eingriff. Der Schalter 83 betätigt den Schalter 79, der mit zwei feststehenden
Kontakten 85 und 86 (F i g. 10) versehen ist, von denen jeder mit dem beweglichen
Kontakt 87 in Eingriff kommen kann. Wenn sich der Nocken 81 dreht, kommt der bewegliche
Kontakt 87 mit dem feststehenden Kontakt 85 in Eingriff, wenn der angehobene Teil
des Nockens 81 mit dem Stößel im Eingriff steht. Wenn die Kontakte 87 und 85 miteinander
im Eingriff stehen, wird die Spule 87 a eines Relais 88 erregt. Wenn sich das Relais
schließt, hält
ein von der Speiseleitung 89 durch die Kontakte des
Druckknopfschalters 72 a und durch Kontakte 91 und 92 des Relais 88 durch die Spule
87 a des Relais 88 zur Erde führender Haltestromkreis das Relais 88 geschlossen.
Wenn dann der bewegliche Kontakt 87 des nockenbetätigten Schalters 79 in die gestrichelte
Stellung nach F i g. 10 ausschwingt und mit dem feststehenden Schalterkontakt 86
im Eingriff steht, wird eine Ventilbetätigungsspule 94 durch einen Stromkreis erregt,
der von der Speiseleitung 89 durch die Schalterkontakte 87 und 86, eine Leitung
96, Schalterlontakte 97 und 98 des Relais 88 und durch die Spule 94 zur Erde führt.
Wenn somit die Nocke 81 zuerst in eine Stellung schwingt, in welcher die Kontakte
85 und 37 im Eingriff stehen, und dann in eine Stellung, in welcher die Kontakte
8Q und 87 im Eingriff stehen, schwingt das Ventil 87 von der dargestellten offenen
Lage in eine Lage, in welcher das Innere des Zylinders 76 mit der Luftdruckleitung
77 verbunden ist und eine Bewegung der Scherklinge 63 in die in Fig. 6 in gestrichelten
Linien dargestellte Scherstellung bewegt. Wenn dann die Verlängerung 71 der Scherklinge63
mit dem Schaltknopf 72 in Eingriff kommt, wird der Schalter 72 a (F i g. 10) geöffnet,
löst den Haltestromkreis aus und ermöglicht es, daß das Ventil 78 in die in Fig.
10 dargestellte Stellung zurückkehrt, in welcher das Innere des Zylinders 76 an
eine Auslaßleitung97a angeschlossen ist, und die Scherklinge 63 kehrt in die voll
ausgezeichnete Stellung in F i g. 6 zurück. Auf diese Weise macht die Scherklinge
63 bei jeder Drehung des Nockens 81 eine Vorwärtsbewegung. Wenn der Streifen 51
a an der Scherklinge 63 vorbeiläuft, wird eine Reihe von im Abstand angeordneten
Schlitzen 101 (F i g. 4) gebildet. Die Schlitze sind parallel und liegen quer zu
dem Streifen 51 a und schneiden nur in eine Kante oder in einen Rand des Bandstreifens
ein.
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Von der Bandschlitzvorrichtung 54 läuft das geschlitzte Band in die
längliche Führung 56. Die Führung 56 hat einen länglichen Körper 103 und längliche
Flansche 104 und 106 entlang den gegenüberliegenden Rändern des Körpers 103. Die
Flansche 104 und 106 halten und führen den Streifen 51 a.
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Die Führung 56 ist auf einem Haltearm 107 angeordnet. Der Haltearm
107 wird von einem Schwenkstift 108 (F i g. 1) getragen, der schwenkbar in einem
Gehäuse 109 angeordnet ist. Das Gehäuse 109 ist an der Trägerplatte 18 angebracht
und bewegt sich mit ihr auf und nieder. Eine in dem Gehäuse 109 angeordnete Feder
111 (F i g. 1) drückt den Arm 107 und die Führung 106 zu einem Ausschwingen entgegen
dem Uhrzeigersinn bei F i g. 2, um eine Rolle 112 zu halten. welche auf dem Arm
107 im Eingriff mit Windungen 113 (F i g. 3) des Streifens 51 a angeordnet ist,
wenn das Band auf den Dorn 57 aufgewickelt wird.
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Wenn sich der Dorn 57 dreht, wird das Band auf dessen Außenfläche
aufgewickelt. Wie dargestellt ist, hat der Dorn eine kegelstumpfförmige äußere Hauptfläche
114, auf welche das Band aufgewickelt wird, und eine untere kegelstumpfförmige Außenfläche
mit einem schärferen Winkel mit der Dornachse. Die erste Windung 117 des Bandes
wird auf die Fläche 116 aufgelegt und die Fläche 116 bestimmt den Aufwickelwinkel.
Wenn sich der Dorn dreht, bewegt sich die Führung 56 nach oben, wenn das Band auf
den sich drehenden Dorn zugeführt wird. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, öffnen sich
die Schlitze 101 dreieck-
förmig, wenn der Bandstreifen aufgewickelt wird, so daß
das Band der äußeren Form des Dornes folgen kann. Das Band wird wie in F i g. 3
dargestellt aufgewickelt, wobei ein Randteil jeder Windung frei liegt und sich mit
den Windungen oder Lamellen in gegenseitiger Uberdeckung befindet. Wie in Fig. 8
dargestellt ist, wirkt ein auf der Welle 33 angeordnetes Sperrad 121 mit einer Klinke
122 zusammen, um eine unbeabsichtigte Rückdrehung des Tisches oder Absenken der
Bandführung während des Wickelns zu verhindern.
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Wenn die Bandschichten auf der Dorniänge aufgewickelt sind, werden
die Schichten gepreßt, und das Harz härtet in üblicher Weise aus, um einen gepreßten,
hohlen, im allgemeinen kegelstumpfförmigen Körper 124 (Fig.11) zu bilden. Die Außenfläche
der Wandung des Körpers 124 kann zur Beseitigung von Unregelmäßigkeiten und Bildung
eines bearbeiteten Körpers 125 und einer Fläche 126 (F i g. 12) bearbeitet werden,
um ein Nasenstück oder eine Spitze 127 aufzunehmen. Das Nasenstück oder die Spitze
kann aus harzgetränkten Glasfasergewebeschichten hergestellt und durch Kleben an
dem Körper befestigt werden. Der Körper kann mit dem Körper eines Geschosses od.
dgl. durch jedes geeignete Mittel verbunden oder daran befestigt werden.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Dorn ist von allgemeiner kegelstumpfförmiger
Gesamtgestalt.
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Wenn jedoch ein Körper mit zylindrischer Form gewünscht wird, kann
ein Dorn mit zylindrischer Form verwendet werden. Wenn es gewünscht ist, eine hohle
ringförmige Wandung von anderer Gestalt aufzulegen, kann ein Dorn von solch einer
anderen Gestalt verwendet werden.