DE19506743C1

DE19506743C1 - Wickelkernbaugruppe

Info

Publication number: DE19506743C1
Application number: DE19506743A
Authority: DE
Inventors: Chin-I Lin; Chung-Lin Wu; Rong-Shain Liu; Gou-Don Chu
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: US5645668A; JPH08216267A; US5580416A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelkernbaugruppe zum Herstellen eines hohlen Gegenstandes mittels eines Fadenwickelverfahrens sowie ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes unter Verwendung der Wickelkernbaugruppe.

Ein Fadenwickelverfahren umfaßt das gleichmäßige Ausrich ten des Faserbündels, das Tränken des Faserbündels in ei nem Harzbad, das regelmäßige Wickeln in festgelegtem Mu ster, Dicke sowie Gewicht auf einem sich drehenden Kern und das Härten sowie anschließende Abziehen des gewickel ten Faserbündels vom Wickelkern oder das Abziehen und an schließende Härten des auf dem Wickelkern gewickelten Fa serbündels.

Frühere Produkte, z. B. eine Raketentriebwerksverkleidung, ein Druckgefäß, eine Boje, eine konische Spitze eines Flug körpers, ein Lagertank, ein zylindrisches Rohr, eine Lie ferwagenfeder, ein Hubschrauberpropeller, ein Raumschiff ausleger, ein Flugzeugrumpf und andere Bauteile der Luft fahrtindustrie, wurden in erster Linie mit einem zylindri schen Umriß hergestellt. Nachdem die Faser im Harz ge tränkt worden ist, wird sie auf dem Wickelkern in einem festgelegten Muster gewickelt, wobei man das von der Faser getragene Harz mit Wärme härten und dann den nicht mehr benötigten Wickelkern abziehen muß. Somit sollte das ver wendete Wickelkernmaterial löslich sein oder einen nied rigen Schmelzpunkt (der dennoch höher als die Aushärtungs temperatur des Harzes ist) besitzen, um den Umriß sowie die Größe eines Gegenstandes, z. B. eines Golfschlägers vorzuformen. Der Fadenwickelprozeß zur Herstellung eines Kohlenstoffasergolfschlägers umfaßt, die in einem Harzbad getränkte Faser in einem festgelegten Muster auf einen konischen, in einer Wickelmaschine befestigten Eisenkern (d. h. einen Wickelkern) zu wickeln. Dann ist eine thermi sche Schrumpfbandschicht auf die gewickelte Faser aufzu bringen, damit die Faser vollständig in dem Harz getränkt wird, um fest auf dem Kern geformt zu werden, wobei die Faser in einem Ofen zu härten ist. Nachdem die thermische Schrumpfbandschicht und der Wickelkern entfernt worden sind, wird die gewickelte Faser auf einer spitzenlosen Schleifmaschine auf einen erforderlichen Außendurchmesser gebracht, um einen Prototyp des Golfschlägers zu erhalten. Ein Sportgerät, wie z. B. ein Fahrradlenker, Fahrradvorder gabeln, ein Tennisschläger oder Badmintonschläger, das einen komplizierten Umriß, eine variierende Querschnitts größe und/oder ein unsymmetrisches, gerades, zylindrisches Rohr aufweist, kann man jedoch nicht unter Einsatz des Schrumpfbandes sowie unter Anwendung des gleichen Aushärt verfahrens, das bei einem Golfschläger eingesetzt wurde, herstellen. Statt dessen muß man einen Wickelkern einset zen, in dem eine aufblasbare Blase aufgeblasen wird, um einen Gegenstand unter Druck zu setzen, auszuhärten und zu formen. Folglich ist es notwendig, den Wickelkern zu ent fernen, bevor die gewickelte Faser gehärtet werden kann.

Ein herkömmliches Fadenwickelverfahren besteht darin, eine in einem Harz getränkte Faser in einem festgelegten Muster auf einem herausnehmbaren Wickelkern zu wickeln, die gewickelte Faser auszuhärten und dann den Wickelkern herauszunehmen. Dieses ist gleichwohl nicht für das zuvor erwähnte, einen komplizierten Umriß aufweisende Produkt geeignet. Im allgemeinen wird die Faser bei einem Produkt mit einer speziellen Anforderung in einem festgelegten Muster auf einem Wickelkern gewickelt, der erhitzt wird, bis das von der Faser getragene Harz die Hände nicht mehr verschmutzt (d. h. in einem B-Stadium des Har zes), wobei der Wickelkern dann herausgezogen und die ge wickelte Faser in einen Ofen gelegt wird, um gehärtet und geformt zu werden. Hierdurch wird die Bedeutung hervorge hoben, einen Wickelkern für Produkte mit einem komplizier ten Umriß, einer variierenden Querschnittsgröße sowie ei nem unsymmetrischen, geraden, zylindrischen Rohr zu kon struieren. Gewöhnliche herausnehmbare Wickelkernkonstruk tionen, z. B. U.S. 4,448,624, 4,684,423 und 5,259,901, unterscheiden sich von dieser Erfindung hinsichtlich der Konfigurationen sowie der Anwendung/des "Handlings".

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wickelkernbaugruppe mit einem Umriß zu schaffen, der gemäß den Anforderungen eines Produktes eingestellt bzw. angepaßt werden kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wickelkernbaugruppe zu schaffen, die einfach von einer auf der Wickelkernbaugruppe gewickelten Faser abgezogen bzw. getrennt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine für die Massenproduktion geeignete Wickelkern baugruppe zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Wickelkern baugruppe zum Herstellen eines hohlen Gegenstandes ein Hauptrohr zum Umwickeln mit einer in Harz getränkten Faser, das zwei Endabschnitte mit einem Außendurchmesser sowie zwei ringförmige Buchsen auf weist, die jeweils auf die Endabschnitte des Hauptrohres geschoben sind, wobei die zwei ringförmigen Buchsen einen Innendurchmesser aufweisen, der größer als der Außendurch messer der beiden Endabschnitte ist, um sie von dem Haupt rohr zu trennen, wenn eine äußere Kraft angelegt ist. Jede der Buchsen weist einen im Bereich von 0,5° bis 1,0° liegende Konizität auf und ist als stumpfer Kegel ausgebildet, wel cher nach Befestigung an dem Hauptrohr ein nach außen ge richtetes, stumpfes Ende aufweist. Das Hauptrohr ist hohl und umfaßt ein mittleres hohles Rohr und zwei stirnseitige Verbindungsrohre, wobei letztere die zwei Endabschnitte bilden und einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner als jener von dem mittleren hohlen Rohr ist, und wobei die zwei ringförmigen Buchsen jeweils daran befestigt sind. Das mittlere, hohle Rohr und die Verbindungsrohre sind einstückig ausgebildet, wobei das hohle Rohr zwei lösbar zusammengeschobene bzw. ineinandergesteckte Rohrstücke umfaßt.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung umfaßt eine Wickelkernbaugruppe des weiteren zwei Stirnwellen, die jeweils an den beiden Stirnseiten des Hauptrohres befestigt sind, damit die Wickelkernbaugruppe an einer Wickelmaschine befestigt werden kann. Jede der Stirnwellen umfaßt ein Verriegelungsendstück zum Eingriff in ein Verbindungsstück der Wickelmaschine und ein gegen überliegendes Zapfenendstück, das an einer Klemme der Wic kelmaschine befestigt wird. Eine Wickelkernbaugruppe kann alternativ des weiteren eine Stirnwelle und eine Düse um fassen, die jeweils an den zwei Stirnseiten des Hauptroh res lösbar zu befestigen sind, damit die Wickelkernbau gruppe an einer Wickelmaschine befestigt werden kann.

Erfindungsgemäß ist das Hauptrohr mit einer Vielzahl von Löchern zum Ausströmen von Luft ausgestattet, die in das Hauptrohr durch die Düse geblasen wird. Das seitliche stumpfe Ende jeder Buchse weist einen Flansch auf, der von einem Werkzeug in Eingriff genommen werden kann, so daß jede Buchse aus dem Hauptrohr beim Lösen der Wickelkern baugruppe herausgezogen werden kann. Bevorzugt werden die Buchsen durch Wickeln eines Metalldrahtes bzw. -fadens gebildet, wobei sie weiterhin bevorzugt aus einem kompri mierbaren Material, das Gummi, Kunststoff oder papierähn lich bzw. Papier sein kann, bestehen. Eine Länge der Buchsen liegt im Bereich von 80 mm bis 150 mm, und eine bevorzugte Länge der Buchsen beträgt ungefähr 100 mm. Eine Konizität der ringförmigen Buchsen liegt im Bereich von 0,5° bis 1,0°, wobei ein bevorzugter Konus der Buchsen un gefähr 0,75° beträgt. Ein Innendurchmesser der ringförmi gen Buchsen ist größer als ein Außendurchmesser des Haupt rohres.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung umfaßt eine Wickelkernbaugruppe des weiteren eine das Hauptrohr umgebende Hülse zur Vergrößerung des Innendurch messers eines mit der Wickelkernbaugruppe herzustellenden Produktes. Die Hülse enthält eine Vielzahl von bogenförmi gen Segmenten, z. B. zwei halbzylindrische, bogenförmige Segmente.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung sind das Hauptrohr und die zwei ringförmigen Buchsen einstückig ausgebildet. Ein Hauptrohr weist zwei zusammen geschobene bzw. ineinandergesteckte Rohrstücke und einen sich sanft nach außen vergrößernden Außendurchmesser auf. Das Hauptrohr umfaßt ein mittleres hohles Rohr und zwei stirnseitige Verbindungsrohre, wobei letztere einen Außen durchmesser besitzen, der kleiner als jener von dem mit tleren hohlen Rohr ist, und wobei die zwei ringförmigen Buchsen jeweils daran befestigt sind. Des weiteren enthält das Hauptrohr zwei Stirnwellen, die jeweils auf den zwei Stirnseiten des Hauptrohres befestigt sind, damit die Wickelkernbaugruppe an einer Wickelmaschi ne befestigt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes die folgenden Schritte:

a) Schaffung einer Wickelkernbaugruppe mit einem Hauptrohr und zwei ringförmigen Buchsen, die auf die zwei Endabschnitte des Hauptrohres geschoben sind;
b) Wickeln einer Faser auf die Wickelkernbaugruppe und Aufbringen eines Harzes auf die Faser;
c) Abziehen von wenigstens einer der ringförmigen Buchsen von dem Hauptrohr;
d) Lösen der gewickelten Faser von dem Hauptrohr; und
e) Ausformen bzw. Formgebung der gewickelten Faser durch Aushärten des Harzes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes des weiteren nach dem Schritt a) einen Schritt, eine aufblasbare Blase auf das Hauptrohr aufzuschieben, und einen Schritt, die Faser vor dem Wickeln der Faser auf die Wickelkernbaugruppe in einem Harz zu tränken. Der Schritt e) besteht daraus, die gewickelte Faser zu erhitzen, bis das von der Faser getra gene Harz ein B-Stadium erreicht, und die gewickelte Faser in einer geschlossenen Form mit Druck zu beaufschlagen und zu erhitzen, um den hohlen Gegenstand herzustellen. Folglich enthält ein Verfahren zur Herstel lung eines hohlen Gegenstandes die Schritte ein Hauptrohr mit einer Vielzahl von Löchern und zwei Stirnseiten vor zusehen, auf welche zwei ringförmige Buchsen zu schieben sind, das Hauptrohr an einer Wickelmaschine zu befestigen, eine mit einem Harz getränkte Faser auf das Hauptrohr zu wickeln, eine Luftdüse an einer der beiden Stirnseiten zu be festigen, durch die Düse zu blasen, um wenigstens eine der ringförmigen Buchsen von dem Hauptrohr zu trennen, die gewickelte Faser von dem Hauptrohr zu trennen, die mit Harz getränkte Faser in eine geschlossene Form zu legen, um sie zum Ausformen des hohlen Gegenstandes durch ein inneres Blasenformteil unter Druck zu setzen, zu erhitzen und auszuhärten.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(A) und 1(B) eine schematische Ansicht bzw. eine Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Wickelkernbaugruppe darstellen;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Faser, die auf das in Fig. 1(A) und 1(B) darge stellte Ausführungsbeispiel einer Wickelkern baugruppe gewickelt ist;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer ringförmigen Buchse sowie ihres Zusatzwerkzeuges;

Fig. 4(A) und 4(B) eine schematische Ansicht bzw. eine Seitenansicht, die ein Ausführungs beispiel der bogenförmigen Hülsen vor und nach der Montage darstellen;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer ringförmigen Buchse;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer ringförmigen Buchse;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Wickelkernbaugruppe; und

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Wickelkernbaugruppe.

Bezugnehmend auf Fig. 1(A) enthält ein Ausfüh rungsbeispiel der Wickelkernbaugruppe ein hohles Hauptrohr 20 mit zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202, welche jeweils eine Vielzahl von Löchern 207 enthalten und unter Bildung eines einstückigen Teiles mit tels Konizitäten zusammengeschoben bzw. ineinandergesteckt werden, zwei stirnseitige Verbindungsrohre 203 und 204, deren Außendurchmesser 1 kleiner als jener 3 von den beiden mittleren hohlen Rohren 201 und 202 ist, und welche jeweils auf die beiden Enden der mittleren hohlen Rohre 201 und 202 geschraubt oder mittels Konizitäten geschoben werden, zwei ringförmige Buchsen 21 und 22, die als stumpfer Kegel aus gebildet sind und bevorzugt eine Konizität im Bereich von 0,5° bis 1,0°, eine in Übereinstimmung mit dem Durchmesser und der Länge eines herzustellenden Produktes festgelegte Länge und zwei Flansche 211 und 221 aufweisen, die jeweils an deren nach außen gewandten Enden befestigt sind, wenn sie jeweils unter Berührung der beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 jeweils auf die beiden stirnseitigen Verbindungsrohre 203 und 204 geschoben sind, wobei der Außendurchmesser des kleineren Endes 212 (222) von jeder der beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 gleich dem Au ßendurchmesser 3 der beiden Enden 2011 und 2021 der mit tleren hohlen Rohre 201 und 201 (202) ist, eine Stirnwelle 23 mit einem Gewinde an ihrem einen Ende zum Anschrauben an das stirnseitige Verbindungsrohr 203, wobei ihr anderes Ende an einer Klammer einer Wickelmaschine befestigt ist, und wobei eine Durchgangsbohrung durch die Welle mit dem stirnseitigen Verbindungsrohr 203 zum Durchführen von ge blasener Luft kommuniziert, ein Verriegelungsendstück 24 mit einem Gewinde an seinem einen Ende, um an das stirn seitige Verbindungsrohr 204 geschraubt zu werden, und mit einem gegenüberliegenden Zapfenendstück zur Befestigung an einer Klammer einer Wickelmaschine, eine Düse 25 mit einem Gewinde an ihrem einen Ende, um an das stirnseitige Ver bindungsrohr 203 geschraubt zu werden, wobei ihr anderes Ende mit einer Luftquelle verbunden wird, und wenigstens einem Satz bogenförmiger Segmente 26, z. B. drei zylindrische bogenförmige Segmente, die wenigstens einen Abschnitt des mittleren hohlen Rohres 201 und/oder des mittleren hohlen Rohres 202 umgeben, um einen Außendurchmesser dieses umge benen Abschnittes zu erhöhen.

Bei der Montage der Wickelkernbestandteile sind die beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 wechselseitig zusammenzuschieben bzw. ineinander zustecken, die beiden stirnseitigen Verbindungsrohre 203 und 204 jeweils an den beiden Enden der beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 zu befestigen und die beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 darauf zu schieben, eine aufblasbare Blase 27 auf die beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 zu schieben, sofern das herzustellende Produkt Druckluft zur Herstellung bzw. Ausformung benötigt, dann ist die Stirnwelle 23 bzw. das Verriegelungsendstück 24 an die beiden stirnseitigen Verbindungsrohre 203 und 204, wie in Fig. 1(B) dargestellt, zu schrauben und die Wickelkernbaugruppe an einer Wickelmaschine zu befestigen, um die Faser in einem vorgegebenen Muster zu wickeln. Eine auf der Wickelkernbaugruppe zu wickelnde Faser (normale rweise eine Kohlenstoffaser oder eine Glasfaser) ist in Harz getränkt worden. Die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 sind wie ein stumpfer Kegel geformt, um die beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 einfach abziehen zu können, da die Faser an den zwei Enden des Hauptrohres 20, an denen das Wickelverfahren zurückgefahren/umgekehrt wird, normalerweise häufiger und intensiver gewickelt ist. Des weiteren besitzt die gewickelte Faser eine größere Öffnung an jedem ihrer beiden Enden, um das Hauptrohr 20 einfach daraus zu lösen. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 muß man zum Lösen der Wickelkernbaugruppe die Stirnwelle 23 durch eine Düse 25 ersetzen, um dadurch Luft in die zwei mittleren hohlen Rohre 201 und 202 zu blasen, wobei letztere eine Vielzahl von Löchern 207 aufweisen, um die aufblasbare Blase 27 und die gewickelte Faser von der Wickelkernbau gruppe geringfü gig zu lösen und wenigstens eine der beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 abzuziehen. Falls eine der beiden ring förmigen Buchsen 21 und 22 hierdurch nicht abgezogen wird, kann man diese ringförmige Buchse von Hand herausziehen, wenn die Spannung der gewickelten Faser klein genug ist. Falls die Spannung größer ist, muß man einen der Buchsen flansche 211 und 221 mit einem Zusatzwerkzeug, z. B. ein Tischrand oder ein Fixierring 31, wie in Fig. 3 darge stellt, in Eingriff nehmen, um die beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 herunterzuziehen. Nachdem die Wickel kernbaugruppe von der Wickelmaschine getrennt ist und die ringförmigen Buchsen 21 und 22 heruntergezogen sind, wer den die zwei stirnseitigen Verbindungsrohre 203 und 204 freigelegt. Da die Stirnöffnung der gewickelten Faser grö ßer als der Außendurchmesser 1 der beiden Verbindungsrohre 203 und 204 ist, und die aufblasbare Blase 27 und die ge wickelte Faser geringfügig von der Wickelkernbaugruppe zur Reduzierung der benötigten Spannung gelöst wurden, kann das Hauptrohr 20 durch ein Ende oder durch beiden Enden der gewickelten Faser leicht herausgezogen werden, indem das Hauptrohr 20 in zwei mittlere, hohle Rohre 201 und 202 getrennt wird. Außerdem kann man alternativ eines der bei den Verbindungsrohre 203 und 204 lösen, die entsprechende der beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 herausnehmen, um die aufblasbare Blase 27 freizulegen, und Luft in die auf blasbare Blase 27 hineinblasen, wobei durch Festkneifen eines der beiden Enden der aufblasbaren Blase die gewic kelte Faser zusammen mit der aufblasbaren Blase 27 von der Wickelkernbaugruppe zu lösen ist. Schließlich wird die gewickelte Faser in einen Ofen gelegt, bis das von der Faser getragene Harz den B-Zustand erreicht, wobei die gewickelte Faser dann in einer geschlossenen Form mit Blasluft unter Druck gesetzt und erwärmt wird, um ein hohles Produkt herzustellen.

Bei der Erfindung gibt es zahlreiche bevor zugte Ausführungsbeispiele hinsichtlich des Lösens einer Wickelkernbaugruppe, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. In dem oben aufgeführten, bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Wickeln eines Faserzylinders kann man z. B. die Wickelkernbaugruppe abziehen, indem zuerst die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 ohne Luft einzu blasen von der Wickelkernbaugruppe gelöst werden, so daß eine Vielzahl von Löchern 207 auf den beiden mittleren hohlen Rohren 201 und 202 nicht mehr notwendig ist, sofern die Spannung der gewickelten Faser sehr klein ist. Die zwei mittleren hohlen Rohre 201 und 202 können einstückig ausgebildet sein und/oder die zwei Verbindungsrohre 203 und 204 können jeweils einstückig mit den beiden mittleren hohlen Rohren 201 und 202 ausgebildet sein. Man kann je weils Kräfte an die beiden Verbindungsrohre 203 und 204 anlegen, um die beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 zu trennen, wobei dies unter Zuhilfenahme von Druckluft zur Reduzierung der Reibung zwischen der gewickelten Faser und der Wickelkernbaugruppe erfolgen kann, wenn die Spannung der gewickelten Faser groß ist. Bei diesen Verhältnissen können die beiden Verbindungsrohre 203 und 204 dennoch einstückig mit den beiden mittleren hohlen Rohren 201 und 202 ausgebildet sein.

Wenn eine Wickelkernbaugruppe unter Bezugnahme auf Fig. 4(A) und 4(B) für ein Produkt mit einem nicht-gleichblei benden Querschnitt eingesetzt wird, dessen mittlerer Ab schnitt einen größeren Durchmesser besitzt, kann man einen Satz bogenförmiger Segmente 26 auf den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 zur Erhöhung des Außendurchmessers des mittleren Abschnittes aufnehmen und eine Faser auf die aufblasbare Blase 27, die auf die Wickelkernbaugruppe ge schoben ist, wickeln. Der bogenförmige Hülsensatz enthält eine Vielzahl von bogenförmigen Segmenten 26, z. B. drei bo genförmige Segmente oder alternativ zwei halbzylindrische, bogenförmige Segmente. Zum Lösen der Wickelkernbaugruppe kann man die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 und das Hauptrohr 20 durch Anwendung des zuvor aufgeführten Ver fahrens abziehen und dann schütteln, um die drei bogenför migen Segmente 26 zu lösen. Wenn die zwei mittleren hohlen Rohre 201 und 202 einstückig ausgebildet sind und/oder die zwei Verbindungsrohre 203 und 204 jeweils einstückig mit den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 ausgebildet sind, kann man über die Notwendigkeit einer Vielzahl von Löchern 207 auf den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 entsprechend der Spannung entscheiden, die von der gewickelten Faser auf die Wickelkernbaugruppe ausgeübt wird.

Wenn die Wickelkernbaugruppe für ein Produkt mit einem nicht-gleichbleibenden Querschnitt eingesetzt wird, dessen mittlerer Abschnitt einen kleineren Durchmesser als die beiden Enden aufweist, sind die zwei mittleren hohlen Roh re 201 und 202 angepaßt an den gewünschten veränderlichen Durchmesser eines Produktes geformt, wobei dann eine auf blasbare Blase 27 über die Wickelkernbaugruppe geschoben wird. Zum Lösen der Wickelkernbaugruppe kann man die bei den ringförmigen Buchsen 21 und 22 durch Anwendung des zuvor aufgeführten Verfahrens abziehen und anschließend mit Kraft an den zwei Enden der zwei Verbindungsrohre 203 und 204 ziehen, um die zwei mittleren hohlen Rohre 201 und 202 zu trennen und zu lösen. Man kann über die Notwendig keit einer Vielzahl von Löchern 207 in den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 und/oder die zwei Verbindungs rohre 203 und 204 jeweils einstückig mit den zwei mittleren Rohren 201 und 202 auszubilden gemäß der Spannung ent scheiden, welche die gewickelte Faser auf die Wickelkern baugruppe ausübt.

Außer wenn wenigstens eine der beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 abgezogen und anschließend das Hauptrohr 20 ab gezogen wird, ist es - falls die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 aus einem komprimierbaren Material, wie Gummi oder Kunststoff (wie in Fig. 5 dargestellt) oder einem papierartigen Material hergestellt sind oder sogar aus einem Metalldraht/-faden gewickelt sind (wie in Fig. 6 dargestellt) - nicht notwendig, die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 als stumpfe Kegel auszubilden, was auf der Tatsache beruht, daß sich die zwei ringförmigen Buch sen 21 und 22 nach Abziehen der zwei Verbindungsrohre 203 und 204 einfach von den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 lösen lassen. Ein Außendurchmesser der zwei ring förmigen Buchsen 21 und 22 ist größer als jener 3 von den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202, wenn die zwei ringförmigen Buchsen 21 und 22 jeweils auf die zwei Ver bindungsrohre 203 und 204 aufgeschoben sind, wobei sie jeweils mit den zwei mittleren hohlen Rohren 201 und 202 in Kontakt sind, um das Hauptrohr 20 aufgrund einer größe ren Stirnöffnung der gewickelten Faser leicht abzuziehen.

Zum Lösen der Wickelkernbaugruppe kann man zuerst die zwei Verbindungsrohre 203 und 204 abziehen, da die zwei ring förmigen Buchsen 21 und 22 elastisch sind, und kann dann in Abhängigkeit von der speziellen Situation die beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 abziehen. Eine ringförmige Buchse aus z. B. einem Kunststoff oder einem papierartigen Material kann geringfügig zusammengedrückt und herausgezo gen werden, während eine gewickelte Faser nach Abziehen einer aus Metalldraht gewickelten, ringförmigen Buchse abgezogen werden kann. Bei diesen Verhältnissen können die beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 einstückig aus gebildet sein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit einem nicht-gleichbleibenden Quer schnitt (mit einem dünneren Mittelabschnitt) dargestellt, wobei die Wickelkernbaugruppe wie folgt gelöst wird:

1. Konstruieren der Größe für den Mittelabschnitt des mittleren hohlen Rohres 80 in Übereinstimmung mit den An forderungen für ein spezielles Produkt, wie in Fig. 7 dar gestellt.
2. Nach dem Wickeln ist Luft durch eine Düse (mit einem Druck von ungefähr 2 Kg/cm²) und die Löcher 807 einzubla sen, um die gewickelte Faser geringfügig aufzublähen, und die ringförmigen Buchsen 81 und/oder 82 sind herauszuzie hen, wenn sie nicht durch die eingeblasene Luft automa tisch herausgedrückt worden sind; und
3. Abziehen der beiden ringförmigen Buchsen 81 und 82, um die beiden Verbindungsrohre 801 und 802 aus der gewickel ten Faser heraus freizulegen bzw. gleichzeitiges Abziehen der beiden mittleren hohlen Rohre 801 und 802 von zwei Enden des hohlen Rohres 80 aufgrund einer kleineren Span nung zwischen den zwei mittleren hohlen Rohren 801 und 802 und der gewickelten Faser, um das Lösen der Wickelkernbau gruppe abzuschließen.

In obigem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die zwei Verbindungsrohre 803 und 804 jeweils an den zwei mittleren hohlen Rohren 801 und 802 ohne ein Schraubengewinde befe stigt sein. Wenn die Spannung der gewickelten Faser sehr klein ist, kann man das obige Verfahren zur Lösung des Wickelkerns anwenden, um die zwei ringförmigen Buchsen 81 und 82 ohne die Notwendigkeit der Luftlöcher 807 automa tisch auszuwerfen (oder direkt manuell herauszuziehen).

Fig. 8 zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem die zwei mittleren hohlen Rohre 901 und 902 und die zwei ringförmigen Buchsen 91 und 92 jeweils einstückig ausgebildet sind. Die zwei mittleren hohlen Rohre 901 und 902 besitzen beide ein sich sanft vergrößerndes äußeres Ende. Das Hauptrohr 90 enthält folglich zwei gegenseitig aufgeschobene mittlere hohle Rohre 901 und 902, die ein stumpfes, konisches Ende aufweisen. Man kann folglich das in der gewickelten Faser befindliche Hauptrohr 90 direkt lösen und herausziehen, um das Lösen des Wickelkerns abzu schließen.

Als nächstes wird die Herstellung eines Tennisschlägers als Beispiel zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Nachdem die Anzahl und Dicke der Faserlage/ schicht gemäß dem Aussehen, der Größe sowie der Konfigura tion (z. B. sechs Faserlagen und eine Dicke von 1-2 mm für jede Faserlage) entschieden ist, erhalten wir durch Be rechnen jeder Bauteilgröße der Wickelkernbaugruppe ohne eine aufblasbare Blase das folgende:
mittleres hohles Rohr: einstückig ausgebildet mit einem Außendurchmesser von 15,4 mm und einer Gesamtlänge von 1650 mm;
hohle Verbindungsrohre: einstückig ausgebildet mit dem mittleren Rohr mit einem Außendurchmesser von 13,4 mm und einer Länge von 100 mm;
stumpfe, konische, ringförmige Buchse: besitzt einen In nendurchmesser von 13,4 mm, zwei stirnseitige Außendurch messer von 15,4 mm bzw. 18 mm und eine Länge von 100 mm;
Stirnwellen: besitzen ein M6 Schraubengewinde, Längen von 20 mm bzw. 40 mm und einen Außendurchmesser von 3,5 mm;
Verriegelungsendstück: 8 mm×18 Steigung (pitch).

Nach der Montage der Wickelkernbaugruppe und dem Aufschie ben der aufblasbaren Blase auf die Wickelkernbaugruppe nutzen wir die Spannung der aufblasbaren Blase zur jewei ligen Befestigung der zwei ringförmigen Buchsen auf den zwei Verbindungsrohren, so daß wir eine Faser in einem vorbestimmten Muster über die Wickelkernbaugruppe wickeln können, um einen Tennisschläger zu erhalten. Nach dem Wic keln der Faser blasen wir Luft (mit einem Druck von unge fähr 2 Kg/cm²) durch eine Düse, um wenigstens eine der zwei ringförmigen Buchsen abzuziehen und die zwei Verbindungs rohre aus der gewickelten Faser freizulegen, um die Wic kelkernbaugruppe vollständig herauszuziehen. Schließlich ziehen wir die möglicherweise zurückgebliebene ringförmige Buchse heraus, um das Lösen oder Herausziehen der Wickel kernbaugruppe abzuschließen. Dann ist die gewickelte Faser zusammen mit der aufblasbaren Blase auf ungefähr 80°C zu erhitzen, um das von der Faser getragene Harz den B-Zu stand erreichen zu lassen, Luft einzublasen, die gewickelte Faser in einer geschlossenen Form zur Her stellung eines Tennisschlägers zu erhitzen (auf ungefähr 150°C) und unter Druck zu setzen.

Es ist notwendig, den Bereich der Konizität der zwei ring förmigen Buchsen 21 und 22 sorgfältig zu bestimmen. Falls die Konizität bzw. der Konus zu klein ist, ist es schwie rig, die Wickelkernbaugruppe aufgrund einer großen Span nung am Umkehrende oder der -position der gewickelten Fa ser zu lösen. Falls die Konizität zu groß ist, kann die Konizität das Lösen der Wickelkernbaugruppe dennoch nicht erleichtern, da die Faser leicht an dem Umkehrende oder der -position abrutscht. Folglich muß der Innendurchmesser der ringförmigen Buchse mit dem Außendurchmesser des hoh len, stirnseitigen Verbindungsrohres zusammenpassen, und der Durchmesser des kleineren Endes der ringförmigen Buchse muß gleich dem der mittleren hohlen Rohre 201 und 202 sein. Die Konizität der zwei ringförmigen Buchsen hängt von den beiden Enddurchmessern und ihrer Länge ab. Experi mente zeigen, daß die Konizität geeigneterweise im Bereich von 0,5° bis 1,0° liegen kann, wobei 0,75° ein bevorzugter Konizitätswert ist. Während die Länge geeigneterweise im Bereich von 80 mm bis 150 mm liegen kann, ist 100 mm ein bevorzugter Wert. Die Faserzurückfahr-/Umkehrposition oder das Umkehr-/Zurückfahrende kann geeignet im mittleren Ab schnitt von jeder der beiden ringförmigen Buchsen 21 und 22 angeordnet sein, um dadurch die Länge von jeder der beiden mittleren hohlen Rohre 201 und 202 anhand des her zustellenden Produktes zu bestimmen.

Die vorliegende Erfindung enthält die folgenden Funktionen und Leistungen:

1. Man kann die Wickelkernbaugruppe gemäß einem gewünschten Produkt einfach (ver)ändern;
2. Man kann die Wickelkernbaugruppe einfach lösen;
3. Sie ist geeignet für eine Massenproduktion durch wieder holten Einsatz der Wickelkernbaugruppe;
4. Man kann zunächst eine aufblasbare Blase vor dem Wickeln einer Faser aufschieben, wenn Einblasen von Luft, unter Druck setzen und Erwärmen zur Herstellung des Pro duktes notwendig ist;
5. Man benötigt geringe Kosten; und
6. Die Vorrichtung besitzt ein geringes Gewicht und kann leicht bedient werden.

Da die vorliegende Erfindung ein einfaches Lösen, Heraus ziehen oder Trennen der Wickelkernbaugruppe von der (vor) geformten, gewickelten Faser erlaubt, und das Produkt in einen Ofen gelegt wird, damit das von der Faser getragene Harz den B-Zustand erreichen kann, kann diese Wickelkernbaugruppe sofort bei einer anderen Produktion angewendet werden, indem die gleiche Wickelkernbaugruppe an einer Wickelmaschine befestigt wird, nachdem ein Pro dukt von der Wickelkernbaugruppe getrennt worden ist. Fer ner sind die Bestandteile der Wickel kernbaugruppe unkompliziert, leicht herzustellen und von geringem Gewicht. Lediglich fünf bis zehn Sätze dieser Formbaugruppen sind ausreichend, um wiederholt und abwech selnd eingesetzt zu werden. Dieses verleiht der Erfindung die Fähigkeiten einer besseren Wirtschaft lichkeit sowie einer Massenproduktivität im Vergleich zu den früheren industriellen Techniken, welche eine große Anzahl von Kernformen benötigen.

Claims

1. Wickelkernbaugruppe zum Herstellen eines hohlen Gegenstandes mit einem Hauptrohr (20), das zwei End abschnitte (203, 204) mit einem Außendurchmesser (1) auf weist; und zwei ringförmigen Buchsen (21, 22), die jeweils auf die zwei Endabschnitte (203, 204) des Hauptrohres (20) geschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ring förmigen Buchsen (21, 22) einen Innendurchmesser (2) auf weisen, der größer als der Außendurchmesser (1) der zwei Endabschnitte (203, 204) ist.

2. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß jede der ringförmigen Buchsen (21, 22) als stumpfer Kegel ausgebildet ist, der nach Befestigung an dem Hauptrohr (20) ein nach außen gerichtetes, stumpfes Ende aufweist.

3. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konizität der Buchsen (21, 22) im Be reich von 0,5° bis 1,0° liegt.

4. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konizität der Buchsen (21, 22) ungefähr 0,75° beträgt.

5. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stirnseitig abgestumpfte Ende je der ringförmigen Buchse (21, 22) einen Flansch (211, 221) aufweist.

6. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptrohr (20) hohl ist.

7. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptrohr (20) ein mittleres hohles Rohr (201, 202) und zwei stirn seitige Verbindungsrohre (203, 204) umfaßt, wobei letztere die zwei Endabschnitte bilden und einen Außendurchmesser (1) aufweisen, der kleiner als jener (3) von dem mittleren hohlen Rohr (201, 202) ist, und wobei die zwei ringförmi gen Buchsen (21, 22) jeweils daraufgeschoben sind.

8. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das mittlere hohle Rohr (201, 202) die Ver bindungsrohre (203, 204) umhüllt bzw. darauf aufgeschoben ist.

9. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere hohle Rohr (201, 202) und die Verbindungsrohre (203, 204) einstückig ausgebildet sind.

10. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere hohle Rohr (201, 202) zwei Rohrsegmente umfaßt, die lösbar zusammengeschoben sind.

11. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 10 umfaßt ferner zwei Stirnwellen (23, 24), die jeweils an den beiden Stirnseiten (2011, 2021) des Hauptrohres (20) zur Befestigung der Wickelkernbau gruppe an einer Wickelmaschine befestigt sind.

12. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß jede der Stirnwellen (23, 24) ein Verriege lungsendstück (24) zum Eingriff in ein Verbindungsstück der Wickelmaschine und ein gegenüberliegendes Zapfenend stück (23) umfaßt, das an einer Klemme der Wickelmaschine zu befestigen ist.

13. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 10 umfaßt ferner eine Stirnwelle (23 oder 24) und eine Düse (25), die jeweils an einer der beiden Stirnseiten (2011, 2021) des Hauptrohres (20) lösbar zu befestigen sind.

14. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Hauptrohr (20) eine Vielzahl von Löchern (207) zum Ausströmen von durch die Düse (25) in das Haupt rohr (20) geblasener Luft aufweist.

15. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehrerer Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Buchsen (21, 22) aus einem komprimierbaren Material be stehen.

16. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß das komprimierbare Material Gummi oder Kunststoff ist.

17. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß das komprimierbare Material papierartig ist.

18. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ringför migen Buchsen (21, 22) durch Wickeln eines Metalldrahtes bzw. -fadens gebildet sind.

19. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ringförmigen Buchsen (21, 22) im Bereich von 80 mm bis 150 mm liegt.

20. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, die Länge der ringförmigen Buchsen (21, 22) be vorzugt ungefähr 100 mm beträgt.

21. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 20 umfaßt weiterhin eine das Hauptrohr (20) umgebende Hülse (26) zur Vergrößerung des Innendurchmes sers des mit der Wickelkernbaugruppe herzustellenden Gegenstandes.

22. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (26) eine Vielzahl von bogenförmi gen Segmenten enthält.

23. Wickelkernbaugruppe nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (26) zwei halbzylindrische, bogen förmige Segmente umfaßt.

24. Wickelkernbaugruppe nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupt rohr (20) und die zwei ringförmigen Buchsen (21, 22) ein stückig ausgebildet sind.

25. Wickelkernbaugruppe mit einem Hauptrohr (90), das zwei zusammengeschobene bzw. ineinandergesteckte Rohrstücke (901, 902) mit an ihrem einen Ende sich allmählich nach außen vergrößernden Außendurchmesser (91, 92) aufweist.

26. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes mit den folgenden Schritten:

a) Schaffung einer Wickelkernbaugruppe mit einem Hauptrohr (20) und zwei ringförmigen Buchsen (21, 22), die auf die zwei Endabschnitte (2011, 2021) des Hauptrohres (20) ge schoben sind;
b) Wickeln einer Faser auf die Wickelkernbaugruppe und Aufbringen eines Harzes auf die Faser;
c) Abziehen von wenigstens einer der ringförmigen Buchsen (21, 22) von dem Hauptrohr (20);
d) Lösen der gewickelten Faser von dem Hauptrohr (20); und
e) Ausformen der gewickelten Faser durch Aushärten des Harzes.

27. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch einen Schritt, bei dem die Faser vor ihrem Aufwickeln auf die Wickelkernbaugruppe mit einem Harz durchtränkt wird.

28. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e) umfaßt, daß die gewickelte Faser zunächst erhitzt wird, bis das von der Faser getragene Harz einen B-Zustand erreicht, und die gewickelte Faser dann ein einer geschlossenen Form unter Druck gesetzt und erhitzt wird.

29. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes nach einen oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch ge kennzeichnet, daß die Faser auf eine Wickelkernbaugruppe gewickelt wird, bei der der Innendurchmesser (2) der ring förmigen Buchsen (21, 22) größer als der Außendurchmesser (3) des Hauptrohres (20) ist.

30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29 umfaßt weiterhin nach dem Schritt a) einen Schritt, bei dem eine aufblasbare Blase (27) auf das Hauptrohr (20) aufge schoben wird.

31. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes mit den Schritten, ein Hauptrohr (20) mit einer Vielzahl von Löchern (207) und zwei Stirnseiten vorzusehen, auf welche zwei ringförmige Buchsen (21, 22) zu schieben sind, das Hauptrohr (20) an einer Wickelmaschine zu befestigen, eine mit einem Harz durchtränkte Faser auf das Hauptrohr (20) zu wickeln, eine Luftdüse (25) an einer der beiden Stirn seiten zu befestigen, durch die Düse (25) zu blasen, um wenigstens eine der ringförmigen Buchsen (21, 22) von dem Hauptrohr (20) zu trennen, die gewickelte Faser von dem Hauptrohr (20) zu trennen, die mit dem Harz getränkte Faser in eine geschlossene Form zu legen und sie zur Bil dung des hohlen Gegenstandes mittels eines inneren Blasen formteils unter Druck zu setzen, zu erhitzen und auszuhärten.