DE3227639C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln eines Bandes von nebeneinanderliegenden Fasern auf eine um eine Längsachse drehbare Form, die einen unrunden Quer­ schnitt aufweist, mit einer Bandführungseinrichtung, welche die Breite des der Form zugeführten Bandes bestimmt. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 42 73 601 bekannt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung werden zur Einhaltung einer vorbestimmten Breite des Bandes zwei horizontal hintereinander angeordnete Stangen verwendet, die zwischen zwei vertikal verlaufenden Platten im Abstand voneinander angeordnet sind, und daß Band wird zwischen den beiden Stangen hindurchgeführt. Nach dieser die Breite des Bandes bestimmenden Bandführungseinrichtung wird das Band un­ mittelbar auf die einen unrunden Querschnitt aufweisende Form aufgewickelt.

In der Bandführungseinrichtung werden auf das Band von den Platten seitliche Kräfte ausgeübt, die eine Verdichtung der Fasern des Bandes bewirken. Da die Stangen horizontal verlaufen, ist die Verdichtung der Fasern am Rand größer als in der Mitte des Bandes. Bei der Rotation der Form ändert sich wegen des unrunden Querschnitts der Form der Ablenkungswinkel an der Bandführungseinrichtung perio­ disch, und zwar wird das Band bei jeder Drehung der Form um 360° einmal nach oben und einmal nach unten ausgelenkt. Aufgrund der periodischen Änderung des Ablenkungswinkels verändern sich auch die Spannungen in dem Band zwischen der Bandführungseinrichtung und der Form. Die Änderung der Spannungen im Band bewirkt eine Veränderung der in der Bandführungseinrichtung auf das Band ausgeübten seit­ lichen Kräfte, wodurch die Faserdichte über die Breite des Bandes verändert wird.

Aus der FR-PS 15 70 278 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das Band auf seinem Weg zu der sich drehenden Form über eine um eine vertikale Achse schwenkbare Band­ führungseinrichtung geleitet wird, die zwei in einer horizontalen Ebene liegende, voneinander beabstandete Stangen aufweist. Die beiden geraden Stangen sind breiter als das Band, so daß mit ihnen eine Veränderung der Breite des Bandes nicht erzielt werden kann. Da bei dieser bekan­ nten Vorrichtung das Band auf eine zylindrische Form gewickelt wird, tritt zwischen der Bandführungseinrichtung und der Form keine Veränderung des Ablenkungswinkels an der Führungseinrichtung auf. Mit der vorbekannten Vorrichtung kann keine hohe Fadendichte erzielt werden.

Weiterhin ist aus der FR-PS 15 66 785 eine Vorrichtung bekannt, mit welcher Fasern behandelt werden können, die auf um eine Längsachse drehbare Form zur Herstellung eines Hohlkörpers gewickelt werden sollen. Zum Tränken von Glasfasern mit Kunstharz ist eine spezielle Einrichtung vorgesehen, die einen Eintrittskamm mit Zähnen und eine danach angeordnete Rolle zur Einstellung einer Vorspannung der Fasern aufweist. Von der Rolle gelangt das Faserband auf einen Umfangsabschnitt eines Zylinders, der zum Teil in einen kunstharzgefüllten Behälter eingetaucht ist. Am Zylinder wird das Band mit Kunstharz getränkt. In Ablaufrichtung hinter dem Zylinder ist ein Zwischenkamm vorgesehen, dem ein spezieller Abstreifer folgt, der in Form eines kautschukbeschichteten Stahlmessers mit konvexer Klinge ausgebildet und mit einer entsprechend konvex geformten Stahlstange versehen ist. Mit diesem Abstreifer soll überschüssiges Kunstharz von dem Band abgestreift und eine Faserverdichtung erreicht werden. Nach dem Abstreifer läuft das Band über mehrere Laufrollen zum Spannen und zum Führen, bevor es schließlich über eine erste und unter eine zweite Stahlstange läuft, um dann einer nicht in dieser Schrift dargestellten Wickel­ vorrichtung zugeführt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Vorrichtung weiterzuentwickeln und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Faserdichte bei gleichbleibender Breite des Bandes konstant bleibt, wobei die Faserdichte möglichst hoch sein soll.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Wickeln eines Bandes von nebeneinanderliegenden Fasern auf eine um eine Längsachse drehbare Form, die einen unrunden Querschnitt aufweist, mit einer Bandführungseinrichtung, welche die Breite des der Form zugeführten Bandes bestimmt, wobei bei einem gebogenen Wickelauge als Bandführungsein­ richtung zwischen dem Wickelauge und der Form eine weitere Bandführungseinrichtung angeordnet ist, welche in bezug auf das Wickelauge fest ist und zwei voneinander beabstan­ dete, übereinanderliegende Bandführungsflächen aufweist, zwischen denen das Band hindurchführbar ist.

Daher wird gemäß der Erfindung durch das gebogene Wickel­ auge eine hohe Verdichtung der Fasern des Bandes erreicht. Die weitere Bandführungseinrichtung sorgt dafür, daß keine vertikale Auslenkung des Bandes zwischen dem Wickel­ auge und der weiteren Bandführungseinrichtung auftritt und somit der Ablenkungswinkel am Wickelauge konstant gehalten wird. Zwar findet an der sich drehenden Form eine auf- und abgehende Bewegung des Bandes statt, das Band am Wickelauge behält jedoch denselben Ablenkungswin­ kel, wodurch eine gleichbleibende Breite des Bandes und infolge dessen eine gleichbleibende Faserdichte über die Breite des Bandes erzielt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die Bandführungsflächen der weiteren Bandführungs­ einrichtung zwischen zwei beabstandeten Stangen. Gerade Stangen üben keine Rückstellkräfte in Querrichtung auf das Band aus, und daher führen Änderungen im Ablenkwinkel an den Stangen nicht zu einer Veränderung der Bandbreite.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Fadenwickelvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des für die Erfindung wesentlichen Details der Vorrichtung von Fig. 1; und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des gekrümmten Wickelauges bei einem Fadenwickelverfahren gemäß dem Stand der Technik, wobei das Fadenband auf eine Form mit asymmetrischem Querschnitt aufgewickelt wird.

Fig. 1 zeigt eine Fadenwickelvorrichtung 10 mit einem Wickelkopf 15, einem Fadenbandbildner 20, der eine Anzahl von Fäden in ein Band umformt, einer Klebstoffaufbring­ einrichtung 25 und einer Bandführung 30, welche das Band zum Wickelkopf leitet. Der Fadenbandbildner 20, die Klebstoffaufbringeinrichtung 25 und die Bandführung 30 sind in der Fadenwickeltechnik allgemein bekannt und bil­ den keinen Teil der Erfindung. Der Fadenbandbildner 20 besitzt einen Kamm 35 mit abstehenden Zähnen, zwischen die eine Anzahl von Fäden hindurchgezogen wird, die der Vor­ richtung von einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Spulen in an sich bekannter Weise zugeführt werden. Die Fäden können auch beispielsweise aus S-Glas, E-Glas, Grafit, Kevlar usw. bestehen.

Es sind Stangen 40, 45 und 50 vorgesehen, um in der Nach­ barschaft des Kamms die richtige Spannung aufrechtzuerhal­ ten. Die Klebstoffaufbringeinrichtung 25 weist eine große Klebstoffrolle 55 auf, die teilweise in ein Klebstoffbad 60 eintaucht und aufgrund der Reibung durch die über sie laufenden Fäden in Drehung versetzt wird. Die Drehung der Klebstoffrolle innerhalb des Bads 60 hat zur Folge, daß ihre Oberfläche kontinuierlich mit Klebstoff beschickt wird, der dann auf die einzelnen Fäden übertragen wird, während diese über die Klebstoffrolle laufen. Nachdem ein geeigneter Klebstoff aufgebracht worden ist, wird das Fadenband durch die Bandführung 30, die in geeigneter Wei­ se angeordnete Stangen 65, 70, 75 zum Spannen der Fäden aufweist, zum Wickelkopf 15 geführt. Eine Form 95 ist in geeigneter Weise drehbar gelagert. Sie wird durch eine ge­ eignete (nicht gezeigte) Antriebseinrichtung, wie z. B. einen Elektromotor, in Drehung versetzt. Ein Ende des Fa­ denbands wird auf der Form befestigt. Wenn sich diese dreht, dann wir das Fadenband durch den Wickelkopf 15 ge­ zogen, der dabei parallel zur Wickelachse 97 (durch die Ebene der Zeichnung hindurch) über die gesamte Länge der Form hin- und herbewegt wird. Dabei wird eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lagen aus dem mit Klebstoff behandel­ ten Band auf der Form abgelegt, wobei eine jede Lage eine Vielzahl von schrägliegenden Windungen aufweist. Nachdem die erforderliche Menge Fadenmaterial auf die Form aufge­ wickelt worden ist, wird der erhaltene Gegenstand zum Abbinden des Klebstoffs ausgehärtet und wird die Form ent­ nommen, wie es in der Technik an sich bekannt ist.

Gemäß Fig. 2 besitzt der Wickelkopf 15 einen Wagen 100, der parallel zur Wickelachse hin- und hergeführt wird, während sich die Form 95 dreht, so daß das Fadenmaterial durch den Wickelkopf hindurchgezogen und rund um die sich drehende Form gelegt wird. Dieser Wagen 100 besitzt einen Kamm 105 mit aufrechtstehenden Zähnen, zwischen die die mit Klebstoff behandelten Fäden hindurchgezogen werden, und ein Wickelauge 110, durch das die Fäden hindurchgezogen werden, wobei das Wickelauge die Fäden in ein porenloses Band verdichtet, das dann auf die Form 95 aufgewickelt werden kann.

Das Wickelauge sitzt auf einem Halter 112, der zusammen mit dem Kamm 105 auf Schienen 115 befestigt ist, die mit dem Wagen 100 hin- und herlaufen. Die Schienen sind auf einem rotierbaren Ring 120 befestigt, der seinerseits an einem Wagen 125 montiert ist, welcher auf senkrechtstehenden Führungen 130 vertikal justierbar ist. Die Schienen sind mit einer Anzahl von im Abstand angeordneten und einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 133 versehen, die die Enden des Kamms 105 aufnehmen. Der Abstand des Kamms 105 vom Wickelauge 110 bestimmt zum Teil die Breite des Bands. Wie es in der Technik bekannt ist, verdichtet das Wickel­ auge 110 die Fäden, indem es auf diese eine nach innen zum Zentrum des Bands gerichtete Kraft ausübt, und zwar wegen der Spannung im Band und wegen der Ablenkung des Bands, während dieses durch das Wickelauge hindurchgeht. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einer Veränderung des Ablenkwinkels des Bands am Wickelauge 110 sich auch die seitlichen Rückstellkräfte ändern, die durch das Wickel­ auge auf das Band ausgeübt werden.

In Fig. 3 ist zu sehen, wie das Fadenband kontinuierlich um die Form 95 gewickelt wird. Es ist ersichtlich, daß in der durch gestrichelte Linien dargestellten Lage der Form 95 diese das Fadenband in der Weise durch das Wickel­ auge führt, daß letzteres die Fäden in ein im wesentlichen kontinuierliches Band zusammenhält. Wenn sich jedoch die Form um 180° in die durch ausgezogene Linien dargestellte Lage dreht, dann ist ersichtlich, daß das Band nach oben gehoben wird. Dies erhöht beträchtlich den Linienkontakt zwischen dem Band um dem Wickelauge, wodurch die normale Kraft auf das Wickelauge erhöht wird, was eine Zunahme der seitlichen Rückstellkräfte zur Folge hat, die durch das Wickelauge auf das Band ausgeübt werden, so daß die Breite des Bands abnimmt. Angenommen, es bestehe eine optimale Breite entsprechend der gestrichelten Lage der Form 95, das heißt eine Breite, bei der sich die einzel­ nen Fäden gerade gegenseitig seitlich berühren, dann ist ohne weiteres einzusehen, daß eine Verringerung der Band­ breite in der oben beschriebenen Weise zwangsläufig zu einer Bündelung der Fäden führt, wenn das Band rund um die Form gewickelt wird. Dadurch entstehen Zwischenräume in dem schmaleren Band, was zu Hohlräumen im gewickelten Gegenstand und zu Abweichungen von den gewünschten Ab­ messungen des Gegenstands führt. Zwar kann durch vertikale Verschiebung des Wickelauges 110 zusammen mit dem Wagen 125 und durch eine Drehung des Rings 120 in gewissem Maße der Ablenkwinkel am Wickelauge beeinflußt werden, aber es hat sich gezeigt, daß beim Wickeln von Gegenständen mit extremer Asymmetrie, wie z. B. Tragflächen, eine bekannte Vorrichtung im allgemeinen eine vertikale Bewegung des Wickelauges überhaupt nicht oder nur in unzureichendem Maße zuläßt.

Dieses Problem, das mit gebogenen Wickelaugen verknüpft ist, wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß eine zweite Führung 135 zwischen dem Wickelauge und der Form angeordnet und in bezug auf das Wickelauge festge­ legt wird, wobei die zweite Führung das Fadenband vom Wickelauge abführt und dabei den Ablenkwinkel am Wickel­ auge beeinflußt, so daß ein konstanter Ablenkwinkel er­ halten wird (das ist der Winkel zwischen dem vom Wickel­ auge abgezogenen Bandteil und der Längsachse des in das Wickelauge gezogenen Bandteils). Bei der bevorzugten Aus­ führungsform umfaßt die zweite Führung ein Paar von im Abstand angeordneten Stangen 140 und 145. Der Abstand wird auf den kleinstmöglichen Wert eingestellt, so daß gerade noch ein freier Durchgang des behandelten Fadenbands zwischen die Stangen hindurch gewährleistet ist. Die Stangen sind auf einem Gestell 155 befestigt, welches sei­ nerseits an einem Halter 160 angeordnet ist, der am Halter 112 für das Wickelauge angebracht ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können Abstandshalter 165 vorge­ sehen werden, um einen optimalen Abstand der zweiten Führung vom Wickelauge sicherzustellen.

Beim Wickelverfahren verläuft das Fadenband im Anschluß an das Wickelauge durch die zweite Führung. Es ist er­ sichtlich, daß die zweite Führung einen konstanten Ab­ lenkwinkel am Wickelauge festgelegt, wodurch eine gleich­ förmige Bandbreite beibehalten wird, auch wenn sich die Winkelrichtung des Bandteils, der sich zwischen der Form 95 und den Stangen 140 und 145 erstreckt, ändert. Da die Stangen 140 und 145 gerade sind und keine Rück­ stellkräfte in Querrichtung zum Band ausüben, ergeben Änderungen im Ablenkwinkel an den Stangen keinerlei Ver­ änderung der Bandbreite.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Wickeln eines Bandes von nebenein­ anderliegenden Fasern auf eine um eine Längsachse dreh­ bare Form, die einen unrunden Querschnitt aufweist, mit einer Bandführungseinrichtung, welche die Breite des der Form zugeführten Bandes bestimmt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem gebogenen Wickelauge (110) als Bandführungseinrichtung zwischen dem Wickelauge (110) und der Form (95) eine weitere Bandführungseinrichtung (135) angeordnet ist, welche in bezug auf das Wickelauge (110) fest ist und zwei voneinander beabstandete, über­ einanderliegende Bandführungsflächen aufweist, zwischen denen das Band hindurchführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandführungsflächen der weiteren Bandführungsein­ richtung (135) zwischen zwei beabstandeten Stangen (140, 145) liegen.