DE3236946A1 - Vorrichtung zum herstellen von kreuzwicklungsschichten fuer faserverstaerkte, rotationssymmetrische wickelkoerper - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen von kreuzwicklungsschichten fuer faserverstaerkte, rotationssymmetrische wickelkoerper

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Description

Uranit GmbH Julien, den 30.9.19 82
PLA 8256 Gb/jd
ANR: 1 384 252
Vorrichtung zum Herstellen von Kreuzwicklungsschichten für faserverstärkte , rotationssymmetrische Wickelkörper.
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Kreuzwicklungsschichten für faserverstärkte, rotationssymmetrische Wickelkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wickelkörper aus Verbundwerkstoff in Form von Fasern aus beispielsweise Glasfaser, Kevlarfaser, Kohlefaser und Kleber aus beispielsweise Kunstharz sind in der Regel aus Umfangs- und Kreuzwicklungsschichten aufgebaut.
Die Umfangswicklungsschichten, bei denen die Fasern mit vergleichsweise geringem Vorschub des Schlittens im wesentlichen in Umfangsrichtung auf dem Wickeldorn abgelegt werden, geben dem Wickelkörper hohe Festigkeit in Umfangsrichtung.
Die Kreuzwicklungsschichten, bei denen die Fasern mit vergleichsweise großem Vorschub des Schlittens in steilen Spiralen auf dem Wickeldorn abgelegt werden, geben dem Wickelkörper hohe Festigkeit in Achsrichtung und damit zugleich Biegefestigkeit. Die spiralenförmige Kreuzwicklung wird gewöhnlich in Ablagewinkeln von etwa α = 45° bis zu α = 0°, gemessen gegen die Achsenrichtung des Dornes, aufgebracht. Da die spiralenförmige Wicklung in beiden Richtungen aufgebracht werden muß, treten sowohl der Wickelwinkel· + α. wie auch der Wickelwinkel - α auf.
Ein Fadenablegesystem der gattungsgemäßen Bauart mit einem schwenkbaren Ablegerollenpaar für einen Einzelfaden ist in der Patentanmeldung P 30 29 890.9 dargestellt und beschrieben. Gemäß Figur 5 dieser Patentanmeldung wird der Faden etwa senkrecht zur Wickeldornachse einer Umlenkrolle zugeführt, die auf dem Außenumfang
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eines mit dem Schlitten verbundenen Rahmens befestigt ist. Der Rahmen hat eine Bohrung, in der eine zum Wickeldorn weisende Hohlwelle schwenkbar gelagert ist. Am Ende der Hohlwelle ist das Ablegerollenpaar angebracht. Der von der Umlenkrolle kommende Faden ist durch die Hohlwelle hindurchgeführt und wird abwechselnd von jeweils einer der beiden Rollen auf dem Wickeldorn abgelegt.
Um die Fertigungszeit für die Herstellung von Kreuz-Wicklungsschichten zu verkürzen, besteht die prinzipielle Möglichkeit, mehrere Faserstränge gleichzeitig auf dem Wickeldorn abzulegen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß zwischen den einzelnen Fasersträngen auf dem Wickeldorn unerwünschte Lücken entstehen-aufgrund der Zwischenstege zwischen den Nuten der Ablegerollen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung' der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß damit mehrere Faserstränge gleichzeitig und lückenlos wie ein geschlossenes Band auf dem Wickeldorn abgelegt werden können, um so die Fertigungszeit für die Herstellung der Kreuzwicklungsschichten ohne Qualitätseinbuße im Vergleich zur Einzelfaserstrangablage zu verkürzen.
Für die Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen der Patentansprüche enthaltenen konstruktiven Maßnahmen vorgeschlagen.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß die von der Rolle des einen Ablegerollenpaares abgelegte Faserstrangreihe., genau die Lücken der von der Rolle des anderen Ablegerollenpaares abgelegte Faserstrangreihe ausfüllt, wobei alle Faserstränge praktisch gleichzeitig an der selben Stelle des Wickeldorns und unter gleichem Wickelwinkel abgelegt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert:
Die Figur 1 zeigt schematisch im Querschnitt ein Ablagesystem mit vier Ablegerollen und drei Zuführungsrollen.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ablegerollen,
gesehen in Richtung des Pfeiles "A" der Figur 1 ,
Die Figur 1 zeigt einen drehbaren Wickeldorn 1, über dem ein Schlitten (nicht dargestellt) entlang der Wickeldornachse 2 hin- und herverfahrbar ist. Der Schlitten trägt ein Ablagesystem, das im wesentlichen aus einem Haltearm 3 mit hieran montierten Faserzuführungsrollen 4, 5, 6 sowie einer Schwenkeinrichtung 7 besteht, an deren unterem Ende vier Ablegerollen 8, 9, 10, 11 montiert sind. Die Schwenkeinrichtung 7 ist über ein Kugellager 12 so in einer Bohrung des Haltearms 3 gelagert, daß die Schwenkachse 13 senkrecht zur Wickeldornachse 2 verläuft. Wie weiter aus der Figur zu ersehen ist, sind die Achsen 14, 15, 16, 17 der Ablegerollen parallel zueinander so in der Schwenkeinrichtung gelagert, daß sie -im Querschnitt gesehen- die Eckpunkte eines gleichschenkeligen Trapezes bilden. Dabei haben die beiden äußeren Rollen 8, 11 und die beiden inneren Rollen 9, 10 jeweils gleiche Abstände zu den Achsen 13 bzw. 2.
Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, bilden die beiden Rollen 8, 9 auf der linken Seite der Schwenkachse 13 und die beiden Rollen 10, 11 auf der rechten Seite der Schwenkachse 13 jeweils ein Paar, dessen Nuten 18 a, 18 b miteinander fluchten. Dabei sind jedoch die Nuten 18a des Rollenpaares 8, 9 gegenüber den Nuten 18 b des Rollenpaares 1o, 11 um den halben Nutenmittelpunktsabstand n/2 axial gegeneinander versetzt. Dadurch passen die von dem Rollenpaar 1o,
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O O Ό H U
abgelegten Faserstränge 20 b genau in die Lücken der von dem Rollenpaar 8, 9 abgelegten Faserstränge 20 a. In dem gezeigten Beispiel haben die Zwischenstege 21 a, 21 b zwischen den Nuten 18 a, 18 b etwa dieselbe Breite wie die Nuten; in der Praxis wird man die an den Querschnitt der einzelnen Faserstränge 2O a, 20 b angepaßten Nuten jedoch etwas breiter machen als die Stege, weil sich die Faserstränge je nach der vom Wickeldorn ausgeübten Zugspannung nach dem Verlassen der Ablegerollen etwas zusammenziehen können.
Jedem der beiden Faserablegerollenpäare 8, 9 und 10, 11 ist eine Faserzuführungsrolle 5 und 6 zugeordnet, deren Achsen 22 und 23 senkrecht zur Wickeldornachse 2 verlaufen. Um eine genaue Symmetrie der den Rollen 8, 9, 10, 11 zuzuführenden beiden Faserstränge 20 a und 20 b in Bezug auf 'die Schwenkachse 13 zu erzielen, ist der Rolle 5 die Umlenkrolle 4 vorgeschaltet.
In der gezeichneten Position gemäß Figur 1 bewegt sich der Schlitten mit dem Haltearm 3 von links nach rechts in. Richtung des Pfeils B; gleichzeitig dreht sich der Wickeldorn 1 um die Wickeldornachse 2 im Gegenuhrzeigersinn entsprechend Pfeil C. Dadurch wird die von der Rolle 5 kommende Faserstrangreihe 20 a über die innere Rolle 9 von der äußeren Rolle 8 auf dem Wickeldorn 2 unter dem Wickelwinkelα abgelegt. Um zu erreichen, daß die von der Rolle 6 kommende und von der inneren Rolle 10 abzulegende Faserstrangreihe 20 b gleichzeitig an derselben Stelle und unter demselben Winkel α auf dem Wickeldorn 2 wie die Faserstrangreihe 20 a abgelegt wird, sind die inneren Rollen 9, 10 gegenüber den äußeren Rollen 8, 11 in Richtung der Schwenkachse 13 verstellbar in der Halterung 7 gelagert, so daß z.B. die Rollen 8 und 10 so eingestellt werden können, daß die Faserstrangreihen 20 a und 20 b nach Verlassen der Rollen 8 und 10 in derselben Ebene verlaufen.
Nach Erreichen des rechten Endpunktes kehrt der Schlitten um und bewegt sich von rechts nach links (gestrichelter Pfeil D). Bei der Schlittenwende wird die Faserstrangreihe 20 b von der äußeren Rolle 11 übernommen, während die Faserstrangreihe 20 a unmittelbar von der inneren Rolle 9 abgelegt wird. Dadurch ergibt sich der Wickelwinkel - oC entsprechend der gestrichelten Linie. Um eine einwandfreie Übernahme der Faserstrangreihen 20 a und 20 b von den inneren Rollen auf die äußeren Rollen bei der rechten bzw. linken Schlittenwende zu erzielen, sind die Rollen jedes der beiden Rollenpaare 8, 9 und 10, 11 so angeordnet, daß -in der Draufsicht (Pfeil A) gesehen, die innere Rolle 9 die äußere Rolle 8 bzw. die innere Rolle 10 die äußere Rolle 11 etwas überdeckt. Bei dem gezeigten Beispiel haben alle Rollen den gleichen Durchmesser; das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich selbstverständlich auch für unterschiedliche Rollendurchmesser anwenden oder wenn eine oder mehrere Rollen durch andere Führungemittel mit derselben Funktion ersetzt werden.
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Claims (3)

üranit GmbH Jülich, den 30.9.19 82 ANR: 1 384 252 PLA 8256 Gb/Jd Patentansprüche;
1. Vorrichtung zum Herstellen von Kreuzwicklungsschichten für faserverstärkte, rotationssymmetrische Wickelkörper, mit einem drehbaren Wickeldorn und einem parallel zur Wickeldornachse hin- und herverfahrbaren Schlitten, der ein Ablagesystem mit fest montierten Faserzuführungsrollen und mit um die Achse einer gemeinsamen Schwenkeinrichtung verschwenkbaren Faserablegerollen trägt, wobei wenigstens die Faserablegerollen Nuten aufweisen zur Führung und.gleichzeitigen Ablage mehrerer, parallel zueinander verlaufender, kunstharzgetränkter Faserstränge auf dem Wickeldorn, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die Schwenkeinrichtung (7),.deren Schwenkachse (13) senkrecht zur Achse (2) des Wickeldorns (1) verläuft, ist mit vier Faserablegerollen (8, 9, 1o, 11) ausgestattet, deren parallel zueinander verlaufende Achsen (14, 15, 16, 17) -im Querschnitt gesehen- ein gleichschenkliges Trapez bilden, wobei die beiden äußeren (8, 11) und die beiden inneren Rollen (9, 1o) jeweils gleiche Abstände zur Achse (13) der Schwenkeinrichtung (7) bzw.zur Achse (2) des Wickeldorns (1) haben;
b) die beiden Rollen (8, 9) auf der einen und die beiden Rollen (1ο., 11) auf der anderen Seite der Schwenkachse (13) bilden jeweils ein-Paar, dessen Nuten (T8a bzw. 18b) miteinander fluchten, wobei die Nuten (18a) des einen Paars (8, 9) gegenüber den Nuten (18b) des anderen Paars (10,11) um den halben Nutenmittelpunktsabstand (n/2) versetzt sind und wobei die Stegbreite zwischen den Nuten etwa der Nutenbreite entspricht;
c) jedem der beiden Faserablegerollen-Paare (8,9 und 1o, 11) ist wenigstens eine Faserzuführungsrolle (5 und 6) zugeordnet, deren Achsen (22, 23) senkrecht zur Achse (2) des Wickeldorns (1) verlaufen und die symmetrisch zur Achse (13) der Schwenkeinrichtung (7) je eine Reihe von Fasersträngen (2Oa und 20 b) jedem der beiden Faserablegerollen-Paare (8,9) bzw. (10, 11) zuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden inneren Rollen (9, 10) gegenüber den beiden äußeren Rollen (8, 11) verstellbar sind in der Weise, daß die von einer äußeren Rolle (8) des einen Paares (8, 9) und die von der inneren Rolle (10) des anderen Paares (10, 11) abzulegenden Faserstrangreihen (20 a, 20 b) annähernd in der selben, den Wickelwinkel (α) bildenden Ebene verlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rollen (8, 9 bzw. 10, 11) jedes der beiden Paare, in der Draufsicht gesehen, etwas überdecken.
BAD ORIGINAL
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