DE3236946C2

DE3236946C2 - Vorrichtung zum Herstellen von Kreuzwicklungsschichten für faserverstärkte, rotationssymmetrische Wickelkörper

Info

Publication number: DE3236946C2
Application number: DE3236946A
Authority: DE
Inventors: Klaus 5170 Jülich Rode; Bruno 5162 Niederzier Sartor
Original assignee: Uranit GmbH
Current assignee: Uranit GmbH
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1984-08-09
Also published as: NL8301665A; NL190777B; NL190777C; US4533089A; GB2131768B; JPS5987120A; AU1988783A; CA1213502A; FR2534232B1; DE3236946A1; FR2534232A1; GB8324816D0; AU558460B2; JPS6361256B2; GB2131768A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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. Mit der Erfindung sollen mehrere Faserstränge gleichzeitig und lückenlos wie ein geschlossenes Band auf dem Wickeldorn abgelegt werden können. Die Schwenkeinrichtung ist mit vier Faserablegerollen ausgestattet, deren parallel zueinander verlaufende Achsen - im Querschnitt gesehen - ein gleichschenkliges Trapez bilden. Die beiden Rollen auf der einen und die beiden Rollen auf der anderen Seite der Schwenkachse bilden jeweils ein Paar, dessen Nuten miteinander fluchten, wobei die Nuten des einen Paars gegenüber den Nuten des anderen Paars um den halben Nutenmittelpunktsabstand versetzt sind.

Description

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 Faserablegerollen 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 Wikkeldornachse 2 verläuft Wie weiter aus der Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Achsen 14,15,16,17 der Ablegerollen parallel zueinander so in der Schwenkeinrichtung 7 gelagert, daß sie — im Querschnitt gesehen — die Eckpunkte eines gleichschenkligen Trapezes bilden. Dabei haben die beiden äußeren Ablegerollen 8, 11 und die beiden inneren Ablegerollen 9, 10 jeweils gleiche Abstände^zu den Achsen 13 bzw. 2.

Wie au? F i g. 2 zu ersehen ist, bilden die beiden Ablegerollen 8, 9 auf der linken Seite der Schwenkachse 13 und die beiden Ablegerollen 10,11 auf der rechten Seite der Schwenkachse 13 jeweils ein Pac-r, dessen Nuten 18a, 186 miteinander fluchten. Dabei sind jedoch die Nuten 18a des Rollenpaares 8,9 gegenüber den Nuten 186 des Rollenpaares 10, 11 um die halbe Nut- und Stegbreite n/2 axial gegeneinander versetzt Dadurch passen die von dem Rollenpaar 10, 11 abgelegten Faserstränge 206 genau in die Lücken der von dem Rollenpaar 8,9 abgelegten Faserstränge 20a. In dem gezeigten Beispiel haben die Zwischenstege 21a, 21 6 zwischen den Nuten 18a, 18.6 etwa dieselbe Breite wie die Nuten; in der Praxis wird man die an den Querschnitt der einzelnen Faserstränge 20a, 206 angepaßten Nuten 18a, 186 jedoch etwas breiter machen als die Stege 21a, 216, weil sich die Faserstränge 20a, 206 je nach der vom Wickeldorn 1 ausgeübten Zugspannung nach dem Verlassen der Ablegerollen 8, 9, 10, 11 etwas zusammenziehen können.

Jedem der beiden Faserablegerollenpaare 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 Ablegerollen 8,9,10,11 zuzuführenden beiden Faserstränge. 20a und 206 in bezug auf die Schwenkachse 13 zu erzielen, ist der Faserzuführungsrolle 5 die Umlenkrolle 4 vorgeschaltet

In der gezeichneten Position gemäß F i g. 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 Faserzuführungsrolle 5 kommende Faserstrangreihe 20a über die innere Ablegerolle 9 von der äußeren Ablegerolle 8 auf dem Wickeldorn 2 unter dem Wickelwinkel α abgelegt Um zu erreichen, daß die von der Faserzufürtfungsrolle 6 kommende und von der inneren Ablegerolle 10 abzulegende Faserstrangreihe 206 gleichzeitig an derselben Stelle und unter demselben Winkel λ auf dem Wickeldorn 2 wie die Faserstrangreihe 20a abgelegt wird, sind die inneren Ablegerollen 9,10 gegenüber den äußeren Ablegerollen 8,11 in Richtung der Schwenkachse 13 verstellbar in der Schwenkeinrichtung 7 gelagert so daß z. B. die Ablegerollen 8 und 10 so eingestellt werden können, daß die Faserstrangreihen 20a und 206 nach Verlassen der Ablegerollen 8 und 10 in derselben Ebene verlaufen.

Nach Erreichen des rechten Endpunktes kehrt der Schlitten um und beweg· sich von rechts nach links (gestrichelter Pfeil D). Bei der Schlittenwende wird die Faserstrangreihe 206 von der äußeren Ablegerolle 11 übernommen, während die Faserstrangreihe 20a unmittelbar von der inneren Ablegerolle 9 abgelegt wird. Dadurch ergibt sich der Wickelwinkel — cc entsprechend

der gestrichelten Linie. Um eine einwandfreie Übernahme der Faserstrangreihen 20a und 206 von den inneren Ablegerollen auf die äußeren Ablegerollen bei der rechten bzw. linken Schlittenwende zu erzielen, sind die Ablegerollen jedes der beiden Rollenpaare 8,9 und 10,11

ίο so angeordnet daß — in der Draufsicht (Pfeil A) gesehen, die innere Ablegerolle 9 die äußere AblegeroUe 8 bzw. die innere Ablegerolle 10 die äußere AblegeroUe 11 etwas überdeckt Bei dem gezeigten Beispiel haben alle Rollen den gleichen Durchmesser; das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich selbstverständlich auch für unterschiedliche Rollendurchmesser anwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Wickelkörper aus Verbundwerkstoff in Form von Fa- Patentansprüche: sern aus beispielsweise Glasfaser, Kevlarfaser, Kohlefa ser und Kleber aus beispielsweise Kunstharz sind in der

1. Vorrichtung zum Herstellen von Kreuzwick- Regel aus Umfangs- und Kreuzwicklungsschichten auflungsschichten für faserverstärkte, rotationssymme- 5 gebaut

trische Wickelkörper, mit einem drehbaren Wickel- Die Urafangswicklungsschichten, bei denen die Fa-

dom und einem parallel zur Wickeldornachse hin- sern mit vergleichsweise geringem Vorschub des Schlit-

und herverfahrbaren Schlitten, der ein Ablagesy- tens im wesentlichen in Umfangsrichtung auf dem Wik-

stem mit fest montierten Faserzufühningsrollen und keldorn abgelegt werden, geben dem Wickelkörper ho-

mit um die senkrecht zur Wickeldornachse verlau- io he Festigkeit in Umfangsrichtung.

fende Achse einer gemeinsamen Schwenkeinrich- Die Kreuzwicklungsschichten, bei denen die Fasern

tung verschwenkbaren Faserablegerollen trägt, wo- mit vergleichsweise großem Vorschub des Schlittens in

bei wenigstens die Faserablegerollen Nuten aufwei- steilen Spiralen auf dem Wickeldorn abgelegt werden,

sen zur Führung und gleichzeitigen Ablage mehre- geben dem Wickelkörper hohe Festigkeit in Achsrich-

rer, parallel zueinander verlaufender, kunstharzge- 15 long und damit zugleich Biegefestigkeit Die spiralen-

tränkter Faserstränge auf dem Wickeldorn, ge- förmige Kreuzwicklung wird gewöhnlich in Ablagewin-

kennzeichnet durch folgende Merkmale: kein von etwa χ = 45° bis zu«= 0°, gemessen gegen

die Achsenrichtung des Domes, aufgebracht Da die spi-

a) die Schwenkeinrichtung (7) ist mit vieriaserab- ralenförmige Wicklung in beiden Richtungen aufgelegerollen (8,9,10,11) ausgestattet, deren paraJ- 20 bracht werden muß, treten sowohl der Wickelwinkel IeI zueiGsnder verlaufende Achsen (14, 15, 16, +«wie auch der Wickelwinkel —λ auf.

17) — im Querschnitt gesehen — ein gleich- Ein Fadenablegesystem der gattungsgemäßen Bauart

schenkliges Trapez bilden, wobei die beiden au- mit einem schwenkbaren Ablegerollenpaar für einen

fieren (8,11) und die beiden inneren Rollen (9, Einzelfaden ist in der Patentanmeldung P 30 29 8905

10) jeweils gleiche Abstände zur Achse (13) der 25 dargestellt und beschrieben. Gemäß Fig. 5 dieser Pa-

Schwenkeinrichtung (7) bzw. zur Achse (2) des tentanmeldung wird der Faden etwa senkrecht zur Wik-

Wickeldorns (1) haben; keldornachse einer Urjlenkrolle zugeführt, die auf dem

b) die beiden Faserablegeroilen (8,9) auf der einen Außenumfang eines mit dem Schlitten verbundenen und die beiden Faserablegeroilen (10, 11) auf Rahmens befestigt ist Der Rahmen hat eine Bohrung, in der anderen Seite der Schwenkachse (13) bilden 30 der eine zum Wickeldorn weisende Hohlwelle schwenkjeweils ein Paar, dessen Nuten (18a bzw. Mb) bar gelagert ist Am Ende der Hohlwelle ist das Ablegemiteinanaer fluchten, wobei die Nuten (18ajdes rollenpaar angebracht Der von der LJmlenkrolle komeinen Paars (8, 9) gegenüi? ix den Nuten (\&b) mende Faden ist durch die Hohlwelle hindurchgeführt des anderen Paars (10, 11) um die halbe Nut- und wird abwechselnd von jeweils einer der beiden RoI- und Stegbreite (λ/2) versetzt ind und wobei die 35 len auf dem Wickeldorn abgelegt

Stegbreite zwischen den Nuten etwa der Nu- Um die Fertigungszeit für die Herstellung von Kreuz-

tenbreite entspricht; Wicklungsschichten zu verkürzen, besteht die prinzipiel-

c) jedem der beiden Fasersblegerollen-Paare (8,9 Ie Möglichkeit, mehrere Faserstränge gleichzeitig auf und 10, 11) ist wenigstens eine Faserzufüh- dem Wickeldorn abzulegen. Dabei tritt jedoch das Prorungsrolle (5 und 6) zugeordnet deren Achsen 40 blem auf, daß zwischen den einzelnen Fasersträngen auf (22, 23) senkrecht zur Achse (2) des Wickel- dem Wickeldorn unerwünschte Lücken entstehen — dorns (1) verlaufen und die symmetrisch zur aufgrund der Zwischenstege zwischen den Nuten der Achse (13) der Schwenkeinrichtung (7) je eine Ablegerollen.

Reihe von Fasersträngen (20a und 2Oi) jedem Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung der

der beiden Faserablegerollen-Paare (8, 9) bzw. 45 gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß damit mehre-

(10,11) zuführen. re Faserstränge gleichzeitig und lückenlos wie ein geschlossenes Band auf dem Wickeldorn abgelegt werden

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- können, um so die Fertigungszeit für die Herstellung der zeichnet, daß die beiden inneren Faserablegerollen Kreuzwicklungsschickten ohne Qualitätseinbuße im (9, 10) gegenüber den beiden äußeren Faserablege- 50 Vergleich zur Einzelfaserstrangablage zu verkürzen,
rollen (8, 11) verstellbar sind in der Weise, daß die Für die Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennvon der äußeren Fäserablegerolle (8) des einen Paa- zeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen konstruktires (8, 9) und die von der inneren Faserablegerolle ven Maßnahmen vorgeschlagen.

(10) des anderen Paares (10,11) abzulegenden Faser- Mit der Erfindung wird erreicht, daß die von der Rolle

strangreihen (20a, Hüb) annähernd in derselben Ebe- 55 des einen Ablegerollenpaares abgelegte Faserstrangrei-

ne verlaufen. he genau die Lücken der von der Rolle des anderen

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Ablegerollenpaares abgelegte Faserstrangreihe ausgekennzeichnet, daß sich die Faserablegerollen (8,9 füllt, wobei alle Faserstränge praktisch gleichzeitig an bzw. 10,11) jedes der beiden Paare, in der Draufsicht. derselben Stelle des Wickeldorns und unter gleichem gesehen, etwas überdecken. 60 Wickelwinkel abgelegt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-

genden anhand der Zeichnungen erläutert. Die

F i g. 1 zeigt schematisch im Querschnitt ein Ablagesystein mit vier Ablegerollen und drei Zuführungsrollen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstel- 65 Die

len von Kreuzwicklungsschichten für faserverstärkte, F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ablegerollen, ge-

rotationssymmetrische Wickelkörper gemäß dem Ober- sehen in Richtung des Pfeiles »A« der F i g. 1.
begriff des Anspruchs 1. Die Fig. 1 zeigt einen drehbaren Wickeldorn 1, über