DE3521776A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserringwicklungen mit axial gerichteten faseranteilen auf runden wickelkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserringwicklungen mit axial gerichteten Faseranteilen auf Wickelkörpern.

Bei Körpern, die mit Faserringwicklungen und axial gerichteten Faseranteilen hergestellt werden, werden die axial gerichteten Faseranteile durch axiales Wickeln oder Auflegen unidirektional orientierter Fasergelege aufgetragen. Da diese Verfahren maschinentechnisch aufwendig oder lohnintensiv sind, wird auch versucht, Axialverstärkungen durch gezieltes Aufschleudern auf­ zubringen, wobei jedoch nur sehr begrenzte Qualitätsanforderungen erfüllt werden. Axialverstärkungen dienen der Aufnahme der Kräfte in Längsrichtung des Körpers. Zur Übertragung von Torsionskräften werden Faserschichtungen unter Winkelorientierungen zwischen 30° und 60° vorgenommen. Unabhängig vom Verhältnis der Anteile der Einzelschichten am Gesamtverbund wird mindestens eine Lage der zur Aufnahme der Radialkräfte erforderlichen Ringwicklung zuletzt aufgetragen. Dadurch wird eine Verdichtung der Schichtungen erreicht, die zur Sicherstellung hoher Materialkennwerte erfor­ derlich ist.

Vorrichtungen zur Herstellung solcher Wicklungen sind im all­ gemeinen aufwendig (DE-OS 21 14 963, 25 13 214, 28 55 638 und 34 00 043, US-PS 27 23 705 und 37 69 127).

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen in einfacher Weise mit geringem apparativem Aufwand Faser­ ringwicklungen mit axial gerichteten Faseranteilen herstellbar sind.

Die Aufgabe wird gelöst mit den im Verfahrensanspruch 1 bzw. im Vorrichtungsanspruch 5 herausgestellten Merkmalen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wickelvor­ richtung.

Fig. 2 zeigt eine Wickelvorrichtung, ähnlich der nach Fig. 1, mit einer Kunstharztränkvorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Wickelvor­ richtung.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Werkstückes mit einer Faserringwicklung mit axial gerichteten Faser­ anteilen.

Fig. 5 bis 7 zeigen schematisch weitere Ausführungsformen der Wickelvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein hier kreisrund ausgebildeter Körper 2 dar­ gestellt, der um eine Achse 4 drehbar ist und auf den eine Faser­ ringwicklung mit axial gerichteten Faseranteilen aufzubringen ist. Der Wickelkörper 2 kann ein Wickeldorn sein, der von der Faserringwicklung lösbar ist. Es kann aber auch ein Werkstück sein, auf das dauerhaft die Faserringwicklung aufgebracht wird. Der Wickelkörper 2 kann weiter auch einen anderen Querschnitt aufweisen als den dargestellten kreisrunden Querschnitt. So sind beispielsweise auch polygonale Querschnitte möglich ebenso wie beispielsweise tropfenförmige Querschnitte.

Der Wickelkörper 2 wird in einer Vorrichtung mit einem Dreh­ antrieb eingespannt.

Zum Aufbringen der Faserringwicklung ist eine Vorrichtung 6 vorgesehen. Diese Vorrichtung weist einen Grundkörper 8 auf, der zentral mit einer Ringdüse 10 versehen ist, durch die Faser­ stränge 12 hindurchlaufen, die von Spulen abgezogen werden, die auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Spulenträger bekannter Art abgezogen werden, wobei für die einzelnen Faser­ stränge Bremsvorrichtungen zur Einstellung der Axialkraft in den Fasersträngen vorgesehen sind. Vor dem Grundkörper 8 ist über Träger 14 ein Führungsrechen 16 gehaltert, der nach der Zeichnung mit Führungsstiften 18 versehen ist, durch die hier die einzelnen Faserstränge in vorbestimmten festen Abständen geführt werden. Die Faserstränge sind sogenannte Rovings. Es können aber auch Zwirne sein, wo und soweit dies zweckmäßig ist.

Um die Achse 20 der Ringdüse 10 herum ist drehbar ein Wickelkopf mit einem scheibenförmigen Körper 22 gelagert. Dieser scheiben­ förmige Körper ist mit einem Drehantrieb versehen, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist und beispielsweise ein Motor sein kann, der über einen Riementrieb, insbesondere einen Zahnriemen auf den äußeren Umfang des scheibenförmigen Körpers 22 wirkt. Der Antriebsmotor ist dabei vorzugsweise in seiner Drehzahl verstell­ bar, worauf weiter unten noch eingegangen werden wird.

Auf der Rückseite des scheibenförmigen Körpers 22 sind Spulen­ träger 26 angeordnet für die Aufnahme von Spulen mit Innenabzug. Auf der Vorderseite des scheibenförmigen Körpers 22 sind Führungsrohre 28 angeordnet, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier solcher Führungsrohre. Die Länge der Führungsrohre ist so bemessen, daß sie sich in Durchlaufrichtung der die Radialkräfte aufnehmenden Faserstränge 12 über den Führungsrechen 16 hinauserstrecken. Die Führungsrohre können für einen einzigen Faserstrang bestimmt sein. Es können aber auch mehrere Faserstränge in einem Führungsrohr laufen, für die dann in Achsrichtung in Abständen liegende Ausläufe am Führungsrohr ausgebildet sein können.

Die durch die Führungsrohre 28 geführten Faserstränge 30 werden quer, d. h. unter einem Winkel von im wesentlichen 90°, über die Faserstränge 12 herumgewickelt, wie aus der Zeichnung ersicht­ lich. Die Faserstränge 30 werden damit im wesentlichen parallel zur Drehachse 4 des Wickelkörpers 2 gewickelt und bilden den axial gerichteten Faseranteil, der auf den Wickelkörper 2 aufzu­ bringenden Wicklung.

Um eine gleichmäßige Spannung der achsparallel gerichteten Faser­ anteile zu erzielen, müssen die äußeren Faserstränge 32 und 34 des Faserstrangbündels 12 unter einer solchen Vorspannung gehalten werden, daß keine Einschnürung stattfindet. Die auf dem Wickelkörper 2 hergestellte Wicklung mit den Fasersträngen des die Radialkräfte aufnehmenden Faserstrangbündels 12 und den achsparallel gerichteten Fasersträngen 30 können als reine Ring­ wicklung aufgetragen werden, wie weiter unten unter Bezug auf Fig. 4 noch erläutert werden wird. Sie können aber auch schraubenförmig auf den Wickelkörper aufgebracht werden, wozu entweder die Vorrichtung 6 mit einem Vorschub zu versehen ist, oder aber der Wickelkörper 2.

Durch Wahl der Anzahl der über die Führungsrohre zugeführten Faserstränge und/oder der Drehzahl des scheibenförmigen Körpers 22 kann der Anteil an axial gerichteten Fasersträngen bestimmt werden. Die Drehzahl kann dabei ferner entsprechend dem jeweils örtlich gewünschten Anteil an axial gerichteten Faseranteilen variieren, und zwar beispielsweise über den Umfang des Wickel­ körpers, aber auch über die Längserstreckung des Wickelkörpers.

Das in der beschriebenen Weise durch Wickeln gebildete Faser­ gelege wird in üblicher Weise mit einem aushärtenden Kunstharz imprägniert, wobei die Imprägnierung nach dem Aufbringen auf den Wickelkörper oder aber vor dem Aufbringen erfolgen kann.

Die Anzahl der Faserstränge innerhalb des Faserstrangbündels 12 kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewählt werden. Es kann unter Umständen genügen, nur soviel Faserstränge vorzusehen, daß durch sie die axial gerichteten Faserstränge in Anlage an dem Wickelkörper gehalten und gegen Abheben gesichert werden. Wesent­ lich ist, daß, wie oben erwähnt, die äußeren Faserstränge 32 und 34 eine solche Vorspannung haben in Abstimmung mit dem Zug in den Fasersträngen 30, daß ein Einschnüren nicht stattfindet. Der Ein­ schnürung wirkt beispielsweise entgegen, wenn die Fasern 30 in unmittelbarer Nähe des Führungsrechens 16 um die äußeren Faser­ stränge 32, 34 herumgewickelt werden. Die äußeren Faserstränge können auch aus einem Material größerer Zugfestigkeit bestehen, oder aber aus einer größeren Anzahl von Fasersträngen.

Wie weiter unten noch zu beschreiben sein wird, müssen die Abstände der zwischen den äußeren Fasersträngen 32 und 34 vor­ gesehenen Faserstränge des Faserstrangbündels 12 nicht unbedingt konstant sein. Sie können auch während des Wickelns relativ zu den feststehenden Führungen für die äußeren Faserstränge 32 und 34 quer zu diesen verschiebbar sein und mit einem Antrieb zur kontinuierlichen Verschiebung versehen sein.

Zu Beginn einer Wicklung sind die Faserstränge des Faserstrang­ bündels 12 mit ihren Enden auf dem Wickelkörper zu befestigen. Dies kann beispielsweise durch ein Ankleben oder dergleichen vorgenommen werden. Die Zugkräfte werden während des Aufbringens der Wicklung vom Wickelkörper 2 bzw. dessen Drehantrieb aufge­ bracht.

Weiter kann für bestimmte Anwendungen, beispielsweise die Her­ stellung von Wickelkörpern ohne Steigung auch der Abstand der äußeren Faserstränge 32 und 34 veränderbar sein. So kann durch eine stetige Vergrößerung dieses Abstandes erreicht werden, daß in der Wicklung diese Faserstränge nicht aufeinander, sondern im wesentlichen nebeneinander liegen. Auf diese Weise wird eine Verdickung durch die Faserstränge vermieden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die das Fasergelege her­ stellende Vorrichtung entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 1 ausgebildet. Auf vorstehend bereits beschriebene Einzelheiten braucht daher hier nicht wieder eingegangen zu werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist zwischen der Vorrichtung 6 zur Herstellung des Geleges und dem Wickelkörper 2 eine Vorrichtung zur Imprägnierung des Geleges vorgesehen. Diese Vorrichtung weist eine Imprägnierwalze 40 auf, um die das Gelege mit einer Um­ schlingung von im wesentlichen 180° herumgeführt wird. Das Gelege wird dabei zwischen der Imprägnierwalze und einer Dosierwalze 42 geführt, die in ein Harzbad 44 eintaucht.

Um ein Einschnüren des Geleges im Bereich der Imprägniervor­ richtung zu verhindern, ist dieser jeweils eine Spreizwalze 46 vor- bzw. nachgeschaltet. Diese Spreizwalzen sind um Achsen 48 drehbar, die parallel zur Drehachse 4 des Wickelkörpers 2 ver­ laufen. Sie haben an ihren Enden konische Abschnitte 50, auf denen die äußeren Faserstränge 32 und 34 laufen, so daß die axial gerichteten Faseranteile in ihrer Längsrichtung gespannt gehalten werden. In Fig. 2 ist weiter ersichtlich, wie das Gelege mit den sich im wesentlichen unter einem Winkel von 90° kreuzenden Faser­ strängen des Faserstrangbündels 12 und der Faserstränge 30 jeweils mit einer Steigung H auf den Wickelkörper aufgetragen werden. Diese Steigung wird erzielt durch Vorschub der Vorrich­ tung 6 in Richtung des Pfeiles A.

Die Spreizwalzen können, wie in der Zeichnung dargestellt, als Vollwalzen ausgebildet sein. Sie können aber auch lediglich an den Enden mit Scheiben mit konischen Außenflächen ausgebildet sein, wobei diese Scheiben mit Einschnitten versehen sein können, in die die axial gerichteten Faseranteile beim Spreizen der äußeren Faserstränge 32 und 34 eintreten können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Führungsrechen für die Faserstränge des Faserstrangbündels 12 in einem hier scheibenförmig dargestellten Träger 52 angeordnet, wobei fest­ stehende Führungsstifte 54 und 56 für die äußeren Faserstränge 32 und 34 vorgesehen sind, während dazwischen Führungen 58 vorge­ sehen sein können, die in Längsrichtung der Faserstränge 30 verstellbar sind, wie durch den Doppelpfeil B angedeutet. Die Zahl dieser verschiebbaren Führungen richtet sich nach der Zahl der zur Festlegung der axial gerichteten Faseranteile auf dem Wickelkörper erforderlichen Anzahl. Unter Umständen können zwei oder drei Faserstränge zusätzlich zu den äußeren Fasersträngen ausreichen. Wie oben angeführt, können auch die Führungen für die äußeren Faserstränge 32, 34 seitlich verstellbar sein. Für die beweglichen Führungen sind Verstellantriebe vorgesehen, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind und die beispielsweise auch nach einem vorgegebenen Programm steuerbar sein können. Im übrigen entspricht die Ausführung nach Fig. 3 im wesentlichen der nach Fig. 1. Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 kann selbst­ verständlich eine Tränkvorrichtung nachgeschaltet sein, wie sie in Fig. 2 dargestellt und oben beschrieben ist.

Nach Fig. 3 wird das von der Vorrichtung 6 hergestellte Gelege ohne axialen Vorschub auf den Wickelkörper 2 aufgetragen. Dieser Wickelkörper kann hierbei ein Isolierabschnitt 59 für Rohr­ leitungen sein, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, eine axiale Relationsbewegung zwischen Wickelkörper 2 und Vorrichtung 6 durchzuführen, wie in Verbindung mit Fig. 1 und 2 dargestellt.

Der Rohrisolierkörper nach Fig. 4 hat zwei Rohrabschnitte 60, 62, die an ihren freien Enden mit Anschlüssen, hier Schweißan­ schlüssen 61, 63 versehen sein können und an ihren aneinander­ grenzenden Enden mit Flanschen 64, 66 versehen sind, zwischen denen ein Isolierkörper 68 angeordnet ist. Durch ein gewickeltes Gelege wird, wie in Fig. 3 dargestellt, ein mechanisches Verbin­ dungselement 70 aufgebaut, das einen hohen Anteil an axial ge­ richteten Fasern aufweist und damit eine hohe Zugfestigkeit hat. Die Axialfasern werden dadurch, daß die unter höherer Vorspannung stehenden äußeren Faserstränge 32 und 34 durch die vorzugsweise konisch ausgebildeten Flanschrückseiten 65, 67 auf einen Durch­ messer gezwungen werden, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Isolierkörpers 68 bzw. der Flansche 64, 66, gestreckt. Dabei können die axial gerichteten Fasern eine gewisse Vorspannung erhalten. Zumindest werden sie auf alle Fälle in Achsrichtung gespannt gehalten. Isolierkupplungen, wie sie in Fig. 4 darge­ stellt und im vorstehenden beschrieben sind, haben den Vorteil, daß sie hohe Axialkräfte aufnehmen können und mit der beschrie­ benen Vorrichtung in einfacher Weise herstellbar sind.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind hier die äußeren Faserstränge 32, 34 beim Wickeln nebeneinander abgelegt, so daß sie für alle Wickelschichten im wesentlichen auf dem gleichen Durchmesser, nämlich dem Außendurchmesser der Rohrabschnitte 60, 62 liegen. Dies wird durch entsprechende Verstellung der Führungen für die äußeren Faserstränge 32, 34 erreicht. Der ringförmige Isolier­ körper 66 ist im Querschnitt T-förmig ausgebildet. Mittels der vorspringenden Rohrstutzen 72, 74 der Rohrabschnitte wird gleich­ zeitig eine Radialführung der Rohrabschnitte auf dem Isolier­ körper erreicht. Zusätzlich sind in bekannter Weise Dichtungen, beispielsweise O-Ringe 80, vorgesehen, die in Nuten 76, 78 in den Rohrstutzen 72, 74 liegen und so radial zwischen dem Isolier­ körper und den Rohrstutzen wirksam sind.

Bei der beschriebenen Anordnung und Ausbildung der Wicklung 70 ist insbesondere bei Verwendung hochfester Materialien für die äußeren Faserstränge 32 und 34 der Ausknüpfeffekt, der bei be­ kannten Wicklungsarten bei solchen axial hochbelasteten Iso­ lierkupplungen kritisch ist, kleiner gehalten. Gleichwohl kann es bei hohen Belastungen zweckmäßig sein, diesem Ausknüpfeffekt durch eine radiale Abstützung mittels auf die Wicklungsenden aufgeschobener Stützringe entgegenzuwirken.

Die auf den Isolierring 68 wirkenden Radialkräfte können im jeweils notwendigen oder gewünschten Umfang durch Radialfaser­ stränge im Bereich dieses Isolierringes aufgenommen werden, die wie in den Fig. 1-3 dargestellt, mit dem Gelege um den Isolier­ körper gewickelt werden.

In jedem Fall ist außen auf das fertige Gelege eine abschließende Radialwicklung aufzubringen, welche die äußere Axiallage anpreßt. Hierfür kann eine gesonderte Faserstrang- oder Fadenzufuhr vor­ gesehen sein.

Zur Herstellung von Wickelkörpern, die gleichzeitig Torsions­ belastungen standhalten sollen, ist es notwendig, zusätzlich zu dem axialen UD-Gelege eine Wicklung vorzusehen, in der gegen­ sinnig Fäden oder Fasern unter einem Winkel zur Drehachse ange­ ordnet sind, der im Idealfall 45° beträgt, aber auch unter einem Winkel verlaufen können, der zwischen 30° und 60° betragen kann. Eine solche Kreuzwicklung läßt sich gleichzeitig mit dem axialen UD-Gelege mit den achsparallelen Fasern herstellen.

Eine solche Kreuzwicklung läßt sich mit den gleichen Faser­ strängen herstellen, mit denen auch die Axialstränge des UD- Geleges um die äußeren Faserstränge der Radialwicklung herum­ gewickelt werden. Die hierfür verwendete Vorrichtung könnte beispielsweise im Grunde denen nach den Fig. 1 bis 3 entsprechen. Es wären dann jeweils zwei diametral gegenüberliegende Führungs­ rohre vorzusehen, in denen dann jeweils zweckmäßig eine Mehrzahl von Fasersträngen mit axial im Abstand voneinander liegenden Auslaufführungen geführt sind. Der scheibenförmige Körper 22 des Wickelkopfes wäre hierbei zusätzlich in Achsrichtung verschiebbar zu lagern, oder aber die Führungsrohre wären mit einem Antrieb zu versehen, mit dem sie in Achsrichtung relativ zu dem scheiben­ förmigen Körper 22 verschiebbar sind. Mit einem so abgewandelten Wickelkopf könnten in der oben beschriebenen Weise die axial gerichteten Faserstränge gewickelt werden. Periodisch könnte dann der Axialvorschub wirksam gemacht werden, und zwar mit einem Hub, daß die Auslaufführungen der Faserstränge während einer halben Umdrehung unter den gewünschten Winkel zwischen 30 und 60° ab­ gelegt werden. Es kann sich dann wenigstens eine halbe Umdrehung anschließen, in der die Ausläufe an der Endstellung verbleiben, so daß hierbei ein axial gerichteter Faserstrang abgelegt wird. Anschließend können während einer halben Umdrehung die Ausläufe für die Faserstränge wieder zurückgefahren werden, wobei die Faserstränge dann wieder unter einem Winkel zwischen 30 und 60° abgelegt werden. Auf diese Weise lassen sich die Faserstränge der Kreuzwicklung kontinuierlich mit den axial gerichteten Faser­ strängen ablegen. Durch Steuerung der Bewegung und gegebenenfalls der Umdrehungsgeschwindigkeit lassen sich die Anteile genau einhalten. Eine solche Steuerung könnte rechnergesteuert sein. Es würde sich dann um eine NC-Wickelmaschine handeln.

Eine andere Möglichkeit, die Kreuzwicklung aufzubringen, ist in Fig. 5 dargestellt. Auf den Wickelkörper 2 wird hier wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 schraubenförmig ein in der beschrie­ benen Weise hergestelltes Gelege mit einer Steigung H schrauben­ förmig abgelegt. Das Gelege mit den im wesentlichen achs­ parallelen Fasersträngen wird über den Wickelkopf 22 mit in Durchlaufrichtung nachgeschaltetem Führungsrechen 16 hergestellt. Der Wickelkopf ist hierbei über Kugellager auf einem Tragrohr 13 drehbar gelagert und mit einem Antriebsmotor versehen. Das Rohr 13, in dem die Faserstränge 12 der Radialwicklung geführt sind, ist in einem Tragrohr 15 mit einem Befestigungsflansch 17 ge­ haltert. Auf diesem Tragrohr 15 sind hier hintereinander zwei weitere Wickelköpfe 19, 21 drehbar gelagert, die wiederum mit einem Antriebsmotor versehen sind, wobei auch für beide ein einziger Motor vorgesehen sein kann, wenn zwischen den beiden Wickelkörpern ein Getriebe vorgesehen ist, mit dem ein gegen­ läufiger Umlauf der beiden Wickelköpfe in einem vorbestimmten Drehzahlverhältnis sichergestellt wird. Die Wickelköpfe 19 und 21 sind wieder mit Spulenträgern und Führungsrohren versehen, von denen die Führungsrohre 23 des Wickelkopfes 19 und die Führungs­ rohre 25 des Wickelkopfes 21 jeweils im gleichen Abstand vor der Mündung der Führungsrohre 28 des Wickelkopfes 22 münden. Der Antrieb für die Wickelköpfe 19 und 21 ist so gewählt, daß jeweils, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Kreuzwicklung auf dem Gelege abgelegt wird, wobei der Winkel durch die Drehzahl der Wickelköpfe 19, 21 und den Vorschub des vom Wickelkopf 22 ge­ bildeten Geleges bestimmt wird. Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 können der Drehbewegung der Wickelköpfe 19 und 21 Axial­ bewegungen der Auslässe der Führungsrohre überlagert sein, um eine größere Freiheit hinsichtlich der Ausbildung der Kreuzwick­ lung zu erhalten und die Ablage der Kreuzwicklung von der Vor­ schubgeschwindigkeit des vom Wickelkopf 22 erzeugten Geleges unabhängig zu machen. Bei einer zusätzlichen Axialbewegung könnte dann wiederum auch ein einziger zusätzlicher Wickelkopf aus­ reichen, mit dem dann in der eingangs beschriebenen Weise die Kreuzwicklung erzeugt wird, diesmal dann jedoch mit von den die Axiallage bildenden Fasersträngen unabhängigen Fasersträngen. Auch eine Wickelmaschine nach Fig. 5 wäre dann NC-gesteuert auszubilden, um ein vorgegebenes Wickelprogramm exakt einhalten zu können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5, sei es mit einem oder zwei zusätzlichen Wickelköpfen, könnte die Kreuzwicklung beispielsweise in Abzugsrichtung hinter der Tränkvorrichtung nach Fig. 2 gewickelt werden. Zweckmäßig sollte in dem Bereich, in dem die Kreuzwicklung auf das Axialgelege aufgelegt wird, eine weitere Spreizvorrichtung vorgesehen werden, um ein Einschnüren zu verhindern.

In Fig. 6 ist eine Wickelvorrichtung dargestellt, bei der für die äußeren Faserstränge parallele Geradführungen vorgesehen sind. Auf den Wickelkörper 2 wird hier das Gelege mit der Steigung H aufgewickelt, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Der Wickelkopf 82 entspricht im wesentlichen dem Wickelkopf nach Fig. 1. Der Wickelkopf 82 ist auf einer feststehenden rohr­ förmigen Führung 84 mittels Kugellagern drehbar gelagert, und zwar mit der Nabe 86 eines scheibenförmigen Körpers 88. Auf der Nabe sind hier radial die Spulenbehälter 90 angeordnet. Auf dem äußeren Umfang des scheibenförmigen Körpers 88 sind Führungsrohre 90 befestigt, aus deren Ende 92 die Faserstränge 94 abgelegt werden. Für den Wickelkopf 82 ist, wie oben beschrieben, ein Antrieb vorgesehen. Durch den feststehenden rohrförmigen Körper 84 werden die Faserstränge der Radialwicklung zugeführt, von denen hier nur die beiden äußeren Faserstränge 96 dargestellt sind. Für diese äußeren Faserstränge sind parallele Geradfüh­ rungen 98 vorgesehen, die hier umlaufende Bänder 100 aufweisen, die jeweils über Umlenkrollen 102 laufen und mit ihrem außen liegenden Trum in Querrichtung abgestützt sind. Die Umlenkrollen 102 können in schwertähnlichen Führungen 104 umlaufen, die an ihrer äußeren Längsseite mit Abstützungen versehen sind, bei­ spielsweise Abstützrollen mit Drehachsen, die parallel zu den Drehachsen der Umlenkrollen 102 liegen. Die umlaufenden Bänder 100 sind auf ihrer Außenseite mit einer Führungsnut versehen, in der die äußeren Faserstränge 26 senkrecht zu der durch die beiden Faserstränge gebildeten Ebene geführt sind. Als umlaufende Bänder können auch Riemen oder Ketten vorgesehen sein. Als reibungsarme Abstützung können auch relativ eng benachbart über die Abstütz­ länge verteilt Führungsrollen vorgesehen sein, die mit einer Nut profiliert sind, in der die äußeren Faserstränge geführt sind. Es kann unter Umständen auch eine einfache Gleitbahn in einer sich über die Länge der Führung erstreckenden Nut vorgesehen sein, die aus einem Material mit geringem Reibungswiderstand besteht.

Bei der Ausführungsform mit umlaufenden Bändern werden diese durch die äußeren Faserstränge angetrieben.

Das feststehende Führungsrohr 84 trägt auf der Innenseite einen Tragflansch 106, auf dem Konsolen oder dergleichen befestigt sind, auf denen die Träger 98 für die Geradführungen gelagert sind, und zwar, wie durch die Pfeile angedeutet, sowohl schwenk­ bar als auch quer verschieblich, um die Geradführung an unter­ schiedliche Steigungen der Wicklung auf dem Wickelkörper 2 und an unterschiedliche Breiten anpassen zu können.

Auf die über die Geradführungen geführten äußeren Faserstränge 96 wird über den Wickelkopf 82 die Axialwicklung abgelegt, und zwar durch Umwickeln, wie es oben unter Bezug auf Fig. 1 im einzelnen beschrieben ist. Die Träger der Geradführungen 98 sind an ihrem freien Ende über ein Distanzstück 106 abgestützt, das gleichfalls schwenkbar an den beiden Tragelementen gelagert ist, und zwar vorzugsweise in der Drehachse der Umlenkrollen 102, so daß die gesamte Führung ein verstellbares Parallelogramm bildet.

Zwischen den äußeren Fasersträngen 96 können weitere Faserstränge vorgesehen werden, wobei hierfür dann Führungsrechen angeordnet sein können, die mit feststehenden Führungselementen, aber auch mit quer verstellbaren Führungselementen versehen sein können, wie oben unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 werden die Axialfasern des Geleges unter einem Winkel von im wesentlichen 90° um die äußeren Faserstränge 96 herumgewickelt. Die Axialfasern liegen damit, wie aus Fig. 6 ersichtlich, nicht genau achsparallel zur Drehachse des Wickelkörpers 2. Dies ist bei geringen Steigungen hinnehmbar und kann beispielsweise kompensiert werden, wenn mehrere Lagen zu wickeln sind, für die jeweils das Gelege von gesonderten Wickel­ köpfen hergestellt werden. Die einzelnen Wicklungslagen werden dann zweckmäßig mit entgegengesetzter Steigung gewickelt, wobei dann die Axialfasern der zweiten Wicklung unter einem entgegen­ gesetzten Winkel gegen die Drehachse geneigt sein können.

Eine Vorrichtung, mit der die Axialfasern des Geleges genau achsparallel zur Drehachse 4 des Wickelkörpers 2 gelegt werden können, ist in Fig. 7 dargestellt. Diese Vorrichtung entspricht im wesentlichen der nach Fig. 6. Es ist hier jedoch die Drehachse 108 des Wickelkopfes 82 so angeordnet, daß sie quer zur Drehachse 4 des Wickelkörpers 2 liegt und damit unter einem Winkel α gegen­ über der Achse des von dem Wickelkopf hergestellten Geleges, der dem Steigungswinkel α des Geleges auf dem Wickelkörper 2 ent­ spricht. Um mit der Vorrichtung nach Fig. 7 Wicklungen mit unter­ schiedlichem Steigungswinkel α herstellen zu können, kann der Wickelkopf in der Ebene des Geleges schwenkbar angeordnet sein, wie durch den gekrümmten Doppelpfeil 110 angedeutet. Die Schwenk­ achse läge dann im Punkt M senkrecht zur Zeichnungsebene.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist zusätzlich ein Führungs­ rechen 112 für eine Mehrzahl von Zwischenfasersträngen vorge­ sehen, die gestrichelt dargestellt sind.

Bei einem Wickeln der Faserstränge des Axialgeleges unter einem Winkel, der von 90° abweicht, kann bei einer Geradführung mit einem mitlaufenden Band dieses Band auf seiner Außenseite zusätz­ lich gerauht sein, so daß die Faserstränge des Axialgeleges einen Widerstand gegen seitliches Verschieben erhalten.

Auch bei einer Wickelvorrichtung nach den Fig. 6 und 7 kann wenigstens ein zusätzlicher Wickelkopf zum Aufbringen eines zusätzlichen Geleges mit Fasersträngen, die unter einem Winkel von 45° auf dem Wickelkörper verlaufen, vorgesehen sein, wobei über die parallelen Geradführungen auch diese zusätzlichen Wicklungen mit annähernd gleicher Spannung gewickelt werden können, ohne daß die Gefahr einer Einschnürung besteht.

Der Geradführung nach den Fig. 6 und 7 kann eine Tränkvorrichtung nachgeschaltet werden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von Faserringwicklungen mit axial gerichteten Faseranteilen auf runden Wickelkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Achsrichtung der Wickelkörper im Abstand voneinander geführte Faserstränge als Radialwicklung dem Wickelkörper zugeleitet werden, und daß über diese Faserstränge axial gerichtete Faserstränge kontinuierlich herumgewickelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die im Abstand voneinander geführten Faserstränge zusätzlich Faserstränge herumgewickelt werden, die sich gegenläufig kreuzen und unter einem Winkel zwischen 30° und 60° gegen die äußeren Faserstränge geneigt verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Radialwicklung eine Mehrzahl in Achsrichtung in Abstand voneinander geführte Faserstränge vorgesehen sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den äußeren Fasersträngen wenigstens ein Faser­ strang vorgesehen ist, der beim Wickeln in Achsrichtung zwischen den äußeren Fasersträngen hin- und hergeführt wird.

5. Vorrichtung zur Herstellung von Faserringwicklungen mit axial gerichtetem Faseranteil auf Wickelkörpern, gekenn­ zeichnet durch eine Führung (16) für wenigstens zwei äußere in Achsrichtung des Wickelkörpers (2) im Abstand liegende Faserstränge (32, 34) einer Radialwicklung und einen um die Führung drehbaren Wickelkopf für die Faserstränge der Axialwicklung mit wenigstens einem Spulenträger (26) mit einem Faserführungsrohr (28), dessen Mündung in Laufrichtung der Faserstränge der Radialwicklung vor deren Führung liegt und radial einen Abstand von der Drehachse hat, der größer ist als der halbe Abstand der äußeren Faserstränge der Radialwicklung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die äußeren Faserstränge parallel Geradführungen vorgesehen sind, auf deren Außenseiten reibungsarme Auflagen für die Faserstränge vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflagen Rollen vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflagen zwei umlaufende endlose Bänder, Riemen oder Ketten vorgesehen sind, die auf ihrer Außenseite mit Führungen für die äußeren Faserstränge versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Faserstränge (12) der Radialwicklung ein Führungsrechen (16, 18) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens einen zwischen den äußeren Fasersträngen (32, 34) der Radialwicklung verlaufenden Faserstrang eine quer ver­ schiebliche Führung (58) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Faserstränge (12) der Radialwicklung eine in der Dreh­ achse (20) des Wickelkopfes liegende Führungsdüse (10) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkopf unter einem Winkel zur Laufrichtung der äußeren Faserstränge drehbar gelagert ist, der im wesentlichen dem Steigungswinkel der Wicklung auf dem Wickelkörper entspricht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Wickelkopfes relativ zur Laufrichtung der äußeren Faserstränge senkrecht zur Ebene dieser Faserstrange schwenkbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Führungen für die Faserstränge (12) der Radialwicklung in deren Laufrichtung eine Tränkvorrichtung (40-44) nachge­ schaltet ist, die eine Imprägnierwalze (40) aufweist, der jeweils eine die äußeren Faserstränge (32, 34) der Radial­ wicklung spreizende Führung (46, 48) vor- bzw. nachgeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Spreizführungen Walzen (46, 48) vorgesehen sind, die an den beiden Enden Konusflächen (50) aufweisen, auf denen die äußeren Faserstränge (32, 34) der Radialwicklung laufen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von koaxialen Wickelköpfen mit gesonderten Antrieben vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Fadenauslauf eines der Wickelköpfe bzw. einer der Wickelköpfe gesteuert axial verschiebbar ist.

18. Rohrisolierkupplung mit zwei Rohrabschnitten, die an ihren benachbarten Enden mit einem zwischen diesen angeordneten Isolierring aus einem faserverstärkten Kunststoff mit hohem elektrischen Widerstand dichtend in Eingriff stehen und außen mit flanschartigen ringförmigen Vorsprüngen versehen sind, hinter denen die Enden einer den Isolierring über­ greifenden Ringwicklung mit axial gerichteten Faseranteilen auf einem Durchmesser gehalten sind, der kleiner ist als der Außendurchmesser der ringförmigen Vorsprünge, wobei die Fasern der Ringwicklung in eine Kunstharzmatrix eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwicklung (70) ein Gelege mit wenigstens zwei im Abstand der Rückseiten der ringförmigen Vorsprünge (64, 66) liegenden Radialfaser­ strängen (32, 34) und über diese Radialfaserstränge ge­ wickelte achsparallele Faserstränge aufweist.

19. Rohrisolierkupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den äußeren Radialfasersträngen (32, 34) eine Mehrzahl weiterer Radialfaserstränge angeordnet ist.

20. Rohrisolierkupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußeren Radialfaserstränge (32, 34) auf im wesentlichen gleichen Durchmesser nebeneinander auf dem Umfang der Rohrabschnitte (60, 62) aufliegen.