DE3618254C2 - Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Formkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Formkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der GB-PS 20 01 400 ist eine Vorrichtung beschrieben (in Fig. 6 dargestellt), die sich zur Herstellung von Bürsten­ dichtungen eignet, wobei ein ringförmiger Kern in Rollen drehbar gelagert wird und im Bereich seines radial äußeren Randes an seinen beiden Stirnseiten zwei ringförmige Seiten­ platten trägt. Der Kern wird so angeordnet, daß er durch einen ringförmigen Fadenträger hindurchverläuft, der kanal­ artig ausgebildet und auf welchen ein kontinuierlicher Faden aus metallenem Borstenmaterial aufgewickelt ist. Der Fadenträger ist in einer Mehrzahl von Rollen drehbar gelagert, von dem eine mit einer Antriebswelle gekuppelt ist, um den Fadenträger anzutreiben, und eine ähnliche Antriebsanordnung wird auch zum Antrieb der Rollen ver­ wendet, welche den Kern tragen. Durch die Drehung des Kerns und des Fadenträgers wird das Borstenmaterial über einen die Fäden spannenden Gleitkörper kontinuierlich vom Fadenträger zugeführt und derart auf den Kern aufgewickelt, daß das Borstenmaterial die äußeren Seitenflächen der Seitenplatten überdeckt.

Diese Vorrichtung weist, obwohl sie brauchbare Dichtungen herstellt, aufgrund ihrer Konstruktion eine Anzahl von Nach­ teilen auf. Auf dem Fadenträger werden mehrere Fäden des Borstenmaterials miteinander gebündelt, was zu einer ungleich­ mäßigen Spannung, zu gegenseitigen Überlappungen und zu Draht­ brüchen führt. Der Gleitkörper neigt dazu, die Fäden im Betrieb ruckartig stocken und gleiten zu lassen, was wiederum zu ungleichmäßiger Spannung und zu Brüchen führt. Die unregel­ mäßige Bewegung des Gleitkörpers hat auch eine mangelhafte Beherrschung der Winkellage der Fäden zur Folge. Die Fäden werden beim Aufwickeln um enge Radien gezogen, was eine nach­ folgende Wärmebehandlung erforderlich macht, um die Tendenz zum Wiederaufbiegen und Abstehen der Fäden in der fertigen Bürste wieder zu beseitigen.

Das oben erwähnte Patent beschreibt auch einen alter­ nativen Wickelmechanismus, der zur Beschleunigung des Wickelvorgangs mehrere Fäden verwendet (in Fig. 7 dar­ gestellt). Bei dieser Bauform sind acht Fadenspulen auf dem Fadenträger montiert und jede Spule führt einen Faden aus Borstenmaterial zum Aufwickeln auf den Kern zu. Die Fäden von den Spulen werden durch Führungen in einer Seite der Seitenplatten des Spulenträgers hindurchgeführt, um sicher­ zustellen, daß sie stets in der gleichen Ebene auslaufen, um Schwankungen des Wicklungswinkels beim Abwickeln der Spulen zu vermeiden.

Der Spulenträger ist an einer Stelle mit einem Scharnier­ gelenk versehen und weist eine Verriegelung auf, damit er geöffnet werden kann, um den ringförmigen Kern in sein Inneres einführen zu können.

Dieser alternative Aufwickelmechanismus überwindet eine Anzahl der mit der zuerst beschriebenen Vorrichtung ver­ bundenen Probleme, jedoch bleiben immer noch einige Probleme ungelöst und einige weitere kommen neu hinzu. Die Fäden werden immer noch über enge Radien gezogen, was nach wie vor eine nachfolgende Wärmebehandlung erforderlich macht, und es können auch immer noch Drahtbrüche vorkommen. Außerdem ist der Fadenträger beträchtlich kompliziert und schwierig mit den Spulen mit dem Fadenmaterial zu beschicken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Bürstendichtungen zu schaffen, welche die bei bekannten Vorrichtungen auftretenden Probleme möglichst vollständig bewältigt, und somit bei einfachem Aufbau ungleichmäßige Spannungen beim Wickeln und Drahtbrüche weitgehend vermeidet und auch keine anschließende Wärmebehandlung erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Die Ausbildung eines Fadenführungsorgans mit zwei den Faden zwischen sich einklemmenden Klemmrollen ist aus der DE-PS 3 82 384 bereits bekannt, die eine Vorrichtung zum Bewickeln von ringförmigen Körpern betrifft, bei welcher der Faden allerdings nicht von einer Spule hier zugeführt wird, sondern in einer Vorratsbüchse innerhalb des ringförmigen Trägers bevorratet und durch eine Führungsmuffe hindurch herausgeführt und sodann zwischen den beiden Klemmrollen hindurch und über weitere Führungsrollen geführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 der anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Die Fig. 6 und 7, die bekannten Stand der Technik zeigen, sind eingangs schon erläutert worden. In den Fig. 1 bis 5 zeigen:

Fig. 1 eine Ringwickelmaschine in grund­ sätzlicher Darstellung, wobei die Erfindung in einer vereinfachten Form realisiert ist,

Fig. 2 die Erfindung in gegenüber Fig. 1 näheren Einzelheiten,

Fig. 3 die Erfindung im Querschnitt in Richtung der Pfeile A-A in Fig. 2, und

die Fig. 4 und 5 eine Linkswicklung bzw. eine Rechts­ wicklung.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Toroidwickelmaschine 10, bei welcher die Erfindung realisiert ist. Ein ringförmiger Kernkörper 12 ist mittels angetriebener Rollen 14 drehbar gelagert und trägt zwei nicht dargestellte ringförmige Seitenplatten, die nahe seines radial äußeren Randes an seinen beiden Stirnflächen angeordnet sind. Der Kernkörper 12 verläuft dabei durch einen ringförmigen Fadenträger 16 hin­ durch, auf welchem ein oder mehrere Fadenzuführer 18 angeordnet sind, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Der Fadenträger 16 ist mittels einer nicht dargestellten Anzahl von Rollen drehbar gelagert, von denen eine oder mehrere angetrieben werden. Der Fadenträger 16 ist mit einem Scharniergelenk und einem Verschluß 24 versehen, um ihn öffnen zu können, damit der ringförmige Kernkörper 12 in sein Inneres eingeführt werden kann.

Durch Drehen des Kernkörpers 12 und des Fadenträgers 16 wird ein Faden aus Borstenmaterial 26 kontinuierlich vom Fadenzuführer 18 zugeführt und auf den Kernkörper 12 auf­ gewickelt, so daß er dessen Außenfläche überdeckt.

Nunmehr wird auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Dort sind sechs Fadenzuführer 18 dargestellt, die mit gegen­ seitigen Umfangsabständen in kreisförmiger Anordnung auf dem Träger 16 angeordnet sind. Jeder Fadenzuführer weist eine Spule 28, auf welcher Borstenmaterial 26 aufgewickelt ist, zwei als Klemmrollen ausgebildete Führungsrollen 30, durch welche der Faden hindurchläuft, einen Gestellteil 32, auf welchem sowohl die Spule 28 als auch die Führungsrollen 30 jeweils drehbar montiert sind, und einen ringförmigen Führungskörper 34 auf, der durch den radial innersten Teil des Trägers 16 gebildet und mit einer gekrümmten Führungs­ fläche 36 versehen ist. Die Spule 28 kann mittels eines Achsbolzens 38 und eines Sicherungsstifts 40 gemäß Fig. 2 oder in anderer üblicher Weise im Gestellteil 32 gelagert sein. Die Führungsrollen 30 sind jeweils auf Achszapfen 42, die als Teil des betreffenden Gestellteils 32 ausgebildet sind, aufgesetzt und mittels eines Federrings 44 oder anderer üblicher Sicherungsmittel darauf arretiert. Die Drehachse 46 der Führungsrollen verläuft etwa senkrecht zur Drehachse 48 der Spule, aber seitlich dazu versetzt.

Vorzugsweise sitzt die Spule 28 mit einem schwachen Festsitz auf dem Achsbolzen 38 , so daß der Drehung der Spule 28 mindestens teilweise ein Widerstand entgegen­ gesetzt und das Fadenmaterial 26 bei der Zuführung zum Formkörper 12 gespannt wird.

Die Gestellteile 32 können als einstückige Teile des Trägers 16 ausgebildet sein, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, oder sie können als gesonderte Bauteile ausgebildet und mittels üblicher Befestigungsmittel am übrigen Träger befestigt sein. Die Führungsrollen 30 können im Bereich ihres Umfangs mit einem elastischen Überzug 50, beispielsweise aus Gummi, versehen sein, um das Fadenmaterial 26 fest zwischen den Rollen 30 zu halten.

Im Betrieb wird ein Faden des Borstenmaterials 26 von der Spule 28 abgenommen und läuft durch die Führungsrollen 30 hindurch, bevor er mit einem Umschlingungswinkel Φ über die Führungsfläche 36 gleitet und zum Formkörper 12 zugeführt wird. Während sich das Fadenmaterial 26 von der Spule 28 abwickelt, läuft es vom einen Spulenende zum anderen Spulenende hin und her, so daß sich der Zulaufwinkel R, wie in Fig. 2 gezeigt ist, jeweils zwischen R max und Null ändert. Es ist klar, daß der Winkel R max dadurch auf ein Minimum verringert wird, daß die Führungsrollen 30 in der Mitte der Spulenlänge angeordnet werden. Da der Durchmesser der Fadenmaterialwindungen auf der Spule 28 mit dem zunehmenden Abwickeln von der Spule abnimmt, nimmt der Umschlingungs­ winkel Φ des Fadenmaterials 26 beim Hinübergleiten über die Führungsfläche 36 zu, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Ein Hauptvorteil der Vorrichtung liegt darin, daß sie sowohl Rechtswicklungen (Fig. 4) als auch Linkswicklungen (Fig. 5) herstellen kann. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß die Drehrichtung des Trägers 16 (Pfeil D in Fig. 2) umgekehrt wird. Der Formkörper 12 wird, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, jeweils in der gleichen Richtung gemäß Pfeil C gedreht, aber zur Herstellung einer Rechtswicklung gemäß Fig. 4 wird der Träger 16 (Fig. 2) in der einen Richtung des Doppelpfeils D und zur Herstellung einer Linkswicklung (Fig. 5) wird der Träger 16 in der anderen Richtung des Doppelpfeils D gedreht.

Ein Beispiel eines Fadenmaterials 26, das zur Her­ stellung von als Dichtungen für Hochtemperaturanwendungen einzusetzenden Bürstendichtungen verwendet werden kann, ist eine unter dem Handelsnamen "Haynes 25" verkaufte Nickellegierung. Es hat sich gezeigt, daß für einen Faden 26 mit einem Durchmesser von 0,07 mm der Winkel R, unter welchem der Faden die Spule verlassen kann, bis zu 44° betragen kann und der Krümmungsradius der Führungsfläche 36 nur 6 mm zu betragen braucht, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung des Fadenmaterials 26 zur Beseitigung irgendwelcher Aufbiege­ tendenzen des Materials in der fertigen Dichtung erforderlich ist. Es ist jedoch klar, daß diese Winkel und Radien je nach den Eigenschaften des verwendeten Fadenmaterials unterschied­ lich sind.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadens auf einen Formkörper, mit

• a) einem drehbaren ringförmigen Träger mit zugeordneten Drehantriebsmitteln,
• b) mindestens einem Fadenzuführer mit einer das Faden­ material tragenden und drehbar auf dem Träger gelagerten Spule,
• c) Antriebsmitteln zur Bewegung des Formkörpers relativ zum Träger entlang eines durch den Träger hindurch­ verlaufenden Pfades, und
• d) einer auf dem Träger angeordneten Fadenführungseinrichtung mit zwei hinter­ einander angeordneten Fadenführungsorganen, von denen das erste den Faden von der Spule zum zweiten Fadenführungs­ organ und dieses den Faden zum Formkörper führt,

dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Fadenführungsorgan zwei Führungsrollen (30) aufweist, zwischen welchen der Faden (26) hindurchverläuft und die als den Faden zwischen sich einklemmende Klemm­ rollen ausgebildet sind,
daß weiter das zweite Fadenführungsorgan als Ring­ körper (34) mit gewölbter Führungsfläche (36) ausgebildet ist, über welche der Faden (26) läuft,
und daß der Ringkörper (34) durch den radial innersten Teil des Trägers (16) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (30) in der Mitte der Länge der Spule ( 28) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (30) jeweils an ihrem Außenumfang mit einem elastischen Überzug (50) versehen sind.