DE3735778C2

DE3735778C2 - Fiber winding machine for the production of composite bodies

Info

Publication number: DE3735778C2
Application number: DE19873735778
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Braun
Original assignee: JOSEF BAER MASCHINENFABRIK GMB
Current assignee: JOSEF BAER MASCHINENFABRIK GMBH, 88250 WEINGARTEN,
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2007-10-23
Also published as: DE3735778A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Faserwickelmaschine zur Herstellung von Verbundstoffkörpern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fiber winding machine for Manufacture of composite bodies according to the generic term of claim 1.

Eine solche Faserwickelmaschine ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 44 989 bekannt. Die Möglichkeit zum selbsttätigen Anwickeln ist hierbei dadurch verwirklicht, daß der freie Anfang des Faserstrangs auf eine verschiebbare und getrennt antreibbare Büchse gewickelt wird. Durch das gegenläufige Drehen und Zurückziehen der Büchse wird während des Wickelns der Stranganfang von der Büchse entfernt und nach Fertigstellung des Wickelkörpers das Strangende auf die wieder herangeschobene Büchse aufgewickelt.Such a fiber winding machine is from the German Laid-open specification 33 44 989. The opportunity to automatic winding is achieved by that the free start of the fiber strand on a slidable and separately drivable sleeve wound becomes. By rotating and pulling the During winding, the bushing is the beginning of the strand Bush removed and after completion of the winding body the strand end on the rifle pushed back wound up.

Damit ist zwar mit erheblichem apparativem Aufwand durch das selbsttätige Anwickeln eine gewisse Zeiteinsparung erreicht. Jedoch wird der Wickelvorgang beim Wechseln des Wickeldorns unterbrochen, was die Produktivität in Grenzen hält.This is done with considerable expenditure on equipment automatic start-up saves a certain amount of time reached. However, the winding process when changing the Winding mandrel interrupted, which limits productivity holds.

Andererseits ist aus der US-PS 26 22 810 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln eines produzierten Garns auf Spulen bekannt. Die Spulen werden von zwei Spindeln aufgenommen, die an zwei Schwenkarmen fliegend gelagert sind. Die gemeinsame Achse der Schwenkarme erstreckt sich parallel zu den Spindelachsen. In einer Stellung der Schwenkarme stoßen die Spulen mit ihren freien Enden koaxial aneinander. Durch Schwenken wahlweise eines Armes werden die Spulen voneinander getrennt und der Antrieb der weggeschwenkten Spule abgeschaltet. Während somit die eine Spule weiter bewickelt wird, kann die weggeschwenkte volle Spule gegen eine leere ausgetauscht werden. Ist sodann die leere Spule wieder in ihre Koaxialstellung zur anderen Spule gebracht, läßt man das Garn auf die leere Spule überlaufen und wechselt nun die andere Spule.On the other hand is a device from US-PS 26 22 810 for the continuous winding of a produced yarn known on coils. The coils are made up of two spindles added, which is suspended on two swivel arms are. The common axis of the swivel arms extends parallel to the spindle axes. In a position of Swivel arms hit the coils with their free ends coaxially with each other. By swiveling one arm the coils are separated and the drive of the swiveled away coil turned off. So while one If the coil is wound further, the swung away full The coil can be exchanged for an empty one. Then is that empty coil in its coaxial position to the other Bring the bobbin, let the yarn on the empty bobbin overflow and now changes the other coil.

Der Spulenwechsel erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung von Hand. Seine Automatisierung ist insofern erschwert, als der Bewegungsbereich eines hierfür erforderlichen Greifers von dem jeweils anderen Schwenkarm gekreuzt wird.The spool change takes place in this known device by hand. Its automation is difficult in that as the range of motion of one necessary for this Gripper crossed by the other swivel arm becomes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine voll selbsttätige Faserwickelmaschine zu schaffen, die sich für die Massenherstellung von Verbundstoffkörpern einsetzen läßt und eine größere konstruktive Freizügigkeit hinsichtlich der Gestaltung derjenigen Maschinenteile zuläßt, welche die bewickelten Wickeldorne abnehmen und wegtransportieren sowie die leeren Wickeldorne zuführen und ansetzen.The invention has for its object a full to create automatic fiber winding machine that is suitable for use the mass production of composite bodies leaves and greater constructive freedom of movement with regard to the design of those machine parts allows which remove the wound mandrels and Transport away and feed the empty mandrels and start.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei wird von dem an sich bekannten Prinzip Gebrauch gemacht, zwei Wicklungsträger, nämlich die Wickeldorne, koaxial aneinanderzufügen und sie mit gleicher Drehzahl laufen zu lassen, so daß die Faserstränge ohne Unterbrechung von einen Wickeldorn auf den anderen übergeleitet werden können. Im Vergleich zu der bekannten Aufspulmaschine werden die fliegend gelagerten Wickeldorne jedoch um vertikale Achsen geschwenkt. Man kann sie daher zum Auswechseln in jede beliebige vom Wickelplatz weg weisende Richtung stellen. Das schafft Platz für den Einsatz von Vorrichtungen, welche die bewickelten Dorne selbsttätig abnehmen und die leeren Dorne aufsetzen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die genannten Vorrichtungen dann am einfachsten sind und besonders rationell arbeiten, wenn sie nur eine dieser Funktionen erfüllen. Es ist daher von größtem Vorteil, stets in einer bestimmten Winkelstellung des Lagerstockoberteils bzw. der betreffenden Spindel den bewickelten Dorn mittels einer ersten Vorrichtung abzunehmen und in einer anderen Winkelstellung mit einer zweiten Vorrichtung die leeren Dorne aufzustecken. Das ermöglicht eine ungehinderte Zu- und Wegförderung.This object is achieved by the features of Claim 1 solved. Here is known from the Principle used, two winding carriers, namely the mandrels, coaxially join them and with them run at the same speed so that the fiber strands without interruption from one winding mandrel to the other can be transferred. Compared to the known The winding-mounted winding mandrels become a winding machine however pivoted about vertical axes. You can therefore use it for Replace in any one facing away from the changing area Set direction. This creates space for the use of Devices that the wound mandrels automatically remove and put on the empty mandrels. It is too take into account that the devices mentioned then on are the simplest and work particularly efficiently if they perform only one of these functions. It is therefore the greatest Advantage, always in a certain angular position of the Stockstock top or the relevant spindle remove wound mandrel using a first device and in a different angular position with a second one Fix the empty mandrels. This allows an unimpeded supply and removal.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Lagerstockoberteile mehrere um die vertikalen Achsen gegeneinander winkelversetzt angeordnete Spindeln mit eigenen Antrieben aufweisen. Der Winkelversatz ist an sich beliebig, jedoch wird man vorzugsweise 90° oder 180° wählen. Eigene Antriebe für jede Spindel eines Lagerstockoberteils erlauben es, die jeweils ausgeschwenkte Spindel stillzusetzen und den Wickeldorn zu wechseln, solange die andere Spindel produktiv läuft. Damit beschränkt sich die zum Wechseln des Wickelkörpers erforderliche Zeit im wesentlichen auf das Wenden des Oberteils. Das Abbremsen der Spindel, der eigentliche Wechsel des Wickelkörpers und das Wiederhochlaufen auf Sollgeschwindigkeit kann in der gewendeten Stellung der betreffenden Spindel erfolgen. Somit ist ein kontinuierlicher Betrieb einer solchen Faserwickelmaschine auch bei extrem kurzen Wickelzeiten möglich.Another improvement is that the Stock tops several around the vertical axes Spindles arranged offset from each other with their own Have drives. The angular offset is arbitrary in itself, however, one will preferably choose 90 ° or 180 °. Own Allow drives for each spindle of an upper bearing part it to stop the swiveled out spindle and the Change mandrel as long as the other spindle is productive running. So that is limited to changing the Time required essentially on the winding body Turn the top. Braking the spindle, the actual change of the winding body and that Reboot to target speed can be in the turned position of the spindle concerned. Consequently is a continuous operation of one Fiber winding machine even with extremely short winding times possible.

Bei längeren Wickeldornen und hohen Faserstrang-Zugkräften mag es erforderlich sein, die Wickeldorne an der Stoßstelle formschlüssig ineinandergreifen zu lassen. Beispielsweise kann ein Kegel am einen Wickeldorn angebracht sein, der von einer hohlkegeligen Ausnehmung am anderen Wickeldorn aufgenommen wird. Um die axiale Eingreifbewegung ausführen zu können, muß wenigstens einer der Lagerstöcke in Richtung des Abstandes zum anderen Lagerstock bewegbar sein. With longer mandrels and high fiber strand tensile forces it may be necessary to use the mandrels at the joint to interlock positively. For example For example, a cone can be attached to a mandrel that is from a hollow tapered recess on the other mandrel is recorded. To perform the axial engagement movement too can, at least one of the bearings in the direction of Distance to the other stock moving.

Es wurde schon erwähnt, daß das Abtrennen der Faserstränge, die schräg über die Stoßstellen der Wickeldorne laufen, eine Voraussetzung für das Auswechseln der letzteren ist. Um diesen Trennvorgang zu erleichtern, wird vorgeschlagen, daß die Wickeldorne im Bereich ihrer Stoßstelle einen Umfangsspalt aufweisen und daß eine Schneidvorrichtung mit wenigstens einem in diesen Spalt eintauchenden Messer vorgesehen ist. Der Spalt kann eine im Randbereich des Wickeldorns angeordnete Umfangsnut sein oder dadurch entstehen, daß wenigstens einer der zusammenstoßenden Wickeldorne im Endbereich einen kleineren Durchmesser hat, so daß sich beim Zusammenstoßen ein Umfangsspalt bildet. Das Abschneiden der Faserstränge erfolgt durch kurzzeitiges Eintauchen des Messers in die Nut, solange sich die Wickeldorne noch drehen. Die Schneidvorrichtung kann selbsttätig programmgesteuert arbeiten und mit von Zeit zu Zeit selbsttätig wechselnden Messerklingen ausgestattet sein.It has already been mentioned that the separation of the Fiber strands that slant across the joints of the Winding mandrels run, a prerequisite for replacement the latter is. To facilitate this separation process, it is proposed that the mandrels in the area of their Have a circumferential gap and that a Cutting device with at least one in this gap immersing knife is provided. The gap can be one be arranged in the peripheral region of the mandrel circumferential groove or arise from the fact that at least one of the colliding mandrels in the end area has a smaller diameter so that when colliding forms a circumferential gap. Cutting the fiber strands is done by briefly immersing the knife in the Groove while the mandrels are still turning. The Cutting device can be automatically program controlled work and with automatically changing from time to time Knife blades.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigtEmbodiments of the invention are as follows explained using the schematic drawing. In detail shows

Fig. 1 die Draufsicht eines Lagerstocks mit um 90° schwenkbarem Oberteil, Fig. 1 is a plan view of a warehouse stocks with 90 ° swiveling top part,

Fig. 2 die Draufsicht eines Lagerstocks mit ebenfalls um 90° schwenkbarem Oberteil und mit zwei um 90° gegeneinander versetzten Spindeln, Fig. 2 is a plan view of a warehouse floor, also with 90 ° swiveling top part and with two 90 ° offset from each other spindles,

Fig. 3 die Draufsicht eines Lagerstocks mit um 180° schwenkbarem Oberteil und zwei nach entgegengesetzten Richtungen abstehenden Spindeln, Fig. 3 is a plan view of a bearing with Stocks 180 ° swiveling top part and two protruding in opposite directions spindles,

Fig. 4 die Draufsicht einer Faserwickelmaschine mit zwei Lagerstöcken gemäß Fig. 3 zum abwechselnden Bewickeln zweier Wickeldorne in verschiedenen Betriebsstellungen und Fig. 4 is a plan view of a fiber winding machine with two bearings according to FIG. 3 for alternately winding two mandrels in different operating positions and

Fig. 5 die Draufsicht einer Faserwickelmaschine mit zwei Lagerstöcken gemäß Fig. 1 und einer hin und her beweglichen Wechselvorrichtung in sechs verschiedenen Betriebsstellungen. Fig. 5 is a plan view of a filament winding machine with two support sticks according to FIG. 1 and a back and forth movable changing device in six different operating positions.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Beispiele von Lagerstöcken, die zur Erleichterung des Auswechselns der Wickeldorne besonders ausgebildet sind. Der Lagerstock nach Fig. 1 hat ein Unterteil 10 und ein um eine vertikale Achse um 90° schwenkbares Oberteil 11. Die Spindel ist zur Aufnahme eines Wickeldorns 12 ausgestattet und angetrieben, so daß zwei solcher Lagerstöcke bei der gemäß Fig. 5 noch zu beschreibenden Faserwickelmaschine verwendet werden können. Figs. 1 to 3 show examples of bearing sticks, which are specially adapted to facilitate the replacement of the mandrels. The bearing floor according to Fig. 1 has a lower part 10 and a pivotable about a vertical axis by 90 degrees upper part 11. The spindle is equipped and driven to receive a winding mandrel 12 , so that two such bearing blocks can be used in the fiber winding machine to be described in accordance with FIG. 5.

Das in gleicher Weise drehbare Oberteil des Lagerstocks nach Fig. 2 hat zwei rechtwinklig zueinander stehende Spindeln, die zur Aufnahme von Wickeldornen 13 und 14 bestimmt sind. Die beiden Spindeln haben getrennte, voneinander unabhängig steuerbare Antriebe. Der Wechsel der Wickeldorne erfolgt in diesem Beispiel abwechselnd an der Vorder- und Rückseite der Maschine.The upper part of the bearing block according to FIG. 2, which can be rotated in the same way, has two spindles which are at right angles to one another and are intended for receiving mandrels 13 and 14 . The two spindles have separate drives that can be controlled independently of each other. In this example, the mandrels are changed alternately on the front and rear of the machine.

Gemäß Fig. 3 stehen getrennt antreibbare Spindeln nach entgegengesetzten Richtungen von dem Oberteil des Lagerstocks ab, das sich um 180° hin und her oder voll durchdrehen läßt.According to FIG. 3, separately drivable spindles protrude in opposite directions from the upper part of the bearing block, which can be rotated back and forth or fully through 180 °.

Anhand der Fig. 4 wird die Wirkungsweise einer Faserwickelmaschine mit zwei Lagerstöcken gemäß Fig. 3 erläutert. Zur Verdeutlichung sind in dieser Figur die leeren und die bewickelten Wickeldorne unterschiedlich gezeichnet. Es sind nur die Oberteile 15 und 16 der Lagerstöcke dargestellt.The mode of operation of a fiber winding machine with two bearing blocks according to FIG. 3 is explained with reference to FIG. 4. For the sake of clarity, the empty and the wound winding mandrels are drawn differently in this figure. Only the upper parts 15 and 16 of the bearing blocks are shown.

In der Betriebsstellung nach Fig. 4a stoßen die einander zugewandten Wickeldorne 17 und 18 mit ihren Enden aneinander. Der Wickeldorn 18 ist fertig bewickelt und der Faserstrang wurde soeben auf den leeren Wickeldorn 17 übergeleitet. Auf die gegenüberliegende Spindel des Oberteils 16 ist ein leerer Wickeldorn 19 bereits aufgesetzt, diese Spindel wird jetzt hochbeschleunigt, während die zweite Spindel des Oberteils 15 stillsteht und gerade mit einem neuen Wickeldorn 20 bestückt wird.In the operating position according to Fig. 4a, the mutually facing winding mandrels 17 and 18 abut with their ends against each other. The winding mandrel 18 has already been wound and the fiber strand has just been transferred to the empty winding mandrel 17 . An empty winding mandrel 19 has already been placed on the opposite spindle of the upper part 16 , this spindle is now accelerated rapidly, while the second spindle of the upper part 15 is stationary and is being fitted with a new winding mandrel 20 .

Durch eine Längsbewegung eines Lagerstocks werden nun die beiden Wickeldorne 17 und 18 voneinander getrennt und dann macht das Oberteil 16 seine 180°-Wendebewegung. Dadurch kommt der inzwischen mit gleicher Geschwindigkeit umlaufende Wickeldorn 19 in Gegenüberstellung zum Wickeldorn 17 und wird dann an diesen herangeschoben. Den Wendevorgang zeigt Fig. 4b.The two winding mandrels 17 and 18 are separated from one another by a longitudinal movement of a bearing block and then the upper part 16 makes its 180 ° turning movement. As a result, the winding mandrel 19 , which is now rotating at the same speed, comes into opposition to the winding mandrel 17 and is then pushed towards it. The turning process, Fig. 4b.

Während nun die Bewicklung des Wickeldorns 17 fortgesetzt und schließlich der Faserstrang auf den Wickeldorn 19 übergeleitet wird, kommt die Spindel des Wickeldorns 18 zum Stillstand und dieser kann abgenommen werden. Es folgen dann entsprechende Wende- und Wechselvorgänge des Oberteils 15 und seiner Wickeldorne.While the winding of the winding mandrel 17 now continues and the fiber strand is finally transferred to the winding mandrel 19 , the spindle of the winding mandrel 18 comes to a standstill and this can be removed. Corresponding turning and changing operations of the upper part 15 and its winding mandrels then follow.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Faserwickelmaschine mit zwei einfacheren Lagerstöcken gemäß Fig. 1, die je eine Spindel haben und um 90° drehbar sind. Zur besseren Orientierung ist in den sechs Einzelfiguren a bis f das Maschinenbett durch einen rechteckigen Rahmen angedeutet. An den Spindeln der beiden Oberteile 21 und 22 sind gemäß Fig. 5a zwei zusammenstoßende Wickeldorne 23 und 24 angesetzt. Der Wickeldorn 24 ist voll bewickelt. Der Faserstrang läuft derzeit auf den Wickeldorn 23. Zum Wickeldornwechsel dient ein Greifwagen 25 mit zwei Fächern 26 und 27 zur Aufnahme von Wickeldornen. Der Greifwagen befindet sich in seiner linken äußeren Position. Hier wird gerade das linke Fach 27 mit einem leeren Wickeldorn 28 beladen. Fig. 5 shows, finally, a filament winding machine with two simpler bearing sticks according to FIG. 1, each having a spindle and by 90 ° are rotatable. For better orientation, the machine bed is indicated by a rectangular frame in the six individual figures a to f. 5a two colliding winding mandrels 23 and 24 are according to the spindles of the two shells 21 and 22 Fig. Recognized. The winding mandrel 24 is fully wound. The fiber strand currently runs on the winding mandrel 23 . A gripping carriage 25 with two compartments 26 and 27 serves to accommodate winding mandrels for changing the mandrel. The gripping carriage is in its left outer position. Here the left compartment 27 is being loaded with an empty winding mandrel 28 .

Das rechte Oberteil 22 schwenkt nun nach vorhergehender Trennung der beiden Wickeldorne in die Stellung gemäß Fig. 5b. Der nach rechts herübergefahrene Greifwagen 25 nimmt den fertigen Wickeldorn 24 in sein Fach 26 auf und bewegt sich dann in seine äußerste rechte Position nach Fig. 5c weiter. Hier wird der leere Wickeldorn 28 an die Spindel angesetzt und der fertige Wickeldorn 24 entnommen. Während dessen wird die Bewicklung des Wickeldorns 23 fortgesetzt und das Oberteil 22 schwenkt zurück und fügt den leeren Wickeldorn 28 an. Ist der Dorn 23 fertig, wird der Fadenstrang auf den Dorn 28 übergeleitet und der Greifwagen 25 fährt zur Aufnahme eines weiteren leeren Wickeldorns 29 in seine äußerste linke Stellung zurück, was in Fig. 5d dargestellt ist.The right upper part 22 now pivots after the previous separation of the two mandrels into the position shown in FIG. 5b. The gripping carriage 25 moved over to the right receives the finished winding mandrel 24 in its compartment 26 and then moves further into its rightmost position according to FIG. 5c. Here the empty winding mandrel 28 is attached to the spindle and the finished winding mandrel 24 is removed. During this, the winding of the winding mandrel 23 is continued and the upper part 22 swings back and adds the empty winding mandrel 28 . When the mandrel 23 is finished, the thread strand is transferred to the mandrel 28 and the gripping carriage 25 moves back to its leftmost position to receive another empty winding mandrel 29 , which is shown in FIG. 5d.

Es folgt nun gemäß Fig. 5e das Ausschwenken des Oberteils 21 und die Übernahme des fertigen Wickeldorns 23 in das Fach 26. Nun rückt der Greifwagen gemäß Fig. 5f um eine Position nach rechts weiter, so daß der leere Wickeldorn 29 an die Spindel angesetzt werden kann. Nach Zurückschwenken des Oberteils 21 wird der Faden auf den Wickeldorn 29 übernommen. Der Greifwagen 25 fährt in die Stellung nach Fig. 5c, lädt den Wickeldorn 23 ab und holt sich einen neuen Wickeldorn wie in Fig. 5a gezeigt. Sodann wiederholt sich das Spiel in der beschriebenen Weise.There now follows as shown in FIG. 5e, the pivoting of the upper part 21 and the takeover of the finished winding mandrel 23 in the compartment 26. Now, the gripping carriage moves 5f of FIG. One position further to the right, so that the empty mandrel 29 can be attached to the spindle by. After swiveling back the upper part 21 , the thread is taken over on the winding mandrel 29 . The gripping carriage 25 moves into the position according to FIG. 5c, unloads the winding mandrel 23 and fetches a new winding mandrel as shown in FIG. 5a. The game is then repeated as described.

Claims

1. Fiber winding machine for the production of composite bodies by winding preferably several plastic-impregnated fiber strands on winding mandrels with the possibility of automatic winding, characterized in that two bearing blocks ( 10 ) with upper parts ( 11 ; 15 , 16 ; 21 , 22 ) rotatable about vertical axes are provided are that each upper part has at least one horizontal spindle with its own drive, that at least one winding mandrel ( 12 ; 13 , 14 ; 17 , 18 ; 19 , 20 ; 23 , 24 ) can be received at one end on each spindle and that by rotating the The upper parts of each winding mandrel can optionally be brought into an exchange position or into a position in which it coaxially abuts the winding mandrel of the other bearing with end sections of the same diameter.

2. fiber winding machine according to claim 1, characterized characterized in that in the case of several against each other offset spindles per bearing each winding mandrel of the one bearing optionally with each winding mandrel of the other Bearing can be brought into a coaxial position.

3. fiber winding machine according to claim 1, characterized characterized in that the mandrels at the joint interlock positively.

4. fiber winding machine according to claim 3, characterized characterized in that at least one of the bearings in Direction of the distance to the other bearing is movable.

5. fiber winding machine according to claim 1, characterized characterized in that the mandrels in the area of their Joint, form a circumferential gap and that a Cutting device with at least one in this gap immersing knife is provided.