DE4127678A1 - Verfahren und vorrichtung zum bilden eines geflechts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines Geflechts, das zum Bilden eines Flechtstückes dient, das als Kernstruktur von faserverstärkten Kunststoffen dienen kann, für die unter Wärme aushärtende Harze bzw. Duro­ plastharze (nachfolgend als FRP abgekürzt), oder für faser­ verstärkte Kunststoffe, für die thermoplastische Harze (nachfolgende als FRTP abgekürzt) verwendet werden.

Es sind FRP und FRTP bekannt, für die Glasfasergeflechte oder Carbonfasergeflechte in einfacher Form als Kerne verwendet werden. Eine herkömmliche, aus Geflecht aufgebaute Struktur mit komplizierter Form, die als Kern für FRP und FRTP zu ver­ wenden war, wurde durch Kombinieren von mehreren Geflechten verschiedener Form hergestellt.

FRP und FRTP, die mit einer derartigen herkömmlichen, aus mehreren Geflechtsstücken zusammengesetzten Anordnung mit komplizierter Form versehen sind, weisen das Problem auf, daß die Festigkeit der Teile, die den Verbindungsstellen der ein­ zelnen Geflechtsstücke der aus mehreren Geflechten gebildeten Anordnung entsprechen, nicht hoch genug ist, womit einige dieser FRP und FRTP für den praktischen Einsatz nicht ge­ eignet sind.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines Geflechts auf zu­ zeigen, die in der Lage sind, eine Geflechtanordnung mit kom­ pliziertem Aufbau zu bilden, die als Kern für FRP und FRTP dienen kann.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1, 2 und 4. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bil­ den eines geflochtenen Formstückes gelöst, bei dem die Ge­ schwindigkeit des Abziehens nach oben oder unten eines Ge­ flechts während des Flechtvorganges im Zeitablauf variierbar ist, sowie durch eine Flechtvorrichtung, die mit einem zu um­ flechtenden Formkern, der drehbar gehaltert sein kann, und einem Führungsglied, das das störungsfreie Umflechten des Formkerns erlaubt, versehen ist.

Beim erfindungsgemäßen Flechtverfahren ist die Abzugsge­ schwindigkeit nach oben oder unten eines zu bildenden Ge­ flechts im Zeitablauf veränderbar, um so die Dichte des Ge­ flechts und in manchen Fällen die Stärke des Geflechts zu va­ riieren.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Flechtvorrich­ tung, die zur Bildung des erfindungsgemäßen Geflechts verwendet wird;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung ei­ nes Problems, das beim Bilden eines T-förmigen Schlauchgeflechts ohne Verwendung einer zylindrischen Führung auftritt;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Flechtzustan­ des, in dem ein Faden zur Vermeidung dieses Problems angehoben ist;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer zylindrischen Führung;

Fig. 5(1) bis 5(10) Darstellungen zur Erläuterung der Bil­ dung eines geflochtenen Formstücks; und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der räumlichen Be­ ziehung zwischen einem Formkern und der zylindrischen Führung bei der Bildung des geflochtenen Formstücks.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Bilden ei­ nes Geflechts wird nachfolgend in seiner Anwendung zur Bil­ dung eines T-förmigen geflochtenen Schlauchformstücks be­ schrieben.

Zur Ausführung des Flechtverfahrens dienen eine herkömmliche Rundflechtmaschine, ein spezieller Formkern und eine spe­ zielle zylindrische Führung zur Bildung eines T-förmigen, schlauchartigen geflochtenen Formstücks.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die Flechtvorrichtung einen mit einer kreisförmigen Bahn 1 versehenen Tisch auf, auf dem mehrere Spulenträger 2 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn entlang der kreisförmigen Bahn zur Durchführung des Flecht­ vorganges bewegbar sind. Von jeweils auf Spulenträgern aufge­ setzten Spulen abgezogene Fäden F werden auf einem Formkern 3 umeinandergeschlungen, der in der Mitte der kreisförmigen Bahn 1 oberhalb dieser angeordnet ist und anhebbar bzw. ab­ senkbar ist, so daß ein Geflecht gebildet wird. Die Spulen­ träger 2 werden von Antriebszahnrädern, die unter dem Tisch angeordnet sind, in Umdrehung versetzt, während sie sich ent­ lang der kreisförmigen Bahn 1 bewegt. Das Verhältnis zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit der Spulenträger 2 und der Hubgeschwindigkeit des Formkerns 3 kann durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses geändert werden, so daß die Rund­ flechtvorrichtung in der Lage ist, Geflechte zu bilden, die sich voneinander im Winkel zwischen den zueinander angeordne­ ten Fäden unterscheiden. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, wird der bei dieser Ausführungsform verwendete Formkern 3 gebildet, indem Rundrohre in einer dem Buchstaben T ähnlichen Form zu­ sammengefügt werden. Der derart aufgebaute Formkern 3 kann, wie in Fig. 6 dargestellt, ohne weiteres mit seinem Fußteil oder seinem Querstück in vertikaler Stellung an einem durch sein Querstück geführten Faden bzw. Draht o. ä. aufgehängt werden. Der aus einem leichten Material wie etwa Kunststoff gebildete Formkern 3 neigt dazu, von der Spannung der Litzen seitlich wegbewegt zu werden. Daher ist es wünschenswert, den T-förmigen Formkern 3 entsprechend zu belasten, um die seit­ liche Bewegung zu verhindern.

Bei Verwendung des T-förmigen Formkerns 3 ist eine zylindri­ sche Führung 4 erforderlich.

Werden die Fäden F in herkömmlicher Weise ohne Verwendung der zylindrischen Führung 4 verflochten, so wird die Bewegung der Fäden F vom Querstück des Formkerns 3 behindert, wie durch einen Pfeil in Fig. 2 angedeutet. Demgemäß müssen die Litzen F wie in Fig. 3 dargestellt durch die innerhalb der kreisför­ migen Bahn 1 angeordnete zylindrische Führung 4 geführt wer­ den (Fig. 1). Die in Fig. 4 gezeigte zylindrische Führung 4 kann durch eine ringförmige Führung, die auf mehreren Füßen gehaltert ist, ersetzt werden. Die Höhe des oberen Endes der zylindrischen Führung 4, von der Oberfläche des mit der kreisförmigen Bahn 1 versehenen Tisches an gerechnet, ent­ spricht etwa dem 2,5fachen der Höhe der auf den Spulenträgern 2 aufgesetzten Spulen. Oberhalb der zylindrischen Führung 4 kann eine weitere Führung angeordnet sein.

Einzelne Schritte des Verfahrens zur Bildung eines T-förmi­ gen, schlauchartigen, geflochtenen Formstücks werden nachfol­ gend unter Bezug auf Fig. 5 erläutert.

Fig. 5(1) bis 5(10) zeigen die Schritte des Verfahrens zum Bilden eines Geflechts, wobei die Enden des Formkerns 3 mit A, B bzw. C bezeichnet sind.

Zunächst wird der Formkern 3 am Ende A in der in Fig. 5(1) gezeigten Position gehalten. Die Flechtrichtung verläuft senkrecht zur Oberfläche des mit der kreisförmigen Bahn 1 versehenen Tisches. Der Flechtvorgang beginnt am Ende A, und der Formkern wird mit Fortschreiten des Flechtvorganges nach oben bewegt. Gelangt der Flechtpunkt zur Verbindung der rohr­ förmigen Bauglieder des Formkerns 3, wie in Fig. 5(2) ge­ zeigt, wird der Formkern 3 um einen Winkel von 90^o in Rich­ tung der Pfeile in Fig. 5(2) gedreht. Anschließend wird der Flechtvorgang fortgesetzt, wobei der Formkern 3, wie in Fig. 5(3) dargestellt, nach oben bewegt wird, so daß der Flecht­ punkt sich dem Ende B nähert. Gelangt der Flechtpunkt zum Ende B, wie in Fig. 5(4) dargestellt (Fig. 6 zeigt die räum­ liche Beziehung zwischen dem Formkern 3 und der zylindrischen Führung 4 in der in Fig. 5(4) gezeigten Stellung), so wird der Formkern wiederum abgesenkt, wie durch einen Pfeil in Fig. 5(5) dargestellt, womit die Fäden F über das auf dem Formkern 3 gebildete Geflecht geflochten werden. Durch Drehen des Formkerns 3 wird vorzugsweise ein Abschnitt des Geflechts um das Ende B des Formkerns 3 mittels eines Bandes festgehal­ ten, so daß der am Ende B befindliche Abschnitt des Geflechts nicht lose werden kann. Nähert sich der Flechtpunkt wieder der Verbindung der rohrförmigen Elemente des Formkerns 3 an, wie in Fig. 5(6) gezeigt, so wird der Formkern 3 um den Ver­ bindungspunkt um einen Winkel von 90^o in Richtung der Pfeile gedreht. Anschließend nähert sich der Flechtpunkt dem Ende C an, wie in Fig. 5(7) gezeigt. Erreicht der Flechtpunkt das Ende C, wie Fig. 5(8) zeigt, wird der Formkern 3 wiederum aufwärts bewegt, wie durch den Pfeil in Fig. 5(9) darge­ stellt, um den Flechtpunkt auch zum Ende A hin zu bewegen, wobei die Fäden F über das auf dem Formkern 3 gebildete Ge­ flecht geflochten werden, um ein T-förmiges, schlauchartiges, geflochtenes Formstück, wie in Fig. 5(10) gezeigt, zu vollen­ den.

Während des Flechtvorganges wird die Hub- bzw. Absenkge­ schwindigkeit des Formkerns beim Flechten des Zweigstückes des T-förmigen, schlauchartigen, geflochtenen Formteils ent­ sprechend einem Abschnitt des Formkerns 3 um die Verbindungs­ stelle herum variiert, um die Fadendichte in dem Abzwei­ gungsabschnitt einzustellen. Wenn gewünscht wird, die Festig­ keit des Verbindungs- bzw. Abzweigungsbereiches des T-förmi­ gen geflochtenen Formstücks im Verhältnis zu den anderen Ab­ schnitten zu erhöhen, so wird die Hub- bzw. Absenkgeschwin­ digkeit des Formkerns beim Flechten der Verbindungsstelle bzw. Abzweigungsstelle abgesenkt. Soll die Abzweigstelle die­ selbe Fadendichte aufweisen wie die anderen Bereiche, so wird die Hub- bzw. Absenkgeschwindigkeit des Formkerns ent­ sprechend eingestellt.

Das mit dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf gebil­ dete T-förmige, schlauchartige Flechtformstück ist zweilagig aufgebaut. Das T-förmige Flechtformstück muß jedoch nicht un­ bedingt zur Gänze einen zweilagigen Aufbau aufweisen. Es ist auch möglich, das T-förmige Flechtformstück in dem in Fig. 5(8) gezeigten Zustand als fertiggestellt anzusehen. Das T- förmige Flechtformstück mit dem in Fig. 5(8) gezeigten Aufbau hat nur ein Zweigstück entsprechend dem Fuß des Formkerns 3, das einen zweilagigen Aufbau aufweist. Daher wird die Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Formkerns 3 stark erhöht, wenn mög­ lich bis zu einer Geschwindigkeit, die dem Doppelten der Be­ wegungsgeschwindigkeit beim Flechten der anderen Abschnitte des T-förmigen, schlauchartigen Flechtformstücks entspricht, so daß die Fadendichte über das gesamte T-förmige, schlauch­ artige Flechtformstück gleich ist.

Das auf diese Weise gebildete T-förmige Flechtformstück, das den Formkern 3 umhüllt, wird nach einem bekannten Verfahren mit einem Formharz bzw. -kunststoff getränkt, der Formkern wird entfernt, worauf die Innenfläche des T-förmigen schlauchartigen Flechtformstücks, das mit Formharz getränkt ist, endbearbeitet wird, um so das T-förmige schlauch- bzw. rohrförmige, mit Formharz getränkte Flechtformstück fertigzu­ stellen. Handelt es sich bei dem T-förmigen Formkern 3 um ein starres Gebilde, ist es schwierig, den T-förmigen Formkern 3 aus dem T-förmigen, schlauchartigen Flechtformstück zu ent­ fernen. Daher ist vorzugsweise ein faltbarer bzw. zusammen­ legbarer, zusammengesetzter Formkern oder ein aus einem ther­ moplastischen Harz bzw. Kunststoff gebildeter Formkern, des­ sen Schmelzpunkt unter dem des Formharzes liegt, mit dem das T-förmige schlauchartige Flechtformstück getränkt wird, zu verwenden, und der Formkern durch Erwärmen und Schmelzen des­ selben nach dem Tränken des T-förmigen schlauchartigen Flechtformstücks mit Formharz zu entfernen, oder ein aus was­ serlöslichem Harz bzw. Kunststoff gebildeter Formkern zu ver­ wenden und dieser durch Auflösen in Wasser zu entfernen.

Die Abziehgeschwindigkeit für ein geflochtenes Formstück kann im Zeitablauf während des Flechtvorganges variiert werden, bei dem das zu flechtende Formstück von einer herkömmlichen Flachflechtvorrichtung oder Rundflechtvorrichtung gebildet wird, um so eine flache Litze oder eine Rundlitze bzw. Kordel zu flechten, deren Stärke über die Länge variiert.

Wie vorstehende Erläuterung deutlich macht, weist die vorlie­ gende Erfindung folgende Vorteile auf: Die Dichte der Einzelfäden kann beliebig variiert werden, in­ dem die Hub- bzw. Absenkgeschwindigkeit des zu flechtenden Formteiles oder Geflechts während des Flechtverlaufs im Zeit­ ablauf verändert wird, so daß verschiedenartig geflochtene Flechtstücke gebildet werden können. Bei der Bildung eines Formstücks bzw. Flechtstücks mit zusammengesetzten Aufbau, das aus Einzelabschnitten verschiedener Form besteht, kann die Verbindungsstelle der Einzelabschnitte mit derselben Fa­ dendichte gebildet werden wie die Einzelabschnitte selbst, oder mit einer höheren Festigkeit als die einzelnen Ab­ schnitte, so daß ein Flechtstück bzw. geflochtenes Formstück, das in zufriedenstellender Weise für faserverstärkte thermo­ plastische Kunststoffbauteile oder faserverstärkte duropla­ stische Kunststoffbauteile verwendbar ist, direkt geformt werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Bilden eines Geflechts, bei dem die Ge­ schwindigkeit des Aufwärts- bzw. Abwärtsziehens eines zu bil­ denden Geflechts im Zeitablauf variiert wird.

2. Verfahren zum Bilden eines Geflechts zur Bildung eines schlauchartigen Flechtstückes durch eine Rundflechtvorrich­ tung, die mit einer zylindrischen Führung, die oberhalb der oberen Enden von auf Spulenträgern aufgesetzten Spulen ange­ ordnet ist, versehen ist, sowie mit einem Formkern, der durch das Verbinden von Rundrohren in einer dem Buchstaben T oder einem + ähnelnden Form gebildet ist und über dem Mittelpunkt einer Bahn angeordnet ist, wobei dieses Verfahren das Flech­ ten von Fäden auf dem Formkern, der dabei entlang der Achse des Rundrohres angehoben oder abgesenkt wird und das Drehen des Formkernes um die Verbindungsstelle der Rundrohre, um die Position des Geflechts relativ zum Formkern beim Auflaufen des Flechtpunktes auf die Verbindungsstelle zu verändern, um­ faßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Flechtvorgangs die Hubgeschwindigkeit oder die Absenkgeschwindigkeit des Formkerns beim Flechten eines Ver­ zweigungsabschnittes des T- oder +-förmigen, schlauchartigen Flechtstückes entsprechend einem Abschnitt des Formkerns um die Verbindungsstelle variiert wird, um die Fadendichte an dieser Verbindungs- bzw. Abzweigstelle zu regulieren.

4. Rundflechtvorrichtung zum Bilden eines verzweigten schlauchartigen Flechtstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundflechtvorrichtung eine zylindrische Führung (4), die oberhalb von oberen Enden von auf Spulenträgern (2) auf­ gesetzten Spulen angeordnet ist, und einen Formkern (3), der durch Verbinden von Rundrohren in einer dem Buchstaben T oder dem Zeichen + ähnelnden Form gebildet ist und oberhalb des Mittelpunktes einer Bahn (1) der Spulen angeordnet ist, um­ faßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern faltbare oder trennbare Bauglieder umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (3) aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem niedrigen Schmelzpunkt geformt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (3) aus einem wasserlöslichen Kunststoff geformt ist.