NL8202905A - Werkwijze en inrichting voor het fabriceren van een voorwerp door het wikkelen van filamenten. - Google Patents

Description

50 693 -1- ^..... *

Werkwijze en inrichting voor het fabriceren van een voorwerp door het wikkelen van filamenten.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het fabriceren van een voorwerp onder gebruikmaking van de filamentwikkeltechniek en meer in het bijzonder op een dergelijke werkwijze en inrichting waarbij 5 een betere mogelijkheid wordt verkregen een uniforme band-breedte van de filamenten te handhaven voor het verkrijgen van een optimale sterkte en nauwkeurige afmetingen van het gereed zijnde voorwerp.

Het gebruik van filamentwikkeltechnieken.voor het 10 fabriceren van voorwerpen met een vergrote sterkte neemt steeds meer toe. Dergelijke filament wikkeltechnieken omvat-ten in het algemeen het wikkelen van filamenten met grote l sterkte in een matrix van bindmateriaal om een vorm of doom waarvan de vorm korrespondeert met de gewenste vorm van het 15 gereed zijnde voorwerp en het daarna uitharden van het matrixmateriaal.

Dergelijke filament wikkeltechnieken worden in het algemeen uitgevoerd op bijbehorende machines, die in het algemeen middelen omvatten voor het ondersteunen en draaien 20 van de doom of de vorm, middelen voor het continu impreg- neren van een continue band van filamentmateriaal met een harssamenstelling en een wikkelkop die heen en weer beweegt over de lengte van de doom terwijl hij zowel zijdelings «► als verzwenkbaar beweegt ten opzichte van de doom voor het 25 handhaven van een juiste filamentorrentatie bij het wikkelen van de geimpregneerde filamenten rond de doom.

Het is algemeen bekend dat om ongewenste holle ruimten in het gereedzijnde voorwerp te voorkomen en een voorwerp met nauwkeurige afmetingen te verkrijgen, een 30 nauwkeurige bandbreedte moet worden gehandhaafd tijdens het wikkelproces. Bij bekende filament wikkelprocessen en in-richtingen wordt een wikkeloog gebruikt voor het geleiden van de geimpregneerde filamentband naar de doom. Wanneer hoge filamentdichtheden (filament-met-filamentkontakt) zijn 35 vereist wordt algemeen inge2ien dat een wikkeloog met een gebogen vorm moet worden gebruikt. Het wikkeloog levert een "afgiftehoek" bepaalt door dat deel van de filament- 8202905 m <*i -2- • band dat zich uitstrekt tussen het wikkeloog en de doom en de langsas van dat deel van de band dat het oog binnentreedt. Het is duidelijk dat bij het filamentwikkelen van symmetri-sche vormen zoals cylinders, de afgiftehoek konstant blijft 5 zolang de relatieve standen van het wikkeloog en de draai-ingsas van de cilinder gelijk blijven. Eveneens zal het echter duidelijk zijn dat de afgiftehoek zal varieren bij een vast wikkeloog en doornas indien de dwarsdoorsnedevorm van de doom asymmetrisch is ten opzichte van de wikkelas 10 zoals het geval is wanneer de doom een dwarsdoorsnede heeft in de vorm van een vleugelprofiel. Het is duidelijk dat de variatie in de afgiftehoek van de banden ten opzichte van het wikkeloog, resulteert in een aanmerkelijke verande-ring in de mate van lijnkontakt tussen het gebogen wikkeloog 15 en de banden. Wanneer de banden hoger in het oog worden ge-trokken en de mate van lijnkontakt met het oog toendemt zal de normale kracht op het oog toenemen en daarmee eveneens de component van de oogreactiekracht die werkt naar het midden van de band waardoor de bandbreedte afneemt. Een 20 kleinere afgiftehoek van de band resulteert in een geringer lijnkontakt met het oog, lagere oogreactiekrachten naar het midden van de band zodat de bandbreedte toeneemt. Bij enkele moderne filamentwikkelmachines kan de stand van het wikkeloog continu worden ingesteld tijdens het wikkelproces 25 voor het compenseren van geringe variaties in de afgiftehoek. In het algemeen bezitten echter dergelijke filamentwikkel-inrichtingen niet de mogelijkheid 'de stand van het wikkeloog voldoende in te stellen voor het compenseren van extreme afgiftehoek-variaties, zoals deze zich voordoen bij het 30 wikkelen van grote voorwerpen met een extreme asymmetrie, zoals de hierboven genoemde bladen voor grote windturbines met in doorsnede de vorm van een vleugelprofiel.

. Een doel van de onderhavige uitvinding is daarom het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting 35 voor het filament wikkelen waarbij een uniforme bandbreedte is verzekerd.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke inrichting en werkwijze waarbij de breedte van de filamentband wordt gehandhaafd niet tegen-40 staande een extreme asymmetrie van de dwarsdoorsnede van de 8202905 is. i.

-3- * * doom.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaf-fen van een dergelijke Werkwijze en inrichting die gemakke-lijk geschikt kunnen worden gemaakt voor de bekende filament-5 wikkeltechnieken en inrichtingen.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaf-fen van een dergelijke werkwijze en inrichting waarbij de kosten voor het wikkelen van de filamenten en voor de inrichting slechts weinig worden verhoogd.

10 Volgens de onderhavige uitvinding verschaft deze nu een werkwijze omvattende het verschaffen van een band uit continue langgerekte filamenten, het behandelen van de band met kleefmiddel en het voeren van de band door een wikkeloog voorafgaand aan het wikkelen om een doom, waarbij 15 verder de band wordt getrokken door een geleiding die vast-staat ten opzichte van het wikkeloog volgend op de doorgang van de band door het wikkeloog en voorafgaand aan het wikkelen van de band om de doom.

Elke variatie in de afgiftehoek treedt nu op tussen 20 de geleiding en de doom in plaats van tussen de doom en het wikkeloog. Dientengevolge blijft de afgiftehoek bij het wikkeloog gelijk tijdens het gehele filament wikkelproces waardoor een uniforme bandbreedte wordt verzekerd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de ge-25 leiding een paar in hoofdzaak rechte op afstand van elkaar liggende stangen waar de filamentband tussendoor wordt getrokken zodat variaties in de afgiftehoek vanaf de geleiding niet resulteren in dienovereenkomstige variaties in de dwarsreactiekrachten die door de geleiding worden uitgeoefend 30 op de band, zodat een uniforme bandbreedte is verzekerd.

Bovenstaande en andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving van de bijgaande tekening.

Daarin toont: 35 Fig.l een schematisch aanzicht van de in fig.2 weergegeven inrichting met verder de verschillende geleidings-middelen voor het hanteren van een filamentband en middelen voor het aanbrengen van een kleefmiddel op de band.

Fig.2 een perspektievisch schematisch aanzicht van 40 een filamentwikkelinrichting waarbij de onderhavige uitvin- 8202905 4 K.

-4- \ ϊ ding wordt toegepast, bij gebruik van de inrichting voor het .fabriceren van een voorwerp met in dwarsdoorsnede de vorm van een vleugelprofiel; en

Pig.3 een schematisch perspektivisch aanzicht van 5 een gebogen wikkeloog waardoorheen filamentmateriaal wordt geleid naar een doorn met een asymmetrische dwarsdoorsnede zoals dit wordt gedaan bij een bekende filamentwikkel-werkwijze.

In fig.l is een filamentwikkelinrichting volgens 10 de onderhavige uitvinding in het algemeen aangeduid met 10 en omvat deze een wikkelkop 15, middelen 20 voor het vormen van een aantal filamenten tot een band, middelen 25 voor het behandelen van de filamentband met een kleefmiddel waarbi-j het kleefmiddel wordt aangebracht door de rol of 15 trommel 55 en middelen 30 voor het geleiden van de band naar de wikkelkop. De bandvormmiddelen 20 de kleefmiddel aanbreng-middelen 25 en de geleidingsmiddelen 30 zijn bekend bij de filamentwikkeltechniek en algemeen gebruikelijk bij de bekende filamentwikkelinrichtingen en vormen dus geen deel 20 van de onderhavige uitvinding. De bandvormmiddelen 20 omvat-ten een kam 35 met naar buiten toe lopende tanden waar tussen door een aantal langgerekte filamenten worden getrok-ken, welke filamenten aan de machine worden toegevoerd vanaf een aantal niet weergegeven spoelen op de bekende wijze.

25 De filamenten kunnen bijvoorbeeld bestaan uit de bekende materialen zoals S Glass, E Glass, Graphite, Kevlar, enz.

Stangen 40, 45 en 50 zijn aangebracht voor het hand-haven van een juiste baiidspanning in de nabijheid van de kam. Kleefmiddelaanbrengmiddelen 25 omvatten een grote kleefmiddel-30 toevoerrol 55 die gedeeltelijk is ondergedompeld in een bad 60 met een geschikt kleefmiddel en die'wordt verdraaid door wrijving van de filamenten die in aanraking zijn met het oppervlak van de rol, zodat door de verdraaiing van de rol in het bad 60 het oppervlak ervan continu wordt voorzien 35 van kleefmiddel dat wordt overgebracht op de afzonderlijke filamenten wanneer deze over de rol heen gaan. Na aanbrengen van een geschikt kleefmiddel wordt de filamentband naar de wikkelkop 15 geleid door eerste geleidingsmiddelen 30, omvattende spanstangen 65, 70, 75 aangebracht op een geschikte 40 wijze.

8202905 ,ς.

-5- .

Een vorm 95 is draaibaar ondersteund bij de einden daarvan op een geschikte wijze en wordt verdraaid door niet weergegeven geschikte aandrijfmiddelen zoals een elektro-motor. Een eind van de filamentband is bevestigd aan de 5 vorm zodat door rotatie daarvan de band door de wikkelkop 15 wordt getrokken terwijl de kop 15 heen en weer beweegt over de lengte van de vorm evenwijdig met de wikkelas 97 dus haaks op het vlak van tekening. Hierdoor wordt een aantal op elkaar liggende lagen van de met kleefmiddel be-10 handelde band aangebracht op de vorm, waarbij elke laag een aantal schuine bindingen bevat. Wanneer de vereiste hoeveelheid filamentmateriaal rond de vorm is gewikkeld wordt het verkregen voorwerp uitgehard zodat het kleefmiddel zich kan zetten en de vorm wordt op bekende wijze verwij-15 derd.

Zoals weergegeven in fig.2 omvat de wikkelkop 15 een wagen 100, die zoals boven gezegd, heen en weer kan be-wegen evenwijdig met de wikkelas wanneer de vorm 95 roteert waardoor het filamentmateriaal op de vorm wordt getrokken 20 via de wikkelkop. De wagen 100 omvat een kam 105 met rechtop staande tanden waar de van kleefmiddel voorziene vezels tussendoor worden getrokken, en een wikkeloog 110 waardoorheen de vezels worden getrokken^ Het oog brengt de vezels zijdelings bij elkaar voor het vormen van een band 25 die nagenoeg vrij is van holle ruimten en die kan worden aangebracht op de vorm 95.

Het wikkeloog is gemonteerdop een steun 112 die, tezamen met de kam 105, is gemonteerd op rails 115 die tezamen met de wagen 100 heen en weer kunnen bewegen. De rails zijn 30 gemonteerd op de draaibare ring 120 die op zijn beurt is gemonteerd op de wagen 125 die vertikaal instelbaar is langs vertikale banen 130. De rails zijn voorzien van een aantal op afstand van elkaar en tegenover elkaar staande aanslagen · 133 die de einden van de kam 105 opnemen, waarbij de afstand 35 tussen de kam 105 en het wikkeloog 110 tot op zekere hoogte de breedte van de band bepaalt. Zoals bekend verenigt het oog 110 de vezels door daarop een naar binnen toe gerichte reactiekracht uit te oefenen en wel naar het midden van de band toe ten gevolge van de op de band uitgeoefende belas-40 ting en de hoekverplaatsing van de band bij het gaan door het 8202905 Λ Λ.

-6- oog. Het zal duidelijk zijn dat tengevolge van een soort in elkaar grijpend verband tussen de vezels van de band en het oog 110 bij het varieren van de afgiftehoek de zijdelingse reactiekrachten, uitgeoefend door het oog op de band, even-5 eens zullen varieren.

Zoals weergegeven in fig.3 wordt de vezelband continu rond de vorm 95 gewikkeld waarbij in de stand van de vorm 95 die met gestreepte lijnen is weergegeven, de vorm de filamentband door het oog trekt en het oog de fila-10 menten zijdelings samendrukt tot een nagenoeg continue band daarvan. Indien echter de vorm over 180° wordt verdraaid naar de stand weergegeven met getrokken lijnen, zal de band worden opgetild. Hierdoor wordt het lijnkontakt tussen de band en het oog aanmerkelijk groter waardoor de normaal-15 kracht op het oog wordt vergroot en een toename optreedt in de zijdelingse reactiekrachten die door het oog op de band worden uitgeoefend, waardoor de bandbreedte zal afnemen. Wanneer aangenomen wordt dat de optimale breedte korrespon-deert met de stand van de vorm 95 als aangegeven met streep-20 lijnen, dat wil zeggen een breedte waarbij de filamenten zijdelings in aanraking met elkaar zijn, zal duidelijk zijn ., dat het versmallen van de band op de beschreven wijze nood-zakelijkerwijs zal resulteren in bundeling van de filamenten bij het wikkelen van de band rond de vorm, waardoor 25 spleten zullen optreden tussen de smallere banden resulterend in holle ruimten in het gewikkelde voorwerp en afwijkingen van de gewenste afmetingen van het voorwerp. Hoewel de moge-lijkheid van een vertikale verplaatsing van het wikkeloog 110 met de wagen 125 en van een verdraaiing met de ring 120 30 tot op zekere hoogte een compensatie kan verschaffen voor de afwijking in de hoekstand van de band ten opzichte van het wikkeloog, zoals boven uiteengezet, is vastgesteld dat bij.het wikkelen van voorwerpen met extreme asymmetric zoals beugelprofielen, de bestaande inrichtingen in het algemeen 35 niet in staat zijn een geschikte vertikale beweging van het oog te leveren ofwel is de mate van de mogelijke beweging niet voldoende.

Deze moeilijkheid die zich voordoet bij gebogen wikkelogen wordt* bij de onderhavige uitvinding opgeheven 40 doordat een tweede geleidingsorgaan 135 is aangebracht tus- 8202905 -7- sen het wikkeloog en de vorm/ welk geleidingsorgaan vast-staat ten opzichte van het wikkeloog. Dit tweede geleidingsorgaan geleidt de filamentenband vanaf het wikkeloog en houdt de band gespannen ten opzichte van het wikkeloog onder 5 een hoek, waardoor een konstante afgiftehoek wordt verze-kerd, waarbij de afwikkelhoek die hoek is tussen dat deel van de band dat vanaf het wikkeloog wordt weggetrokken en de langsas van dat deel van de band dat in het wikkeloog wordt getrokken. ‘ 10 Bij de voorkeurs uitvoeringsvorm omvat het tweede . ^geleidingsorgaan een paar op afstand van elkaar staande standen 140 en 145. De afstand,wordt ingesteld op een mini-male afstand om een vrije doorgang te verschaf'fen voor de behandelde banden tussen de stangen. De stangen zijn aange-15 bracht op freemelementen 155 die op zijn beurt zijn gemon-teerd op een steun 160 vastgezet aan de steun 112 van het wikkeloog. Zoals weergegeven in fig.2 kunnen afstandsstuk-ken 165 aanwezig zijn voor het verkrijgen van een optimale afstand tussen het tweede geleidingsorgaan en het wikkel-20 oog.

Bij het wikkelproces, volgend op de doorgang van de filamentenband door het wikkeloog, gaat de band door het tweede geleidingsorgaan. Het zal. duidelijk zijn dat het tweede geleidingsorgaan een konstante afgiftehoek hand-25 haaft ten opzichte van het oog waardoor een uniforme band-breedte wordt gehandhaafd niet tegenstaande variaties in de hoekstand van dat deel van de band dat zich uitstrekt tussen de vorm 95 en de wikkelstangen 140 en 145. Daar de stangen 140 en 145 recht zijn en geen dwarsreactiekrachten 30 uitoefenen op de band zullen variaties in de afgiftehoek vanaf de stangen niet resulteren in enige variatie van de bandbreedte.

-conclusies- 8202905

Claims (3)

1. Werkwijze voor het fabriceren van een voorwerp door het wikkelen van filamenten omvattende de fasen van het verschaffen van een aantal continue langgerekte filamenten, het vormen van een band uit deze filamenten door het 5 samenbrengen ervan in een onderling op afstand van elkaar liggend, evenwijdig verband, het behandelen van de fila-mentenband met een kleefmiddel zodat dit kleefmiddel wordt opgenomen door de filamenten, het doen gaan van de band door een wikkeloog en het wikkelen van de filamenten rond een 10 doom voor het vormen van het voorwerp, met het k e n m e r k, dat volgend op de doorgang van de band door het wikkeloog (110) de band wordt gevoerd door een geleiding (135) die vaststaat ten opzichte van het wikkeloog (110), welke geleiding er voor zorgt dat het wikkeloog (110) een 15 uniforme hoekverplaatsing meedeelt aan de band zodanig dat een uniforme bandbreedte wordt gehandhaafd onafhankelijk van asymmetrische doornvormen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 20 kenmerk, dat de geleiding (135) een paar stangen (140, 145) omvat met op afstand van elkaar liggende delen waar tussen door de band wordt getrokken.

3.lnrichting voor het vormen van een voorwerp 25 door het wikkelen van een aantal vezels rond een vorm onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1, welke inrichting middelen (20) omvat voor het vormen van een aantal filamenten tot een band, een wikkeloog (110) voor het handhaven van de juiste stand van de band ten opzichte van 30 de vorm, eerste middelen (30) voor het geleiden van de filamentenband naar het wikkeloog (110), met het k e n m e r k, dat tweede middelen (135) aanwezig zijn tussen het wikkeloog (110) en de vorm :(95), welke middelen vaststaan ten opzichte van het wikkeloog (110) voor het 35 geleiden van de band vanaf het wikkeloog (110) en het houden 8202905 -9- * ^ A %· m. \ ‘ van de band onder een bepaalde hoek ten opzichte van het wikkeloog (110) waardoor een uniforme afgiftehoek van de band ten opzichte van het oog (110) wordt gehandhaafd wan-neer de band om de vorm wordt gewikkeld. 5 4.1nrichting volgens conclusie 3, m e t het k e n m e r k, dat de tweede geleidingsmiddelen (135) een paar stangen (140, 145) omvatten met op afstand van elkaar liggende delen waar de filamentenband tussendoor wordt gevoerd. 10 5.Werkwijze en inrichting als beschreven en/of weergegeven in de tekening. 8202905