NO154191B - Anordning til styring av et fiberb¨nd f¯r det vikles rundt en form - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning til styring av et fiberbånd før det vikles rundt en form.

Fibervikleteknikkens popularitet i forbindelse med produksjon av ferdige artikler med øket styrke tiltar jevnt. En slik teknikk omfatter i hovedsak vikling av høystyrkefibre som er anordnet i en bindemiddelmatrise rundt en form eller kjerne av samme fasong som det ferdige produkt, med påfølgende herding av matrisematerialet.

Fibervikling utføres vanligvis på et tilknyttet maskineri som i hovedsak omfatter innretninger for fastholding og drei-ning av kjernen eller formen, innretninger for kontinuerlig impregnering av et sammenhengende fibermatrialbånd med et harpikssystem, og et viklehode som forskyves frem og tilbake langs kjernen under samtidig svingebevegelse og bevegelse i sideretning i forhold til kjernen, for opprettholdelse av den riktige fiberinnretting når den impregnerte fiber vikles rundt kjernen.

Det er alminnelig godtatt at det, for å forebygge

uønskete hulrom i det ferdige produkt og for å kunne øke dimen-sjonsnøyaktigheten, er nødvendig at den riktige båndbredde opprettholdes under vikleprosessen. Det har tidligere vært anvendt en viklebøyle for styring av det impregnerte fiberbånd mot

kjernen. For å oppnå høy fibertetthet (fiber-mot-fiberkontakt) er det vanligvis antatt at det er nødvendig å anvende en kurve-linjeformet viklebøyle. Viklebøylen vil fremkalle en "slakkvinkel" som avgrenses av fiberbånddelen mellom viklebøylen og kjernen og lengdeaksen for den delen av båndet som innløper i bøylen. Ved fibervikling av symmetriske former, eksempelvis sylindrer, vil slakkvinkelen åpenbart opprettholdes konstant all den tid de innbyrdes posisjoner av viklebøylen og

sylinderens rotasjonsakse er fiksert. Det er midlertid også åpenbart, at ved fikserte posisjoner for en viklebøyle og en kjerneakse, vil slakkvinkelen variere dersom kjernens tverr-snittsforms er asymmetrisk i forhold til vikleaksen. f.eks. dersom kjernetverrsnittet har form av en bæreflate. Det fremgår at variasjoner i fibrenes slakkvinkel i forhold til viklebøylen vil medføre en betydelig endring i graden av linjekontakt mellom den buete viklebøyle og fibrene. Når fibrene skyves høyere opp i bøylen, og graden av linjekontakt med øyet tiltar, vil normalkraften mot bøylen øke med derav følgende økning av den øyereaksjonskraft-komponent som virker mot midten av båndet, hvorved båndbredden avtar. En mindre slakkvinkel gir minsket linjekontakt med bøylen, reduserte bøyereaksjonskrefter mot båndmidten og øket båndbredde. I noen fiberviklemaskiner kan viklebøylens stilling reguleres kontinuerlig under vikleprosessen, for å kompensere mindre slakkvinkelvariasjoner. Imidlertid har slike maskiner vanligvis ikke kapasitet for nødvendig stillingsregulering av viklebøylen, med henblikk på kompensering av overdrevne slakkvinkelvariasjoner som fore-kommer under vikling av store, ekstremt asymmetriske gjen-stander, f.eks. store vindturbinblader.

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe en anordning som vil sikre opprettholdelse av en jevn fiberbåndbredde, selv ved ekstremt asymmetrisk i kjernetverrsnittet.

Dette er oppnådd ved at anordningen omfatter kombinasjonen av de i og for seg kjente elementer:

a) et kamorgan mellom hvis tenner fibrene blir ført,

b) en buet viklebøyle for opprettholdelse av en riktig

båndinnretning i forhold til formen, samt

c) en anordning som omfatter et par stenger og som befinner seg mellom viklebøylen og formen og fiksert i forhold

til viklebøylen, for styring av båndet fra viklebøylen og låsing av båndvinkelen i forhold til denne, for derved å opprettholde en uforandret slakkvinkel for båndet fra viklebøylen ved vikling av båndet rundt formen.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etter-følgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk sideriss av anordningen ifølge fig. 2, omfattende ulike styreinnretninger for håndtering av et fiberbånd, samt innretninger for overføring av et klebemiddel

på båndet.

Fig. 2 viser et del-perspektivriss av en fibervikleanordning hvori den foreliggende oppfinnelse finner anvendelse når anordningen er i funksjon for fremstilling av en artikkel eller bæreflatetverrsnittform. Fig. 3. viser et skjematisk perspektivriss av en buet vikl hebøyle for styring av fibermateriale mot en kjerne med asymmetrisk tverrsnitt ved fibervikling under anvendelse av en kjent prosess. Det er i fig. 1 vist en fibervikleanordning 10 ifølge oppfinnelsen som omfatter et viklehode 15, en innretning 20 for sammenføring av et antall fibrer til et bånd, en innretning 25 for behandling av fiberbåndet med et klebemiddel som påføres ved hjelp av en valse eller en trommel 55, samt en innretning 30 for styring av båndet mot viklehodet. Båndformerinnretningen 20, limpåførerinnretningen 25 og styreinnretningen 30 er kjent innen den angjeldende teknikk og utgjør ingen del av den foreliggende oppfinnelse. Båndformerorganet 20 innbefatter en karde 3 5 med utadragende tenner hvorimellom det er fremtrukket et antall lange fibre som tilføres maskinen fra et antall spoler (ikke vist) på kjent måte. Fibrene kan være fremstilt av materialer såsom S-glass, E-glass, grafitt, Kevlar osv.

Det er anordnet stenger 40, 45 og 50 for opprettholdelse av riktig båndspenning i nærheten av karden. Limpåførerinn-retningen 25 innbefatter en stor limtilførelsesvalse 55 som er delvis nedsenket i et bad 60 av egnet lim, og som dreies under innvirkning av friksjonen mot fibrer i kontakt med valseflaten, hvorved valsens overside, grunnet valsens rotasjon i badet 60, kontinuerlig tilføres lim som overføres på de enkelte fibre når disse passerer over valsen. Etter at limet er påført, ledes fiberbåndet mot viklehodet 15 av den første styreinnretning 30 som innbefatter hensiktsmessig anordnete strekkstenger 65, 70 og 75. En form 95 som i sine endepartier er dreibart opplagret på hensiktsmessig måte, dreies av en egnet drivanording (ikke vist), eksempelvis en elektromotor. En ende av fiberbåndet er fastgjort til formen som, grunnet sin rotasjonsbevegelse, trekker båndet gjennom viklehodet 15 mens dette beveges frem og tilbake i formens lengderetning, parallelt med spolingsaksen 97 (inn mot og ut fra figurplanet) og derved plassere et antall innbyrdes ovenpå liggende, viklete lag av det limbehandlete bånd på formen, hvor hvert lag omfatter et antall skrått-liggende vindinger. Når den nødvendige mengde fibermateriale er påviklet rundt formen, herdes den frembrakte artikkel, for av-binding av limet, hvoretter formen fjernes på kjent måte.

Ifølge fig. 2 omfatter viklehodet 15 en vogn 100 som, slik det tidligere er omtalt, beveges frem og tilbake parallelt med spolingsaksen mens formen 95 roterer og derved trekker fibermatieralet gjennom viklehodet og rundt den roterende form. Normalt er vognen 100 utstyrt med en karde 105 med utadragende tenner hvorimelleom de limbehandlete fibrer f reintrekkes, og en viklebøyle 110 hvorigjennom fibrene fremtrekkes og som konsoliderer fibrene i sideretning til et stort sett hulromsfritt fiberbånd som plasseres på formen 95.

Viklebøylen er montert på en holder 112 som sammen med karden 10 5 er anordnet på skinner 115 som forskyves sammen med vognen 100. Skinnene er montert på en drebar ring 120 som i sin tur er forbundet med en vogn 125 som er regulerbar i vertikal-retning på opprette spor 130. Skinnene er utstyrt med et antall atskilte og innbyrdes overfor liggende sperrer 133 for ende-partiene av karden 105, hvorved kardens avstand fra viklebøylen delvis bestemmes av båndbredden. Viklebøylen 110 konsoliderer fibrene på kjent måte, ved å påføre disse en innadrettet reaksjonskraft mot båndets midtparti på grunn av strekk-spenningen i båndet og båndets vinkelforskyvning idet det passerer gjennom bøylen. Det vil innsees at grunnet et slags inngrepsforhold mellom fibrene i båndet og bøylen 110, vil de tverrgående reaksjonskrefter som overføres fra bøylen mot båndet, variere når slakkvinkelen varierer. Ifølge fig. 3 er fiberbåndet viklet kontinuerlig rundt formen 95, og det fremgår at i den stilling som er vist ved brutte linjer, vil formen trekke fiberbåndet gjennom bøylen, hvorved bøylen presser fibrene sammen i sideretning til et stort sett kontinuerlig fiberbånd. Men når formen dreies 180° til den stilling som er angitt ved heltrukne linjer, vil båndet løftes oppad, slik som vist. Derved økes linjekontakten mellom båndet og bøylen i vesentlig grad med derav følgende minskning av båndbredden. Under antakelse av en optimal bredde som vist ved brutte linjer på formen 95, dvs. en bredde'som oppstår ved fiberkontakt, side om side, er det åpenbart at en minskning av båndbredden, som tidligere omtalt, nødvendigvis vil medføre en sammenbunting av fibrene idet båndet vikles rundt formen, hvorved det mellom de smalere bånd oppstår spalter som forårsaker hulromsdannelse i den viklete artikkel og avvik fra de ønskete gjenstandsdimen-sjoner. Selv om båndvinkelretningens avvik i forhold til vikle-bøylen 110 i viss grad kan kompenseres med viklebøylens evne til å forflyttes vertikalt med vognen 125 og dreie med ringen 120, er det konstantert at under vikling av ekstremt asymmetriske artikler, eksempelvis bæreflater, vil vanligvis det eksisterende utstyr enten vise seg uegnet for vertikalbevegelse av viklebøylen eller graden av bevegelighet vil være util-strekkelig .

Dette problem i forbindelse med buete viklebøyler er ifølge oppfinnelsen eliminert ved at det mellom viklebøylen og formen, er anordnet en andre styreanordning 135 som er fiksert i forhold til viklebøylen og som tjener for styring av fiber-båndene fra viklebøylen og for låsing av båndvinkelretningen i forhold til viklebøylen, slik at det opprettholdes en konstant slakkvinkel (vinkelen mellom den del av båndet som trekkes bort fra viklebøylen og lengdeaksen for den del av båndet som trekkes inn i viklebøylen). Den andre styreanordning omfatter et par atskilte stenger 140 og 145. Stengene er anordnet med den minste, mellomliggende avstand som vil gi fri passasje for det behandlete bånd mellom stengene. Stengene er montert på stativdeler 155 som i sin tur er anordnet på en holder 160 som er fast forankret til viklebøylens holder 112. Som vist i fig. 2, kan det være anordnet avstandsholdere 165 for opprettelse av en optimal avstand mellom den andre styreanordning og vikle-bøylen .

Under vikleprosessen vil båndet, etter å ha passert gjennom viklebøylen, føres gjennom den andre styreanordning 135. Som det fremgår, vil det ved hjelp av den andre styreanordning bibeholdes en konstant slakkvinkel i forhold til viklebøylen, hvorved det opprettholdes en jevn båndbredde tross variasjoner i vinkelretningen for den del av båndet som løper mellom formen 95 og strekkstengene 140 og 145. Idet stengene er rette og ikke utøver tverrgående reaksjonskrefter mot båndet, vil variasjoner i slakkvinkelen fra stengene ikke medføre endring av båndbredden.

Claims (1)

1. Anordning til styring av et fiberbånd før det vikles rundt en form (95), karakterisert ved kombinasjonen av de i og for seg kjente elementer: a) et kamorgan (105) mellom hvis tenner fibrene blir ført, b) en buet viklebøyle (110) for opprettholdelse av en riktig båndinnretning i forhold til formen (95), samt c) en anordning (135) som omfatter et par stenger (140, 145) og som befinner seg mellom viklebøylen (110) og formen (95) og fiksert i forhold til viklebøylen, for styring av båndet fra viklebøylen og låsing av båndvinkelen i forhold til denne, for derved å opprettholde en uforandret slakkvinkel for båndet fra viklebøylen ved vikling av båndet rundt formen (95).