RU2771972C2

RU2771972C2 - Bending method and bending device for bending composite rod

Info

Publication number: RU2771972C2
Application number: RU2020112266A
Authority: RU
Inventors: Томас БИШОФФ
Original assignee: Золидиан ГмбХ
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2022-05-16

Abstract

FIELD: composite materials.

SUBSTANCE: invention relates to a method for bending a composite rod. The method includes bending composite rod (11) in bending site (21) that has reinforcing fiber bundle (15) with several reinforcing fibers (14), embedded into a cured plastic matrix. The method includes the location of waveguide concentrator (24) of ultrasound device (22) at bending site (21). In this case, both sections (11a) of composite rod (11), adjacent to bending site (21), pass in the first spatial direction (x). Plastic matrix (M) of composite rod (11) is heated at bending site (21) by introduction of ultrasound waves. Composite rod (11) is deformed to form deformation section (37) at bending site (21) by means of supplying motion between waveguide concentrator (24) and composite rod (11) in the second spatial direction (y) that is oriented radially to manufactured bending at bending site (21), so that a section of the reinforcing fiber bundle is subjected to extension along the bending site and set to the required position. Composite rod (11) is bent at bending site (21). Plastic matrix (M) is cured at bending site (21).

EFFECT: acceleration and simplification of bending a composite rod.

20 cl, 23 dwg

Description

Изобретение касается способа гибки, а также гибочного устройства для гибки по меньшей мере одного композитного стержня в месте изгиба. Одновременно могут подвергаться изгибанию несколько композитных стержней, которые представляют собой, например, компоненты решетчатых тел. Такое решетчатое тело имеет ячейки, которые ограничены несколькими композитными стержнями. Пластиковая матрица решетчатого тела, соответственно, композитных стержней может быть интегрально образована, так что образовано однородное (единое) решетчатое тело. Альтернативно, стержни также могут быть соединены друг с другом в нескольких слоях на местах пресечения и образовывать решетчатое тело. The invention relates to a bending method, as well as a bending device for bending at least one composite rod at the place of bending. Several composite rods, which are, for example, components of lattice bodies, can be bent at the same time. Such a lattice body has cells that are limited by several composite rods. The plastic matrix of the lattice body or the composite rods can be integrally formed so that a uniform lattice body is formed. Alternatively, the rods can also be connected to each other in several layers at the intersections and form a lattice body.

Такие композитные стержни могут использоваться во многих технических областях при сооружении предметов, в которых используются композитные материалы, как например, в производстве транспортных средств (велосипеды, суда, летательные аппараты, автомобили и т.д.). Such composite rods can be used in many technical areas in the construction of objects that use composite materials, such as in the manufacture of vehicles (bicycles, boats, aircraft, cars, etc.).

Стержни используются в качестве арматурных стержней также в строительном секторе, чтобы усиливать строительные тела, такие как бетонные конструктивные части или цементные конструктивные части. Часто применяются арматурные стержни из стали, которые с помощью традиционных способов гибки и гибочных устройств могут очень просто подгоняться к геометрическим требованиям изготавливаемого строительного тела. The bars are used as reinforcing bars also in the construction sector to reinforce building bodies such as concrete structural parts or cement structural parts. Steel reinforcing bars are often used, which can be adapted very simply to the geometrical requirements of the building body to be produced using traditional bending methods and bending devices.

С другой стороны, также известны арматурные стержни из композитных материалов, у которых пучок усиливающих волокон (так называемый ровинг) заделан в пластиковую матрицу. В случае таких арматурных стержней до сих пор осуществлялись различные подходы к тому, чтобы ход (форму) композитного стержня адаптировать к требуемой геометрии. Например, пластиковая матрица при изготовлении композитного стержня может не полностью отверждаться, чтобы ее перед полным отверждением приводить в желательную форму. Правда, это требует трудоемкого хранения еще не отвержденного композитного стержня, которое, как правило, делает необходимым охлаждение, чтобы предотвратить полное отверждение. Это подход используется в случае термореактивной пластиковой матрицы. В случае термопластичной пластиковой матрицы даже после отверждения может осуществляться формование. Для этого термопластичная матрица нагревается до тех пор, пока она не приобретет возможность формования (пригодность к обработке давлением), чтобы затем формовать (обрабатывать давлением) композитный стержень и вновь отверждать. On the other hand, reinforcing bars made of composite materials are also known, in which a bundle of reinforcing fibers (so-called roving) is embedded in a plastic matrix. In the case of such reinforcing bars, various approaches have been taken so far to ensure that the stroke (shape) of the composite bar is adapted to the required geometry. For example, the plastic matrix in the manufacture of a composite rod may not be fully cured in order to bring it into the desired shape before complete curing. True, this requires laborious storage of the as yet uncured composite rod, which generally necessitates refrigeration to prevent complete cure. This approach is used in the case of a thermosetting plastic matrix. In the case of a thermoplastic matrix, molding can be carried out even after curing. To do this, the thermoplastic matrix is heated until it is moldable (formable) in order to then form (form) the composite rod and re-curing.

Армированный волокнам композитный стержень известен из US 2008/0141614 А1. Пластиковая матрица является термопластичной и поэтому для гибки и деформирования композитного стержня нагревается и затем снова отверждается посредством охлаждения.A fiber-reinforced composite rod is known from US 2008/0141614 A1. The plastic matrix is thermoplastic and therefore, in order to bend and deform the composite rod, it is heated and then solidified again by cooling.

US 5,456,591 А описывает способ для изготовления теннисной ракетки, у которой композитный стержень подогревается и укладывается в форму. Затем композитный стержень охлаждается, вследствие чего каркас теннисной ракетки сохраняет свою желаемую форму. Похожий способ также известен из WO 2007/118643 А1.US 5,456,591 A describes a method for making a tennis racket in which a composite rod is heated and placed in a mould. The composite rod is then cooled, whereby the frame of the tennis racket maintains its desired shape. A similar method is also known from WO 2007/118643 A1.

В известном из WO 2013/006964 А1 способе композитный материал сначала изгибается в желаемую форму и затем отверждается посредством связующего. In the method known from WO 2013/006964 A1, the composite material is first bent into the desired shape and then cured with a binder.

Для нагревания термопластичной пластиковой матрицы используются различные способы. Например, нагревание выполняется в конвекционной печи или контактным нагреванием посредством нагретых инструментов. Однако это требует, чтобы теплопроводность внутри конструктивной части была достаточно большой. Этот способ является затратным по времени и энергии.Various methods are used to heat the thermoplastic matrix. For example, heating is carried out in a convection oven or by contact heating with heated tools. However, this requires that the thermal conductivity inside the structural part be sufficiently large. This method is costly in terms of time and energy.

Кроме того, пластиковая матрица может осуществляться посредством теплоизлучения (инфракрасное излучение) или посредством облучения электронами. Например, DE 102 222 56 B4 описывает нагревание пластиковой трубки посредством инфракрасного излучения перед гибкой. При этом правда, глубина проникновения является небольшой и в зависимости от диаметра композитного стержня такое нагревание является непригодным, соответственно, очень длительным. Кроме того, облучение электронами обнаруживает опасность, что электроны повреждают полимер термопластичной пластиковой матрицы. Кроме того, рабочее окружение должно трудоемко защищаться в целях техники безопасности. In addition, the plastic matrix can be formed by heat radiation (infrared radiation) or by electron irradiation. For example, DE 102 222 56 B4 describes the heating of a plastic tube by means of infrared radiation in front of a flexible tube. It is true that the penetration depth is small and, depending on the diameter of the composite rod, such heating is unsuitable and therefore very long. In addition, electron irradiation reveals the danger that electrons damage the polymer of the thermoplastic matrix. In addition, the working environment must be carefully protected for safety reasons.

Далее, является известным подогревать термопластичную пластиковую матрицу высокочастотным возбуждением посредством электродов. Способ нагрева диэлектрического полого тела высокой частотой известен из DE 10 2014 116 819 А1. В особом выполнении этого способа, соответственно, этого устройства внутри полого тела может воспламеняться плазма и использоваться в качестве плазменного электрода (DE 10 2014 116 818 А1). Для этого, в подлежащем нагреванию материале должны содержаться возбуждаемые группы, что значительно ограничивает выбор материала. Кроме того, форма электродов должна согласовываться с геометрией подлежащих нагреванию компоненты, что в свою очередь означает дополнительные расходы, если должны нагреваться и деформироваться по-разному отформованные армированные компоненты.Further, it is known to heat the thermoplastic plastic matrix with high frequency excitation by means of electrodes. A method for heating a dielectric hollow body at high frequency is known from DE 10 2014 116 819 A1. In a special embodiment of this method or this device, a plasma can be ignited inside the hollow body and used as a plasma electrode (DE 10 2014 116 818 A1). To do this, the material to be heated must contain excitable groups, which significantly limits the choice of material. In addition, the shape of the electrodes must match the geometry of the components to be heated, which in turn means additional costs if differently shaped reinforced components are to be heated and deformed.

Наконец, также не нашло распространения использование микроволновой техники для нагрева, так как микроволновая техника ограничивает используемые материалы. У усиленных стекловолокном армированных компонентов в результате микроволн осуществляется лишь незначительный нагрев. Кроме того, должно достигаться однородное микроволновое излучение, что, как правило, может достигаться только в закрытых печах.Finally, the use of microwave technology for heating has also not gained ground, since microwave technology limits the materials used. For fiberglass-reinforced reinforced components, microwaves generate only a small amount of heat. In addition, homogeneous microwave radiation must be achieved, which, as a rule, can only be achieved in closed ovens.

ЕР 2 399 717 А2 описывает устройство и способ для емкостного нагревания трубы или трубного участка и для последующей гибки, соответственно, деформирования трубы посредством приложения высокочастотного напряжения между двумя электродами.EP 2 399 717 A2 describes an apparatus and method for capacitive heating of a pipe or pipe section and for subsequent bending or deformation of the pipe by applying a high frequency voltage between two electrodes.

US 3,890,108 А1 описывает выполнение угловой области сэндвич-компонента. На внутренней стороне изгиба «сэндвича» выполнено углубление.US 3,890,108 A1 describes the implementation of the corner region of the sandwich component. A recess is made on the inner side of the "sandwich" bend.

ЕР 309 55 89 А1 касается способа для соединения двух частей посредством ультразвуковой сварки.EP 309 55 89 A1 concerns a method for joining two parts by means of ultrasonic welding.

US 6,519,500 А1 описывает аддитивные способы изготовления, в которых слои укладываются друг на друга, под давлением прессуются друг с другом и посредством введения ультразвуковых вибраций соединяются друг с другом. Такой способ также известен из статьи «Ультразвуковое отверждение термопластичного композитного материала для автоматизированной выкладки волокон» Robert H. Rozzolo и Daniel F. Walczyk, журнал Thermalplastic Composite Materials 1-18, 2015, DOI: 10.1177/0892705714565705.US 6,519,500 A1 describes additive manufacturing processes in which layers are stacked on top of each other, pressed together under pressure and bonded to each other by introducing ultrasonic vibrations. Such a method is also known from "Ultrasonic Curing of a Thermoplastic Composite Material for Automated Fiber Laying" by Robert H. Rozzolo and Daniel F. Walczyk, Thermalplastic Composite Materials 1-18, 2015, DOI: 10.1177/0892705714565705.

Следовательно, в качестве задачи настоящего изобретения может рассматриваться создание гибочного устройства, соответственно, способа гибки, у которого гибка композитного стержня может выполняться быстро, просто и энергетически эффективно вне зависимости от конкретной геометрии композитного стержня. Гибка композитного стержня должна быть осуществимой быстро и экономично, в частности, как в случае изготовителя арматуры на заводе, так и на месте на стройплощадке. Therefore, it can be considered as an object of the present invention to provide a bending device or bending method in which the bending of a composite rod can be carried out quickly, simply and energy-efficiently, regardless of the particular geometry of the composite rod. The bending of the composite bar must be done quickly and economically, in particular both in the case of a rebar manufacturer at the factory and on site at the construction site.

Эта задача решается способом гибки с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также гибочным устройством с признаками пункта 19 формулы изобретения. This problem is solved by a bending method with the features of paragraph 1 of the claims, as well as a bending device with the features of paragraph 19 of the claims.

Для этого соответствующий изобретению способ гибки, а также соответствующее изобретению гибочное устройство предназначены для гибки, по меньшей мере, одного композитного стержня в месте изгиба. Композитный стержень имеет заделанный в пластиковую матрицу пучок усиливающих волокон. Усиливающие нити, соответственно, элементарные нити усиливающих волокон могут быть искусственными волокнами и/или натуральными волокнами. Могут использоваться элементарные нити, такие как стекловолокна различных типов (например, AR-стекловолокна), карбоновые волокна, базальтовые волокна или их комбинации. Пластиковая матрица может иметь термопластичный пластик и/или реверсивный поперечно-сшитый пластик.To this end, the bending method according to the invention and also the bending device according to the invention are intended for bending at least one composite rod at the bending point. The composite rod has a bundle of reinforcing fibers embedded in a plastic matrix. The reinforcing yarns or the filaments of the reinforcing fibers can be artificial fibers and/or natural fibers. Fibres, such as various types of glass fibers (eg, AR glass fibers), carbon fibers, basalt fibers, or combinations thereof, may be used. The plastic matrix may have a thermoplastic and/or a reverse cross-linked plastic.

В месте изгиба, в котором должен изгибаться упомянутый по меньшей мере один композитный стержень, посредством волновода-концентратора ультразвукового устройства энергия вводится в композитный стержень, чтобы нагреть пластиковую матрицу в месте изгиба и сделать композитный стержень деформируемым, соответственно, изгибаемым. В исходном состоянии оба, примыкающих к месту изгиба участка композитного стержня проходят предпочтительно в первом пространственном направлении относительно системы координат, которая во время изгибания неподвижна относительно волновода-концентратора. Сначала волновод-концентратор в месте изгиба вводится в контакт с композитным стержнем и пластиковая матрица нагревается тем, что ультразвуковые волны вводятся в композитный стержень. После нагревания происходит движение подачи между волноводом-концентратором и композитным стержнем во втором пространственном направлении, которое ориентировано радиально изготавливаемому изгибанию в месте изгиба. Для осуществления движения подачи может перемещаться, например, только волновод-концентратор. Предпочтительно, движение подачи происходит исключительно посредством линейного движения во втором пространственном направлении. Движение подачи, альтернативно, может осуществляться посредством перемещения композитного стержня или посредством перемещения как волновода-концентратора, так и композитного стержня.At the place of bending at which said at least one composite rod is to be bent, energy is introduced into the composite rod by means of a concentrator waveguide of the ultrasonic device in order to heat the plastic matrix at the bending point and make the composite rod deformable, respectively, bendable. In the initial state, both sections of the composite rod adjacent to the place of bending pass preferably in the first spatial direction relative to the coordinate system, which during bending is stationary relative to the concentrator waveguide. First, the waveguide-concentrator at the bend is brought into contact with the composite rod and the plastic matrix is heated by the fact that ultrasonic waves are introduced into the composite rod. After heating, the feed moves between the waveguide-concentrator and the composite rod in the second spatial direction, which is oriented radially to the bend being made at the bend. For the implementation of the movement of the supply can be moved, for example, only the waveguide-hub. Preferably, the feed movement occurs solely by linear movement in the second spatial direction. The feed motion may alternatively be by moving the composite rod, or by moving both the concentrator and the composite rod.

Посредством движения подачи волновод-концентратор деформирует композитный стержень в месте изгиба и образует деформационный участок на композитном стержне. В частности, вследствие этого образуется галтель или желобчатое углубление в деформационном участке композитного стержня. By means of the feed motion, the waveguide-hub deforms the composite rod at the bend and forms a deformation area on the composite rod. In particular, this results in the formation of a fillet or grooved recess in the deformation area of the composite rod.

Композитный стержень гнется вокруг по меньшей мере одной оси в месте изгиба, причем упомянутая по меньшей мере одна ось проходит параллельно третьему пространственному направлению, которое ориентировано под прямым углом ко второму пространственному направлению. После изгибания пластиковая матрица в месте изгиба отверждается.The composite rod is bent around at least one axis at the bend, said at least one axis running parallel to the third spatial direction, which is oriented at right angles to the second spatial direction. After bending, the plastic matrix cures at the place of bending.

Посредством ультразвукового устройства с волноводом-концентратором энергия для нагрева композитного стержня целенаправленно локально вводится в месте изгиба в композитный стержень. Нагревание всего композитного стержня предотвращено. Ультразвуковой нагрев применим для любого материала пластиковой матрицы, соответственно, пучка усиливающих волокон. Посредством волновода-концентратора в пределах достаточно короткого времени может создаваться достаточное тепло в месте изгиба, чтобы иметь возможность согнуть композитный стержень. Способ с учетом техники безопасности является некритичным. Кроме того, он может выполняться относительно простыми средствами. Он может использоваться как в сборочном цеху, так и прямо на месте на стройплощадке. By means of an ultrasonic device with a concentrating waveguide, the energy for heating the composite rod is purposefully introduced locally at the bending point into the composite rod. Heating of the entire composite rod is prevented. Ultrasonic heating is applicable to any material of the plastic matrix, respectively, the bundle of reinforcing fibers. By means of the concentrator waveguide, within a sufficiently short time, sufficient heat can be generated at the bending point to be able to bend the composite rod. The safety method is non-critical. In addition, it can be performed by relatively simple means. It can be used both in the assembly shop and directly on site at the construction site.

Является предпочтительным, если ориентация прилегающих к месту изгиба участков композитного стержня во время деформирования для образования деформационного участка остается неизменной. В частности, прилегающие к месту изгиба участки композитного стержня перед гибкой проходят вдоль общей прямой и эта ориентация сохраняется до гибки композитного стержня в месте изгиба. It is preferable if the orientation of the sections of the composite rod adjacent to the bending point during deformation to form the deformation section remains unchanged. In particular, the sections of the composite rod adjacent to the place of bending in front of the bending pass along a common straight line, and this orientation is maintained until the bending of the composite rod at the place of bending.

Посредством создания деформационного участка перед гибкой участок пучка усиливающих волокон укладывается вдоль места изгиба под действием растягивающих усилий и приводится в желаемое положение. Вследствие этого прочность на растяжение изогнутого композитного стержня может сохраняться. By creating a deformation section in front of the bend, a section of the bundle of reinforcing fibers is laid along the bend under the action of tensile forces and brought into the desired position. As a result, the tensile strength of the bent composite rod can be maintained.

После деформации композитный стержень в деформационном участке предпочтительно имеет ширину в третьем пространственном направлении, которая больше, чем размер прилегающих к месту изгиба участков стержня в третьем пространственном направлении. При этом деформационный участок композитного стержня может иметь толщину во втором пространственном направлении, которая меньше, чем размер прилегающих к месту изгиба участков стержня во втором пространственном направлении. Таким образом, деформационный участок во втором пространственном направлении может быть более плоским, а в третьем пространственном направлении более широким, чем прилегающие к деформационному участку участки стержня. Деформационный участок образует галтель или желобок, которая(ый) проходит в третьем пространственном направлении.After deformation, the composite rod in the deformation area preferably has a width in the third spatial direction, which is greater than the size of the sections of the rod adjacent to the bending point in the third spatial direction. In this case, the deformation section of the composite rod may have a thickness in the second spatial direction, which is less than the size of the sections of the rod adjacent to the place of bending in the second spatial direction. Thus, the deformation section in the second spatial direction can be flatter, and in the third spatial direction, wider than the sections of the rod adjacent to the deformation section. The deformation section forms a fillet or a groove that extends in the third spatial direction.

После гибки композитный стержень в месте изгиба имеет внутреннюю сторону изгиба с внутренней кривизной и внешнюю сторону изгиба с внешней кривизной. Внутренняя сторона изгиба и внешняя сторона изгиба расположены радиально - если смотреть к изгибу - на противоположных сторонах композитного стержня. Внутренняя сторона изгиба предпочтительно обращена к волноводу-концентратору. Внутренняя кривизна в только рассматриваемой радиальной плоскости изгиба имеет соответственно большую величину, чем внешняя кривизна в этой же радиальной плоскости. В каждой рассматриваемой радиальной плоскости усиливающие волокна пучка усиливающих волокон имеют кривизну, которая предпочтительно является меньшей или максимум равной внутренней кривизне в радиальной плоскости. After bending, the composite rod at the place of bending has an inner side of the bend with an inner curvature and an outer side of the bend with an outer curvature. The inner side of the bend and the outer side of the bend are located radially - when looking towards the bend - on opposite sides of the composite rod. The inner side of the bend is preferably facing the waveguide hub. The internal curvature in only the considered radial bending plane is correspondingly greater than the external curvature in the same radial plane. In each radial plane considered, the reinforcing fibers of the reinforcing fiber bundle have a curvature which is preferably less than or at most equal to the intrinsic curvature in the radial plane.

Вместо отдельных композитных стержней могут также одновременно гнуться несколько композитных стержней, которые, например, являются составной частью решетчатого тела. Решетчатое тело имеет ячейки, которые образуются несколькими композитными стержнями решетчатого тела. Пластиковая матрица решетчатого тела, соответственно, композитных стержней может быть выполнена интегрально, так что имеется цельное решетчатое тело. Альтернативно, также композитные стержни могут быть соединены в нескольких положениях в точках перекрещивания и образуют решетчатое тело. В точках перекрещивания решетчатого тела композитные стержни могут интегрально переходить друг в друга или закреплены прилегая друг к другу. Instead of individual composite rods, several composite rods can also be bent simultaneously, which, for example, are an integral part of a lattice body. The lattice body has cells that are formed by several composite rods of the lattice body. The plastic matrix of the lattice body or the composite rods can be integrally formed so that there is a one-piece lattice body. Alternatively, also the composite rods can be connected in several positions at the crossing points and form a lattice body. At the points of intersection of the lattice body, the composite rods can integrally pass into each other or are fixed adjacent to each other.

Упомянутый по меньшей мере один композитный стержень, соответственно, решетчатое тело может использоваться в качестве арматуры для строительного тела. Said at least one composite bar or lattice body can be used as reinforcement for a building body.

Является предпочтительным, если во время движения подачи для образования деформационного участка и/или во время гибки от волновода-концентратора испускаются по меньшей мере периодические (пофазные), соответственно, временные ультразвуковые волны. В результате этого мероприятия энергетические потери за счет конвекции от поверхности стержня могут компенсироваться и композитный стержень в месте изгиба остается деформируемым, соответственно, изгибаемым. It is preferable if during the movement of the feed to form a deformation section and/or during bending, at least periodic (per phase), respectively, temporary ultrasonic waves are emitted from the concentrator waveguide. As a result of this measure, energy losses due to convection from the surface of the rod can be compensated and the composite rod at the bending point remains deformable, respectively, bendable.

Дополнительно или альтернативно во время гибки по меньшей мере периодическая энергия может вводиться посредством другого источника энергии для нагрева композитного стержня в месте изгиба. Этот другой источник энергии дополнительно или альтернативно может использоваться для генерирования ультразвуковых волн во время гибки, чтобы компенсировать теплопотери за счет конвекции от поверхности стержня.Additionally or alternatively, during bending, at least intermittent energy may be introduced by another energy source to heat the composite rod at the bend. This other energy source can additionally or alternatively be used to generate ultrasonic waves during bending to compensate for heat loss due to convection from the surface of the rod.

В одном другом примере осуществления способа может быть предпочтительным, не предпринимать выдачу ультразвуковых волн во время движения подачи для образования деформационного участка и/или во время гибки. Подача и гибка стержня в этом примере осуществления может выполняться достаточно быстро, так что во время образования деформационного участка и во время гибки для поддержания гибкости не требуется другой ввод ультразвуковых волн и/или другое нагревание места изгиба. В этом примере осуществления энергетическая эффективность может также улучшаться. In one other exemplary embodiment of the method, it may be preferable not to undertake the output of ultrasonic waves during the movement of the feed to form the deformation section and/or during bending. Feeding and bending of the rod in this embodiment can be performed quickly enough that no other input of ultrasonic waves and/or other heating of the bend is required to maintain flexibility during the formation of the deformation region and during bending. In this embodiment, energy efficiency can also be improved.

Если во время образования деформационного участка, соответственно, во время гибки выдается ультразвуковая энергия, то выданная ультразвуковая энергия может регулироваться в зависимости от параметра. При этом могут использоваться следующие параметры:If ultrasonic energy is emitted during the formation of the deformation portion or during bending, the emitted ultrasonic energy can be adjusted depending on the parameter. The following parameters can be used for this:

- выдаваемая во время движения подачи и/или во время гибки ультразвуковая энергия,- ultrasonic energy emitted during the feed movement and/or during bending,

- длительность времени, в течение которого выдаются ультразвуковые волны во время движения подачи и/или во время гибки и/или мощность выдаваемых ультразвуковых волн во время движения подачи и/или во время гибки,- the length of time during which ultrasonic waves are emitted during the feed movement and/or during bending and/or the power of the ultrasonic waves emitted during the feed movement and/or during bending,

- температура подаваемого стержня в деформационном участке или в месте изгиба,- temperature of the fed rod in the deformation section or in the place of bending,

- прижимное усилие между волноводом-концентратором и композитным стержнем,- clamping force between the waveguide-concentrator and the composite rod,

- положение движения подачи, соответственно, волновода-концентратора, в частности, достижение предварительно задаваемого конечного положения,- the position of the movement of the feed, respectively, of the waveguide-concentrator, in particular, reaching a predetermined end position,

- гибочное или угловое положение участка стержня смежно с местом изгиба. - bending or angular position of the section of the rod adjacent to the place of bending.

Посредством регулирования выдаваемой ультразвуковой энергии создается и выдается только ровно столько ультразвуковой энергии, сколько необходимо для деформации, соответственно, гибки композитного стержня. Вследствие этого энергетическая эффективность может еще повышаться. By adjusting the emitted ultrasonic energy, only exactly as much ultrasonic energy as is necessary for the deformation or bending of the composite rod is generated and emitted. As a result, the energy efficiency can still be improved.

Кроме того, является предпочтительным, если движение подачи во время образования деформационного участка регулируется в зависимости от по меньшей мере одного из последующих параметров регулирования:In addition, it is preferable if the feed movement during the formation of the deformation section is controlled depending on at least one of the following control parameters:

- относительное положение между волноводом-концентратором и композитным стержнем,is the relative position between the concentrator waveguide and the composite rod,

- скорость движения подачи,- feed speed,

- ускорение движения подачи.- acceleration of the feed movement.

В одном примере осуществления гибка композитного стержня осуществляется вокруг изогнутой поверхности волновода-концентратора. Поверхность волновода-концентратора изогнута вокруг по меньшей мере одной оси, которая проходит параллельно третьему пространственному направлению. Дополнительно поверхность волновода-концентратора также может быть изогнута вокруг по меньшей мере одной другой оси, которая проходит в первом пространственном направлении. Форма поверхности волновода-концентратора задает внутреннюю кривизну композитного стержня в месте изгиба. Таким образом, волновод-концентратор одновременно служит частью инструмента при гибке композитного стержня. In one embodiment, the composite rod is bent around the curved surface of the hub waveguide. The surface of the waveguide concentrator is curved around at least one axis that runs parallel to the third spatial direction. Additionally, the surface of the concentrator waveguide can also be bent around at least one other axis that extends in the first spatial direction. The shape of the waveguide-hub surface determines the internal curvature of the composite rod at the bend. Thus, the waveguide concentrator simultaneously serves as a part of the tool for bending the composite rod.

В одном примере осуществления способа волновод-концентратор во время гибки может стоять неподвижно. Альтернативно этому волновод-концентратор во время гибки также может перемещаться, в частности во втором пространственном направлении и в частности в направлении к внешней стороне изгиба.In one embodiment of the method, the concentrator waveguide may be stationary during bending. Alternatively, the waveguide concentrator can also move during bending, in particular in the second spatial direction and in particular towards the outside of the bend.

В одном предпочтительном примере осуществления для отверждения композитного стержня к месту изгиба может подводиться охлаждающая среда. В качестве охлаждающей среды может использоваться, например, газообразная среда и/или текучая среда. Для охлаждения к месту изгиба может направляться, например, воздух или другой газ и/или может создаваться туман разбрызгиваемой охлаждающей жидкости, в частности воды, и направляться в место изгиба. Альтернативно или дополнительно также может охлаждаться волновод-концентратор и/или опорное устройство для опирания композитного стержня на противоположной волноводу-концентратору стороне. In one preferred embodiment, a cooling medium may be supplied to the bend to cure the composite rod. As a cooling medium, for example, a gaseous medium and/or a fluid medium can be used. For cooling, for example, air or another gas can be directed to the bend and/or a mist of sprayed coolant, in particular water, can be generated and directed to the bend. Alternatively or additionally, the hub waveguide and/or the support device for supporting the composite rod on the opposite side of the hub waveguide can also be cooled.

Если в качестве пластиковой матрицы используется реверсивно поперечно-сшиваемый пластик, то она предпочтительно имеет несколько компонентов, из которых по меньшей мере один является полимером. (Поперечное) Сшивание между молекулярными, соответственно, полимерными цепями имеет возможность разъединения в результате подвода энергии, в частности, тепловой энергии. Под возможностью разъединения сшивания следует понимать, что сшивания молекулярных цепей в месте, в которое подводится энергия, разъединяются в результате подвода энергии не обязательно полностью, а в достаточной мере. Таким образом, в результате подвода энергии имеют возможность разъединения по меньшей мере 25% или по меньшей мере 50% или по меньшей мере 70% или по меньшей мере 90% созданных поперечных сшиваний. Обрабатываемость в этом состоянии соответствует примерно одному термопласту. Является предпочтительным, если реверсивно поперечно-сшиваемый пластик сшит при комнатной температуре. Пластик может быть самосшивающимся (самоотверждающимся) с или без подачи сшивающего агента. Предпочтительно пластик имеет температуру перехода в стеклообразное состояние (температура стеклования) в по меньшей мере 50°С или по меньшей мере 80°С или по меньшей мере 90°С или по меньшей мере 100°С. Предпочтительно температура перехода в стеклообразное состояние составляет самое высокое 130°С или самое высокое 140°С или самое высокое 150°С. Реверсивно поперечно-сшитый пластик может быть выполнен с возможностью сшивки посредством реакции Дильса-Альдера и с возможностью разъединения посредством ретро реакции Дильса-Альдера. If a reverse cross-linkable plastic is used as the plastic matrix, it preferably has several components, of which at least one is a polymer. (Transverse) Cross-linking between molecular or polymer chains is capable of being decoupled as a result of the supply of energy, in particular thermal energy. By the possibility of decoupling the crosslink, it is to be understood that the crosslinks of the molecular chains at the site to which the energy is supplied are not necessarily completely, but sufficiently, separated as a result of the energy supply. Thus, at least 25% or at least 50% or at least 70% or at least 90% of the cross-links created are capable of breaking as a result of the energy input. Machinability in this state corresponds to approximately one thermoplastic. It is preferred if the reverse crosslinkable plastic is crosslinked at room temperature. The plastic may be self-crosslinking (self-curing) with or without the addition of a crosslinker. Preferably the plastic has a glass transition temperature (glass transition temperature) of at least 50°C or at least 80°C or at least 90°C or at least 100°C. Preferably the glass transition temperature is at the highest 130°C or at the highest 140°C or at the highest 150°C. The reverse cross-linked plastic can be made cross-linkable via a Diels-Alder reaction and releasable via a retro-Diels-Alder reaction.

Реверсивно поперечно-сшитый пластик может иметь первый компонент с по меньшей мере двумя диенофильными двойными связями и второй компонент с по меньшей мере двумя диеновыми функциональностями. При этом первый компонент и/или второй компонент могут иметь больше двух функциональностей. The reverse crosslinked plastic may have a first component with at least two dienophilic double bonds and a second component with at least two diene functionalities. In this case, the first component and/or the second component may have more than two functionalities.

Предпочтительно первый компонент и/или второй компонент является полимером, например, полиакрилатом, полиметакрилатом, полистиролом, сополимером одного или нескольких вышеупомянутых полимеров, полиакрилонитрилом, полиэфиром, полиэстром (РЕ), полиамидом, полиэфирамидом, полиуретаном (PU), поликарбонатом (РС), аморфным или частично-кристаллическим поли-α-олефином, этилен-пропилен-диеновым каучуком (EPDM), этилен-пропиленовым каучуком (ЕРМ), полибутадиеном, акрилонитрил-бутадиен-стиролом (ABC), стирол-бутадиеновым каучуком (SBR), полисилоксаном и/или блок- и/или гребнеобразным и/или звездообразным сополимером одного или нескольких из указанных полимеров. Preferably the first component and/or the second component is a polymer, e.g. or partially crystalline poly-α-olefin, ethylene propylene diene rubber (EPDM), ethylene propylene rubber (EPM), polybutadiene, acrylonitrile butadiene styrene (ABC), styrene butadiene rubber (SBR), polysiloxane and/ or a block and/or comb and/or star copolymer of one or more of said polymers.

Первый компонент может быть диенофильным компонентом с двумя диенофильными двойными связями или изоцианатом или амином с по меньшей мере двумя функциональными группами на молекулу. При этом речь может идти об амине, диамине, компоненте с одной двойной связью углерод-сера и с принимающей электроны группой, о трифункциональном дитиоэфирным соединителем, бифункциональном полимере из полимеризации (ATRP), изоцианурате и предпочтительно об изоцианате. Далее, предпочтительным образом изоцианат может представлять собой диизоцианат, как например, 2,2,4-триметил-1,6-гексаметилен-диизоцианат (TMDI) и/или 3-изоцианотометил-3,5,5-триметилциклогексилзизоцианат (изофорон-диизоцианат, IPDI). The first component may be a dienophilic component with two dienophilic double bonds, or an isocyanate or amine with at least two functional groups per molecule. This can be an amine, a diamine, a component with one carbon-sulfur double bond and an electron accepting group, a trifunctional dithioether connector, a difunctional polymerization polymer (ATRP), an isocyanurate, and preferably an isocyanate. Further, preferably, the isocyanate may be a diisocyanate, such as 2,2,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate (TMDI) and/or 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (isophorone diisocyanate, IPDI).

В качестве второго компонента с по меньшей мере двумя диеновыми функциональностями могут использоваться диены со спиртовой или аминовой функциональностью, как например, многоатомные спирты и/или полифункциональные полиамины. В частности, речь может идти о сорбиновом спирте и/или сорбиновой кислоте. Также возможно полимеры, которые получены в результате полимеризации (ATPR) и функционализированы с сопряженными диеновыми группами, использовать в качестве второго компонента, как циклопентадиенил-терминированный поли-(метил)-метакрилат (PMMA-Cp₂). As the second component with at least two diene functionalities, dienes with alcohol or amine functionality can be used, such as, for example, polyhydric alcohols and/or polyfunctional polyamines. In particular, we can talk about sorbic alcohol and/or sorbic acid. It is also possible to use polymers that are polymerized (ATPR) and functionalized with conjugated diene groups as the second component, such as cyclopentadienyl-terminated poly-(methyl)-methacrylate (PMMA-Cp ₂ ).

Примеры других реверсивно поперечно-сшитых пластиков указаны в DE 10 2010 001 987 А1 и могут использоваться для арматурных стержней.Examples of other reverse cross-linked plastics are specified in DE 10 2010 001 987 A1 and can be used for reinforcing bars.

Как пояснено вначале, пластиковая матрица альтернативно или дополнительно к реверсивно поперечно-сшитым пластикам также может иметь один или несколько термопластичных полимеров. As explained at the outset, the plastic matrix, alternatively or in addition to reverse cross-linked plastics, may also have one or more thermoplastic polymers.

Гибочное устройство имеет опорное устройство для опирания композитного стержня на противоположной волноводу-концентратору стороне. Предпочтительно имеется по меньшей мере один гибочный инструмент, чтобы осуществить гибочное движение для гибки композитного стержня в месте изгиба. The bending device has a support device for supporting the composite rod on the side opposite to the concentrator waveguide. Preferably, at least one bending tool is provided to carry out a bending motion to bend the composite rod at the bend.

Опорное устройство может иметь по меньшей мере одно неподвижно установленное опорное тело и/или несколько подвижных относительно друг друга, соответственно, имеющих возможность позиционирования опорных тел. Каждое опорное тело может иметь ровную опорную поверхность, которая согласована с волноводом-концентратором, соответственно, композитным стержнем и к которой во время гибки прилегает композитный стержень.The support device may have at least one fixed support body and/or several support bodies movable relative to each other, respectively, having the possibility of positioning the support bodies. Each support body can have a flat support surface, which is matched to the waveguide-concentrator, respectively, the composite rod and to which the composite rod adjoins during bending.

Опорная поверхность у неподвижно установленного опорного тела может иметь по меньшей мере один вогнуто изогнутый участок опорной поверхности.The support surface of the fixed support body may have at least one concavely curved support surface section.

Кроме того, опорное тело и, в частности, опорная поверхность упомянутого по меньшей мере одного опорного тела выполнена с возможностью частично отражать ультразвуковые волны. Проходящие через композитный стержень ультразвуковые волны отражаются обратно в композитный стержень на противоположной волноводу-концентратору стороне по меньшей мере частично, а предпочтительно по возможности полностью. Вследствие этого могут образовываться также стоячие волны. Отражение ведет к быстрому установлению гибкости на месте изгиба. Опорная поверхность, соответственно, упомянутое по меньшей мере одно опорное тело состоит, например, из материала с высокой эхогенностью, например, из металла.In addition, the support body, and in particular the support surface of the at least one support body, is configured to partially reflect ultrasonic waves. The ultrasonic waves passing through the composite rod are reflected back into the composite rod on the opposite side of the waveguide-concentrator, at least partially, and preferably if possible completely. As a result, standing waves can also be formed. Reflection leads to a rapid establishment of flexibility at the bend. The support surface or said at least one support body consists, for example, of a highly echogenic material, for example metal.

Является предпочтительным, если опорная поверхность упомянутого по меньшей мере одного опорного тела выполнена таким образом, что композитный стержень предпочтительно после образования деформационного участка на месте изгиба в процессе гибки по существу полностью прилегает к опорной поверхности. В этом случае упомянутая по меньшей мере одна опорная поверхность имеет изгиб, который соответствует изгибу упомянутого по меньшей мере одного композитного стержня после образования деформационного участка.It is preferable if the support surface of the at least one support body is designed in such a way that the composite rod preferably, after the formation of a deformation section at the bending point, substantially completely adjoins the support surface during the bending process. In this case, said at least one bearing surface has a bend that corresponds to the bend of said at least one composite rod after the formation of the deformation section.

Предпочтительные осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и чертежей. Далее, подробно поясняются предпочтительные примеры осуществления изобретения на основании прилагаемых чертежей, которые показывают:Preferred embodiments of the invention follow from the dependent claims, the description and the drawings. Further, preferred embodiments of the invention are explained in detail on the basis of the accompanying drawings, which show:

Фиг.1 принципиальное изображение примера осуществления устройства и способа для изготовления композитного стержня, Fig. 1 is a principle representation of an exemplary embodiment of a device and method for manufacturing a composite rod,

Фиг.2 композитный стержень в схематичном, разрезанном перспективном изображении, Fig.2 composite rod in a schematic, cut perspective image,

Фиг.3-5 соответствующий схематичный, аналогичный блок-схеме вариант осуществления способа гибки и гибочного устройства в различных фазах гибки композитного стержня,3-5 corresponding schematic, flowchart-like embodiment of the bending method and the bending device in the various phases of bending the composite rod,

Фиг.6-8 схематичное, аналогичное блок-схеме изображение одного другого примера осуществления способа гибки, соответственно, гибочного устройства в различных фазах в процессе гибки композитного стержня, Fig.6-8 schematic, similar to the block diagram of one other exemplary embodiment of the bending method, respectively, the bending device in various phases during the bending of the composite rod,

Фиг.9 измененного варианта осуществления гибочного устройства из фиг.6-8 в схематичном, аналогичном блок-схеме изображения,Fig. 9 of a modified embodiment of the bending device of Figs. 6-8 in a schematic, similar to a block diagram image,

Фиг.10-12 схематичное, аналогичное блок-схеме изображение одного другого примера осуществления способа гибки, соответственно, гибочного устройства в различных ситуациях в процессе гибки композитного стержня, Fig.10-12 schematic, similar to the block diagram of one other exemplary embodiment of the bending method, respectively, the bending device in various situations during the bending of the composite rod,

Фиг.13-15 изображение примера осуществления ультразвукового устройства с волноводом-концентратором в различных видах, Fig.13-15 depict an embodiment of an ultrasonic device with a concentrator waveguide in various views,

Фиг.16 схематичное принципиальное изображение деформации композитного стержня для образования деформационного участка, Fig. 16 is a schematic principle representation of the deformation of a composite rod for the formation of a deformation section,

Фиг.17 композитный стержень из фиг.16 в схематичном принципиальном изображении, после того как он был изогнут в месте изгиба,Fig.17 composite rod from Fig.16 in a schematic principle image, after it was bent at the bend,

Фиг.18 поперечное сечение деформационного участка композитного стержня из фиг.16 согласно линии А-А сечения на фиг.16, Fig. 18 is a cross section of the deformation section of the composite rod from Fig. 16 according to the line A-A of the section in Fig. 16,

Фиг.19 поперечное сечение места изгиба композитного стержня из фиг.17 согласно линии В-В сечения на фиг.17, Fig. 19 is a cross section of the bending point of the composite rod from Fig. 17 according to the line B-B of the section in Fig. 17,

Фиг.20 схематичное принципиальное изображение строительного тела в перспективном, частично разрезанном изображении, и Fig. 20 is a schematic conceptual representation of a building body in a perspective, partially sectioned image, and

Фиг.21-23 соответствующее схематичное изображение различных примерных форм строительных тел на виде сверху. Fig.21-23 corresponding schematic representation of various exemplary forms of building bodies in the top view.

Фиг.1 показывает принципиальную структуру пультрузионного устройства 10 для изготовления композитного стержня 11. Пультрузионное устройство 10 имеет катушечную раму 12 с несколькими катушками 13. На каждой из катушек 13 намотана усиливающая нить, соответственно, усиливающее волокно 14. Количество усиливающих волокон 14 и, таким образом, количество катушке 13 может варьироваться. Усиливающие волокна 14 совместно образуют пучок 15 усиливающих волокон. Усиливающие волокна 14 сматываются с катушек 13 и погружаются в ванную 16 из по меньшей мере одного жидкого пластика К. Упомянутый по меньшей мере один пластик К пристает к наружной поверхности усиливающих волокон 14 и/или пропитывает усиливающие волокна 14.1 shows the principle structure of a pultrusion device 10 for manufacturing a composite rod 11. The pultrusion device 10 has a spool frame 12 with several spools 13. Each of the spools 13 is wound with a reinforcing thread, respectively, a reinforcing fiber 14. The number of reinforcing fibers 14 and thus , the number of coil 13 may vary. The reinforcing fibers 14 together form a bundle 15 of reinforcing fibers. Reinforcing fibers 14 are unwound from reels 13 and immersed in a bath 16 of at least one liquid plastic K. Said at least one plastic K adheres to the outer surface of the reinforcing fibers 14 and/or impregnates the reinforcing fibers 14.

Вслед за этим усиливающие волокна 14 с образованием пучка 15 усиливающих волокон направляются в форму 17 и там в желательном контуре поперечного сечения отверждаются, в частности, полностью отверждаются. В процессе полного отверждения сохраняется растягивающее напряжение, которое накладывается на пучок 15 усиливающих волокон, даже в отвержденном состоянии. Посредством вытяжного устройства 18, которое может иметь приводные ролики или валки, отвержденный штранговый (прутковый) материал транспортируется из формы 17 и с помощью отрезного инструмента 19 разделяется на желательные длины. Отведенный штранговый материал образует арматурные стержни. Subsequently, the reinforcing fibers 14 are guided into the mold 17 to form a reinforcing fiber bundle 15 and there they are cured in the desired cross-sectional contour, in particular fully cured. During full curing, the tensile stress that is applied to the reinforcing fiber bundle 15 is retained, even in the cured state. By means of a drafting device 18, which may have driven rollers or rollers, the hardened rod material is transported from the mold 17 and cut into the desired lengths by means of a cutting tool 19. The retracted extrusion material forms reinforcing bars.

В примере осуществления арматурные стержни 11 имеют круглое поперечное сечение (фиг.2). Понимается, что также отклоняющиеся от этого, любые другие контуры поперечного сечения могут изготавливаться в указанной форме 17. In the exemplary embodiment, the reinforcing bars 11 have a circular cross section (FIG. 2). It is understood that also deviating from this, any other cross-sectional contours can be made in the specified form 17.

Упомянутый по меньшей мере один пластик К образует пластиковую матрицу М, в которую заделаны усиливающие волокна 14, соответственно, пучок 15 усиливающих волокон (фиг.2). Упомянутый по меньшей мере один пластик К может быть термопластичным пластиком и/или реверсивно поперечно-сшитым пластиком. Said at least one plastic K forms a plastic matrix M in which reinforcing fibers 14 or reinforcing fiber bundle 15 are embedded (FIG. 2). Said at least one plastic K may be a thermoplastic and/or a reverse cross-linked plastic.

На фиг.3-5 показан первый пример гибочного устройства 20. Гибочное устройство 20 выполнено таким образом, чтобы гнуть композитный стержень 11 в месте 21 изгиба. До гибки по меньшей мере оба участка 11а стержня, которые расположены на противоположных сторонах места 21 изгиба, проходят вдоль общей прямой G. В показанном здесь примере осуществления композитный стержень 11 еще не имеет других мест изгиба, так что он в целом проходит вдоль общей прямой G. Прямая G ориентирована параллельно первому пространственному направлению х.Figures 3-5 show a first example of a bending device 20. The bending device 20 is designed to bend the composite rod 11 at the bend 21 . Before bending, at least both sections 11a of the rod, which are located on opposite sides of the bending point 21, run along a common line G. In the embodiment shown here, the composite rod 11 does not yet have other bending points, so that it generally runs along a common line G The line G is oriented parallel to the first spatial direction x.

Гибочное устройство 20 имеет ультразвуковое устройство 22 с ультразвуковым источником 23, а также волноводом-концентратором 24. Ультразвуковой источник 23 генерирует ультразвуковые волны, которые посредством волновода-концентратора 24 могут вводиться в месте 21 изгиба в композитный стержень 11 и локально нагревают композитный стержень 11 в месте 21 изгиба. The bending device 20 has an ultrasonic device 22 with an ultrasonic source 23, as well as a waveguide concentrator 24. The ultrasonic source 23 generates ultrasonic waves, which, through the waveguide concentrator 24, can be introduced at the bending point 21 into the composite rod 11 and locally heat the composite rod 11 in place 21 bends.

Пример осуществления ультразвукового устройства 22 показан на фиг.13-15. Волновод-концентратор 24 проходит в третьем пространственном направлении z, которое ориентировано под прямым углом к первому пространственному направлению х, от первого конца 25 к противоположному концу 26. На одном из обоих концов 25, 26 и, например, на первом конце 25 волновод-концентратор 24 соединен с ультразвуковым источником 23. Вследствие этого, ультразвуковое устройство 22 имеет по существу L-образную форму. Ультразвуковой источник 23 на чертеже показан лишь сильно упрощенно посредством окружной корпусной части, которая на первом конце 25 соединена с волноводом-концентратором. Исходя от первого конца 25, корпус ультразвукового источника 23 проходит по существу во втором пространственном направлении y прочь от волновода-концентратора 24. Второе пространственное направление y ориентировано под прямым углом к первому и третьему направлению x, z. An embodiment of the ultrasonic device 22 is shown in FIGS. 13-15. The concentrator waveguide 24 extends in a third spatial direction z, which is oriented at right angles to the first spatial direction x, from the first end 25 to the opposite end 26. At one of both ends 25, 26 and, for example, at the first end 25, the concentrator 24 is connected to an ultrasonic source 23. As a result, the ultrasonic device 22 is substantially L-shaped. The ultrasonic source 23 is shown in the drawing only in a highly simplified manner by means of a circumferential body portion which is connected at a first end 25 to a concentrator waveguide. Starting from the first end 25, the ultrasonic source body 23 extends in a substantially second spatial direction y away from the concentrator waveguide 24. The second spatial direction y is oriented at right angles to the first and third x, z directions.

Волновод-концентратор 24 имеет поверхность 27 волновода-концентратора. Согласно примеру, поверхность волновода-концентратора находится снаружи на передней области волновода-концентратора 24, которая образует, если смотреть во втором пространственном направлении y, конечную область волновода-концентратора 24. Поверхность 24 волновода-концентратора изогнута вокруг по меньшей мере одной оси, причем эта по меньшей мере одна ось проходит параллельно третьему пространственному направлению z. Кривизна поверхности 27 волновода-концентратора может быть постоянной, так что образует постоянный радиус кривизны. Кривизна также может иметь изменяющийся радиус, соответственно, величины кривизны. The waveguide hub 24 has a waveguide hub surface 27 . According to an example, the surface of the hub waveguide is outside the front region of the hub waveguide 24, which forms, when viewed in the second spatial direction y, the end region of the hub waveguide 24. The surface of the hub waveguide 24 is curved around at least one axis, and this at least one axis runs parallel to the third spatial direction z. The curvature of the surface 27 of the hub waveguide may be constant so as to form a constant radius of curvature. The curvature can also have a varying radius, respectively, the amount of curvature.

Дополнительно к этой кривизне вокруг упомянутой по меньшей мере одной проходящей в третьем пространственном направлении z оси поверхность 27 волновода-концентратора может иметь другую кривизну, которая на фиг.13 показана штриховой линией. Кроме того, посредством этой дополнительной кривизны поверхность 27 волновода-концентратора может изгибаться вокруг по меньшей мере одной оси, которая ориентирована параллельно первому пространственному направлению х. Вследствие этого сферические или асферические поверхности 27 волновода-концентратора могут предоставляться с ходом кривизны в двух пространственных направлениях.In addition to this curvature around said at least one axis extending in the third spatial direction z, the surface 27 of the concentrator waveguide can have another curvature, which is shown in FIG. 13 by a dashed line. In addition, by means of this additional curvature, the surface 27 of the concentrator waveguide can be bent around at least one axis that is oriented parallel to the first spatial direction x. Because of this, the spherical or aspherical surfaces 27 of the hub waveguide can be provided with a course of curvature in two spatial directions.

Как следует, в частности, из фиг.13 и 15, волновод-концентратор 24 в примыкании ко второму концу 26 имеет участок, в котором может гнуться композитный стержень 11 вокруг поверхности 27 волновода-концентратора, без того чтобы этой гибке препятствовала геометрия, соответственно, трехмерная форма изогнутого композитного стержня 11 или ультразвуковой источник 23. На фиг.13 исключительно примерно и схематично показан штрихпунктирной линией неоднократно изогнутый композитный стержень 11. Если на композитном стержне 11 выполняются подряд несколько изгибов в различных местах 21 изгиба, то изогнутый участок композитного стержня 11 может охватывать волновод-концентратор 24 на противоположной поверхности 27 волновода-концентратора стороне. Вследствие этого беспрепятственно посредством ультразвукового источника 23 может производиться также несколько изогнутых трехмерных форм или ходов композитного стержня 11.As can be seen in particular from FIGS. 13 and 15, the concentrator waveguide 24, adjacent to the second end 26, has a portion in which the composite rod 11 can bend around the concentrator waveguide surface 27 without this bending being prevented by the geometry, respectively, a three-dimensional shape of a bent composite rod 11 or an ultrasonic source 23. In Fig. 13, a repeatedly bent composite rod 11 is shown only approximately and schematically in dash-dot line. surround the waveguide-hub 24 on the opposite surface 27 of the waveguide-hub side. As a result of this, several curved three-dimensional shapes or strokes of the composite rod 11 can also be produced without hindrance by means of the ultrasonic source 23.

Показанный на фиг.13-15 вариант осуществления ультразвукового устройства 22 может использоваться во всех вариантах осуществления гибочного устройства 20.Shown in Fig.13-15 embodiment of the ultrasonic device 22 can be used in all embodiments of the bending device 20.

Кроме того, в состав гибочного устройства 20 входит опорное устройство 31. Опорное устройство 31 имеет по меньшей мере одно опорное тело 32, причем каждое опорное тело 32 имеет опорную поверхность 33. Опорная поверхность 33 находится на обращенной к ультразвуковому устройству 22 стороне опорного устройства 31 и соответственно приспособлено для того, чтобы подпирать по меньшей мере один участок композитного стержня 11.In addition, the bending device 20 includes a support device 31. The support device 31 has at least one support body 32, each support body 32 having a support surface 33. The support surface 33 is located on the side of the support device 31 facing the ultrasonic device 22 and suitably adapted to support at least one section of the composite rod 11.

Опорная поверхность 33 упомянутого по меньшей мере одного опорного тела 32 приспособлена для того, чтобы по меньшей мере частично отражать ультразвуковые волны. Проходящие через композитный стержень 11 ультразвуковые волны на противоположной волноводу-концентратору 24 стороне по возможности полностью отражаются обратно в композитный стержень 11. Вследствие этого образуются согласно примеру стоячие ультразвуковые волны между волноводом-концентратором 24 и опорной поверхностью 33. Отражение ведет к быстрому образованию гибкости на месте 21 изгиба. Опорная поверхность 33, соответственно, упомянутое по меньшей мере одно опорное тело 32 состоит, например, из звукоотражающего материала, который отражает высокую долю ультразвуковых волн на пограничном слое к композитному стержню 11. The support surface 33 of said at least one support body 32 is adapted to at least partially reflect ultrasonic waves. Ultrasonic waves passing through the composite rod 11 on the opposite side of the concentrator waveguide 24 are reflected as completely as possible back into the composite rod 11. As a result, standing ultrasonic waves are formed, according to the example, between the concentrator waveguide 24 and the supporting surface 33. Reflection leads to a rapid formation of flexibility in place 21 bends. The supporting surface 33 or said at least one supporting body 32 consists, for example, of a sound-reflecting material which reflects a high proportion of ultrasonic waves in the boundary layer towards the composite rod 11.

По не изображенному детально расположению осей между волноводом-концентратором 24 и опорным устройством 31 может осуществляться движение подачи во второе пространственное направление y. В примере осуществления это перемещение происходит посредством линейного перемещения волновода-концентратора 24 и, согласно примеру, ультразвукового устройства 22. Дополнительно или альтернативно также опорное устройство 31 могло бы иметь возможность перемещения линейно во второе пространственное направление y. В описанном здесь примере осуществления такое линейное перемещение опорного устройства 31 во второе пространственное направление y не предусмотрено.Through a not shown in detail arrangement of axes between the waveguide hub 24 and the support device 31, a feed movement in the second spatial direction y can be carried out. In an exemplary embodiment, this movement occurs by linear movement of the concentrator waveguide 24 and, according to the example, the ultrasonic device 22. Additionally or alternatively, also the support device 31 could be able to move linearly in the second spatial direction y. In the exemplary embodiment described here, such a linear movement of the support device 31 in the second spatial direction y is not provided.

В показанном на фиг.3-5 примере осуществления гибочного устройства 20 по меньшей мере некоторые или все имеющиеся опорные тела 32 опорного устройства 31 выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга и, согласно примеру, два опорных тела 32 расположены с возможностью поворота вокруг проходящей в третье пространственное направление z оси. Согласно примеру, оба этих опорных тела 32 могут быть соединены друг с другом через поворотный шарнир 34. Однако, такое непосредственное соединение не является необходимым. Оба опорных тела 32 могли бы также иметь возможность отдельного перемещения и/или быть расположены с возможностью поворота на соответствующем устройстве. In the exemplary embodiment of the bending device 20 shown in FIGS. spatial direction of the z-axis. According to an example, both of these support bodies 32 can be connected to each other via a swivel joint 34. However, such a direct connection is not necessary. Both support bodies 32 could also be separately movable and/or rotatable on a respective device.

Гибочное устройство 20 согласно фиг.3-5 работает следующим образом:Bending device 20 according to Fig.3-5 operates as follows:

Вначале композитный стержень 11 располагают на опорном устройстве 31, соответственно, опорных поверхностях 33 опорного тела 32. Затем волновод-концентратор 24 приводят в контакт с композитным стержнем 11. При этом, может управляться или регулироваться прижимное усилие между волноводом-концентратором 24 и композитным стержнем 11. Посредством ультразвукового источника 23 генерируются ультразвуковые волны и вводятся в месте 21 изгиба, на котором поверхность 27 волновода-концентратора прилегает к композитному стержню 11, в композитный стержень 11, вследствие чего он локально нагревается в месте 21 изгиба (фиг.3). First, the composite rod 11 is placed on the support device 31, respectively, the support surfaces 33 of the support body 32. Then the waveguide hub 24 is brought into contact with the composite rod 11. In this case, the pressing force between the waveguide hub 24 and the composite rod 11 can be controlled or adjusted. By means of an ultrasonic source 23, ultrasonic waves are generated and introduced at the bend point 21, where the surface 27 of the waveguide concentrator is adjacent to the composite rod 11, into the composite rod 11, as a result of which it is locally heated at the bend point 21 (Fig. 3).

Вслед за этим и/или одновременно с вводом ультразвуковых волн происходит движение подачи волновода-концентратора 24 относительно опорного устройства 31, вследствие чего поверхность 21 волновода-концентратора деформирует композитный стержень 11 в месте 21 изгиба и за счет этого образует деформационный участок 37 на композитном стержне 11 (фиг.4). Эта ситуация схематично проиллюстрирована также на фиг.16. Деформационный участок 17 посредством вдавливания волновода-концентратора 24, соответственно, поверхности 27 волновода-концентратора получает углубление 38 в форме галтели или желобка. В случае изогнутой опорной поверхности 33 на этом этапе способа уже образуется изгибание на композитном стержне 11, причем прилегающая к опорной поверхности 33 сторона композитного стержня 11 получает кривизну, которая по существу соответствует кривизне опорной поверхности 33. Following this and/or simultaneously with the input of ultrasonic waves, the feed of the waveguide-concentrator 24 occurs relative to the support device 31, as a result of which the surface 21 of the waveguide-concentrator deforms the composite rod 11 at the bend 21 and thereby forms a deformation section 37 on the composite rod 11 (figure 4). This situation is also schematically illustrated in FIG. Deformation section 17 by pressing the waveguide hub 24, respectively, the surface 27 of the waveguide hub receives a recess 38 in the form of a fillet or groove. In the case of a curved support surface 33, at this stage of the method, a bend is already formed on the composite rod 11, and the side of the composite rod 11 adjacent to the support surface 33 receives a curvature that essentially corresponds to the curvature of the support surface 33.

На фиг.18 показано сечение деформационного участка 37 и можно видеть, что деформационный участок 37 композитного стержня 11 имеет ширину bz в третьем пространственном направлении z, которая больше, чем величина (размер) az следующего за деформационным участком 37 участка 11а стержня в третьем пространственном направлении z. Одновременно толщина dy деформационного участка 37 во втором пространственном направлении y меньше, чем величина (размер) ay участка 11а стержня вслед за деформационным участком 37. В результате этого изменения контура поперечного сечения, соответственно, размеров в деформационном участке усиливающие волокна 14 смещаются от последующей внутренней стороны BI изгиба композитного стержня 11 к последующей внешней стороне ВА изгиба. Вследствие этого в месте 21 изгиба сохраняется растягивающее напряжение на усиливающие волокна 14, когда композитный стержень 11 в дельнейшем способе изгибается в месте 21 изгиба. Пучок 15 усиливающих волокон в месте 21 изгиба остается так сказать растянутым в направлении хода композитного стержня 11 и не имеет или имеет лишь несущественную (пренебрежимую) волнистость или перегибы.Figure 18 shows a section of the deformation section 37 and it can be seen that the deformation section 37 of the composite rod 11 has a width bz in the third spatial direction z, which is greater than the value (size) az of the following deformation section 37 of the section 11a of the rod in the third spatial direction z. At the same time, the thickness dy of the deformation section 37 in the second spatial direction y is smaller than the value (size) ay of the section 11a of the rod following the deformation section 37. As a result of this change in the contour of the cross section, respectively, the dimensions in the deformation section, the reinforcing fibers 14 are displaced from the subsequent inner side BI of the bend of the composite bar 11 to the subsequent outer side of the bend BA. As a result, a tensile stress is maintained at the bending point 21 on the reinforcing fibers 14 when the composite rod 11 is further bent at the bending point 21 . The bundle 15 of reinforcing fibers at the point 21 of the bend remains, so to speak, stretched in the direction of travel of the composite rod 11 and has no or only insignificant (negligible) waviness or kinks.

Движение подача для выполнения деформационного участка 37 в месте 21 изгиба схематично показана на фиг.4. Движение подачи может выполняться управляемо или регулируемо. Во время движения подачи может регулироваться относительное положение волновода-концентратора 24 относительно композитного стержня 11, соответственно, опорного устройства 31, скорость движения подачи, соответственно, волновода-концентратора 24, ускорение движения подачи, соответственно, волновода концентратора 24 или комбинация этих параметров регулирования. Во время выполнения движения подачи выдача ультразвуковых волн посредством ультразвукового устройства 22 может отсутствовать. Также может быть преимуществом выдавать по меньшей мере временные, соответственно, периодические ультразвуковые волны, чтобы поддерживать деформируемость композитного стержня 11 в месте 21 изгиба, поскольку композитный стержень в результате конвекции от поверхности стержня охлаждается. The movement of the feed to perform the deformation section 37 in place 21 of the bend is shown schematically in Fig.4. The feed motion may be controlled or adjustable. During the feed movement, the relative position of the concentrator waveguide 24 relative to the composite rod 11, respectively, the support device 31, the feed movement speed, respectively, of the concentrator waveguide 24, the acceleration of the feed movement, respectively, of the concentrator waveguide 24, or a combination of these control parameters can be adjusted. During the execution of the feed motion, the output of ultrasonic waves by the ultrasonic device 22 may be absent. It may also be advantageous to emit at least temporary, respectively periodic, ultrasonic waves in order to maintain the deformability of the composite rod 11 at the bend 21, since the composite rod is cooled by convection from the surface of the rod.

Гибочное устройство 20 имеет по меньшей мере один гибочный инструмент, который приспособлен для гибки композитного стержня в месте изгиба. В примере осуществления согласно фиг.3-5 предусмотрены три гибочных инструмента: первый гибочный инструмент 41 образован посредством волновода-концентратора 24, соответственно, поверхности 27 волновода-концентратора, а второй гибочный инструмент 42 и третий гибочный инструмент 43 образованы посредством соответственно одного из обоих опорных тел 32. Для гибки композитного стержня 11 в месте 21 изгиба оба образующих второй и третий гибочный инструмент 42 и 43 опорных тела 32 наклоняются, соответственно, поворачиваются относительно друг друга, вследствие чего прилегающие к опорным поверхностям 33 участки 11а стержня отгибаются относительно друг друга (фиг.5). Образованный волноводом-концентратором 24 первый опорный инструмент 41 подпирает композитный стержень на внутренней стороне изгиба в месте 21 изгиба. Внутренняя кривизна внутренней стороны изгиба определена поверхностью 27 волновода-концентратора. The bending device 20 has at least one bending tool that is adapted to bend the composite rod at the bend. In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 5, three bending tools are provided: the first bending tool 41 is formed by the hub waveguide 24, respectively, of the waveguide hub surface 27, and the second bending tool 42 and the third bending tool 43 are formed by respectively one of both support bodies 32. For bending the composite rod 11 in the place 21 of the bend, both supporting bodies 32 forming the second and third bending tool 42 and 43, respectively, rotate relative to each other, as a result of which the sections 11a of the rod adjacent to the supporting surfaces 33 are bent relative to each other (Fig. .5). Formed by the waveguide-hub 24, the first support tool 41 supports the composite rod on the inside of the bend at the place 21 of the bend. The internal curvature of the inner side of the bend is determined by the surface 27 of the waveguide hub.

Во время гибки энергия подводится к композитному стержню 11 в месте 21 изгиба, чтобы поддержать гибкость, когда стержень охлаждается, например, в результате конвекции, излучения или теплопроводности. Для этого ультразвуковое устройство 22 может выдавать по меньшей мере временные, соответственно, периодические (пофазные) ультразвуковые волны и вводить в композитный стержень 11. Предпочтительно опорная поверхность 33, на которую опирается композитный стержень 11 в месте 21 изгиба, выполнена вогнутой, в частности вогнуто изогнутой таким образом, что кривизна соответствует внешнему радиусу кривизны деформационного, соответственно, согнутого композитного стержня 11. Вследствие этого опционное быстрое введение является наиболее эффективным. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрен отдельный источник 44 энергии, который подводит к композитному стержню 11 в месте 21 изгиба тепло, чтобы поддержать температуру в месте 21 изгиба, которая обеспечивает гибкость композитного стержня 11. Дополнительный источник 44 энергии может быть, например, источником теплового излучения, как например инфракрасный излучатель.During bending, energy is applied to the composite rod 11 at the bend 21 to maintain flexibility when the rod is cooled, for example by convection, radiation or heat conduction. To do this, the ultrasonic device 22 can output at least temporary, respectively, periodic (per phase) ultrasonic waves and enter into the composite rod 11. Preferably, the support surface 33, on which the composite rod 11 rests at the bend 21, is made concave, in particular concave curved so that the curvature corresponds to the outer radius of curvature of the deformation, respectively, bent composite rod 11. As a result, the optional quick insertion is the most effective. Alternatively or additionally, a separate energy source 44 may be provided which supplies heat to the composite rod 11 at the bend 21 to maintain a temperature at the bend 21 which makes the composite rod 11 flexible. like an infrared emitter.

Вслед за гибкой композитного стержня композитный стержень 11 снова отверждается в месте 21 изгиба. Это согласно примеру происходит посредством охлаждения пластиковой матрицы М в месте 21 изгиба. Охлаждение может ускоряться, если композитный стержень 11 в месте 21 изгиба снабжается охлаждающей средой С. Согласно примеру, гибочное устройство 20 имеет охлаждающее устройство 45, посредством которого охлаждающая среда С может подаваться на композитный стержень 11 в месте 21 изгиба. Охлаждающее устройство 45 может генерировать или выдавать, например, туман разбрызгиваемой жидкости или газовый, соответственно, воздушный поток в виде охлаждающей среды С.Following the bending of the composite rod, the composite rod 11 cures again at the bend 21 . This, according to the example, takes place by cooling the plastic matrix M at the bend point 21 . Cooling can be accelerated if the composite rod 11 at the bend 21 is supplied with a cooling medium C. According to an example, the bending device 20 has a cooling device 45 by means of which the cooling medium C can be supplied to the composite rod 11 at the bend 21. The cooling device 45 can generate or deliver, for example, a spray liquid mist or a gas, respectively, an air stream in the form of a cooling medium C.

Альтернативно или дополнительно может охлаждаться по меньшей мере один компонент гибочного устройства, например, волновод-концентратор 24 и/или опорное устройство 31 и/или по меньшей мере одно из опорных тел 32 и/или по меньшей мере один гибочный инструмент 41, 42, 43. Например, сквозь охлажденный, соответственно, охлаждаемый компонент могут проходить каналы для охлаждающего средства, через которые во время охлаждения может течь охлаждающая среда. Вследствие этого длительность времени охлаждения может уменьшаться. Alternatively or additionally, at least one component of the bending device can be cooled, for example, the waveguide hub 24 and/or the support device 31 and/or at least one of the support bodies 32 and/or at least one bending tool 41, 42, 43 For example, coolant channels can pass through the cooled or cooled component, through which coolant can flow during cooling. As a result, the duration of the cooling time may be reduced.

Дополнительный источник 44 энергии и охлаждающее устройство 45 являются опцией. Additional power source 44 and cooling device 45 are optional.

В показанном на фиг.3-5 примере осуществления опорные поверхности 33 опорных тел 32 в направлении протяженности участков 11а стержня являются настолько длинными, что соответственно согласованный участок 11а стержня опирается не только точечно на месте, но и по продольной области и предпочтительно по всей его длине до места 21 изгиба. При этом опорные тела 32 могут быть выполнены в виде полосы и/или пластины. Опорная поверхность 33 может быть образована внутренней поверхностью канавки или желобка, в которой лежит соответственно согласованный участок 11а стержень. Например, каждый участок 11а стержня прилегает к боковой стороне канавки опорной поверхности 33 и вследствие этого перемещается при гибке направляемо вдоль хода канавки. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3-5, the bearing surfaces 33 of the support bodies 32 are so long in the direction of extension of the bar sections 11a that the correspondingly matched bar section 11a rests not only pointwise in place, but also along the longitudinal region and preferably along its entire length. up to the 21st bend. In this case, the support bodies 32 can be made in the form of a strip and/or a plate. The bearing surface 33 can be formed by the inner surface of a groove or groove in which the correspondingly matched shaft section 11a lies. For example, each shaft portion 11a bears against the side of the groove of the support surface 33 and therefore moves in a guided manner along the course of the groove during bending.

На фиг.6-8 показан другой пример осуществления гибочного устройства 20. Конструкция соответствует, по существу, примеру осуществления согласно фиг.3-5, так что можно сослаться на предыдущее описание. Главное отличие состоит в выполнении опорного устройства 31, а также гибочных инструментов. Опорное устройство 31 имеет несколько и, согласно примеру, три неподвижных опорных тела 32, которые соответственно имеют плоские опорные поверхности 33. Опорные поверхности 33 некоторых или всех имеющихся опорных тел 32 могут проходить в общей плоскости. Figures 6-8 show another exemplary embodiment of the bending device 20. The design essentially corresponds to the embodiment according to Figures 3-5, so that reference may be made to the previous description. The main difference lies in the implementation of the support device 31, as well as bending tools. The support device 31 has several, and according to the example, three fixed support bodies 32, which respectively have flat support surfaces 33. The support surfaces 33 of some or all of the support bodies 32 present can extend in a common plane.

Первый гибочный инструмент 41 также в этом варианте осуществления образован волноводом-концентратором 24. Второй и третий гибочный инструмент 42, 43 выполнены отдельно от опорного устройства 31 и могут быть образованы соответственно стержнем или роликом. Центральное опорное тело 32 расположено соосно с волноводом-концентратором 24 на противоположной стороне композитного стержня 11 и подпирает композитный стержень 11 в месте 21 изгиба против прижимного усилия волновода-концентратора 24. На обеих сторонах центрального опорного тела, если смотреть в первом пространственном направлении х, расположен соответственно гибочный инструмент 42, соответственно, 43. Для гибки гибочные инструменты 42, 43 перемещаются относительно первого гибочного инструмента 41 (волновода-концентратора 24), например, во втором пространственном направлении y, соответственно, внутри заданной первым и вторым пространственным направлением х, y плоскости. Вследствие этого композитный стержень 11 в месте 21 изгиба изгибается вокруг поверхности 27 волновода-концентратора. The first bending tool 41 is also in this embodiment formed by the concentrator waveguide 24. The second and third bending tools 42, 43 are separate from the support device 31 and can be formed by a rod or a roller, respectively. The central support body 32 is located coaxially with the waveguide-hub 24 on the opposite side of the composite rod 11 and supports the composite rod 11 at the place 21 of the bend against the clamping force of the waveguide-hub 24. On both sides of the central support body, when viewed in the first spatial direction x, is located respectively bending tool 42, respectively 43. For bending, bending tools 42, 43 move relative to the first bending tool 41 (waveguide-hub 24), for example, in the second spatial direction y, respectively, within the plane specified by the first and second spatial directions x, y . As a result, the composite rod 11 in place 21 of the bend is bent around the surface 27 of the waveguide hub.

В остальном ход способа соответствует тому, который объяснялся в связи с фиг.3-5, так что можно сослаться на предыдущее описание.Otherwise, the course of the method corresponds to that explained in connection with figures 3-5, so that you can refer to the previous description.

Установка параметров способа во время способа гибки зависит от размера и материала композитного стержня 11.The setting of the method parameters during the bending method depends on the size and material of the composite rod 11.

Общая продолжительность для нагревания стержня ультразвуком, выполнение деформационного участка 37 и гибка составляет примерно 10-20 сек (у композитного стержня с примерно 55% объемной долей волокон и диаметром 8 мм). Подача волновода-концентратора может составлять 1 мм/сек.The total duration for heating the rod with ultrasound, performing the deformation section 37 and bending is about 10-20 seconds (for a composite rod with about 55% fiber volume fraction and a diameter of 8 mm). The feed of the waveguide-concentrator can be 1 mm/sec.

Выдача (испускание) ультразвуковых волн в этом примере осуществления запускается, когда достигается значение порога срабатывания, с которым волновод-концентратор прижимается к композитному стержню 11. Значение порога срабатывания может составлять, например, 50 Ньютонов. Усилие, с которым волновод-концентратор 24 прижимается к композитному стержню 11, может ограничиваться максимальным значением, например, значением в 400 Ньютонов. The output (emission) of ultrasonic waves in this embodiment is triggered when the threshold value is reached, with which the concentrator waveguide is pressed against the composite rod 11. The threshold value may be, for example, 50 Newtons. The force with which the waveguide-hub 24 is pressed against the composite rod 11 may be limited to a maximum value, for example, a value of 400 Newtons.

В случае этого примера осуществления выдача ультразвуковых волн прекращается, когда было выдано в целом количество суммарной энергии ультразвуковых волн, например, 2600 Джоулей (в случае композитного стержня с примерно 55% объемной долей волокон и диаметром 8 мм). In the case of this embodiment, the output of ultrasonic waves is stopped when a total amount of ultrasonic wave energy has been output, for example 2600 Joules (in the case of a composite rod with about 55% fiber volume fraction and a diameter of 8 mm).

Имеющиеся гибочные инструменты 41, 42, 43 прикладывают предварительно настроенное усилие к композитному стержню 11. Поэтому, как только обеспечивается гибкость в месте 21 изгиба, начинается гибка композитного стержня в этом месте 21 изгиба.The existing bending tools 41, 42, 43 apply a pre-set force to the composite rod 11. Therefore, as soon as flexibility is provided at the bend 21, bending of the composite rod at that bend 21 begins.

Согласно примеру, охлаждение стержня началось, как только достигнуто пороговое значение для количества суммарной энергии. Без подвода отдельной охлаждающей среды С, продолжительность охлаждения до тех пор, пока композитный стержень 11 в месте 21 изгиба вновь не станет жестким на изгиб, может составлять 20 секунд (в случае композитного стержня с 55% объемной долей волокон и диаметром 8 мм). Эта продолжительность может сокращаться за счет подвода охлаждающей среды С в или снаружи компонента гибочного устройства 20. According to the example, cooling of the rod started as soon as a threshold value for the amount of total energy was reached. Without the supply of a separate cooling medium C, the cooling time until the composite rod 11 at the bend 21 again becomes bending rigid can be 20 seconds (in the case of a composite rod with 55% fiber volume fraction and a diameter of 8 mm). This duration can be shortened by supplying a coolant C to or from the bender component 20.

Технологические параметры подгоняются в зависимости от выполнения гибочного устройства 20, пластика композитного стержня 11 (аморфный/частично кристаллический, коэффициент демпфирования, соответственно, механический коэффициент потерь, температура размягчения, температура плавления, температура стеклования, и т.п.), типа использованных волокон, доли волокон к объему, соответственно, массе композитного стержня, диаметра композитного стержня, и т.п.Technological parameters are adjusted depending on the design of the bending device 20, the plastic of the composite rod 11 (amorphous/partially crystalline, damping coefficient, respectively, mechanical loss coefficient, softening temperature, melting temperature, glass transition temperature, etc.), type of fibers used, fraction of fibers to volume, respectively, the mass of the composite rod, the diameter of the composite rod, etc.

Фиг.9 схематично иллюстрирует отклонение от примера осуществления гибочного устройства 20 из фиг.6-8. При этом, центральное опорное тело 32 не имеет полностью ровной опорной поверхности 33, а опорная поверхность 33 имеет вогнутое опорное углубление 48. Кривизна вогнутого опорного углубления 48 примерно соответствует внешней кривизне, которую композитный стержень 11 имеет в месте 21 изгиба после образования деформационного участка 37, соответственно, должен иметь в конце гибки. Посредством, соответственно, после образования деформационного участка 37 и/или при гибке композитного стержня 11 этот композитный стержень 11 в месте 21 изгиба входит в зацепление с опорным углублением 48 и вдоль внешней кривизны по плоскости подпирается опорным углублением 48. Fig. 9 schematically illustrates a deviation from the exemplary embodiment of the bending device 20 of Figs. 6-8. At the same time, the central support body 32 does not have a completely flat support surface 33, and the support surface 33 has a concave support recess 48. The curvature of the concave support recess 48 approximately corresponds to the external curvature that the composite rod 11 has at the place 21 of the bend after the formation of the deformation section 37, respectively, must have at the end of bending. By means of, respectively, after the formation of the deformation section 37 and/or during bending of the composite rod 11, this composite rod 11 in the place 21 of the bend engages with the support recess 48 and along the outer curvature along the plane is supported by the support recess 48.

Другой пример осуществления гибочного устройства 20 показан на фиг.10-12. В случае этого примера осуществления валковая система или роликовая система 49 с несколькими валками или роликами 50 служит для транспортировки композитного стержня 11 в желательную позицию, так что место 21 изгиба расположено между волноводом-концентратором 24 и опорным телом 32 опорного устройства 31. При этом, один из обоих указанных участков 11а стержня остается нагруженным роликовой системой 49, когда деформационный участок 37 деформируется и композитный стержень 11 изгибается (фиг.11 и 12). В этом примере осуществления волновод-концентратор 24, в свою очередь, представляет собой первый гибочный инструмент 41. В отличие от других примеров осуществления имеется лишь один другой гибочный инструмент, а именно второй гибочный инструмент 42, который является подвижным относительно первого гибочного инструмента 41 во втором пространственном направлении y или в плоскости, заданной первым пространственным направлением х и вторым пространственным направлением y. Второй гибочный инструмент 42, по аналогии с предшествующим вариантом осуществления согласно фиг.6-9, образован стержнем или роликом. Роликовая система 49 предназначена для зажимания, соответственно, фиксации композитного стержня 11 на упомянутом одном участке 11а стержня, в то время как соответствующий другой участок 11а стержня нагружен вторым гибочным инструментом 42 и изгибается вокруг поверхности 27 волновода-концентратора. Вместо роликовой системы 49 могло бы иметься также другое устройство для зажимания упомянутого одного участка 11а стержня. Another embodiment of the bending device 20 is shown in Fig.10-12. In the case of this exemplary embodiment, the roller system or roller system 49 with multiple rollers or rollers 50 is used to transport the composite rod 11 to the desired position, so that the place 21 of the bend is located between the waveguide hub 24 and the support body 32 of the support device 31. In this case, one of both said sections 11a of the rod remains loaded by the roller system 49 when the deformation section 37 is deformed and the composite rod 11 is bent (FIGS. 11 and 12). In this embodiment, the waveguide hub 24 is in turn the first bending tool 41. Unlike the other embodiments, there is only one other bending tool, namely the second bending tool 42, which is movable relative to the first bending tool 41 in the second spatial direction y or in the plane defined by the first spatial direction x and the second spatial direction y. The second bending tool 42, by analogy with the previous embodiment according to Fig.6-9, is formed by a rod or roller. The roller system 49 is designed to clamp, respectively, fix the composite rod 11 on said one section 11a of the rod, while the corresponding other section 11a of the rod is loaded by the second bending tool 42 and is bent around the surface 27 of the concentrator waveguide. Instead of the roller system 49, there could also be another device for clamping said one section 11a of the rod.

В остальном, гибочное устройство 20, а также осуществленный с его помощью способ соответствует предшествующему примеру осуществления, так что можно сослаться на указанные выше пояснения. Otherwise, the bending device 20, as well as the method carried out with it, corresponds to the previous embodiment, so that the above explanations can be referred to.

На фиг.10 схематично изображено факультативное выполнение с дополнительным нагревательным устройством 51. Дополнительное нагревательное устройство 51 служит для того, чтобы предварительно нагревать композитный стержень 11 перед тем, как он транспортируется в позицию, в которой он деформируется, соответственно, изгибается. Такое нагревательное устройство 51 может иметься во всех примерах осуществления гибочного устройства 20. Нагрев композитного стержня 11 нагревательным устройством 51 может локально ограничиваться областью, которая содержит место 21 изгиба. Figure 10 schematically shows an optional implementation with an additional heating device 51. The additional heating device 51 serves to preheat the composite rod 11 before it is transported to a position in which it is deformed, respectively, bent. Such a heating device 51 may be present in all embodiments of the bending device 20. The heating of the composite rod 11 by the heating device 51 may be locally limited to the region that contains the bending site 21.

Описанные на основе чертежей конкретные примеры осуществления представляют изобретение, например, при помощи гибки композитного стержня 11. Для гибки нескольких композитных стержней 11, соответственно, решетчатого тела поверхность 27 волновода-концентратора и/или упомянутой по меньшей мере опорной поверхности 33 и/или других частей гибочного устройства 20 в третьем пространственном направлении z выполнены соответствующей длины. Это относится ко всем примерам осуществления. Описанная посредством композитного стержня 11 функция имеет место соответственно для нескольких композитных стержней 11, соответственно, решетчатого тела. The specific embodiments described on the basis of the drawings represent the invention, for example, by bending a composite rod 11. bending device 20 in the third spatial direction z are made of the appropriate length. This applies to all embodiments. The function described by means of the composite rod 11 takes place respectively for several composite rods 11, respectively, of a lattice body.

На фиг.17 и 19 схематично показан изогнутый композитный стержень 11. В месте 21 изгиба изгибной стержень, если смотреть во втором пространственном направлении y, имеет внутреннюю сторону ВI изгиба с внутренней кривизной и отличающуюся от нее, противолежащую внешнюю сторону ВА изгиба с внешней кривизной. Внутренняя кривизна и внешняя кривизна могут иметь постоянное значение или могут иметь варьируемую вдоль хода изгиба кривизну, соответственно, радиус. Внутренняя сторона ВI изгиба при гибке прилегает к поверхности 27 волновода-концентратора. Таким образом, внутренняя кривизна задается посредством хода кривизны поверхности 27 волновода-концентратора. Внешняя сторона ВА изгиба при гибке прилегает предпочтительно к опорной поверхности 33. Figures 17 and 19 schematically show a bent composite rod 11. At the bend point 21, the bending rod, when viewed in the second spatial direction y, has an inner side BI of the bend with an internal curvature and a different, opposite outer side BA of the bend with an external curvature. The internal curvature and the external curvature may have a constant value or may have a curvature that varies along the course of the bend, respectively, the radius. The inner side VI of the bend when bending is adjacent to the surface 27 of the waveguide hub. Thus, the internal curvature is set by the course of the curvature of the surface 27 of the waveguide hub. The outer side of the bend BA during bending preferably lies against the support surface 33.

В месте 21 изгиба изогнутый композитный стержень 11 имеет, если смотреть во втором пространственном направлении y, толщину sy и, если смотреть в третьем пространственном направлении z, ширину bz. Ширина bz больше, чем ширина, соответственно, величина az участка 11а стержня вне места 21 изгиба в третьем пространственном направлении z и примерно равна ширине bz деформационного участка 37 или немного меньше. Полнота или толщина sy в втором пространственном направлении y является в месте 21 изгиба меньшей, чем величина ay участка 11а стержня вне места 21 изгиба и по меньшей мере равна толщине dy деформационного участка 37 во втором пространственном направлении y. За счет этого изменения формы поперечного сечения композитного стержня 11 в месте 21 изгиба усиливающие волокна 14 остаются растянутыми, соответственно, под действием тягового усилия и не имеют никакой волнистости за счет изготовления изгиба (осуществления гибки) в области внутренней стороны ВI изгиба. Вследствие этого сохраняется прочность на растяжение изогнутого композитного стержня 11. At the bending point 21, the bent composite rod 11 has, when viewed in the second spatial direction y, a thickness sy and, when viewed in the third spatial direction z, a width bz. The width bz is larger than the width, respectively, the value az of the section 11a of the rod outside the bending point 21 in the third spatial direction z and is approximately equal to the width bz of the deformation section 37 or slightly less. The fullness or thickness sy in the second spatial direction y is smaller at the bending point 21 than the value ay of the rod section 11a outside the bending point 21 and is at least equal to the thickness dy of the deformation section 37 in the second spatial direction y. Due to this change in the cross-sectional shape of the composite rod 11 at the bending point 21, the reinforcing fibers 14 remain stretched, respectively, under the action of the traction force and do not have any waviness due to the production of the bend (bending) in the region of the inner side BI of the bend. As a result, the tensile strength of the bent composite rod 11 is maintained.

Во всех без исключения примерах осуществления является возможным то, что во время деформации (обработки давлением) для образования деформационного участка 37 и/или во время гибки ультразвуковые волны вводятся в месте 21 изгиба в композитный стержень 11. Вследствие этого в композитный стержень 11 вводится энергия и место 21 изгиба композитного стержня 11 может соответствовать по меньшей мере требуемой минимальной температуре, чтобы поддерживать деформируемость, соответственно, гибкость. Вследствие этого могут компенсироваться тепловые потери из-за конвекции. При этом может быть предусмотрено, что температура композитного стержня 11 регулируется в месте 21 изгиба. Также является возможным регулирование продолжительности времени, в течение которого ультразвуковые волны вводятся в композитный стержень и/или ультразвуковая мощность введенных ультразвуковых волн во время деформирования или гибки. Также введенная в целом во время деформации или гибки ультразвуковая энергия может управляться или регулироваться. Наконец, также может управляться или регулироваться прижимное усилие между волноводом-концентратором 24 и композитным стержнем 11. Также возможна комбинация выше упомянутых управлений и регулирований. In all exemplary embodiments without exception, it is possible that during deformation (forming) to form a deformation section 37 and/or during bending, ultrasonic waves are introduced at the bending point 21 into the composite rod 11. As a result, energy is introduced into the composite rod 11 and the place 21 of the bend of the composite rod 11 may correspond to at least the required minimum temperature in order to maintain the deformability, respectively, the flexibility. As a result, heat losses due to convection can be compensated. In this case, provision can be made for the temperature of the composite rod 11 to be controlled at the bending point 21 . It is also possible to control the length of time during which ultrasonic waves are introduced into the composite rod and/or the ultrasonic power of the introduced ultrasonic waves during deformation or bending. Also, the ultrasonic energy introduced as a whole during deformation or bending can be controlled or adjusted. Finally, the pressing force between the hub waveguide 24 and the composite rod 11 can also be controlled or adjusted. A combination of the above mentioned controls and adjustments is also possible.

На фиг.20-23 соответственно схематично показано строительное тело 55 с арматурной системой 56. Арматурная система 56 содержит один или несколько арматурных стержней 11. Они включены в матрицу 57 строительного материала строительного тела 55. Арматурные стержни 11 могут образовывать решетку или другую подходящую двухмерную или трехмерную арматурную систему 56. Как это показано на фиг.22 и 23, в зависимости от формы строительного тела 55 может быть необходимым или предпочтительным изгибать один или несколько арматурных стержней 11 в одном или нескольких мест 21 изгиба. Это может осуществляться на заводе или прямо на месте на строительной площадке с помощью описанного выше способа гибки и описанного выше гибочного устройства 20. Таким образом, при применении указанного гибочного устройства 20, соответственно, при использовании указанного способа гибки может изготавливаться строительное тело 55 с по меньшей мере одни изогнутым композитным стержнем 11. Figures 20-23 respectively schematically show a building body 55 with a reinforcement system 56. The reinforcement system 56 comprises one or more reinforcing bars 11. These are included in the building material matrix 57 of the building body 55. The reinforcing bars 11 may form a lattice or other suitable two-dimensional or three-dimensional rebar system 56. As shown in FIGS. 22 and 23, depending on the shape of the building body 55, it may be necessary or preferable to bend one or more reinforcing bars 11 at one or more bending points 21. This can be carried out at the factory or directly on site at the construction site using the bending method described above and the bending device 20 described above. at least one bent composite rod 11.

Изобретение касается способа гибки и гибочного устройства 20, причем композитный стержень 11 с пучком 15 усиливающих волокон, который заделан в пластиковую матрицу М, изгибают в месте 21 изгиба. Чтобы обеспечить гибкость, композитный стержень 11 локально нагревают в месте 21 изгиба. Для этого служит ультразвуковое устройство 22 с волноводом-концентратором 24. После нагрева места изгиба - посредством движения подачи между композитным стержнем 11 и волноводом-концентратором 24 - область композитного стержня 11 в месте 21 изгиба деформируют в деформационный участок 37, внешние размеры которого являются отличными от внешних размеров участков 11а композитного стержня 11, которые примыкают к месту 21 изгиба. Затем, оба участка 11а стержня перемещают, соответственно, отгибают друг относительно друга, так что композитный стержень 11 изгибается в месте 21 изгиба. Предпочтительным образом, композитный стержень 11 опирается на волновод-концентратор 24. Когда достигнуто желательное изгибание, композитный стержень 11 отверждается в месте 21 изгиба. The invention relates to a bending method and a bending device 20, wherein a composite rod 11 with a reinforcing fiber bundle 15, which is embedded in a plastic matrix M, is bent at the bend 21. To provide flexibility, the composite rod 11 is locally heated at the bend 21. For this, an ultrasonic device 22 with a waveguide hub 24 is used. After heating the bending point - by means of a feed movement between the composite rod 11 and the waveguide hub 24 - the region of the composite rod 11 at the bending point 21 is deformed into a deformation section 37, the external dimensions of which are different from the outer dimensions of the sections 11a of the composite rod 11, which are adjacent to the place 21 of the bend. Then, both sections 11a of the rod are moved, respectively, bent relative to each other, so that the composite rod 11 is bent at the bending point 21. Preferably, the composite rod 11 rests on the waveguide-hub 24. When the desired bending is achieved, the composite rod 11 is cured at the place 21 of the bend.

Список ссылочных позицийList of reference positions

10 пультрузионное устройство10 pultrusion device

11 композитный стержень11 composite rod

11а участок стержня11a section of the rod

12 катушечная рама12 reel frame

13 катушка13 coil

14 усиливающее волокно14 reinforcing fiber

15 пучок усиливающих волокон15 bundle of reinforcing fibers

16 ванна16 bath

17 форма17 form

18 вытяжное устройство18 exhaust device

19 отрезной инструмент19 cutting tool

20 гибочное устройство20 bender

21 место изгиба21 bends

22 ультразвуковое устройство22 ultrasonic device

23 ультразвуковой источник23 ultrasonic source

24 волновод-концентратор24 waveguide hub

25 первый конец волновода-концентратора25 first end of the waveguide hub

26 второй конец волновода-концентратора26 second end of the waveguide hub

27 поверхность волновода-концентратора27 waveguide hub surface

31 опорное устройство31 support devices

32 опорное тело32 support body

33 опорная поверхность33 bearing surface

34 поворотный шарнир34 swivel joint

37 деформационный участок37 deformation section

38 углубление38 recess

41 первый гибочный инструмент41 first bending tool

42 второй гибочный инструмент42 second bending tool

43 третий гибочный инструмент43 third bending tool

44 источник энергии44 energy source

45 охлаждающее устройство45 cooling device

48 опорное углубление48 bearing recess

49 роликовая система49 roller system

50 ролик50 roller

51 нагревательное устройство51 heating devices

55 строительное тело55 building body

56 арматурная система56 reinforcement system

57 матрица строительного материала57 building material matrix

ay величина (размер) участка стержня во втором пространственном направленииay value (size) of the rod section in the second spatial direction

az величина (размер) участка стержня в третьем пространственном направленииaz value (size) of the rod section in the third spatial direction

bz ширина деформационного участкаbz width of the deformation section

С охлаждающая средаC coolant

dy толщина деформационного участкаdy thickness of the deformation section

К пластикK plastic

М пластиковая матрицаM plastic matrix

S ось поворотаS axis of rotation

Х первое пространственное направлениеX first spatial direction

Y второе пространственное направлениеY second spatial direction

Z третье пространственное направлениеZ third spatial direction

Claims

1. Bending method for bending at least one composite rod (11) at the bend (21), which has a bundle (15) of reinforcing fibers embedded in a cured plastic matrix with several reinforcing fibers (14), with the following steps:

- the location of the waveguide-concentrator (24) of the ultrasonic device (22) in the place (21) of the bend, and both sections (11a) of the said at least one composite rod (11) adjacent to the place (21) of the bend pass in the first spatial direction (x ),

- heating the plastic matrix (M) of the said at least one composite rod (11) in the place (21) of the bend by introducing ultrasonic waves into the said at least one composite rod (11) in the place (21) of the bend (21),

- deformation of the said at least one composite rod (11) to form a deformation section (37) in the place (21) of the bend by moving the feed between the waveguide-hub (24) and the mentioned at least one composite rod (11) in the second spatial direction (y) which is oriented radially to the bend to be made at the bend point (21), so that the portion of the bundle of reinforcing fibers is stretched along the bend point and brought into the desired position,

- bending the said at least one composite rod (11) at the place (21) of the bend,

- curing of the plastic matrix (M) at the place (21) of the bend.

2. The method according to claim 1, characterized in that the orientation of the sections (11a) of said at least one composite rod (11) adjacent to the bending point (21) relative to each other remains unchanged during the formation of the deformation section (37).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation section (37) of said at least one composite rod (11) has a width (bz) in the third spatial direction (z) which is greater than the value (az) sections (11a) of the rod adjacent to the place (21) of the bend in the third spatial direction (z), and the third spatial direction (z) is oriented at right angles to the first spatial direction (x) and to the second spatial direction (y).

4. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation section (37) of said at least composite rod (11) has a thickness (dy) in the second spatial direction (y), which is less than the value (ay) adjacent to the place (21) of the bending of the sections (11a) of the rod in the second spatial direction (y).

5. The method according to one of the preceding claims, characterized in that said at least one composite rod (11) at the place (21) of the bend has an inner side (BI) of the bend with an internal curvature and opposite the inner side (BI) of the bend relative to the middle axis said at least one composite rod (11) the outer side (BA) of the bend with external curvature, and the internal curvature of the said at least one composite rod (11) is greater than the external curvature, and moreover, the reinforcing fibers (14) in place (21 ) bends do not have a curvature that is greater than the said internal curvature.

6. The method according to one of the preceding claims, characterized in that during the movement of the feed to form the deformation section (37) and/or during bending, ultrasonic waves are emitted at least phase by phase by the concentrator waveguide (24).

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said at least one composite rod (11) is supplied with energy at least in phase at the bending point (21) during bending by means of one other energy source (44).

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the following parameters is adjusted during the formation of the deformation section (37) and/or during bending:

- the ultrasonic energy emitted during the feed movement and/or during bending,

- duration of time during which ultrasonic waves are emitted during the feed movement and/or during bending,

- power of emitted ultrasonic waves,

- the temperature of the mentioned at least one composite rod (11) in the deformation area (37) or in place (21) of the bend,

- clamping force between the waveguide-hub (24) and said at least one composite rod (11),

- position of the feed movement,

- bent or angular position of the sections of the rod adjacent to the bend.

9. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that during the movement of the feed to form the deformation section (37) and/or during bending, there is no output of ultrasonic waves by the concentrator waveguide (24).

10. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement of the feed during the formation of the deformation section (37) is controlled by at least one of the following parameters:

- relative position between the concentrator waveguide (24) and said at least one composite rod (11),

- feed speed,

- acceleration of the feed movement.

11. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the bending is carried out around a curved surface (27) of the waveguide hub (24), and the surface (27) of the waveguide hub is curved around at least one axis that runs parallel to the third spatial direction (z), wherein the third spatial direction (x) is oriented at right angles to the first spatial direction (x) and the second spatial direction (y).

12. The method according to claim 11, characterized in that the surface (27) of the concentrator waveguide is additionally bent around at least one axis that runs parallel to the first spatial direction (x).

13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the concentrator waveguide (24) is stopped during bending.

14. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the concentrator waveguide (24) moves in the second spatial direction (y) during bending.

15. A method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to harden said at least one composite rod (11), a cooling medium (C) is supplied to the place (21) of the bend.

16. The method according to claim 15, characterized in that the cooling medium flows inside the component in contact at the bend point (21) with said at least one composite rod (11) and/or that the cooling medium (C) is brought into direct contact with the composite rod (11).

17. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic matrix (M) of said at least one composite rod (11) has a reverse cross-linked plastic (K).

18. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic matrix (M) of said at least one composite rod (11) has a thermoplastic plastic (K).

19. Bending device (20), which is formed so as to bend at least one composite rod (11) at the place (21) of the bend, which has a bundle (15) of reinforcing fibers with several reinforcing fibers embedded in the cured plastic matrix (M). (14), both adjacent to the place (21) of the bend section (11a) of the said at least one composite rod (11) pass in the first spatial direction (x),

with a waveguide hub (24) and an ultrasonic source (23) ultrasonic device (22), and the waveguide hub (24) is movable in the second spatial direction (y) at right angles to the first spatial direction (x),

with a support device (31) for supporting said at least one composite rod (11) on the side opposite to the concentrator waveguide (24),

moreover, the bending device (20) is formed so as to carry out the bending method according to one of the preceding claims.

20. Device according to claim 19, characterized in that there is at least one bending tool (41, 42, 43) which is designed to bend said at least one composite rod (11) at the bending point (21).