DE4122785A1 - Drehbank-wickelanlage zur herstellung von bauelementen aus faserverstaerkten kunststoffen - Google Patents
Drehbank-wickelanlage zur herstellung von bauelementen aus faserverstaerkten kunststoffenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehbank-Wickelanlage nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Wickelanlagen dieser Art wird parallel zur rotierenden Kern
achse der Wickelkopf bzw. das sogenannte Fadenauge bewegt und da
bei der Faden abgelegt. Mit elektronischen Steuerungen sind belie
bige ungleichförmige Bewegungsabläufe von Kern und Wickelkopf bzw.
Fadenauge mit allen Winkeln zwischen 0° und 90°, unter anderem
auch die Fertigung nicht rotationssymmetrischer Bauteile, möglich.
Bei Wickelanlagen der gattungsgemäßen Art ergeben sich bei biege
beanspruchten, taillierten Bauteilen mit vorwiegend axialen Ver
stärkungen Probleme. So ist es mit solchen Wickelanlagen nicht
möglich, Körper mit konkav gekrümmten Oberflächenbereichen mit
axialen Verstärkungen zu wickeln, da die Fasern aufgrund der not
wendigen Fadenspannung nicht dem geodätischen Pfad folgen können,
sondern solche konkaven Bereiche überspannen. Dies führt zu Form
abweichungen und Hohlräumen, die auch nicht durch nachträgliches
Preßwickeln beseitigt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wickelanlage der gattungsge
mäßen Art so auszugestalten, daß mit ihr auch Körper mit konkav
gekrümmten Oberflächenbereichen formgetreu mit axialen Verstärkun
gen gewickelt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrie
ben.
Fig. 1 zeigt in dimetrischer Darstellung eine Drehbank-Wickel
anlage mit einem Zusatzwickelkopf gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt unter einem anderen Blickwinkel den Zusatzwickel
kopf.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Zahnriementrieb für den Zusatz
wickelkopf.
Fig. 4 zeigt in dimetrischer Darstellung die wesentlichen Ele
mente des Zahnriementriebs in einer praktischen Ausfüh
rung.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Träger mit Rotor und
Zahnriementrieb.
Fig. 6 zeigt einen gleichen Schnitt durch die Achse der motor
getriebenen Endrolle.
Die in Fig. 1 dargestellte Wickelanlage arbeitet nach dem Dreh
bank-Prinzip. Auf einem Grundrahmen 2 ist hier auf einer motorisch
angetriebenen Achse 4 ein Spannfutter 6 angeordnet, in dem ein
Wickelkern 8 mit einem Ende einer Welle 10 direkt oder indirekt
eingespannt ist. Das gegenüberliegende Ende 12 der Welle läuft
hierbei frei mit oder auf einer Spitze um, die hier nicht darge
stellt ist. Der Antriebsmotor 14 ist entsprechend dem Wickel
programm steuerbar. In bekannter Weise werden hierfür elektro
nische Steuerungen eingesetzt.
Für die auf den Wickelkern 8 aufzubringende Wicklung ist ein in
der Zeichnung nicht dargestellter Schlitten vorgesehen, der ein
Fadenauge 16 aufweist, das hier stellvertretend für den gesamten
Schlitten dargestellt ist. Der hier dargestellte Wickelkern ist
zwischen seinen Enden 8′ und 8′′ eingeschnürt. Eine Längswicklung,
d. h. eine im wesentlichen in Achsrichtung verlaufende Wicklung,
überspannt damit die eingeschnürte Taille des Wickelkerns unter
der Vorspannung für den vom Fadenauge 16 auf den Kern abgelegten
Faden 18, wobei der Ausdruck "Faden" hier summarisch für Einzel
fäden und Rovings steht. In ähnlicher Weise kann es bei langen
zylindrischen Kernen beim Auflegen der Zug- und Druckkräfte auf
nehmenden Längsfäden unter dem Eigengewicht zu einem Ablösen und
Durchhängen der Fäden kommen. Um eine sichere Anlage der für die
Längsverstärkung vorgesehene Faserlage zu gewährleisten, ist ein
Zusatzwickelkopf 20 zur Ablage eines Fixierfadens vorgesehen, der
mit einer Halterung 19 an einem in Fig. 2 dargestellten zweiten
Schlitten 21 befestigt ist, der auf einer nicht dargestellten
zweiten Schlittenführung der Wickelanlage parallel zur Führung für
den Wickelkopf mit dem Fadenauge 16 geführt ist.
Der Zusatzwickelkopf 20 weist einen Ständer 22 und einen Rotor 24
auf. Ständer und Rotor sind C-förmig ausgebildet, d. h. als Teil
kreis in Form eines sich höchstens über einen Kreisbogen von 270°
erstreckenden Kreissegmentes, dessen Öffnung 26 sich damit über
mindestens einen Viertelkreis erstreckt.
Der Ständer 22 ist an einem Träger 28 befestigt, der vorzugsweise
um eine zur Drehachse 8′′′ des Wickelkerns parallele Schwenkachse
30 um wenigstens 90° aus der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ar
beitsstellung in eine nicht dargestellte Ruhe- oder Staustellung
schwenkbar ist. Der Träger 28 ist seinerseits mit einem Gelenkkopf
34 mit einer sich radial zur Drehachse 8′′′ des Wickelkerns 8 er
streckenden Gelenkachse 36 versehen, um die der Ständer 22 drehbar
ist. Als Schwenkantrieb für den Ständer 22 ist zwischen der Halte
rung 19 einerseits und dem Gehäuse 35 des an dem Träger 28 be
festigten Gelenkkopfes 34 andererseits ein Hydraulikzylinder 38
angeordnet, der mit dem Ende seiner Kolbenstange 40 am Gelenk
kopfgehäuse 35 und mit seinem Zylinder 42 mit der Halterung 19
schwenkbar verbunden ist.
Der Rotor 24 weist, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, eine kreis
bogenförmige Führung 44 auf, die U-förmig mit zur Drehachse 8′′′
parallelen Schenkeln 46 und 48 ausgebildet ist, die auf den Stän
der 22 zu gerichtet sind. Der Rotor 24 ist auf am Ständer 22 an
geordneten Rollen 50, 52 um die virtuelle Achse geführt, die in
der Arbeitsstellung mit der Drehachse 8′′′ des Wickelkerns 8 zu
sammenfällt. Die Rollen 50, 52 stehen dabei in Umfangsrichtung
abwechselnd mit dem radial inneren Schenkel 44 und dem radial
äußeren Schenkel 46 in Eingriff. Eine axiale Führung des Rotors
24 relativ zum Ständer 22 ist durch eine Nut 54 in dem radial
äußeren Schenkel 46 sichergestellt, mit deren Schenkelinnenseiten
die Rollen 50 in Eingriff stehen.
Als Antrieb ist ein beidseitig verzahnter Zahnriemenantrieb 56
vorgesehen, der in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Der Zahn
riementrieb 56 ist mit Endrollen 58, 60 versehen, die im Bereich
der Enden des Ständers 22 angeordnet sind und über die der Zahn
riemen 62 umgeleitet wird. Von diesen Endrollen ist die im Bereich
des Trägers 28 liegende Rolle 58 angetrieben, wie weiter unten im
einzelnen zu beschreiben sein wird. Mit seinem inneren treibenden
Trum 64 ist der Zahnriemen über auf einem Kreisbogen angeordnete
Stützrollen 66 geführt, während der rücklaufende äußere Trum 68
über Führungsrollen 70 im Abstand vom radial inneren Trum 64 ge
führt wird.
Wie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, sind jeweils zwei axial im
Abstand voneinander liegende koaxiale Stützrollen 66′, 66′′ vorge
sehen. Die dem Ständer 22 zugewandten Stützrollen 66′ sind dabei
direkt in einer Wandung 72 befestigt, während die hiervon abge
wandten Stützrollen 66′′ an einem kreisbogenförmigen Träger 74 be
festigt sind, der über radial außerhalb des inneren Zahnriemen
trums 64 angeordnete Stehbolzen 76 mit der Wandung 72 des Ständers
22 verbunden ist.
An dem Rotor 24 ist ein zwischen die Stützrollen 66′, 66′′ greifen
der radialer Steg 78 angeordnet, der an seinem Umfang im Abstand
voneinander mit dem Zahnriemen zusammenwirkende Zahnelemente 80
trägt. Die Führungsrollen 70, die ebenso wie die Stützrollen 66
mit einer zylindrischen Oberfläche ausgebildet sind, sind frei
drehend an der angrenzenden Wand 72 des Ständers 22 gelagert. Die
Führungsrollen 70 sind ebenso wie die Stützrollen 66 soweit zur
Führung des Zahnriemens erforderlich mit Bordscheiben 82, 84 ver
sehen, die in Fig. 5 und 6 beispielsweise angedeutet sind.
Die in Fig. 6 dargestellte Endrolle 58 ist drehfest auf einer im
Ständer gelagerten Welle 86 befestigt, auf der ein Antriebsrad 88
drehfest gelagert ist. Die den Zahnriemen treibende Endrolle 58
ist ebenso wie die Rolle bzw. das Rad 88 außen mit einer Verzah
nung versehen. Der auf der Rolle 88 laufende Zahnriemen 90 wird
von einem in Fig. 2 angedeuteten Antriebsmotor 92 angetrieben, wo
bei der Zahnriementrieb zwischen der Abtriebswelle des Motors 92
und dem Antriebsrad 88 als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
Die vorstehend beschriebenen Führungs- und Antriebselemente sind
rotorseitig durch ein Gehäuse 94 mit gegen den Ständer 22 gerich
teten Schenkeln 96 abgedeckt, das mit dem äußeren Gehäuseteil 98
des Ständers einen weitgehend dichten Einschluß bildet.
Auf der Außenseite des Abdeckgehäuses 94 ist eine Fadenführung 100
befestigt, die mit einer Abspuleinheit mit einem Träger für die
Fadenspule 102, einem nicht dargestellten Spulenbremssystem, einer
Fadenschwinge mit Tänzerrolle 104 und einem Fadenauge 106 versehen
ist. Diese Fadenführung 100 kann von üblicher Bauart und zusätz
lich mit einer Anordnung zur Tränkung des Fadens mit einem flüssi
gen Kunststoff versehen sein.
Der Spulenträger kann auch an einer anderen Stelle des Rotors an
geordnet sein, beispielsweise zur Herstellung eines dynamischen
Ausgleichs diagonal gegenüber dem Fadenauge, wobei dann entspre
chende Führungsrollen auf dem Rotor vorzusehen sind. Es können
auch mehrere Spulenträger vorgesehen werden. Das Fadenauge 106 ist
radial zur Drehachse des Rotors, die mit der Drehachse 8′′′ des
Wickelkerns zusammenfällt, verstellbar. Hierfür kann eine motori
sche Verstellung vorgesehen sein, die über eine elektronische
Steuerung das Fadenauge der Kontur des Wickelkerns nachführt.
Bei der beschriebenen Anordnung des Zusatzwickelkopfes ist durch
die Führung des Rotors und die Ausbildung des Antriebes sicherge
stellt, daß der Rotor bei seiner Bewegung über den offenen Bereich
26 des Ständers ständig genau geführt wird und daß auch während
der gesamten Umlaufbewegung der Antrieb des Rotors sichergestellt
ist. Fig. 1 zeigt eine Stellung, in der sich das Ende des hier
entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufenden Rotors über das festliegen
de Ende des Stators hinaus bewegt hat.
In Fig. 1 ist ein Wickelkern 8 dargestellt, der zwischen seinen
Enden konkav eingeschnürt ist, wobei hier die Einschnürung achs
symmetrisch ausgebildet ist. Über das Fadenauge 16 wird ein Faden
18 im wesentlichen achsparallel über die Länge des Wickelkerns
geführt und an den Enden über Umlenkscheiben 108 umgelenkt. Der
Wickelkern ist hier weiter beidseitig mit Buchsen 110 zur Bildung
von Öffnungen zur Aufnahme von Gelenken dargestellt.
Beim Aufbringen der Axialwicklung durch den Schlitten mit dem
Fadenauge 16 folgt der Zusatzwickelkopf in möglichst kurzem Ab
stand mit dem Fadenauge 106. Von dem Fadenauge 106 des Zusatz
wickelkopfes wird dabei ein Faden 112 in Umfangsrichtung des
Wickelkerns abgelegt, durch den der in Achsrichtung verlaufende
Faden 18 in Anlage an den Wickelkern gebracht und gehalten wird.
Die Steigung dieser "Fixierwicklung" wird entsprechend der jewei
ligen Form des Wickelkerns festgelegt. Sie ist so zu wählen, daß
über den gesamten konkaven Bereich eine Anlage des in Achsrichtung
abgelegten Fadens sichergestellt ist. Bei Erreichen der Endstel
lung des Fadenauges 16 wird dieses von dem Zusatzwickelkopf über
fahren und dabei sichergestellt, daß durch Steuerung der Umlauf
bewegung oder aber durch Stillsetzen des Rotors des Zusatzwickel
kopfes das Fadenauge 16 ungestört in entgegengesetzter Richtung
bewegt werden kann. Der Zusatzwickelkopf folgt dann wieder mit
einem entsprechenden Nachlauf.
Außer für die Fixierung der in Achsrichtung abgelegten Fäden auf
Wickelkörpern, auf denen der Faden unter der aufgebrachten Vor
spannung Konturflächen des Wickelkörpers überspannen würde, läßt
sich der Zusatzwickelkopf auch vorteilhaft bei zylindrischen oder
auch leicht gebauchten Wickelkernen einsetzen, um ein Durchhängen
der sich in Achsrichtung erstreckenden Fäden unter ihrem Eigen
gewicht zu verhindern und sicherzustellen, daß diese Fäden in An
lage an dem Wickelkern bleiben.
Bei allen Anwendungen sollte der von dem Zusatzwickelkopf abge
legte Faden auf dem jeweiligen geodätischen Weg abgelegt werden.
Um dies auch bei Wickelkörpern erreichen zu können, bei denen die
Kernachse oder Teile der Kernachse zur Drehachse 10 der Wickel
anlage unter einem Winkel liegen, ist die oben angegebene Drehbar
keit des Wickelkopfes um die Drehachse 36 vorgesehen. Über den
Drehkopf läßt sich der Zusatzwickelkopf bei solchen Werkstücken
jeweils so einstellen, daß über die Länge des Formkernes jeweils
der kürzestes geodätische Weg für die Ablage des Fixierungsfadens
eingehalten wird. Für diese Drehbewegung reicht im allgemeinen
eine Drehmöglichkeit von +45° gegenüber der Mittelstellung. Der
Drehkopf kann mit einem Drehantrieb versehen sein, mit dem der Zu
satzwickelkopf elektronisch gesteuert auf den jeweiligen geodäti
schen Weg einstellbar ist.
Mit dem Zusatzwickelkopf lassen sich Fäden, die sich vom Haupt
wickelkopf nicht auf einem geodätischen Weg in Anlage an der Ober
fläche des Wickelkerns ablegen lassen, in all den Fällen in Anlage
an den Wickelkern bringen, in denen für den vom Zusatzwickelkopf
abgelegten Fixierfaden ein Weg in Anlage an der Oberfläche des
Wickelkerns vorhanden ist. Mit Hilfe des vom Zusatzwickelkopf ab
gelegten Fixierfadens lassen sich also insbesondere Längsfäden,
welche die Konturflächen eines Wickelkernes in unzulässiger Weise
überspannen würden, an die Konturen anschmiegen.
Claims (8)
1. Wickelanlage zur Herstellung von Bauelementen aus faserver
stärkten Kunststoffen mit einem Wickelkopf zur Ablage von
Längsverstärkungen mit kleinen Faserwinkeln bezogen auf die
Wickelachse,
gekennzeichnet durch einen Zusatzwickelkopf (20) zur Ablage
einer Fixierungswicklung auf die jeweils abgelegten Fasern
der Längsverstärkung (18) mit folgenden Merkmalen:
einem auf einer zusätzlichen Schlittenführung der Wickelanlage parallel zum ersten Wickelkopf (16) verfahrbaren Schlitten (21),
einem an diesem Schlitten angeordneten Träger (28) mit einem ringförmigen Ständer (22) mit einem Ausschnitt im Stän derumfang,
einem in dem Ständer umlaufenden Rotor (24) mit einem dem Ausschnitt des Ständers entsprechenden Ausschnitt, einem an dem Ständer angeordneten Antrieb (56) für den Rotor,
einer auf dem Rotor angeordneten Fadenführung (100) mit:
einer Abspuleinheit mit einem Spulenträger (102);
einem Spulenbremssystem,
einer Fadenschwinge mit Tänzerrolle (104), und einem Fadenauge (106).
einem auf einer zusätzlichen Schlittenführung der Wickelanlage parallel zum ersten Wickelkopf (16) verfahrbaren Schlitten (21),
einem an diesem Schlitten angeordneten Träger (28) mit einem ringförmigen Ständer (22) mit einem Ausschnitt im Stän derumfang,
einem in dem Ständer umlaufenden Rotor (24) mit einem dem Ausschnitt des Ständers entsprechenden Ausschnitt, einem an dem Ständer angeordneten Antrieb (56) für den Rotor,
einer auf dem Rotor angeordneten Fadenführung (100) mit:
einer Abspuleinheit mit einem Spulenträger (102);
einem Spulenbremssystem,
einer Fadenschwinge mit Tänzerrolle (104), und einem Fadenauge (106).
2. Wickelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fadenauge (106) bezogen auf die Rotorachse radial verstellbar
ist.
3. Wickelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ständer (22) um eine zur Wickelachse (8′′′) parallele Achse
(30) um wenigstens 90° schwenkbar ist.
4. Wickelanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
Schwenkantrieb ein Hydraulikzylinder (38) vorgesehen ist.
5. Wickelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger (28) einen Gelenkkopf (34) aufweist, mit dem der Stän
der (22) um eine radial zur Rotorachse (8′′′) verlaufende
Achse (36) drehbar ist.
6. Wickelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor (24) eine U-förmige Führung (44) mit achsparallelen
Schenkeln (46, 48) aufweist und daß am Ständer (22) in die
Führung eingreifende Führungsrollen (50, 52) vorgesehen sind,
die abwechselnd mit einer der auf der Innenseite der Schenkel
ausgebildeten Führungsbahnen zusammenwirken.
7. Wickelanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Führungsbahnen axiale Anschläge für wenigstens die mit
einer Führungsbahn (46) zusammenwirkenden Führungsrollen (50)
vorgesehen sind.
8. Wickelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Antrieb ein Zahnriemenantrieb (56) mit beidsei
tig verzahntem Zahnriemen vorgesehen ist, der im Ständer (22)
über Endrollen (58, 60) geführt ist, von denen eine mit einem
Antrieb (88, 90, 92) verbunden ist,
daß der Zahnriemen zwischen den Endrollen mit seinem inneren Trum (64) auf Stützrollen (66) geführt ist, die je weils zwei axial im Abstand liegende Einzelrollen (66′, 66′′) aufweisen,
daß der Rotor einen zwischen die Einzelrollen eingrei fenden kreisbogenförmigen Steg (78) aufweist, auf dessen Um fang mit dem Zahnriemen zusammenwirkende Zahnelemente (60) angeordnet sind, und
daß für den äußeren Trum (68) des Zahnriemens diesen im Abstand vom inneren Trum (64) haltende Führungsrollen (70) vorgesehen sind.
daß der Zahnriemen zwischen den Endrollen mit seinem inneren Trum (64) auf Stützrollen (66) geführt ist, die je weils zwei axial im Abstand liegende Einzelrollen (66′, 66′′) aufweisen,
daß der Rotor einen zwischen die Einzelrollen eingrei fenden kreisbogenförmigen Steg (78) aufweist, auf dessen Um fang mit dem Zahnriemen zusammenwirkende Zahnelemente (60) angeordnet sind, und
daß für den äußeren Trum (68) des Zahnriemens diesen im Abstand vom inneren Trum (64) haltende Führungsrollen (70) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914122785 DE4122785C2 (de) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Drehbank-Wickelanlage zur Herstellung von Bauelementen aus faserverstärkten Kunststoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914122785 DE4122785C2 (de) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Drehbank-Wickelanlage zur Herstellung von Bauelementen aus faserverstärkten Kunststoffen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4122785A1 true DE4122785A1 (de) | 1993-01-14 |
DE4122785C2 DE4122785C2 (de) | 1994-09-22 |
Family
ID=6435807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914122785 Expired - Fee Related DE4122785C2 (de) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Drehbank-Wickelanlage zur Herstellung von Bauelementen aus faserverstärkten Kunststoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4122785C2 (de) |
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