DE2513214A1

DE2513214A1 - Rohrfoermige bauelemente aus verstaerktem kunststoff und verfahren sowie vorrichtung zum herstellen derselben

Info

Publication number: DE2513214A1
Application number: DE19752513214
Authority: DE
Inventors: Leslie Herbert Piper
Original assignee: High Temperature Engineers Ltd
Current assignee: High Temperature Engineers Ltd
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1509892A; US4029265A; IT1034547B; FR2265656A1; SE7503342L

Description

und Verfahren sowie Vorrichtung zum Herstellen derselben.

Die Erfindung betrifft rohrförmige Bauelemente aus verstärktem Kunststoff sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickeln eines Streifens oder Stranges aus flexiblem Material 3uf einen zylindrischen Kern mit einem kegeIstumpfförmigen Ende. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung können beispielsweise zum Herstellen der erfindungsgemäßen rohrförmigen Bauelemente aus verstärktem Kunststoff verwendet werden. Verstärkte rohrförmige Bauelemente haben ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und können beispielsweise bei Flugzeugkonstruktionen und für Steuergestänge sowie in anderen mechanischen Systemen verwendet werden,

509841/0689 .

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Ein erfindungsgemäßes rohrförmiges Bauelement aus verstärktem Kunststoff unterscheidet sich dadurch, daß es einen kegelstumpfförmigen Endteil zumindest an dem einen Ende eines rohrförmigen Teils aufweist und daß sowohl der rohrförmige Teil als auch der Endteil eine Verstärkungswicklung in Form einer ersten und einer zweiten Schraubenlinie je von konstantem Winkel auf dem rohrförmigen Teil und sich über den Endteil mit sich veränderndem Winkel erstreckend haben, welche beiden Schraubenlinien von entgegengesetzter Steigung sind.

Unter der Bezeichnung "Schraubenlinie" ist hier eine Kurve auf einer abwickelbaren Fläche zu verstehen, die eine gerade Linie wird, wenn die Fläche in einer Ebene abgewickelt wird.

Vorzugsweise besitzt der oder jeder Endteil eine kegelstumpfförmige Formungsfläche an einem Endglied, Das Endglied kann beispielsweise mit einem Innengewinde zur Verbindung mit einem anderen Element versehen sein, sowie auch mi-beinern Aussengewinde und eine Mutter zur Übertragung von Druckbelastungen auf den Endteil des rohrförmigen Elements,

Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung zum Wickeln eines Streifens oder Stranges aus flexiblem Material auf einen kegelstumpfförmigen Teil eines drehbaren Kerns gerichtet· Diese Vorrichtung besitzt einen Schlitten, der zur hin- und hergehenden Bewegung in der Längsrichtung des Kerns gelagert ist, einen Zuführungsarm für die Zufuhr des Streifens oder Stranges von einer Spule zum Kern, welcher Zuführungsarm auf dem Schlitten zur schwingenden Bewegung gelagert ist, und eine Einrichtung zum Koordinieren der Längsbewegung des Schlittens und der schwingenden Bewegung des Zuführungsarms in der Weise, daß im Betrieb aufeinanderfolgende Windungen des auf den kegelstumpfförmigen Kernteil aufgebrachten fIe-

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xiblen Materials sich fortschreitend verändernde Winkel mit Bezug auf die Achse des Kegelstumpfs des Kerns haben, wobei eine erste Schraubenlinie auf den Kegelstumpf gewickelt wird, wenn der Schlitten sich in Richtung zur Spitze des Kegelstumpfs bewegt, und eine zweite Schraubenlinie von einer zur ersten Schraubenlinie entgegengesetzten Steigung um den Kegelstumpf gewickelt wird, wenn sich der Schlitten von der erwähnten Spitze wegbewegt»

Wenn das flexible Material in Schraubenlinien gewickelt wird, ist es möglich, eine Wicklung zu erhalten, die am Kegelstumpf flach ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das flexible Material in Streifenform ist.

Vorzugsweise ist der Zuführungsarm auf dem Schlitten zur Schwenkbewegung um eine Achse gelagert, die zur Achse des Kegelstumpfs senkrecht ist und durch die Achse des Kegelstumpfs verläuft, Ein einziger Antrieb kann für die Hin- und Herbewegung des Schlittens, die Schwenkbewegung des Zuführungsarms und die Drehung des Kerns vorgesehen werden. Die Einrichtung zum Koordinieren der Längsbewegung des Schlittens und der Schwxngbewegung des Zuführungsarms kann eine geradlinige Führung sein, welche um die erwähnte Spitze herum in einer zur Achse des Kegelstumpfs parallelen Ebene winkelig beweglich ist, derart, daß sie sich in einem konstanten Abstand von der Spitze befindet, wobei r der kleinste Radius des Kegelstumpfs ist, R der größte Radius des Kegelstumpfs und 1 die Länge längs einer Erzeugenden des Kegelstumpfs»

Dar Zuführungsarm ist in der Führung gleitbar, was zur Folge hat, daß das flexible Material auf den Kernkegelstumpf mit sich verändernden Winkeln gezogen wird. Die Führung yerschwenkt sowohl den Zuführungsarm und zieht gleichzeitig

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den Schlitten zur Spitze. Wenn sich die Führung durch eine Stellung bev7egt, die zur Kernachse senkrecht ist, befindet sich der Schlitten in seiner der Spitze am nächsten liegenden Stellung, Eine weitere Drehung der Führung hat zur Folge, daß sich der Schlitten von der Spitze weg zur Zuführungsstellung für den Kegelstumpf mit dem maximalen Durchmesser bewegt.

Wenn der Kern als Ganzes einen mittigen zylindrischen Teil und zwei kegelstumpfförmige Endteile besitzt, kann der Schlitten den zylindrischen Teil auf und ab durch den Eingriff eines Teils des Schlittens oder Zuführungsarms mit einer Leitspindel auf und abgetrieben werden. Wenn eines der kegpLstumpfförmigen Enden erreicht wird, wird der Antrieb durch die sich drehende Führung übernommen.

Desgleichen ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Wickeln eines Streifens oder Stranges aus flexiblem Material auf einen kegelstumpfförmigen Teil eines drehbaren Kerns gerichtet, bei welchem der Kern gedreht wird, eine Zuführungsstelle für das flexible Material in der Längsrichtung mit Bezug auf den Kern bewegt wird und das flexible Material auf den Kegelstumpf des Kerns von der Zuführungsstelle so gezogen wird, daß aufeinanderfolgende Windungen des flexiblen Materials auf dem Kegelstumpf sich fortschreitend verändernde Winkel mit Bezug auf die Achse des Kegelstumpfes haben, wobei eine erste Schraubenlinie auf den Kegelstumpf gewickelt wird, während sich die Zuführungsstelle zur Spitze des Kegelstumpfs bewegt und eine zweite Schraubenlinie von einer zur ersten Schraubenlinie entgegengesetzten Steigung auf den Kegelstumpf gewickelt wird, während die Zuführungsstelle von der erwähnten Spitze wegbewegt wird.

Ein solches Verfahren kann vorteäLhaft zum Wickeln verstärkter Fäden, beispielsweise aus kohlenstoff- oder glasfaser-

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verstärktem Kunststoff auf einem löslichen Dorn verwendet werden, um ein Rohr von hoher Festigkeit und geringem Gewicht zu erhalten, nachdem der Kern aufgelöst worden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen;

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ;

Fig, 2 ein Diagramm, welches das der Erfindung zugrundeliegende mathematische Konzept zeigt;

Fig. 3 eine fertige röhrenförmige Stange aus verstärktem Kunststoff gemäß der Erfindung, wobei der rechte Endteil der Stange im axialen Schnitt gezeigt ist;

Fig, U eine Ansicht des Schlittens und eines Revolverkopfes der Maschine im vertikalen Schnitt, wenn sich der Schlitten in der einen Endstellung seiner Bewegung befindet;

Fig, 5 eine Ansicht nach der Linie V-V in Fig. H;

Fig. 6 eine Draufsicht des Schlittens und des Revolverkopfes in der in Fig. 4 gezeigten Stellung;

Fig. 7 eine Draufsicht, welche den Schlitten und den Wickelarm in ihren Stellungen beim Übergang vom röhrenförmigen Teil zum kegelstumpfförmigen Endteil einer Wicklung zeigt;

Fig. 8 eine Ansicht im vertikalen Schnitt nach der Linie VIII-

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VIII in Fig. 7 und

Fig. 9 in schematischer Darstellung eine Steuereinrichtung für die Vorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung werden die arbeitenden Teile von einem aus Winkeleisen gebauten Gestell getragen. Ein löslicher zylindrischer Dorn 12 mit kegelstumpfförmigen Endelementen 12a und 12b wird zwischen Spannfuttern 13 gehalten, von denen das eine über einen Kettentrieb 14 von einer motor- oder handgetriebenen Welle 15 angetrieben wird.

Ein Schlitten 18 ist parallel zur Achse des Doms 12 über dessen Länge auf zwei voneinander in Abstand befindlichen Führungsschienen 19 hin- und herbeweglich. Der Schlitten trägt eine Spule 21 mit einem Vorrat eines Bandes 22, das auf den Dorn 12 aufgewickelt werden soll. Das Band 22 wird auf den Dorn 12 von der Spule 21 über einen Zuführungsarm 23 gezogen, d«r auf dem Schlitten 18 zur Schwenkbewegung um eine Achse gelagert ist, die zur Dornachse senkrecht ist und durch diese hindurchgeht. Die Schwenkbewegung des Zuführung sarms 23 hat zur Folge, daß das Band 22 mit verschiedenen Winkeln zur Dornachse auf den Dorn 12 gezogen wird.

Eine Schutzverkleidung, auf welcher das Band 22 zugeführt werden kann, kann von dem Band 22 mit Hilfe einer Spule 2H entfernt werden, die von einer Rolle 25 in Reibungsantriebskontakt mit der Spule 21 angetrieben wird.

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Der Schlitten 18 wird den zylindrischen Teil des Doms durch zwei Leitspindeln 2 6 auf- und abgetrieben, die beide zwei Sätze von drei gleichwinkeligen schraubenförmigen Hüten 27 und 2 8 von entgegengesetzter Steigung aufweisen. Ein Element des Zuführungsarms 2 3 steht mit einer Nut 27 jeder Leitspindel in Eingriff, wenn sich der Schlitten 18 in der einen Richtung (nach rechts) bewegt, und mit der ljut 28, wenn sich der Schlitten in der anderen Richtung (nach links) bewegt. Die Leitspindeln 26 werden durch den Kettentrieb 14 zur Drehung angetrieben.

Wenn das Band 22 das Ende des zylindrischen Teils des Doms 12 erreicht hat und beginnt, ein kegelstumpfförmiges Ende zu umwickeln, wird der Antrieb von den Leitspindeln 27, (durch nachstehend näher beschriebene Mittel) auf einen sich drehenden Revolverkopf 2 9 übertrafen, Der Revolverkopf 29 treibt den Schlitten 18 dadurch an, daß er den Zuführungsann 2 3 zwingt, sich in einer geradlinigen Rollenführung 31 zu bewegen, wenn sich der Revolverkopf um die Spitze des kegelstumpf förmigen Endes des Dorns 12 dreht. Die Drehung des Revolverkopfes und der Rolle 31 bewirkt eine gleichzeitige Bewegung des Zuführungsarms 29 und eine Längsbewegung des Schlittens 18, Die Bewegung des Schlittens 18 wird immer noch durch die Führungsschienen 19 bestimmt.

Der Revolverkopf 29 wird durch eine Schnecke 32 auf einer der Leitspindeln gedreht, die mit einem Schneckenrad 33 am Revolverkopf in Eingriff steht (Fig. 4-6).

Durch die Schwenkbewegung des Zuführungsarms durch den Revolverkopf 29 mit Bezug auf die Achse des Dorns 12 wird Band dem Kegelstumpf mit einem sich fortschreitend verändernden Schraubenwinkel zugeführt, so daß auf dem Kegelstumpf eine wahre Schraubenlinie gebildet wird. Wenn das

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Band den Punkt erreicht hat, an welchem es auf den Dorn senkrecht zur Dornachse gezogen wird, hat eine weitere Drehung des Revolverkopfes zur Folge, daß der Schlitten von der Spitze des Kegelstumpfes wegbewegt wird und der Zuführungsarm 23 das Band dem Kegelstumpf in der entgegengesetzten Richtung zuführt, so daß eine Schraubenlinie von entgegengesetzter Steigung gebildet wird, welche die erste gewickelte Schraubenlinie kreuzt. Wenn das Band 22 den zylindrischen Abschnitt des Dorns 12 erreicht, nehmen die Leitspindeln 26 den Antrieb des Schlittens wieder auf und wird der Winkel des Zuführungsarms konstant gehalten, bis das Band 22 das andere kegelstumpfförmige Ende des Dorns erreicht.

Wenn ein Kegelstumpf mehrere Male abgewickelt wird und die abgewickelten Flächen Seite an Seite gelegt werden, wird eine ringförmige Fläche ähnlich der bei A in Fig, 2 gezeigten gebildet. Eine auf den Kegelstumpf gewickelte Schraubenlinie kann auf die abgewickelte Fläche von einem Punkt a an der Aussenseite des Kreisringes zu einem Punkt b an der Aussenseite des Kreisringes gezogen werden, die zur Innenseite des Kreisringes bei c tangential ist,

Wenn die Abmessungen des Kegelstumpfes sind R = größter Radius, r = kleinster Radius und 1 = Länge längs einer Erzeugenden der Fläche, hat der Kreisring einen Innenradius von

£ — , Der Winkel 9 zwischen der Sehne a c b und einer

i\ — r

Linie, die von a durch den Mittelpunkt gezogen wird, beträgt dann sin " r. Der Kreisring stellt ·κ~- Abwicklungen des KegelStumpfs dar.

Der Punkt a auf der Linie a c b stellt den Punkt dar, an welchem das Band den Kegelstumpf zu wickeln beginnt, der Punkt c den Punkt, an welchem das Band senkrecht zur Achse

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des Kegelstumpfs gewickelt wird, und der Punkt b denjenigen Punkt, an welchem das Band den Kegelstumpf verläßt. Der Teil a c der Sehne stellt die Schraubenlinie dar, die zur Spitze gewickelt wird und der Teil c b die Schraubenlinie, die von der Spitze weggewickelt wird. Die Zahl der Drehungen, die der Dorn zum Wickeln der Schraubenlinie machen muß, beträgt

^{= 1}^ * ^2(R~^{r) =} 36^ ' R-r

wobei 0 das Komplement von 0 ist. Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 ist 0 = 60°, so
zwischen a und c drehen muß.

nach Fig. 1 ist t = 60°, so daß sich der Dorn 7 Male

In Fig. 2 ist ein Kegelstumpf um die Mittellinie d a herum gezeichnet. Wenn die Sehne a b um den Kreisring in verschiedene Stellungen gedreht wird, die bei e¹, e" usw. gezeigt sind, die sich durch den Umfang des Kegelsturapfes in Abstand voneinander befinden, kann die Form, welche die Schraubenlinie auf den Kegel wickelt, bei f, f" usw. gezeichnet werden. Es ist daher durch Drehen der Sehne über (180 - 2Ö)° möglich, das Wickeln der beiden sich kreuzenden Schraubenlinien vom größten Durchmesser zum kleinsten Durchmesser und wieder zurück zum größten Durchmesser darzustellen.

Hieraus ergibt sich, daß, wenn der Revolverkopf 29 eine Nut 31 oder Führung hat, die sich dreht, in einem festen Abstand von der äquivalenten Spitze des Stumpfes, in einer Weise, die der der Sehne a b äquivalent ist und die am Beginn des Wiekelvorgangβ des Kegelstumpfes winkelig zur Dornachse mit einem Winkel 9 (bestirnt durch die Form des Kegelstumpfes wie vorangehend beschrieben) ist, erzeugt die Drehung des Zuführungearmeβ 23 entsprechend der Drehung der Nut 31 die gewünschten Schraubenlinien. Der Schraubenlinienwinkel, der

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auf dem zylindrischen Teil des Dorns erforderlich ist, wird durch den Winkel bestimmt, mit dem das Band den Kegelstumpf verläßt und ist daher für verschieden geformte Kegelstümpfe verschieden.

Das Verhältnis zwischen der Drehung des Revolverkopfes und

ß
des Dorns kann auch als -^- Drehungen des Dorns auf eine

Drehung des Revolverkopfes gesehen werden.

Die röhrenförmige Stange ist in Fig. 3 gezeigt. Die Stange besitzt einen mittigen röhrenförmigen Teil 71 und zwei kegelstumpf förmige Endteile 7 2a und 72b, deren schmälere Enden um entsprechend geformte kegelstumpfförmige Flächen an der Aussenseite der Endelemente 12a und 12b herum geformt sind. Die letzteren sind beispielsweise aus einer hochfesten Aluminium- oder Titanlegierung geformt und mit einem Innengewinde 73 zur Verbindung mit anderen Elementen der Konstruktion oder des Gestänges versehen, in welchem sie verwendet werden sollen, sowie mit einem Aussengewinde 74 an ihren äusseren Enden 75 zur Aufnahme von Muttern 76, die zur Übertragung von Druckbelastungen auf die röhrenförmigen Glieder beitragen.

Der röhrenförmige Teil 71 und die kegelstumpfförmigen Endteile 72a und 72b sind aus einem harzimprägnierten Band geformt, das aus Fäden wie Glasfaser- oder Kohlenstoff(Graphit) -Faserfaden hergestellt ist, von denen jeder einen Durch messer von beispielsweise 25 10/lOOOstel mm (1 10/1000 stel ") haben kann, Das röhrenförmige Glied kann eine Anzahl von in neren Langelagen dieses Bandes haben, um welche ein weiteres Band schraubenförmig gewickelt ist, bei dieser Ausführungsform mit 30° zur Achs· in Falle des röhrenförmig·» Teils 71 und mit einem forteilreitend zunehmenden Winkel» wie im Falle des Endteils 72a.

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Zum Formen der in Fig. 3 gezeigten Stange wird ein löslicher Dorn um eine Stange herum geformt, die durch die Gewindebohrung 7 3 in den beiden Endelementen 12a und 12b hindurchgeführt ist, welche für diesen Zweck den richtigen Abstand auf der Stange voneinander haben. Der Dorn kann aus einem geeigneten Gips geformt werden und hat eine äussere Form, die der inneren Form der röhrenförmigen in Fig. 3 gezeigten Stange entspricht.

Der vollständige auf diese V/eise erhaltene Dorn wird in die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung so eingesetzt, daß die beiden abstehenden Enden der Stangen 77a und 77b in den bei- " den Spannfuttern 13 befestigt werden. Hierauf wird das Band von der Trommel 21 schraubenförmig um den Dorn herum nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewickelt. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, das Band zu erwärmen, am besten unmittelbar bevor es auf den Dorn aufgewickelt wird, um dieses biegsamer und klebriger zu machen. Nach Beendigung des Wickelvorgangs kann die gleiche Vorrichtung dazu verwendet werden, ein selbstklebendes Celluloseklebband um die Aussenseite der fertigen Wicklung herumzuwickeln, um diese beim Härten des Harzes in ihrer Lage zu halten.

Die Wickelvorrichtung ist mit näheren Einzelheiten in Fig. 4 - 8 dargestellt. Der Schlitten 18 ist zur Bewegung längs der Schienen 19 durch Sätze von Rollen 81 und 82 gelagert, die an der Oberseite bzw, Unterseite der Schienen 19 anliegen, und durch weitere Sätze von Rollen 83, die an den Innenflächen der Schienen 19 anliegen. Die Bandspule 21 ist in einem Bügel 42 drehbar gelagert, der von dem unteren Ende einer Hohlwelle 84 getragen wird, welcher durch Kugellagerringe 85 in einer vertikalen Bohrung im Schlitten gelagert ist. Das obere Ende der Hohlwelle 84 trägt eine Nut 86 zur Aufnahme einer Querschiene 87, deren Oberseite zur Zusammenwirkung sowohl mit den Führungen 27 und 28 in den Leitspindeln als auch mit den

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Rollenführungen 31 geformt ist.

Die Mitte der Querschiene 87 ist an einem Schaft 88 befestigt, der sich durch das Innere der Hohlwelle 84 erstreckt und an seinem unteren Ende mit einer Querschiene 8 9 endet, die in Schlitzen 90 im Bügel 4 2 geführt ist, Ein Querstück des Bügels 4 2 trägt einen doppelt wirkenden Druckluftzylinder 91, dessen Kolbenstange 92 am Schaft 8 8 und an der Schiene 8 9 befestigt ist. Der Zylinder 91 kann daher die Querschiene 87 zwischen einer erhöhten Stellung, in welcher sie mit den Rollen der Führung 31 in Eingriff steht, und einer abgesenkten Stellung bewegen, in welcher ihre Unterseite sich mit einer der Nuten 2 7 oder 28 in jeder der beiden Leitspindeln in Eingriff befindet.

Die Arbeitsweise des Druckluftzylinders 91 wird durch einen photoelektriahen Detektor (nicht gezeigt) gesteuert, der jedesmal, wenn der Schlitten eine Stellung erreicht, die dem Übergang eines kegelstumpfförmigen Endteils in den röhrenförmigen Hauptteil des röhrenförmigen Gliedes entspricht, ein Regelventil für den Zylinder 91 betätigt.

Wenn sich die Querschiene 87 in ihrer abgesenkten Stellung und in Eingriff mit den Leitspindelnuten befindet, ist sie gegen eine Winkelbewegung durch den Sitz in den Nuten 92 an der Oberseite des Schlittens gesichert.

Um zu verhindern, daß der Schlitten durch .eine Weiterbewegung als Folge seiner Bewegungsenergie beim Wechseln der Querschiene 87 zwischen den Leitspindeln und den Führungen 31 verlagert wird, ist die Schiene 89 so angeordnet, daß sie mit abgerundeten Enden von Bremskolben 97 in Anlage kommt, die sich ihrerseits gegen Federn 98 abstützen, welche sich wiederum gegen Bremskissen 99 abstützen, welche Reibungs-

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Kontakt mit den Unterseiten der Schienen 19 erhalten können, wenn die Schiene 89 die Kolben 97 nach oben drückt. Diese Bremswicklung findet nur für eine sehr kurze Zeit statt, da die Schiene 89 die Kolben entweder durch ihre Schwingwirkung oder durch ihre Abwärtsbewegung durch den Zylinder 91 freigibt.

Jeder der Revolverköpfe 2 9 (Fig. 5 und 6) besitzt eine im wesentlichen dreieckige Platte, in welcher drei geradlinige Rollenführungen 31 angeordnet sind und ein gleichseitiges Dreieck bilden. Jede Führung 31 besitzt fünf frei drehbare Rollen, von denen vier eine. Gruppe bilden, während die fünfte 101a auf der anderen Seite der Linie der nächstbenachbarten Rollenführung 31 im Schlitten 29 liegt. Daher befindet sich, wenn der Zylinder 91 eine Querschiene 87 aufwärts ausser Eingriff mit den Leitspindeln in Eingriff mit der Unterseite der Führung 31 bewegt, die Rolle 101a auf der entgegengesetzten Seite der Achse des Schaftes 88 wie die anderen vier Rollen 101, Dies ermöglicht es dem Schlitten 29, ein Drehmoment auf die Querschiene 8 7 und damit auf den Bügel 42 zu übertragen, ohne übermässige Seitenkräfte in den Lagern 85 zu erzeugen.

Jeder Revolverkopf .29 wird kontinuierlich durch eine Schnecke 105 gedreht, die an einer der Leitspindeln befestigt ist und mit einem Schneckenrad 106 (Fig. 4) auf einer Welle 107 in Eingriff steht, auf der der Revolverkopf 29 an seinem oberen Ende befestigt ist und welche an ihrem unteren Ende in einem Lager 108 gelagert ist, das am Gestell 11 befestigt ist. Dieser Schneckentrieb des Revolverkopfes 29 gewährleistet einen Gleichlauf zwischen den Bewegungen der Revolverköpfe und der Leitspindeln, wodurch sichergestellt ist, daß an dem Wickelpunkt , der dem Übergang von dem röhrenförmigen Teil zum Endteil entspricht, sich eine der Führungen 31 unmittelbar oberhalb und in Überdeckung mit einer Nut jeder der Leitspin-

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dein befindet.

Das eine Ende der Nut 86 ist zur Bildung eines Armes 121 verlängert, der den Wickelkopf 23 trägt, in welchem ein Weg für das Band 22 durch eine Reihe von Rollen 122, 12 3 und 12t begrenzt wird. Der Kopf 2 3 weist einen schwenkbar gelagerten Winkelhebel 125 auf, der bei 126 schwenkbar gelagert ist und eine Spannrolle 127 an seinem freien Ende trägt. Eine Feder 128 stützt sich gegen den kurzen Arm des Winkelhebels 125 ab und kann in ihrer Spannung durch eine Schraube 129 verstellt werden. Der Kopf 23 kann ferner eine Einrichtung zum Erwärmen des Teils 13 2 des Bandes tragen, nachdem dieses die Rolle 127 verlassen hat. Diese Einrichtung kann beispielsweise eine mit Heißluft belieferte Düse sein.

Im Betrieb wird das eine Ende des Bandes 22 um den Dorn herumgelegt und der letztere durch den Motorantrieb gedreht, so daß er Band vcn der Spule 21 über das Rollensystem im Wickelkopf 23 abzieht. Gleichzeitig bewegen die Leitspindeln 26 den Schlitten mit einer stetigen Geschwindigkeit, so daß eine schraubenförmige Wicklung auf dem geradseitigen röhrenförmigen Teil des Dorns gebildet wird. Sobald die Wicklung ein Ende dieses geraden Teils erreicht, betätigt der Detektor den Druckluftzylinder 91, um die Querschiene 8 7 ausser Eingriff mit den Leitspindeln anzuheben und in Eingriff mit der entsprechendenFührung 31 im Revolverkopf 29 zu bringen. Der sich drehende Revolverkopf und seine Führung zwingen den die Spule zusammen mit dem Wickelkopf 23 tragenden Bügel 4 2 zu einer Winkelbewegung, so daß der Schlitten mit einer abnehmenden Geschwindigkeit weiterbewegt wird und daher eine flache schraubenförmige Wicklung auf dem kegelstumpfförmigen Endteil ohne Knicke oder Runzeln erhalten wird. In der äussersten Endstellung des Schlittens ist die Querschie-

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ne 87 senkrecht zur Achse des Dorns 12. Eine weitere Drehbewegung des Revolverkopfes 29 hat den Beginn der Rückführung des Schlittens mit fortschreitend zunehmender Geschwindigkeit zur Folge, wobei eine neue schraubenförmige Wicklung von einer Steigung begonnen wird, die der unmittelbar vorher gebildeten entgegengesetzt ist. Um sicherzustellen, daß die verschiedenen aufeinanderfolgenden Wicklungen gleichmässig um den Umfang der röhrenförmigen Stange verteilt werden, kann der Antrieb der Leitspindeln und damit auch des Revolverkopfes 29 für ein kurzes Intervall an irgendeinem geeigneten Punkt unterbrochen werden, vorzugsweise, wenn der Schlitten sich an dem einen Ende seiner Bewegung befindet und daher im Stillstand ist. Ferner braucht, wenn die Leitspindeln mehrgängige schraubenförmige Nuten 2 7 und 28 aufweisen, der Abstand zwischen den Enden des röhrenförmigen bzw. zylindrischen Teils der Stange nicht einer ganzen Zahl von Umdrehungen der Leitspindeln zu entsprechen. Um sicherzustellen, daß sich der Revolverkopf, in der richtigen Winkelstellung mit seiner Führung in Bereitschaft zur Aufnahme der Querschiene 87 befindet, kann der Antrieb des Dorns zeitweilig während des geraden Teils einer Wicklung unterbrochen und gleichzeitig der Zylinder 91 so betätigt werden, daß die Querschiene 87 zeitweilig ausser Eingriff mit den Leitspindeln kommt. Sobald sich die richtige Nut der Leitspindeln in Überdeckung mit der Querschiene befindet, wird der Zylinder 91 wieder betätigt, um die Querschiene erneut mit der entsprechenden Nut der Leitspindeln in Eingriff zu bringen und gleichzeitig wird der Antrieb des Dorns wieder aufgenommen. Bei dieser Anordnung kann die richtige Verteilung der Wicklungen um den Umfang herum in ähnlicher Weise erzielt werden, wobei der Dorn um den erforderlichen Winkel vor der Wiederaufnahme des Antriebs gedreht wird,

Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung ein Steuerungs-

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system, mit dem diese Ziele erreicht werden können. Ein Elektromotor treibt die Antriebswelle. 211 eines Getriebes oder Kettentriebes 214 an, der eine erste Abtriebswelle 215 für den Antrieb des Dorns und eine zweite Abtriebswelle 216 für den Antrieb der Leitspindeln 26 besitzt.· Jeder der Antriebe 215, 216 kann wahlweise durch eine Kupplung 217, 218 abgeschaltet werden, von denen jede ein elektrisch gesteuertes Betätigungsorgan 219 bzw, 220 besitzt. Die Abtriebselemente der Kupplungen 217 und 218 sind mit Antriebswellen 221 und 222 verbunden, die zu dem Dornspannfutter und 1:1- Antrieb für die beiden Leitspindeln führen und jede der Wellen 221 und 222 trägt eine perforierte Zählscheibe 223, 2 24.

Jede der Scheiben 223 und 224 ist zwischen einer Lampe 225, 226 und einem photoelektrischen Detektor 227, 228 angeordnet, der jedesmal einen Ausgangsimpuls liefert, wenn eine öffnung A in der jeweiligen Scheibe 223, 224 sich quer zur Lichtbahn zwischen der Lampe und dem Detektor bewegt.

Die Ausgänge der Detektoren 227, 228 sind durch Leitungen 229, 230 mit Zählern 231, 232 verbunden, die unter der Steuerung eines Programmierers 23 3 und einer logischen Schaltung 234 stehen, die ihrerseits Ausgänge 235, 236 hat, welche mit den Kupplungsbetätigungsorganen 219, 220 verbunden sind.

Bei dieser Anordnung können die Zähler 231 und 232 dem Programmierer 233 und der logischen Schaltung 234 den Augenblick anzeigen, in welchem die Leitspindeln 26 den Wickelkopf zu einem Ende der Wicklung (oder zu irgendeiner anderen bestimmten Stellung) gebracht haben und der Programmierer 233 kann dann die Schaltung 234 anweisen, daß das Betätigungsorgan 220 den Antrieb der Welle 222 abschaltet, bis eine bestimmte Zahl von Impulsen, die durch den Programmierer 23

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bestimmt wird, durch den Detektor 227 abgegeben worden ist, um anzuzeigen, daß die Dornwelle 221 sich über den geeigneten bestimmtenWinkel gedrängt hat, worauf die Schaltung 234 das erneute Eindrücken der Kupplung 218 für den wieder aufzunehmenden Wickelvorgang anweist.

Bei einer Vereinfachung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (nicht besonders dargestellt) kann auf der Antriebsseite des Getriebes 14 (Fig, I) eine einfache Handkurbel vorgesehen sein und der Zylinder 91 kann durch eine einfache von Hand betätigbare oder selbsttätig arbeitende Vorrichtung zum Bewegen der Querschiene zwischen den Leitspindeln und der jeweiligen Revolverkopfführung ersetzt werden. Für diesen Zweck ist es möglich, eine der Leitspindeln wegzulassen und die Querschiene benachbart einem ihrer Enden im Wickelkopf zuverschwenken.

Bei der in Fig. 1-9 dargestellten Ausführungsform ist es wünschenswert, während de sWickelvorgangs um den Dorn herum eine kleine wärme Atmosphäre aufrecht zu erhalten. Für diesen Zweck umgibt ein Gehäuse 251 (Fig. 1) mit einem angelenkten Deckel 25 2 die ganze Vorrichtung, wobei der Deckel 25 2 den Zugang zum Inneren der Vorrichtung ermöglicht.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Rohrförmiges Bauelement aus verstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen kegelstumpfförmigen Endsteil zumindest an dem einen Ende eines rohrförmigen Teils aufweist und sowohl der rohrförmig?. Teil als auch der Endteil eine Verstärkungswxcklung in Form einer ersten und einer zweiten Schraubenlinie aufweist, von denen jede auf dem rohrförmigen Teil einen konstanten Winkel hat und sich über den Endteil mit einem sich verändernden Winkel erstreckt, wobei die beiden Schraubenlinien von entgegengesetzter Steigung sind.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil eine kegelstumpfförmige Fläche auf einem Endelement aufweist.

3, Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mutter auf ein äusseres' Schraubengewinde des Endelements zur Abstützung des Endes des Endteils aufgeschraubt ist.

4, Bauelement nach den Ansprüchen 1 - 3 $ dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des rohrförmigen Teils kegelstumpfförmige Teile vorgesehen sind.

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Verfahren zum Wickeln eines Streifens oder Stranges aus flexiblem Material auf einen kegelstumpfförmigen Teil eines drehbaren Kerns, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern gedreht wird, eine Zuführungsstelle für das flexible Material in der Längsrichtung mit Bezug auf den Kern bewegt wird und flexibles Material auf den Kegelstumpf des Kerns von der Zuführungsstelle in der Weise gezogen wird, daß aufeinanderfolgende Windungen des flexiblen Materials, die auf den Kegelstumpf aufgebracht worden sind, sich fortschreitend verändernde Winkel mit Bezug auf die Achse des Kegelstumpfes haben, wobei eine erste Schraubenlinie auf den Kegelstumpf gewickelt wird, wenn sich die Zuführungsstelle zur Spitze des Kegelstumpfes bewegt, und eine zweite Schraubenlinie von einer Steigung, die der der ersten Schraubenlinie entgegengesetzt ist, auf den Kegelstumpf aufgewickelt wird, wenn sich die Zuführungsstelle von der erwähntenSpitze wegbewegt.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Material aus einem fadenverstärkten, beispielsweise aus einem kohlenstoff- oder glasfaserverstärktem Kunststoff ist,.der Kern durch einen auflösbaren Dorn gebildet wird, das Material gehärtet und der Kern aufgelöst wird.

7, Vorrichtung zum Wickeln eines Streifens oder-Stranges aus flexiblem Material aufeinen kegelstumpfförmigen Teil eines drehbaren Kerns, gekennzeichnet durch einen Schlitten, der zur hin- und hergehenden Bewegung in der Längsrichtung des Kerns gelagert ist, einen Zuführungsarm für die Zufuhr des Streifens oder Stranges von einer Spule zum

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Kern, welcher Zuführungsarm auf dem Schlitten zur schwingenden Bewegung gelagert ist, und eine Einrichtung zum Koordinieren der Längsbewegung des Schlittens und der schwingenden Bewegung des Zuführungsarms in der Weise, daß im Betrieb aufeinanderfolgende Windungen des auf den kegelstumpfförmigen Kernteil aufgebrachten flexiblen Materials sich fortschreitend verändernde Winkel mit Bezug auf die Achse des Kegelstumpfs des Kerns haben, so daß eine erste Schraubenlinie auf den Kegelstumpf gewickelt wird, wenn sich der Schlitten zur Spitze des Keg^Lstumpfs bewegt, und eine zweite Schraubenlinie von einer Steigung, die zur der der ersten Schraubenlinie entgegengesetzt ist, auf den Kegelstumpf gewickelt wird, wenn der Schlitten sich von der erwähnten Spitze weg bewegt.

8, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsarm auf dem Schlitten zur Schwenkbewegung um eine Achse gelagert ist, die zur Achse des Kegelstumpfs senkrecht ist und durch die Achse des Kegelstumpfs verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Koordinieren der Längsbewegung des Schlittens und der schwingenden Bewegung' des Zuführungsarms eine geradlinige Führung für ein dem Zuführungsarm zugeordnetes Element ist, welches Element um die erwähnte Spitze winkelig in einer zur Achse des Kegelstumpfs parallelen Ebene beweglich ist in der Weise, daß es einen konstanten Abstand von der Spitze hat, wobei r der kleinste Radius des Kegelstumpfs ist, R der größte Radius des

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Kegelstumpfs und 1 die Länge längs einer Erzeugenden des Kegelstumpfs ist.

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine Reihe von Rollen aufweist, die in einem Revolverkopf gelagert sind, welcher seinerseits zur Drehung um die erwähnte Spitze in einer Ebene gelagert ist, die zur Achse des Kegelstumpfs parallel ist.

11, Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Rollen sich auf der entgegengesetzten Seite der Achse der schwingenden Bewegung des Zuführungsarms wie die übrigenRollen der Führung befindet, während der Teil mit dem größten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Teils der rohrförmigen Stange gewickelt wird.

12, Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung des Schlittens durch eine zur Drehung angetriebene Leitspindel mit zwei Sätzen von schraubenförmxgen Ausbildungen von entgegengesetzter Steigung bewirkt wird.

13, Vorrichtung nach Anspruch 12, in Verbindung mit Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Element des Zuführungsarms zwischen einer ersten Stellung, in welcher es sich ausser Eingriff mit der Führung befindet und mit der Leitspindel in Eingriff steht, und einer zweiten Stellung beweglich ist, in welcher es sich ausser Eingriff mit der Leitspindel

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und in Eingriff mit der Führung befindet, wobei eine Einrichtung zum Bewegen des Elements zwischen den beiden Stellungen vorgesehen ist.

14, Vorrichtung nach Anspruch ]3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leitspindeln mit ihren Achsen parallel zueinander angeordnet sind und das erwähnte Element durch eine Querschiene gebildet wird, die mit den beiden Leitspindeln gleichzeitig in bzw. ausser Eingriff gebracht werden kann.

15, Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 - 14, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur zdtweiligen Abschaltung des Antriebs des drehbaren Kerns und bzw. oder der Leitspindeln.

16, Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Messung der Drehung des Kerns und der Leitspindeln und zur entsprechenden Steuerung des Einschaltens und Abschaltens der Antriebe des Kerns und der Leitspindeln entsprechend einem vorher festgelegten Programm,

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