DE1907355C3

DE1907355C3 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines rohrförmigen Hohlkörpers

Info

Publication number: DE1907355C3
Application number: DE1907355A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7241 Vesperweiler Arnold
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1981-09-17
Also published as: BE746022A; DE1907355B2; US3718522A; NL7001982A; FR2035334A5; DK137441B; CH503568A; DE1907355A1; GB1294199A; AT324688B; DK137441C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines rohrförmigen Hohlkörpers mit über seine Länge unterschiedlichem Durchmesser durch wendeiförmiges Wickeln eines plastischen Kunststoffstrangs, bei dem der Kunststotfstrang in einem sich ändernden Abstand von der Achse des Hohlkörpers in etwa vertikaler Richtung an die letzte Wendel des entstehenden Hohlkörpers aufläuft, wobei sich die Wendeln des fortschreitenden axial bewegten Hohlkörpers miteinander verbinden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem an sich bekannten Verfahren der genannten Art werden Kunststoffstränge mit Hilfe eines konzentrisch um einen Wickeldorn rotierenden Düsenringes erzeugt. Zwei aus diametralen Düsen des Düsenringes zentripetal austretende Kunststoffstränge werden auf den endlosen, nicht rotierenden, sich ständig axial bewegenden Wickeldorn wendelförmig aufgewikkelt. Der Wickeldorn kann jede beliebige, auch asymmetrische Gestalt aufweisen. Er verbleibt im Hohlkörper. So ergeben sich durch Abtrennen vom endlosen Verfahrenserzeugnis Gegenstände, wie Tisch- und Stuhlbeine und dergl. Eine Herstellung von wirklichen Hohlkörpern ist also nicht möglich (US-PS 32 84 851).

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von faserverstärkten Kunstharzrohren durch Aufwickeln von Bahnen auf einen umlaufenden Dor« wird das Kunstharzrohr mit Hilfe eines koaxial zum zylindrischen Wickeldorn angeordneten, frei drehbaren synchron zum Wickelvorgang axial beweglichen Spreizfutters abgezogen. Das Spreizfutter ist in einer verfahrbaren Traverse gelagert, an welchem ein Zugseil angreift. Das Verfahren gestattet nur die Herstellung zylindrischer Kunstharzrohre. Zudem können als Wickelmaterial nur solche Wickelbahnen verwendet werden, die mit dem Wickeldorn nicht verkleben, so daß ein axiales Abziehen des Kunststoffrohres vom Wickeldorn möglich ist (DE-AS 12 02 975).

Bei einer an sich bekannten, vergleichbaren Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern durch wendeiförmiges Aufwickeln von Kunststoffsträngen besteht der Wickelkörper aus einem Blechzylinder, der auf zwei Antriebsrollen ruht. Diese werden mit Hilfe eines Schlittens an dem Mundstück des Extruders vorbeibewegt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Wickelkörpers und der Vorschub des Schlittens sind mit der Austrittsgeschwindigkeit des Stranges aus dem Mundstück des Extruders koordiniert. Der Wickelkörper muß aus dem selbsttragenden Hohlprofil entfernt werden. Dies geschieht dadurch, daß der Wickeldorn auf kleineren Durchmesser zusammenklappbar und somit aus dem Hohlkörper herausziehbar ist.

Ausgehend von dem gesamten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß echte Hohlprofile (ohne Verbleib des Wickeldorns im Hohlprofil) von beliebiger radialsymmetrischer Gestalt in arbeitstechnisch einfacher Weise hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlkörper von Stützelementen gleichzeitig axial bewegt und gedreht wird, wobei die Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom jeweiligen Hohlkörper-Durchmesser am Aniaufpunkt des Kunststoffstranges gesteuert wird, um die Umfangsgeschwindigkeit des I lohlkörpers an der Auflaufstelle konstant zu halten.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Kunststoff-

stranges, einem Wickelkörper mit veränderbarem Durchmesser und mit Einrichtungen zum Stützen und Bewegen des Hohlprofils ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper von wenigstens zwei einander gegenüberliegenden, angetriebenen Walzen gebildet ist, die auf zur Hauptachse der Vorrichtung senkrecht stehenden Achsen radial verschiebbar sind und daß rotierende Stützelemente vorgesehen sind, die an der Innenwand des Hohlkörpers an Stellen minimalen Durchmessersangreifen.

Weiter Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die längsgeschni'.tene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Seitenansicht, teilweise in schematischer Darstellung (ohne den rückwärtigen Teil),

F i g. 1-r. ein Element des Wickelkörpers,

F i g. 2 den in F i g. 1 fehlenden rückseitigen Teil der Vorrichtung in entsprechender Ansicht und Darstellung.

Wie aus den Figuren ersichtlich, wird durch einen Getriebemotor 27 eine Vorgelegewelle 25 angetrieben. Diese treibt über ein Antriebsrad 60 eine Hauptwelle 2 an, die in Lagern 1 fliegend gelagert ist. Mit der Hauptwelle 2 ist letztlich verbunden ein mehrteiliger Wickelkörper, der von Walzen 35 gebildet wird. Auf diesem wird wenigstens ein thermoplastischer Kunststoffstrang 4 bzw. ein mit aushärtbarem Kunstharz getränkter Glasfaserstrang derart wendelförmig aufgewickelt, daß sich die Windungen durch Verschweißen bzw. Vernetzen und dergl. verbinden. Der Kunststoffstrang 4 wird in an sich bekannter Weise von entsprechenden stationären Erzeuger- oder Zufuhreinrichtungen gebildet, die zeichnerisch nicht dargestellt sind. Weitere, von anderen nachgeschalte Erzeugeroder Zufuhreinrichtungen kommende Armierungs- oder Effektstränge können auf den durch den Kunststoffstrang 4 gebildeten Hohlkörper 55 aufgewickelt werden. Der endlos hergestellte Hohlkörper 55 wird während seiner Bildung entsprechend seinem Längenwachstum mit Hilfe eines Bandabzuges 52 vom axial unbewegten, mehrteiligen Wickelkörper kontinuierlich abgezogen. Der Bandabzug 52 umfaßt diametral am selbsttragenden Abschnitt des Hohlprofils angreifende, motorisch angetriebene und kontinuierlich arbeitende Abzugsorgane. Ein Kopf 5 des Bandabzuges 52 sitzt fest auf dem Ende der Hauptwelle 2. Am Kopf 5 sind spiegelbildlich angeordnete Arme 9 angelenkt, welche die Drehachsen von Rädern 8a, Sb und 8c aufnehmen. Eine die Hauptwelle 2 durchgreifende Antriebswelle 6 wird von der Vorgelegewelle 25 aus über ein stufenlos regelbares Getriebe 26 und ein Antriebsrad 61 angetrieben und zwar mit einer Unter-oder Übersetzung, so daß die Schneckenräder 8a von einer auf der Antriebswelle 6 sitzenden Schnecke 7 angetrieben werden. Je nachdem, ob die Schnecke 7 links-oder rechtsgängig ist, muß zur Erzielung eines Vorschubes des Hohlkörpers 55 mittels der Abzugsorgane entsprechend eine Unter- oder Übersetzung der Antriebswelle 6 vorhanden sein.

Dadurch drehen sich die mit den Schneckenrädern 8a kämmenden Räder 86 und 8g Die Arme 9 arbeiten mit ihren Rädern 8c über Ab/.ugsbänder 54 mit weiteren Armen 9a zusammen, auf weichen Räder Bd drehbar gelagert sind. Die endlosen Abzugsbänder 54 laufen einerseits auf den Rädern 8c und andererseits auf den Rädern Sd. Die Arme 9a sind an einer von der Antriebswelle 6 konzentrisch durchgriffenen Muffe 10 angelenkt, die unter aer axialen Last einer Feder 12 steht. Die Feder 12 ist am Widerlager 62 abgestützt und drückt über eine Druckplatte 63 auf die Muffe 10. Zwischen der Druckplatte 63 und der Muffe 10 ist ein ϊ Drucklager 64 eingefügt. Dadurch kann die Feder 12 und ihr Widerlager 62 sowie die Druckplatte 63 mit anderer Drehzahl umlaufen als die Muffe 10, weiche die Drehzahl der Hauptwelle 2 aufweist. Das Widerlager 62 ist mit Muttern 13 gesichert.

Hi Zur Abstützung des freien Endes des Hohlkörpers 55 dient ein Konus 14, der über Lager 15 mit einem Wagen 16 auf einer Schiene 17 ruht und vom axialen Vorschub des Hohlkörpers 55 mitgenommen wird. Der axiale Druck der Feder 12 bewirkt, daß die Abzugsbänder 54

li radial nach außen gedrückt werden, so daß sie an der Innenwand des Hohlkörpers 55 fest angreifen können. Voraussetzung für das Arbeiten des Bandabzuges 52 ist es, daß die Antriebswelle 6 mit anderer Drehzahl umläuft als die Hauptwelle 2. Durch Veränderung der

_>m Geschwindigkeitsdifferenz kann die Abzugsgeschwindigkeit reguliert werden.

Eine Einricntung 28 ermöglicht <.'-.>e kontinuierliche Veränderung des Durchmessers des rnr'nrieiiigen, von den Walzen 35 gebildeten Wickelkörpers. Diese

>■-, Einrichtung ist mit Hilfe einer Aufnahme 29 fest mit dem Maschinengestell verbunden und dreht sich nicht. Die Hauptwelle 2 und die Antriebswelle 6 gehen unbeeinflußt durch sie hindurch. Die Einrichtung 28 zum Steuern des Wickelkörpers arbeitet wie folgt: Eine Aufnahme-

m platte 30 entspricht hinsichtlich ihrer Funktion einem drehbaren Futter. An Spannbacken Zl befinden sich Mitnehmer 32, welche je in eine Ringnut 33 von zugehörigen Rollenlager 34 eingreifen. Der eigentliche Wickelprozeß wird auf den Walzen 35 des mehrteiligen

η Wickelkörpers ausgeführt, von welchen mindestens zwei Stück vorhanden sein müssen. Diese Walzen 35 werden über Räder 36a,366,36cdurch einen Keilriemen 37 angetrieben. Dieser läuft zwischen einem Gegenlagerrad 38 und einem Antriebsrad 39. Das Antriebsrad 39

4(i wird über eine biegsame Welle 40, ein Keilriemer-rad 41. einen Keilriemen 42 und ein Keilriemenrad 43 durch einen stufenlos regulierbaren Getriebemotor 44 angetrieben. Die beschriebene Antriebseinheit ist für jede Walze 35 der Wickeleinrichtung vorhanden, so daß die

Vj Einrichtung 28 wenigstens zwei, meist jedoch mehr Antriebseinheiten hat. Die Antriebseinheiten sind kreisförmig angeordnet. Während die aul einer konzentrisch zur Hauptachse a-a gelegenen Kreislinie angeordneten Walzen 35 des Wickelkörpers mittels der

so Aufnahmeplatte 30 auf einer Kreislinie größeren Durchmessers und umgekehrt gebracht werden können, bleiben alle Keilriemenräder 41 auf der Scheibe 45 stets in der gleichen Stellung. Der Keilriemen 42 läuft über jedes Keilriemenrad 41.

ν, Β»¹! der Verstellung der Walzen 35 gleiten diese im Extrem mit ihren zugehörigen Lagern 34 auf Achsen 46 sowohl in die gobtrichelt gezeichnete Stellung 35b maximalen gegenseitigen Abstandes wie auch in dii gestrichelt gezeichnete Stellung 35a minimalen gegen-

ho seitigen Abstandes. Die Achse 46 ist in Lagern 47 und 4β drehbar gelagert, tin Hebel 49 ist mit der Achse 46 fest verbunden und anderenends in einer Scheibe 45 so gelagert, daß, wenn diese mit Hilfe eines Fortiitzes 50 geringfügigen Pfeilrichtung gedreht wild, es bei der

h^r, Achse 46 zu einer geringen Drehung um einen Zentriwinkel von wenigen Grad kommt. Das Lager 34 gleitet in einer Keilnut der Achse 46, so daß es für die Walzen 35 des Wickelkörpers zu der geringfügigen

Schrägstcllung gemäß Fig. la kommt. Die Walzen 35 können also in unterschiedlichem Abstand von der Achse a-n des Hohlkörpers 55 gebracht werden. Auch bezüglich ihrer Drehachse sind die Walzen 35 derart verstellbar, daß ihre Drehachse zur Hauptachse n-u einen Winkel β einschließen kann.

Fjic Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch eine oder mehrere Zuführungen wird der den Hohlkörper 55 bildende Kunststoffstrang 4 oder mehrere Stränge der ersten Walze 35 des mehrteiligen Wickelkörpers zugeführt. Um den Hohlkörper 55 nicht durch den Dandahzug 52 wieder auseinanderzuzichen. wird durch Schrägstellen der Walzen 35 des Wickelkörpers im Winkel β das Abrollen des sieh bildenden Hohlkörpers 55 heim libergang von Walze 35 zu Walze 15 entsprechend der Steigung des Profils im Winkel \ bewirkt, was durch Fig. la verdeutlicht wird. Diese Ablaufgeschwindigkeit in Abzugsrichtung muß der Abzugsgeschwindigkeit genau entsprechen. Da der Hohlkörper 55 zunächst noch instabil sein kann (warmes Thermoplast, noch nicht ausgehärtetes Duroplast), ist die Achsrichtung hinter dem Wickelkörper. koaxial zur Streckachsc 6 ein Stützkörper 51, 55 vorgesehen. Dieser .Stützkörper 51, 5} besteht aus einem über die Antriebswelle 6 geschobenen Rohrabschnitt 51 und radial von der Mantelfläche des Rohrahschnittes 51 abgehenden und mit diesem gelenkig verbundenen Spreizarmen 53. Diese Spreizarrne 53 können derart von zugehörigen ledern (nicht gezeichnet), die je einenends am Rohrabschnitt 51 und anderenends am zugehörigen Spreizarm 53 ansitzen. helasiet sein, daß der Federzug bei zunehmender Sprei/siellung zunimmt. Die Spreizarme 53 sind auf den ganzen l'mfang ties Rohrabschnittes 51 dergestalt '■ ciiciit. daß durch das Abstützen des Hohlkörpers 55 '-.uli.iisvnimetnsch wird, oder eine mehreckige form oai!-in.h erhalt, daß die Spreizarmc 53 vorzugsweise in R-- ^l,cri 'untereinander angeordnet werden. Die Auswir '-.■-,· de·· Suitzkorpers 51. 53 ist auch weitgehend durch ■-'■■■-- ' :' den Hohlkörper 55 verwendeten Materialien -..·,: r< .111

I -· 2 ze'gt den Übergang von Sliit/körpcr 51. 53 / :■ I"...:,*:,.;,, u_F Z2 :;„, .',b^fV.band Si ;·,; r.-jf Jcfe-'--s:s'en Durchmesser des Hohlkörpers 55 so eingestellt, daß os an der Innenwand dieses I lohlkörpers 55 an Stellen geringsten Durchmessers noch einen zur Mitnahme ausreichenden radialen Druck dank der Feder 12 ausüben kann. Die Handlange muß so ·, bemessen sein, daß die Distanz /wischen zwei benachbarten Stellen engsten Durchmessers ohne weiteres überbrückt wird. Während der Produktion isl eine sich entsprechend dem Durchmesser des Hohlkörpers 55 ändernde Drehzahl desselben erforderlich. . Konstant bleibt im allgemeinen die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 35 des Wickelkörper. Diese Umfangsgeschwindigkeit wird auf einen für die (iildung des Hohlkörpers 55 optimalen Wert eingestellt. Wenn nun der Durchmesser des mehrteiligen Wickelkörper , durch Verstellung seiner Walzen 35 mittels der Mechanik der Aufnahmeplatte 30 z. H. verdoppelt wird (I !bergung der Walzen 35 in die Stellung 35Λ/dann muß sich die Drehzahl der Hauptwelle 2 auf die Hälfte reduzieren, sofern, wie vorher angenommen, die Drehzahl des Wickelkörper sich nicht verdoppein kann.

Der Handabzug 52 reguliert sich in Abhängigkeit \on der Drehzahl der Hauptwelle 2, da diese und die Antriebswelle 6 gleichermaßen von der Vorgelegewelle 25 angetrieben sind. Der mil Hilfe des stufenlosen Cietriebes 26 einstellbare Vorschub des I lohlkörpers 55 je Umdrehung der Hauptwelle 2 ist somit konstant. Bei gleicher Strangproduktion je Zeiteinheit ist infolge des wechselnden Durchmessers des Hohlkörpers 55. also eine entsprechend wechselnde Drehzahl desselben erforderlich. An diese wechselnde Drehzahl wird die Drehzahl des Getriebemotors 27 für die Hauptwelle 2 laufend angepaßt.

Verstellt werden muß ferner der Winkel ν da derselbe bei größerem Durchmesser des Wickelkörpers kleiner wird und umgekehrt. Die Steuerung tier Aufnahmeplalte 30 zur Änderung des durch den gegenseitigen Abstand der Walzen 35 bedingten Durchmessers des Wickelkörpers, sowie der Scheibe 45 zur Änderung des Winkels β und des Cictriebemotors 27 kann durch Schrittmotoren erfolgen, welche ihrerseits von etner Kurvenscheibe oder einem Lochband

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines rohrförmigen Hohlkörpers mit über seine Länge unterschiedlichem Durchmesser durch wendelförmiges Wickeln eines plastischen Kunststoffstrangs, bei dem der Kunststoffstrang in einem sich ändernden Abstand von der Achse des Hohlkörpers in etwa vertikaler Richtung an die letzte Wendel des entstehenden Hohlkörpers aufläuft, wobei sich die Wendeln des fortschreitenden axial bewegten Hohlkörpers miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper von Stützelementen gleichzeitig axial bewegt und gedreht wird, wobei die Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom jeweiligen Hohlkörperdurchmesser am Auflaufpunkt des Kunststoffstrangs gesteuert wird, um die Umfangsgeschwindigkeit des Hohlkörpers an der Auflaufstelle konstant zu halten.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Kunststoffstranges, einem Wickelkörper mit veränderbarem Durchmesser und Einrichtungen zum Stützen und Bewegen des Hohlprofils, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper von wenigstens zwei einander gegenüberliegenden, angetriebenen Walzen (35) gebildet ist, die auf zur Hauptachse der Vorrichtung senkrecht stehenden Achsen radial verschiebbar sind und daß rotierende Stützelemente vorgesehen sind, die an der Innenwand des Hohlkörpers (55) an Stellen minimalen Durchmessers angreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adisen dti- Walzen (35) in einer Ebene, die parallel zur oder durch die Hauptechse verläuft, gegen die Hauptachse leigbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichne¹., daß die an der Innenwand des Hohlkörpers (55) angreifenden, als Abzugsbänder (54) ausgebildete Stützelemente von einer koaxial zum Hohlkörper (55) liegenden, frei getragenen Antriebswelle (6) aufgenommen sind, auf der eine Schnecke (7) sitzt, die mit wenigstens einem die Abzugsbänder (54) antreibenden Schneckenrad (Ha) in Eingriff steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (Bc) der Abzugsbänder (54) auf den freien Hebelarmen (9) voneinander gegenüberliegenden Kniehebeln (5, 9 und 10, 9) gelagert sind, wobei das Kniegelenk des einen Kniehebels (5, 9) mittels eines Kopfes (5) auf einer hohlen Hauptwelle (2) sitzt und das Kniegelenk (10) des anderen Kniehebels (9, 10) mittels einer Feder (12)auf der Antriebswelle(6)abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlkörper (55) ein Spreizkörper (51,53) gebildet ist, der aus einem auf der Hauptwelle (2) axial verschiebbaren und fixierbaren Rohrabschnitt (51) und radial abstehenden, federnden Spreizarmen (53) besteht, die gelenkig mit dem Rohrabschnitt (51) verbunden und durch Federn belastet sind.