DE4212135A1

DE4212135A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Gelegen

Info

Publication number: DE4212135A1
Application number: DE19924212135
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Zankl
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: EADS Space Transportation GmbH
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2012-04-11
Also published as: DE4212135C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gelegen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Bei bekannten Vorrichtungen, z. B. Wickelmaschinen zur Herstellung von Fa serverbundbauteilen (Fig. 1), dreht sich der zu bewickelnde Dorn 10 konstant in eine Richtung, während ein Fadenträger (Fadenauge, 20) sich parallel zur Dornachse vor- und rückwärts bewegt. Am Ende des Dorns 10 erfolgt die Um lenkung des Faserstrangs (Roving) über Dome 8 in geodätischer Umkehr, das heißt ohne Abrutschen des Faserstrangs. Auf diese Weise entsteht eine Kreuzwicklung - der Faserstrang überkreuzt sich bei der Vor- und Rückwärts bewegung des Fadenauges 20.

Für extrem präzise und sehr hoch beanspruchte Bauteile ist diese Art des Ab legens bzw. die daraus entstehende Kreuzwicklung nicht geeignet oder nicht ausreichend, da folgende Probleme auftreten:

- Auftreten von inhomogenen Spannungsverteilungen im Laminat.
- Verdickungen des Laminats im Bereich der Kreuzungsstellen.
- Harzansammlungen an den Kreuzungsstellen, die zum Teil Spannrisse erzeugen.
- Bauteilkomponenten mit Kreuzungen sind aufgrund der Dickensprünge für Integraltechnik ungeeignet (Fügespaltprobleme).
- Der Harzanteil in Laminaten mit Kreuzungen ist immer höher als der in Laminaten ohne Kreuzungen.
- Bei Bauteilen aus Faserkeramik führen Kreuzungen frühzeitig zu Ero sion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem ein kreuzungsfreies Ablegen erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Wickeldorn sowie einen Fa denträger, mit dem ein Faserstrang auf dem Wickeldorn abgelegt wird. Der Fadenträger ist relativ zum Wickeldorn beweglich, und zwar derart, daß er zwi schen Wendepunkten (im folgenden auch als Umkehrpunkte bezeichnet) eine Hin- und Herbewegung ausführt. Die einfachste Bewegung dieser Art ist die geradlinige Bewegung zwischen zwei Wendepunkten. Möglich ist aber auch, daß das Fadenträger zwischen den Wendepunkten der Kontur des Wickel dorn folgt, und seine Bahn somit gekrümmt ist.

Unter dem Begriff des Wendepunktes ist in der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, daß dort eine relativ starke (diskontinuierliche) Richtungsänderung des Fadenauges erfolgt, die in vielen Fällen bei exakt 180 Grad liegt. In ande ren Fällen, in denen der Hin- und Herbewegung des Fadenauges eine zu sätzliche Geschwindigkeitskomponente überlagert ist (z. B. eine Komponente im Winkel von 90 Grad zur Hin- und Her-Bewegung), wird die tatsächliche Richtungsänderung etwas verschieden von 180 Grad sein. Jedoch kann man auch hier von einer echten Umkehr der Bewegungsrichtung sprechen. Um den Faserstrang im Bereich der Wendepunkte gegen Abrutschen zu si chern, sind erfindungsgemäß am Wickeldorn, und zwar im Bereich der Wen depunkte des Fadenträgers, Stifte angebracht, die in einer vorteilhaften Aus führung angespitzt sind.

Das abzulegende Roving umfaßt mindestens eine, in der Regel aber mehrere parallel verlaufende Einzelfasern. Eine besonderer Vorteil der Vorrichtung be steht darin, daß bei vorgegebenem Abstand der Stifte Rovings beliebiger Brei te verarbeitet werden können, denn der Roving kann zwischen zwei benach barte Stiften gelegt werden oder von den Stiften durchstochen werden (durch stechen bedeutet in diesem Zusammenhang, daß nicht alle Einzelfasern des Rovings innerhalb zweier benachbarter Stifte verlaufen). Dadurch ist es insbe sondere auch möglich, mehrere Lagen in verschiedenen Winkeln übereinan der zu legen.

Vorteile des Verfahrens sind:

- Die Bandbreite und damit die Einzellagendicke kann stufenlos verändert werden.
- Winkeländerungen sind mit demselben Wickelwerkzeug problemlos mög lich.
- Ein Rovingriß ist einfacher zu beheben.
- Der Materialeinsatz ist bei Serienproduktion optimierbar.
- Leichte Spurfehler werden über die Rovingumkehr wieder neutralisiert.

In einer vorteilhaften Ausführung sind die Stifte fortlaufend im Abstand von 2,5 bis 3 mm angeordnet (gemessen von den Mittelachsen benachbarter Stifte). Der Durchmesser eines einzelnen Stifts liegt bevorzugt im Bereich von etwa 1 mm.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Wickeldorn von zylindrischer Form, der um die Zylinderachse drehbar ist. Der Fadenträger ist parallel zur Zylin derachse hin und her beweglich, wobei die Wendepunkte in der Nähe der beiden Randbereiche des Wickeldorns sich befinden. Die Ablage (Bewick lung) erfolgt nun derart, daß bei Richtungsumkehr des Fadenauges eine Um kehr der Drehrichtung des Wickeldorns erfolgt, so daß die vor und nach der Richtungsumkehr abgelegten Rovingbahnen parallel zueinander verlaufen können. An den Randbereichen des Wickeldorns sind über jeweils einer ge samten Umfangslinie des Wickeldorns die erfindungsgemäßen Stifte ange bracht. Dadurch wird das Abrutschen des Faserstrangs bei der Richtungsum kehr verhindert.

Vorteilhaft ist zur Befestigung der Stifte an den Randbereichen ein ringförmi ges Bauteil angebracht, in dem die Stifte ohne Vorbohrung einsteckbar sind. Als Materialien eignen sich allgemein elastische oder fließfähige Stoffe, dar unter insbesondere Teflon. Eine solche Vorrichtung erweist sich sowohl in der Herstellung als auch bei der Reparatur als sehr wirtschaftlich.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert. Die Fig. 2 und 4 zeigen jeweils erfindungsgemäße Vorrichtungen. Fig. 3 zeigt ein Bauteil zur Befestigung der Stifte.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Roving wird mit Hilfe eines Fadenauges 20 auf einem Wickeldorn 10 abgelegt. Der Wickeldorn ist von zylindrischer Form und kann um die Zylinder achse 33 in beide Richtungen gedreht werden. Das Fadenauge 20 ist zwi schen zwei Wendepunkten über den Randbereichen des Wickeldorns 10 parallel zur Zylinderachse hin und her bewegbar. An den Randbereichen des Wickeldorns 10 sind über dem gesamten Umfang des Bauteils eng gesetzte, angespitzte Nadeln 16 angebracht.

Erreicht das Fadenauge 20 während seiner geradlinigen Bewegung den Randbereich des Wickeldorns 10, so kehrt es seine Bewegungsrichtung um. Zusätzlich erfolgt eine Umkehr der Drehrichtung des Wickeldorns 10. Auf dem Wickeldorn 10 kann so das Roving kreuzungsfrei abgelegt werden. Voraus setzung für die beschriebene Umkehr des Rovings ist jedoch, daß der Roving am Randbereich des Wickeldorns 10 gegen Abrutschen gesichert wird. Dies wird durch die Stifte 16, die über den gesamten Umfang des Wickeldorns 10 am Randbereich angebracht sind, erreicht.

Die Richtungsumkehr des Fadenauges 20 erfolgt in der Regel nicht exakt gleichzeitig zur Drehrichtungsumkehr des Wickeldorns 10. Bei Annäherung an den Randbereich des Wickeldorns 10 läuft das Fadenauge 20 über die Stifte 16 hinweg bis zum Umkehrpunkt, der jenseits der Stifte 16 liegt. Eine Umkehr des Drehrichtung des Wickeldorns 10 erfolgt erst, wenn das Faden auge 20 nach Passieren seines Umkehrpunkts wieder diesseits der Stifte an langt. Es besteht somit eine geringe Zeitdifferenz zwischen den Umkehrzeit punkten.

Die Bewegung des Fadenauges 20 und die Drehung des Wickeldorns 10 erfolgt - auch an den Umkehrpunkten - kontinuierlich, d. h. ohne Stillstand.

Fig. 3 zeigt in Großaufnahme den Randbereich eines Wickeldorns 10 für eine in Fig. 2 abgebildete Vorrichtung. Der Wickeldorn 10 umfaßt neben dem eigentlichen Wickeldornkörper 11 eine mit diesem verbundene sogenannte Wendescheibe 12. Zwischen der Wendescheibe 12 und einer darauf ange brachten Klemmscheibe 14 ist eine Teflonschnur 17 über den gesamten Um fang des Bauteils eingespannt. In der Teflonschnur 17 sind die Nadeln 16 ohne Vorbohrung eingesetzt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung. Durch das Fadenauge 20 wird auf dem den Wickeldorn 10 ein Roving (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet) abgelegt. Der Wickel dorn besitzt hier beispielsweise eine gekrümmte Oberfläche, die zur Herstel lung einer Parabolantenne geeignet ist. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeig ten Vorrichtung, bei der der Wickeldorn vom Roving umwickelt wurde, soll hier das Roving nur auf der gekrümmten Oberfläche des Wickeldorns abgelegt werden.

Das Fadenauge 20 wird zwischen zwei Wendepunkten, die über gegenüber liegenden Randbereichen des Wickeldorns 10 sich befinden, hin und herbe wegt. Bei seiner Bewegung folgt es der Kontur des Wickeldorns 10. Die Be wegung erfolgt innerhalb einer festen Ebene, die hier der Zeichenebene ent spricht.

Während der Bewegung des Fadenträgers 20 erfolgt eine geradlinige Bewe gung des Wickeldorns 10 senkrecht zur Bewegungsebene des Fadenauges 20. Auf dem Wickeldorn 10 ergibt sich somit eine kreuzungsfreie Ablage des Faserstrangs, sämtliche Faserstränge liegen parallel zueinander. Dieses Ver fahren ist jedoch nur möglich, wenn an den Randbereichen des Wickeldorns 10 im Bereich der Wendepunkte des Fadenauges 20 die erfindungsgemäßen Stifte 16 angebracht werden, die den Roving bei der Richtungsumkehr gegen Abrutschen sichern.

Neben der beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten von Fadenauge 20 und Wickeldorn 10 ist es natürlich auch möglich, den Wickeldorn 10 raumfest zu halten, und dafür dem Fadenauge 20 neben der Hin- und Her-Bewegung zu sätzlich eine geradlinige Bewegung senkrecht dazu zu überlagern.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Gelegen, mit einem Wickeldorn (10), sowie einem relativ zum Wickeldorn (10) beweglichen Fadenträger (20), mit dem ein Faserstrang auf dem Wickeldorn (10) abgelegt wird, wobei der Fadenträger eine Hin- und Her-Bewegung zwischen Wen depunkten ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wickeldorn (10), im Bereich der Wendepunkte des Fadenträgers (20), Stifte (16) angebracht sind, die den Faserstrang bei der Richtungsum kehr des Fadenträgers (20) gegen Abrutschen sichern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (16) im Abstand von 2,5-3,0 mm angebracht sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn (10) von zylindrischer Form ist und um die Zylinderachse (33) drehbar ist und der Fadenträger (20) parallel zur Zylinderachse (33) beweglich ist, wobei die Stifte (16) an den beiden Randbereichen des Wickeldorns (10) über dessen gesam ten Umfang angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Randbereichen des Wickeldorns (10) ein ringförmiges Bauteil (17) angebracht ist, in den die Stifte (16) ohne Vorbohrung einsteck bar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil (17) aus Teflon besteht.

6. Verfahren zum Herstellung von Gelegen, wobei ein zylindrischer Wickeldorn (10) um die Zylinderachse (33) gedreht wird und von einem parallel zur Zylinderachse (33) zwischen zwei Wendepunkten beweglichen Fadenträger (20) mit einem Faserstrang belegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- bei Richtungsumkehr des Fadenträgers (20) eine Umkehr der Drehrichtung des Wickeldorns (10) erfolgt,
- an den beiden Randbereichen des Wickeldorns (10) über des sen gesamten Umfang Stifte (16) angebracht werden, die den Faserstrang bei der Richtungsumkehr gegen Abrutschen sichern.