DD280930A1

DD280930A1 - METHOD AND DEVICE FOR PREPARING CERTAINLY FORMED COMPONENTS FROM FIBER-REINFORCED HAERTBAREN RESIN RESINS

Info

Publication number: DD280930A1
Application number: DD32698589A
Authority: DD
Inventors: Heiko Mueller; Juergen Baumgart; Rudi Albrecht
Original assignee: Staaken Plastverarbeitung
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gekruemmter Formteile aus faserverstaerkten haertbaren Kunstharzen und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens. Das erfindungsgemaesse Verfahren ermoeglicht die Herstellung von Formteilen mit unabhaengig von der Kruemmung gleichbleibender Fertigkeitseigenschaften unter Einsatz einer CNC-Steuerung. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von gekruemmten Formteilen aus faserverstaerkten haertbaren Kunstharzen in der Plastverarbeitung, vorzugsweise die Herstellung von Rohrleitungselementen.The invention relates to a method for producing curved molded parts made of fiber-reinforced hair-hardenable synthetic resins and to a device for carrying out the method. The process according to the invention makes it possible to produce molded parts with the same skill characteristics, independent of the crushing, using a CNC control. The field of application of the invention is the production of curved molded parts from fiber-reinforced, perifiable synthetic resins in plastics processing, preferably the production of pipeline elements.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung gekrümmter Formteile aus faserverstärkten härtbaren Kunstharzen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die ei'indungsgemäße Vorrichtung sind in der Plastverarbeitung bei der Herstellung von Formteilen und Rohrleitungselementen aus faserverstärkten, härtbaren Kunstharzen anwendbar. Bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Herstellung von Bogenstücken unterschiedlicher geometrischer Form.The invention relates to a method and an apparatus for producing curved moldings from fiber-reinforced curable synthetic resins. The method according to the invention and the device according to the invention can be used in plastics processing in the production of molded parts and pipe elements made of fiber-reinforced, curable synthetic resins. Preferred field of application is the production of elbows of different geometric shape.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Herstellung von Formstücken und Rohrleitungselementen aus faserverstärkten härtbaren Kunstharzen sind verschiedenartige Verfahren bekannt.For the production of fittings and pipe elements made of fiber-reinforced curable synthetic resins various methods are known.

Bekannt und allgemein verbreitet ist die Anwendung des sogenannten Handauflegeverfahrens zur manuellen Herstellung derartiger Erzeugnisse. Dieses Verfahren weist bei Erzeugnisstückzahlen, die über den Kleinserienbereich hinausgeher., sehr hohe Nachteile hinsichtlich gleichbleibender Erzeugnisqualität, Effektivität der Fertigung und Erreichen bestimmter Fertigkeitsparameter auf.The use of the so-called hand lay-up method for the manual production of such products is known and widespread. This procedure has very high drawbacks in terms of consistent product quality, manufacturing efficiency, and attainment of certain skill parameters for product lots going beyond the small batch range.

Bekannt ist ein Verfahren, bei dessen Anwendung das Verstärkungsmatorial zunächst trocken auf einen Kern aufgewic'.elt wird.A method is known, in the application of which the reinforcing material is initially applied dry to a core.

In nachfolgenden Verf3hrensstufen erfolgen das Einsetzen des bewickelten Kernes in eine Außenfor m, das Injizieren des Harzes und das Schleudern der gefüllten Formen mit dem Ziel der Verdichtung des Laminates.In subsequent stages of the process, the insertion of the wound core into an outer mold, the injection of the resin and the spinning of the filled molds with the aim of densifying the laminate take place.

Das Aushärten erfolgt mit gegenüber dem Schleudervorgang verminderter Drehzahl.The curing takes place with respect to the spinning reduced speed.

Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Verteilung des Glasmaterials in der Form nach der Injektion des Harzes nicht mehr kontrolliert werden kann und damit die Einhaltung erforderlicher Festigkeitsparameter nicht garantiert ist.This method has the disadvantage that the distribution of the glass material in the mold after the injection of the resin can no longer be controlled and thus compliance with the required strength parameters is not guaranteed.

Bei einem weiterer bekannten Verfahren werden die Verstärkungsmaterialien von zusammen mit der Tränkainrichtung um den Wickelkern rotierenden Aufnahmeeinrichtungen abgezogen, in der auf gleicher Ebene rotierenden Tränkeinrichtung imprägniert und auf den in bezug auf das Band stillstehenden, nur auf einer Bahnkurve bewegten Wickelkern aufgewickelt.In another known method, the reinforcing materials are withdrawn from together with the Tränkainrichtung around the winding core rotating receptacles, impregnated in the same level rotating watering device and wound on the stationary with respect to the belt, moving only on a trajectory winding core.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Anwendung auf flächenförmige Verstärkungsmaterialien oder wenige Rovingstränge beschränkt ist, da die gesamten Ausgangsmaterialien auf eine Rotationseinheit räumlich und menganmäßig untergebracht werden müssen. Aus diesem Grunde beschrankt sich did Anwendung auch auf relativ kleine Formstücke! messungen. Ein weiterer Nachteil besteht im Ablaufen des Kunstharz.., welches durch besondere Maßnahmen, die Eiriluß auf dio Erzeugniseigenschaften haben (Thixotrophiemittel) vermieden werden muß.This method has the disadvantage that the application is limited to sheet-like reinforcing materials or a few roving strands, since the entire starting materials must be accommodated on a rotating unit spatially and in terms of volume. For this reason, did application is limited to relatively small fittings! measurements. Another disadvantage is the running of the resin .., which must be avoided by special measures that Eiriluß on dio product properties (thixotropic agent).

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrchtunp zur Herstellung von beliebig gekrümmten Formteilen aus faseiverstärkten härtbaren Kunstharzun, die es ermöglichen, derartige Teile in hoher, gleichbleibender Qualität unter Einhaltung erforderlicher Festigkeitsparameter und der vorgegebenen geometrischen Form technologisch-ökonomisch günstig herzustellenThe aim of the invention is the development of a method and a Vorrchtunp for the production of arbitrarily curved moldings from fiber-reinforced curable Kunstharzun that make it possible to produce such parts in high, consistent quality while maintaining the required strength parameters and the given geometric shape technologically-economically favorable

Das zu entwickt Inde Verfahren soll in eine automatisiere, bedienarme Fertigung integrierbar sein. The developed Inde method should be integrated into an automated, low-maintenance production.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, gekrümmte Formstücke aus faserverstärkten härtbaren Kunstharzen herzustellen, deren Faserverstärkung aus beliebig vielen Lagen von unterschiedlichem Verstärkungsmaterial bestehen kann, deren Verteilung der Faserverstärkung im Erzeugnis konstant bleibt und deren Abmessungen nicht durch techno'ogische Einflüsse begrenzt sind.The invention has for its object to provide a method and an apparatus which make it possible to produce curved shaped pieces of fiber reinforced curable synthetic resins whose fiber reinforcement may consist of any number of layers of different reinforcing material whose distribution of fiber reinforcement in the product remains constant and their dimensions are not limited by techno'ogical influences.

Das zu entwickelnde Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung sollen in eine bedienarme, automatisierte Fertigung integrierbar sein.The method to be developed and the device for its implementation should be able to be integrated into a low-operator, automated production.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die Steuerung der Bewegung des herzustellenden Erzeugnisses nach den Erfordernissen der Bandablage in der Form, daß der Arbeitspunkt, an dem das imprägnierte Verstärkungsmaterial der Form zugeführt wird, konstant bleibt und so eine konstante Verteilung des Verstärkungsmaterials und konstante Wickelwinkel erreicht werden.The method according to the invention involves controlling the movement of the product to be manufactured according to the requirements of the band deposition in the form that the operating point at which the impregnated reinforcing material is supplied to the mold remains constant, thus achieving a constant distribution of the reinforcing material and constant winding angles.

Die zur Imprägnierung benutzte Tränkeinrichtung ist ortsfest angeordnet und unterliegt so keiner Beschränkung in Art und Anzahl der verarbeitbaren Verstärkungsmaterialien und ist durch automatische Dosiereinrichtungen beschickbar.The impregnation device used for impregnation is arranged stationary and is thus subject to no restriction in the type and number of processible reinforcing materials and is fed by automatic dosing.

Die konstante Lage des Arbeitspunktes wird durch die Koordination der Bewegung des Formteils bzw. der zur Herstellung dienenden Form in fünf Achsen erreicht. Zu diesem Zweck wird eine Form an zwei sich gegenüberliegenden Oefestigungspunkten aufgenommen, die sich auf unterschiedlichen spiralförmigen Bahnen mit sich ungleichförmig ändernden Radien bewegen, dabei um eine gemeinsame ortsfeste Mittelachse rotieren und in axialer Richtung relativ zueinander bewegt werden.The constant position of the working point is achieved by the coordination of the movement of the molding or serving for the production form in five axes. For this purpose, a mold is received at two opposing fixing points which move on different helical paths with non-uniformly varying radii, thereby rotating about a common fixed central axis and being moved in the axial direction relative to one another.

Die Koordinierung dieser Bewegungen erfolgt durch eine programmierbare Computersteuerung für fünf Achsen, wobei die Rotationsbewegung de: Befestigungspunkte um die Mittelachse der Vorrichtung als Leitachse dient.The coordination of these movements is carried out by a programmable computer control for five axes, wherein the rotational movement de: attachment points around the central axis of the device serves as a guide axis.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei identischen Funktionseinheiten, die Aufnahmeeinrichtungen für die Form und Verstelleinrichtungen für die radiale Verstellung der Befestigungspunkte aufweisen. Diese Funktionseinheiten sind mit Antrieben für die Drehbewegung der Befestigungspunkte um eine ideelle Mittelachse ausgerüstet und weisen außerdem Antriebe für axial 3 Verstellbewegungen der Befesiigungspunkte parallel zur Mittelachse auf.The device according to the invention consists of two identical functional units, which have receiving means for the shape and adjusting devices for the radial adjustment of the attachment points. These functional units are equipped with drives for the rotational movement of the attachment points about an ideal central axis and also have drives for axially 3 adjusting movements of the fastening points parallel to the central axis.

Eine Tränkeinrichvung ist für die Durchtränkung der Verstärkungsmaterialien mit Kunstharz vorgesehen und ortsfest so angeordnet, daß die Führung der Verstärkungsrrdterialien geradlinig zum Arbeitspunkt erfolgt.A watering means is provided for impregnating the reinforcing materials with synthetic resin and fixedly arranged so that the guidance of the reinforcing materials is rectilinear to the working point.

Für die Zuführung der erforderlichen Materialien sind übliche Dosiereinrichtungen und Materialmagazine vorgesehen.For the supply of the required materials conventional metering and material magazines are provided.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment.

Fig. 1: ein Schema des Bewegungsablaufes bei der Durchführung des Verfahrens, dargestellt an einem 90°-Bogenstück Fig. 2: das Schema einer Vorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Formteilen aus faserverstärkten KunstharzenFig. 1: a diagram of the sequence of movements in the implementation of the method, shown on a 90 ° -bent piece Fig. 2: the scheme of an apparatus for producing curved moldings of fiber-reinforced synthetic resins

Das erfindungsgemäke Verfahren soll am Beispiel der Herstellung eines 9CT-Bogens nach dem Wickelverfahren erläutert werden.The process according to the invention will be explained using the example of the production of a 9CT sheet according to the winding process.

Für die Formgebung des Formteiles 25 wird eine Form 21 verwendet, die so gestaltet ist, daß ein Entformen nach Fertigstellung des Formteiles 25 möglich ist, z. B. Ausführung als geteilte·, mehrteilige Form.For the shaping of the molded part 25, a mold 21 is used, which is designed so that a demolding after completion of the molded part 25 is possible, for. B. Version as a split, multi-part form.

Diese Form 21 wird in den Aufnahmen 3 und 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels Koppelbolzen 19 befestigt. Ein aus dem jeweiligen Laminataufbau entsprechenden Verstärkungsmaterial gebildetes Wickelband 23 wird durch eine ortsfest angeordnete mit Harz gefüllte Tränkeinrichtung 15 zur Form 21 geführt und aufgewickelt.This mold 21 is fastened in the receptacles 3 and 4 of the device according to the invention by means of coupling bolts 19. A wrapping tape 23 formed from the respective laminate structure corresponding reinforcing material is guided by a stationary arranged with resin-filled watering means 15 to the mold 21 and wound up.

In der Phase I des Bewegungsablaufes erfolgt das Aufwickeln auf die rotierende Form 21 an der Gegenlageseite. Während des weiseren Aufwickeins auf die rotierende Form 21 (Phase II) erfolgt eine kontinuierliche Bewegung der Antriebsscheibe 1 und der Gegenlagerscheibe 2 in Richtung A, wobei die Beträge dieser Bewegungen unterschiedlich sind.In phase I of the sequence of movements, the winding takes place on the rotating mold 21 on the opposite side. During wiser winding on the rotating mold 21 (phase II), there is a continuous movement of the drive disk 1 and the counter bearing disk 2 in the direction A, the amounts of these movements being different.

Überdeckend mit der Bewegung in Richtung A erfolgt eine kontinuierliche Verstellung der Gleitbolzen 18, bis als Endstellung die Phase III erreicht ist. Während dieser Bewegungsvorgänge bleibt die Tränkeinrichtung 15 ortsfest. Die Bewegung in Richtung A dient der Erzeugung des notwendigen Vorschubes des Wickelbandes 23, während die Bewegungen der Gleitbolzen 18 in Richtung C bzw. Richtung B der Konstanthaltung des Wickelwinkels 2 unabhängig von der Krümmung der Form 21 dienen.Covering with the movement in the direction A, a continuous adjustment of the sliding pin 18, until the end position, the phase III is reached. During these movement processes, the watering device 15 remains stationary. The movement in the direction A is used to generate the necessary feed of the winding belt 23, while the movements of the slide pin 18 in the direction C or B of the constant maintenance of the winding angle 2 are independent of the curvature of the mold 21.

Abhängig von der Wahl der Vorschubgröße in Richtung A können sowohl sogenannte Radialwicklungen als auch sogenannte Kreuzwicklungen des Wickelbandes 23 auf die Form 21 aufgebracht werden.Depending on the choice of the feed size in the direction A, both so-called radial windings and so-called cross windings of the winding tape 23 can be applied to the mold 21.

Nach dem Aufbringen des erforderlichen Lagenaufbaues und erfolgtem Aushärten des Kunstharzes erfolgt das Entformen und Endbearbeiten des Formteiles 25.After applying the required layer structure and curing of the resin, the demolding and finishing of the molded part 25 takes place.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei auf eine gemeinsame Führung 6 beweglich angeordneten Funktionseinheiten 5. Diese Funktionseinheiten 5 weisen je einen Antrieb 10 bzw. 17 zur Erzeugung der Drehbewegung der Hohlwellen 9 auf.The inventive device consists of two on a common guide 6 movably arranged functional units 5. These functional units 5 each have a drive 10 or 17 for generating the rotational movement of the hollow shafts 9.

Lagerungen 13 dienen der Aufnahme der Hohlwellen 9 auf dem Gestell 11. Eine Antriebsscheibe 1 und eine Gegenlagerscheibe 2 weisen Führungsschlitze 20 auf, in denen Gleitbolzen 18 beweglich sind. Die Gleitbolzen 18 werden mittels der Schubstangen 8 von den Stellantrieben Gegenlagerscheibe 7 und Antriebsscheibe 12 radial bewegt.Bearings 13 serve to receive the hollow shafts 9 on the frame 11. A drive pulley 1 and an abutment disc 2 have guide slots 20 in which slide pins 18 are movable. The slide pins 18 are moved radially by means of the push rods 8 of the actuators counter bearing disk 7 and drive pulley 12.

An ihren Enden besitzen die Gleitbolzen 18 Aufnahmen 3 bzw. 4. Die Aufnahmen 3 bzw. 4 dienen der Kraft- und formschlüssigen Verbindung mit der Form 21 über die Koppelbolzen 19.At their ends, the slide pins 18 have receptacles 3 and 4, respectively. The receptacles 3 and 4, respectively, serve the force and positive connection with the mold 21 via the coupling bolts 19.

Eine Tränkeinrich'ung 15 ist ortsfest angeordnet und weist die für die Durchtränkung und Führung des Verstärkungsmaterials erforderliche·, hier nicht dargestellte Ausgestaltung auf.A drinking device 15 is arranged in a stationary manner and has the configuration required for the impregnation and guiding of the reinforcing material, not shown here.

Ebenfalls nicht dargestellt wurden Einrichtungen zur Aufnahme des ungetränkten Verstärkungsmaterials wie Spulengest ,I und Mattemagazin Für die Zuführung des Kunstharzes und der Härtereagenzien ist eine Dosiereinrichtung 26 vorgesehen, die über zentrale Versorgungsleitungen (nicht dargestellt) gespeist wird.Also not shown were means for receiving the unimpregnated reinforcing material such as Spulengest, I and Matt magazine For the supply of the resin and the hardening reagents, a metering device 26 is provided, which is fed via central supply lines (not shown).

Eine Auffangwanne 24 dient der Aufnahme des überschüssigen Kunstharzes.A drip tray 24 serves to accommodate the excess resin.

Zur Steuerung des Bewegungsablaufes ist eine numerische, computerkontrollierte Robotersteuerung für fünf Achsen vorgesehen, die in einem Steuerschrank 22 untergebracht ist. Die Programmierung der Steuerung erfolgt vorzugsweise nach dem sogenannten Leitachsenverfahren, woboi die Drehbewegung der Hohlwellen als sogenannte Leitachse für die Bewegungen in Richtung A, B und C vorgesehen wird.To control the movement sequence, a numerical, computer-controlled robot control for five axes is provided, which is housed in a control cabinet 22. The programming of the control is preferably carried out according to the so-called Leitachsenverfahren, woboi the rotational movement of the hollow shafts is provided as a so-called leading axis for the movements in the direction A, B and C.

Claims

1. A method and apparatus for producing curved molded parts made of fiber-reinforced curable synthetic resins by winding resin-impregnated fiber reinforcements on a mold, characterized in that exactly two attachment points (3,4) of the mold (21) on distinguished! * Spiral-shaped paths with him nonuniform changing radii about a common stationary central axis (27) and axially relative to each other such that always a point of the core center line (28) is identical to a fixed point of the center line (27), the operating point (29), and that the shape ( 21) in a plane with respect to the central axis (27) and the central axis of the form (28) perpendicular to the operating point (29) located plane rotates.

2. Device consisting of drives, frame, guides, receptacles for the mold, actuators, watering device and control, characterized in that the watering device (15) is arranged stationary, the mold (21) in exactly two attachment points (3, 4) is received and guided and that the attachment point drive disc (3) and the attachment point counter bearing disc (4) in the drive pulley (1) or the thrust washer (2) relative to the central axis (27) are radially adjustable, that thrust washer (4) and drive pulley (3) each having a hollow shaft (9) rotatable and along the central axis (27) are independently displaceable and that the coordination of these five movements is carried out by a computer control.