DE10213583A1 - Faserverstärktes Kunststoffrohr und Filamentwickelgerät - Google Patents

Abstract

Ein Filamentwickelgerät stellt in wirtschaftlicher Weise ein FRP-Rohr her, das eine Spirallage (61) und getrennte Randlagen (62) hat. Das Gerät wickelt Faserstränge um einen sich drehenden Dorn (M) und hat eine Wickeleinheit, die hin- und hergehend entlang einer axialen Richtung des Dorns bewegt wird. Die Einheit hat einen Spiralwickelkopf (5), der gleichzeitig Faserstränge um den Dorn wickelt, einen Randwickelkopf (6), der einen Faserstrang um den Dorn wickelt, einen Spiralfaserstreckabschnitt (29, 30), der die Faserstränge streckt, die um den Wickelgegenstand durch den Spiralwickelkopf gewickelt werden, und einen Randfaserstreckabschnitt (41), der den Faserstrang streckt, der um den Dorn durch den Randwickelkopf gewickelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf faserverstärkte Kunststoffrohre (FRP-Rohre) und Filamentwickelgeräte und genauer gesagt auf FRP-Rohre, die eine Spiralwickellage und eine Ringwickellage haben, und auf Filamentwickelgeräte, durch die die FRP-Rohre hergestellt werden.

Ein Filamentwickelprozess wird verwendet, um ein FRP-Rohr oder -behälter effizient herzustellen. Im allgemeinen wird bei dem Prozess ein Filamentwickelgerät verwendet, dass einen Einspannmechanismus und einen Faserzuführmechanismus hat. Der Einspannmechanismus hält Wellen, die von entgegengesetzten Enden eines Dorns vorstehen, und dreht den Dorn bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Der Faserzuführmechanismus führt einen Faserstrang, der mit Harz imprägniert ist, zu dem Dorn zu und wickelt den Faserstrang um den Dornkörper. Um die Produktivität des Prozesses zu erhöhen und die Qualität des Erzeugnisses zu verbessern, wird vorzugsweise der Faserstrang um den Dornkörper in einem gestreckten Zustand gewickelt.

Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 11-286 056 beschreibt ein Gerät, das einen Faserstrang streckt und den gestreckten Faserstrang um einen Dorn wickelt. Der Faserstrang wird unabhängig von dem Winkel gestreckt, unter dem der Faserstrang auf dem Dorn gewickelt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 23 hat das Gerät einen Dorn 91, einen Harzimprägnierbehälter 92 und eine Führungsrolle 94. Der Dorn 91 dreht und bewegt sich hin- und hergehend in der axialen Richtung. Die Führungsrolle 94 bewegt sich relativ zu dem Harzimprägnierbehälter 92 und führt einen Faserstrang 93 von dem Harzimprägnierbehälter 92 zu dem Dorn 91. Der Harzimprägnierbehälter 92 und die Führungsrolle 94 sind an einem Tisch 96 angeordnet, der durch eine Stützwelle 95 gestützt ist. Der Tisch 96 und die Führungsrolle 94 bewegen sich in Übereinstimmung mit einem Winkel, unter dem der Faserstrang 93 auf den Dorn 91 gewickelt wird, so dass der durch die Führungsrolle 94 von dem Harzimprägnierbehälter 92 zu dem Dorn 91 geführte Faserstrang 93 gerade wird.

Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 8-276 504 beschreibt ein Gerät, das ein Zuführauge 97 hat, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Das Zuführauge 97 hat eine Vielzahl an Schlitzen 97a zum gleichzeitigen Wickeln einer Vielzahl an Fasersträngen 93 um einen Dorn 91. Das Zuführauge 97 ist an einer Grundplatte 98 gesichert. Die Grundplatte 98 dreht sich um die zu den Schlitzen 97a zuzuführenden Fasersträngen 93. Die Grundplatte 98 dreht sich auch um eine Linie, die senkrecht zu einer Ebene steht, die die Faserstränge 93 umfasst.

Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 6-254 974 beschreibt ein Gerät mit einem Polster. Das Polster hat eine gewölbte Fläche, die einen Faserstrang, der mit Harz imprägniert ist, beim Wickeln des Faserstrangs um den Dorn reibt. Dadurch wird das Harz entschäumt und überschüssiges Harz von dem Faserstrang entfernt.

Das Gerät der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 11-286 056 kann nicht gleichzeitig mehrere Faserstränge 93 um den Dorn 91 wickeln. Im Gegensatz dazu wickelt das Gerät der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 8-276 504 gleichzeitig spiralartige Wicklungen mehrerer Faserstränge 93 um den Dorn 91, um eine Spiralwickellage auszubilden. Wenn jedoch die Grundplatte 98 und der Antriebsmechanismus der Grundplatte 98 ein Ende des Dorns 91 erreichen, an dem die Wickelrichtung der Faserstränge R umgekehrt wird, hängen die Grundplatte 98 und der Antriebsmechanismus von dem Dorn 91 über. Dies vergrößert den Raum, der zum Ermöglichen der hin- und hergehenden Bewegung der Grundplatte 98 erforderlich ist.

Des weiteren kann zum Herstellen eines FRP-Rohrs mit der erwünschten Eigenschaft eine Ringwickellage, die durch Wickeln eines Faserstranges um einen Dorn in einer im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Dorns stehenden Richtung ausgebildet wird, an einer Spiralwickellage ausgebildet werden. Alternativ kann eine Spiralwickellage an einer Ringwickellage ausgebildet werden. Jedoch können die vorstehend erwähnten Geräte nicht zwischen diesen beiden Arten an Wicklungen umschalten. Außerdem kann ein Paar an Ringwickellagen an einer Spiralwickellage an entgegengesetzten Enden des FRP-Rohrs ausgebildet werden. In einem derartigen Fall wird zum Erhöhen der Produktivität bevorzugt, dass jeder Faserstrang nicht abgetrennt wird, wenn das Ausbilden von einer Ringwickellage an einem Ende des Rohrs vollendet ist, und zu dem anderen Ende des Rohrs zum Ausbilden der anderen Ringwickellage verschoben wird. Zum Ausbilden von zwei Ringwickellagen an entgegengesetzten Enden eines FRP-Rohrs wird ein sich von einer Ringwickellage kontinuierlich erstreckender Faserstrang spiralartig um die darunter liegende spiralartige Wickellage als kreuzender Faden gewickelt, bis er das andere Ende des Rohres erreicht, an dem die andere Ringwickellage ausgebildet wird. Des weiteren kann in einigen Fällen nach dem Ausbilden der Ringwickellagen eine andere spiralartige Wickellage an den Ringwickellagen ausgebildet werden.

Außerdem ist bei dem Gerät der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-254 974 lediglich ein Teil des Dorns dem Polster zugewandt. Anders ausgedrückt bedeckt das Polster nicht den gesamten Umfang des Dorns. Somit kann das Polster nicht in ausreichender Weise das Harz von dem Faserstrang entfernen.

Außerdem kann ein organischer Faser, der nicht mit Harz imprägniert ist, wie beispielsweise ein Polyesterfaser, um eine äußerste Lage der harzimprägnierten Faserstränge gewickelt werden, um ein FRP- Rohr mit einem relativ hohen Faservolumengehalt (Vf) herzustellen. Dadurch wird überschüssiges Harz von den Fasersträngen entfernt. Jedoch kann in einem derartigen Fall die Form des kreuzenden Fadens durch die organische Faser von dem Wickelwinkel des kreuzenden Fadens abhängig sein. Dies ist in Bezug auf das äußere Erscheinungsbild des FRP-Rohres nicht erwünscht.

Demgemäß ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein FRP-Rohr zu schaffen, bei dem die Produktivität selbst dann verbessert ist, wenn das FRP-Rohr eine spiralartige Wickellage und ein Paar an Ringwickellagen hat, die an entgegengesetzten Enden des Rohrs ausgebildet sind. Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optimales Filamentwickelgerät zum Herstellen eines FRP-Rohrs zu schaffen. Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filamentwickelgerät zu schaffen, das in effizienter Weise überschüssiges Harz von einem Faserstrang entfernt.

Um die vorstehend dargelegte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein FRP-Rohr, das eine durch ein zylindrisches Wickeln von verstärkten Fasern ausgebildete spiralartige Wickellage hat. Die spiralartige Wickellage hat zwei Enden und eine Achse und die die spiralartige Wickellage ausbildenden verstärkten Fasern werden unter einem Winkel relativ zu der Achse gewickelt. Ringwickellagen sind an jedem Ende der spiralartigen Wickellage durch ein Wickeln von verstärkten Fasern an den Enden ausgebildet. Die Ringwickellagen sind aus den gleichen fortlaufenden bzw. ununterbrochenen verstärkten Fasern ausgebildet.

Ein weiterer Ausblick der vorliegenden Erfindung ist ein Filamentwickelgerät zum Wickeln von Fasersträngen an einem zylindrischen Wickelgegenstand während des Drehens Wickelgegenstandes. Das Gerät hat eine Wickeleinheit, die hin- und hergehend entlang einer axialen Richtung des Wickelgegenstandes bewegt wird. Die Wickeleinheit wickelt Faserstränge, die mit Harz imprägniert sind, um den Wickelgegenstand. Die Wickeleinheit hat einen Spiralwickelkopf für ein gleichzeitiges Wickeln von Fasersträngen um den Wickelgegenstand, einen Randwickelkopf für ein gleichzeitiges Wickeln eines Faserstranges um den Wickelgegenstand, einen Spiralfaserstreckabschnitt zum Strecken der Faserstränge, die um den Wickelgegenstand durch den Spiralwickelkopf gewickelt werden, und einen Randfaserstreckabschnitt zum Strecken der Faserstränge, die um den Wickelgegenstand durch den Randwickelkopf gewickelt werden.

Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen beispielartig die Prinzipien der Erfindung gezeigt sind.

Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten durch die nachstehend dargelegte Beschreibung der gegenwärtig als bevorzugt erachteten Ausführungsbeispielen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen am besten verstanden werden.

Fig. 1(a) zeigt eine schematische Vorderansicht von einem Filamentwickelgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1(b) zeigt eine schematische Ansicht einer spiralartigen Wickellage eines FRP-Rohrs,

Fig. 1(c) zeigt eine schematische Ansicht von Ringwickellagen des FRP-Rohrs,

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Wickeleinheit und einen Antriebsmechanismus,

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Wickeleinheit und des Antriebsmechanismus,

Fig. 4 zeigt eine ausschnittartige schematische Vorderansicht der Wickeleinheit in einem Zustand, bei dem ihre beiden Köpfe einstückig bewegt werden,

Fig. 5(a) zeigt eine schematische Vorderansicht von einem Ringwickelkopf,

Fig. 5(b) zeigt eine schematische Vorderansicht von einem Spiralwickelkopf,

Fig. 6(a) zeigt eine schematische Ansicht von rechts von dem Spiralwickelkopf,

Fig. 6(b) zeigt eine schematische Ansicht von einem Pressabschnitt eines Reibelements,

Fig. 7(a) zeigt eine schematische Ansicht von links von dem Spiralwickelkopf,

Fig. 7(b) und Fig. 7(c) zeigen Draufsichten auf Führungen,

Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht von rechts von einem Ringwickelkopf,

Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht von links von dem Ringwickelabschnitt,

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine Harzimprägniervorrichtung,

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht der Harzimprägniervorrichtung,

Fig. 12(a) zeigt eine schematische Ansicht von vorn von einem Ringfaserstreckabschnitt beim Strecken eines Faserstrangs zum Spiralwickeln,

Fig. 12(b) zeigt eine schematische Ansicht von rechts von dem Zustand von Fig. 12(a),

Fig. 13(a) zeigt eine schematische Ansicht von vorn von dem Ringfaserstreckabschnitt beim Strecken eines Faserstrangs zum Ringwickeln,

Fig. 13(b) zeigt eine schematische Ansicht von rechts von dem Zustand von Fig. 13(a),

Fig. 14(a) zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Spiralwickelkopf in einem Zustand, bei dem Reibelemente in Bereitschaftspositionen gehalten werden,

Fig. 14(b) zeigt eine schematische Ansicht von rechts von dem Zustand von Fig. 14(a),

Fig. 15(a) zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Spiralwickelkopf in einem Zustand, bei dem Reibelemente in Bereitschaftspositionen gehalten werden,

Fig. 15(b) zeigt eine schematische Ansicht von dem Zustand von Fig. 15(a),

Fig. 16(a), 16(b) und 16(c) zeigen schematische Ansichten eines Wickelvorgangs, der durch das Gerät von Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 17(a), 17(b) und 17(c) zeigen schematische Ansichten eines Wickelvorgangs, der durch das Gerät von Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 18(a), 18(b) und 18(c) zeigen schematische Ansichten von einem Wickelvorgang, der durch das Gerät von Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 19(a), 19(b) und 19(c) zeigen schematische Ansichten von einem Wickelvorgang, der durch das Gerät von Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 20 zeigt eine schematische Vorderansicht von einem Filamentwickelgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21 zeigt eine schematische Seitenansicht von weiteren Arten an Reibelementen, die sich in Bereitschaftspositionen befinden,

Fig. 22(a) zeigt eine schematische Querschnittsansicht von den Reibelementen von Fig. 21,

Fig. 22(b) zeigt eine schematische Ansicht von rechts von einem der Reibelemente von Fig. 21, das sich in einer Pressposition befindet,

Fig. 23 zeigt eine Draufsicht auf ein Filamentwickelgerät des Standes der Technik,

Fig. 24 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von einem anderen Filamentwickelgerät des Standes der Technik.

Ein Filamentwickelgerät 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 19 beschrieben. Das Filamentwickelgerät 1 stellt ein FRP-Rohr her, das ein Paar an Ringwickellagen an entgegengesetzten Enden des Rohres hat. Die Ringwickellagen werden aus den gleichen ununterbrochenen Fasersträngen ausgebildet.

Fig. 1(a) zeigt eine schematische Vorderansicht des Filamentwickelgerätes 1, Fig. 1(b) zeigt eine schematische Vorderansicht einer Spiralwickellage des durch das Filamentwickelgerät 1 hergestellten FRP-Rohrs und Fig. 1(c) zeigt eine schematische Vorderansicht der Ringwickellagen und eines kreuzenden Fadens.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1(a) hat das Gerät 1 ein Paar an Einspanneinrichtungen 2 und eine Wickeleinheit 3. Die Wickeleinheit 3 bewegt sich in der axialen Richtung eines Wickelgegenstands oder Dorns M hin und her, der durch die Einspanneinrichtungen 2 gestützt ist. Eine Verbindungswelle Ms ragt von jedem Ende eines Dornkörpers Ma vor. Jede Einspanneinrichtung 2 klemmt eine Drehwelle 4. Die Verbindungswelle Ms ist mit einer zugehörigen Drehwelle 4 verbunden. Eine Vielzahl an gleichmäßig beabstandeten lösbaren Zapfen P ist in Umfangsrichtung an jedem Ende des Dornkörpers Ma angeordnet. Die Zapfen P wirken als Begrenzungsabschnitt. Fig. 1(a) zeigt lediglich zwei der Zapfen P an jedem Ende des Körpers Ma.

Die Wickeleinheit 3 hat einen Spiralwickelkopf 5 und einen Ringwickelkopf 6. Der Spiralwickelkopf 5 und der Ringwickelkopf 6 bewegen sich einstückig miteinander oder unabhängig voneinander. Eine Schiene 7 erstreckt sich entlang eines (nicht gezeigten) Grundrahmens in der axialen Richtung des Dorns M. Zwei Gleiteinrichtungen 8 gleiten entlang der Schiene 7. Der Spiralwickelkopf 5 und der Ringwickelkopf 6 sind jeweils an einer der Gleiteinrichtungen 8 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Aufbau der Wickeleinheit 3 und eine Antriebseinheit, die die Wickeleinheit 3 antreibt. Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht von Fig. 2.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist ein Paar an Antriebsmechanismen zum Antreiben des Spiralwickelkopfes 5 und des Ringwickelkopfes 6 an einer Seite der Schiene 7 angeordnet. Eine Kugelumlaufspindel 9, die durch den Grundrahmen gestützt ist, erstreckt sich parallel zu der Schiene 7. Ein (nicht gezeigter) Servomotor dreht die Kugelumlaufspindel 9. Ein (nur in Fig. 3 gezeigtes) Führungselement 10a ist an einer (nur in Fig. 3 gezeigten) Kugelmutter 10 angebracht. Das Führungselement 10a steht mit einer (nur in Fig. 3 gezeigten) Führungsschiene 11 in Eingriff, die sich parallel zu der Kugelumlaufspindel 9 erstreckt. Das Führungselement 10a gleitet entlang der Führungsschiene 11. Eine Antriebsplatte 12 ist an der Kugelmutter 10 befestigt und horizontal gehalten. Die Antriebsplatte 12 bewegt sich entlang der Schiene 7 bei einer der Drehgeschwindigkeit der Kugelumlaufspindel 9 entsprechenden Geschwindigkeit.

Zwei Zylinder (Verbindungselemente) 13 und 14, die jeweils an der Antriebsplatte 12 mittels eines Stützblocks 12a befestigt sind, erstrecken sich senkrecht zu der Schiene 7. Der erste Zylinder 13 hat eine Kolbenstange 13a, mit der eine Verbindungsstange 15a koaxial verbunden ist. Der zweite Zylinder 14 hat eine Kolbenstange 14a, mit der eine Verbindungsstange 15b koaxial verbunden ist. Zwei (nur in Fig. 2 gezeigte) Eingriffslöcher 5a und 6a sind jeweils an dem Spiralwickelkopf 5 und dem Ringwickelkopf 6 ausgebildet. Wenn die Kolbenstange 13a ausfährt, nimmt das erste Eingriffsloch 5a die Verbindungsstange 15a auf. In ähnlicher Weise nimmt das zweite Eingriffsloch 6a die Verbindungsstange 15b auf, wenn die Kolbenstange 14a ausfährt. Wenn sich die Kugelumlaufspindel 9 bei in den Löchern 5a und 6a aufgenommenen Verbindungsstangen 15a und 15b dreht, bewegen sich der Spiralwickelkopf 5 und der Ringwickelkopf 6 entlang der Schiene 7 zusammen mit der Antriebsplatte 12. Wenn die Kugelumlaufspindel 9 sich in der nach vorn weisenden Richtung dreht, bewegen sich der Spiralwickelkopf 5 und der Ringwickelkopf 6 nach links unter Betrachtung der Fig. 1 und 2. Wenn die Kugelumlaufspindel 9 sich in der umgekehrten Richtung dreht, bewegen sich der Spiralwickelkopf 5 und der Ringwickelkopf 6 nach rechts.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1(a) befindet sich eine Endabschnittbearbeitungsvorrichtung 16 an einem Ende des Dorns M. Die Endabschnittsbearbeitungsvorrichtung 16 hält vorübergehend ein Wickelanfangsende eines um den Dorn M gewickelten Faserstrangs, um zu verhindern, dass das Wickelanfangsende das Wickeln stört. Die Endabschnittsbearbeitungsvorrichtung 16 hält außerdem ein Wickelbeendigungsende des Faserstrangs, um zu verhindern, dass der Faserstrang sich lockert, bis der gewickelte Faserstrang ausgehärtet ist. Des weiteren trennt die Endabschnittsbearbeitungsvorrichtung 16 den Faserstrang bei einer vorbestimmten Länge ab. Die Endabschnittsbearbeitungsvorrichtung 16 hat einen feststehenden Halter 17a und einen beweglichen Halter 17b. Eine der Drehwellen 4 stützt eine (nicht gezeigte) zylindrische Stütze. Die zylindrische Stütze ist relativ drehbar gegenüber der Drehwelle 4. Der feststehende Halt 17a ist an der zylindrischen Stütze befestigt. Der bewegliche Halter 17b gleitet entlang der zylindrischen Stütze. Ein Luftzylinder 18 bewegt den beweglichen Halter 17b zwischen einer Halteposition (Fig. 1(a)), an der der bewegliche Halter 17b mit dem feststehenden Halter 17a zusammenwirkt, um einen Faserstrang zu halten, und einer Freigabeposition (siehe Fig. 17(b)), die von der Halteposititon getrennt ist. Eine Vielzahl an Zapfen ragt radial von der Außenseite des feststehenden Halters 17a vor.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1(a) haben die Drehwellen 4 jeweils einen Abschnitt 4a mit großem Durchmesser. Ein Abtrennunterstützungselement 4b, das an dem Abschnitt 4a mit dem großen Durchmesser von jeder Drehwelle 4 gesichert ist, hat eine Vielzahl an radialen Vorsprüngen. Eine Drehabtrenneinrichtung 19 befindet sich oberhalb von einem der Abtrennunterstützungselemente 4b und bewegt sich vertikal zwischen einer Bereitschaftsposition (siehe Fig. 1(a)) und einer Abtrennposition (siehe Fig. 17(a)). Um das Verständnis zu erleichtern sind keine Schraffurlinien verwendet worden, um die Abschnitte des feststehenden Halters 17a und des beweglichen Halters 17b in den Zeichnungen als Querschnitte zu kennzeichnen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Vorderansicht des Spiralwickelkopfes 5 und des Ringwickelkopfes 6, wenn diese einstückig bewegt werden. Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen Vorderansichten von jeweils dem Ringwickelkopf 6 und dem Spiralwickelkopf 5. Fig. 6(a) zeigt eine Ansicht von rechts von dem Spiralwickelkopf 5 und Fig. 7(a) zeigt eine Ansicht von links von dem Spiralwickelkopf 5. Fig. 8 zeigt eine Ansicht von rechts von dem Ringwickelkopf 6 und Fig. 9 zeigt eine Ansicht von links von dem Ringwickelkopf 6.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6(a) und 7(a) hat der Spiralwickelkopf 5 eine Spiralstützplatte 20. Ein Loch 20a erstreckt sich durch die Spiralstützplatte 20. Der Dorn M ist durch das Loch 20a eingeführt. Schrauben 23 sichern die Spiralstützplatte 20 an einem Paar an Blöcken 21 und 22 derart, dass die vertikale Position der Spiralstützplatte 20 einstellbar ist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5(b) und 7(a) ragt eine Vielzahl an Spiralführungen oder Innenführungen 24a und Außenführungen 24b von der Seite der Spiralstützplatte 20 vor, die dem Ringwickelkopf 6 zugewandt ist. Die Führungen 24a und 24b sind entlang von Kreisen und um das Loch 20a herum angeordnet. Die Führungen 24a und 24b ermöglichen, dass der Spiralwickelkopf 5 gleichzeitig eine Vielzahl an Fasersträngen um den Dorn M wickelt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind 28 Innenführungen 24a und die gleiche Anzahl an Außenführungen 24b an der Spiralstützplatte 20 angeordnet, um gleichzeitig 28 Faserstränge zu führen. Der durch die Innenführungen 24a definierte Kreis und der durch die Außenführungen 24b definierte Kreis sind konzentrisch zueinander.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7(a) wird der Spiralwickelkopf 5 mit Fasersträngen R von der zu der Verbindungsstange 15a entgegengesetzten Seite beliefert. Die Spiralstützplatte 20 hat eine Vielzahl an Hilfsführungen 25 und 26, um die Faserstränge R gleichmäßig zu führen. Eine Vielzahl an Führungsplatten 27 und 28 ist an der Spiralstützplatte 20 befestigt. Die Hilfsführungen 25 sind an den Führungsplatten 27 gesichert und die Hilfsführungen 26 sind an den Führungsplatten 28 gesichert. Eine Harzimprägniervorrichtung imprägniert die Faserstränge R mit Harz. Dann werden die harzimprägnierten Faserstränge zu dem Spiralwickelkopf 5 befördert. Einige Faserstränge R werden zu dem entsprechenden Satz an Führungen 24b und 24a mittels lediglich einer Hilfsführung 25 geführt, während die anderen Faserstränge zu dem entsprechenden Satz an Führungen 24b und 24a mittels der beiden Hilfsführungen 25 und 26 geführt werden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7(b) und 7(c) hat jede Führung 24a und 24b einen ringartigen Abschnitt. Um das Verständnis zu erleichtern, sind Schraffurlinien nicht zum Darstellen der Abschnitte der Führungen 24a, 24b, 25, 26 als Querschnitte in Fig. 7(a) verwendet worden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5(b) und 7(a) ist ein Spiralfaserstreckabschnitt 29 an der Spiralstützplatte 20 in dem durch die Innenführungen 24a definierten Kreis angeordnet. Erste ringartige Nuten 29a sind in dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 ausgebildet. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 hat der Ringwickelkopf 6 ebenfalls einen Spiralfaserstreckabschnitt 30 an einer dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 entsprechenden Position. Zweite ringartige Nuten 30a sind in dem Spiralfaserstreckabschnitt 30 ausgebildet. Die zweiten Nuten 30a stehen mit den ersten Nuten 29a des Spiralfaserstreckabschnitts in Eingriff. Unter Bezugnahme auf Fig. 5(b) steht von dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 und den Führungen 24a und 24b der Spiralfaserstreckabschnitt 29 am weitesten von der Spiralstützplatte 20 vor und die Außenführungen 24b stehen zumindest von der Spiralstützplatte 20 vor. Die ersten und die zweiten Nuten 29a und 30a sind in den Fig. 7(a), 8, 12(b) und 13(b) nicht gezeigt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5(b) und 6(a) sind drei gleichmäßig beabstandete Luftzylinder 31 an der Spiralstützplatte 20 an der Seite gesichert, die die Innenführung und Außenführung 24a und 24b nicht hat. Jeder Luftzylinder 31 ist an der Spiralstützplatte 20 so befestigt, dass seine Kolbenstange 31a zu der Achse des Dorns M hin vorsteht. Ein Reibelement 33 ist an dem entfernten Ende von jeder Kolbenstange 31a durch eine Halterung 32 gesichert. Der Block 21 hat eine Öffnung 21a an einer Position, die einem der Luftzylinder 31 entspricht, um eine Beeinträchtigung mit dem Luftzylinder 31 zu vermeiden.

Jedes Reibelement 33 hat eine gewölbte Fläche oder einen Pressabschnitt 33a. Die Pressabschnitte 33a stehen mit den um den Dorn M gewickelten Fasersträngen R in Kontakt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es drei Pressabschnitte 33a, die sich um den Dorn M herum befinden. Wenn die Kolbenstangen 31a eingefahren sind, befinden sich die Reibelemente 33 an Bereitschaftspositionen, wie dies bei dem Zustand von Fig. 6(a) gezeigt ist. Wenn die Kolbenstangen 31a ausgefahren sind, befinden sich die Reibelemente 33 an Presspositionen, wie dies bei dem Zustand von Fig. 15(b) gezeigt ist. Bei der Pressposition presst jedes Reibelement die Faserstränge R gegen den Dorn M.

Jeder der Pressabschnitte 33a erstreckt sich über einen Winkelbereich von mehr als 120°. Unter Bezugnahme auf Fig. 6(b) sind dünne Abschnitte 33b an entgegengesetzten Seiten von jedem Reibelement 33 ausgebildet. Die entgegengesetzten dünnen Abschnitte 33b erstrecken sich bei unterschiedlichen Höhen. Die Dicke der dünnen Abschnitte 33b beträgt ungefähr die Hälfte der Dicke des Abschnittes zwischen den dünnen Abschnitten 33b. Wenn sich die Reibelemente 33 an den Presspositionen unter Bezugnahme auf Fig. 15(b) befinden, überdecken die dünnen Abschnitte 33b von jedem Reibelement 33 sich mit den dünnen Abschnitten 33b des benachbarten Reibelementes 33. In diesem Zustand beeinträchtigen die Reibelemente 33 einander nicht. Fig. 6(b) zeigt eines der Reibelemente 33 unter Betrachtung von der entgegengesetzten Seite des Pressabschnittes 33a.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 hat der Randwickelkopf 6 eine Randstützplatte 34. Ein Loch 34a erstreckt sich durch die Randstützplatte 34. Der Dorn M ist durch das Loch 34a eingeführt. Schrauben 23 sichern die Randstützplatte 34 an einem Paar an Blöcken 35 und 36 derart, dass die vertikale Position der Randstützplatte 34 einstellbar ist (die Schrauben 23 des Blocks 36 sind nicht dargestellt). Unter Bezugnahme auf die Fig. 5(a) und 8 ist der Spiralfaserstreckabschnitt 30 an der Randstützplatte 34 an einer Position befestigt, die dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 entspricht.

Ein Paar an ersten Randführungen 37 und ein Paar an zweiten Randführungen 38 sind an der Seite der Randstützplatte 34 ausgebildet, die dem Spiralwickelkopf 5 gegenübersteht. Die ersten und die zweiten Randführungen 37 und 38 führen die entsprechenden Faserstränge R zu dem Dorn M. Ein Paar an Stützstücken 39 ist an der Randstützplatte 34 gesichert, um die ersten Randführungen 37 zu stützen. In ähnlicher Weise ist ein Paar an Stützstücken 40 an der Randstützplatte 34 gesichert, um die zweiten Randführungen 38 zu stützen. Die Randführungen 37 und 38 erstrecken sich entlang einer vertikalen Ebene, die die Achse des Dorns M umfasst (siehe Fig. 8).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5(a), 8 und 9 ist ein Paar an Randfaserstreckabschnitten 41 an der Randstützplatte 34 angeordnet. Jeder der Randfaserstreckabschnitte 41 befindet sich zwischen einer zugehörigen zweiten Führung 38 und dem Spiralfaserstreckabschnitt 30. Jeder Randfaserstreckabschnitt 41 streckt einen entsprechenden Faserstrang R in Übereinstimmung mit der Art des Wickelns, die durch das Filamentwickelgerät 1 ausgeführt wird. Das heißt die Faserstränge R werden in Übereinstimmung mit dem Spiralwickeln und dem Randwickeln gestreckt. Jeder Randfaserstreckabschnitt 41 hat ein erstes Faserstreckelement 42 und ein zweites Faserstreckelement 43, die im allgemeinen rahmenartige Formen haben. Das erste Faserstreckelement 42 erstreckt sich entlang einer Ebene senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes 6. Das zweite Faserstreckelement 43, das in dem ersten Faserstreckelement 42 angeordnet ist, erstreckt sich parallel zu der Achse des Dorns M.

Ein Paar an Abtrennabschnitten 34b ist an der oberen und unteren Seite der Randstützplatte 34 ausgebildet. Ein Paar an Stützhalterungen 44 ist an der Stützplatte 34 an Positionen befestigt, die den Abtrennabschnitten 34b entsprechen. Jede Stützhalterung 44 stützt einen Zylinder 45, der ein zugehöriges erstes Faserstreckelement 42 in der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes 6 bewegt. Der Zylinder 45 hat eine Kolbenstange, die mit einem Stützstück 46 verbunden ist, das des weiteren mit dem ersten Faserstreckelement 42 verbunden ist. Der Zylinder 45 verschiebt das erste Faserstreckelement 42 zwischen einer Kontaktposition, die bei dem Zustand von Fig. 5(a) gezeigt ist, und einer kontaktfreien Position, die bei dem Zustand von Fig. 13(a) gezeigt ist. An der Kontaktposition führt das erste Faserstreckelement 42 den entsprechenden Faserstrang R in einer für das Spiralwickeln geeigneten Weise. An der kontaktfreien Position steht das erste Faserstreckelement 42 nicht mit dem Faserstrang R in Kontakt.

Die zweiten Faserstreckelemente 43 haben jeweils ein Paar an Eingriffsstäben 43a, die sich parallel zu der Achse des Dorns M erstrecken. Ein Paar an Drehbetätigungsgliedern 47 ist an der Randstützplatte 34 gesichert, um ein zugehöriges zweites Faserstreckelement 43 zu betätigen. Jedes Drehbetätigungsglied 47 hat eine Welle 47a, die an dem entsprechenden zweiten Faserstreckelement 43 befestigt ist. Die Welle 47a von dem Drehbetätigungsglied 47 erstreckt sich durch ein Loch, das in der Randstützplatte 34 ausgebildet ist. Jedes Drehbetätigungsglied 47 bewegt das entsprechende zweite Faserstreckelement 43 zwischen einer horizontalen Position und einer vertikalen Position, an der das zweite Faserstreckelement 43 von der horizontalen Position um 90° gedreht ist. Wenn das zweite Faserstreckelement 43 sich an der horizontalen Position befindet, stehen die entsprechenden Eingriffsstäbe 43a nicht mit dem entsprechenden Faserstrang R in Kontakt. Wenn das zweite Faserstreckelement 43 sich an der vertikalen Position befindet, stehen die Eingriffsstäbe 43a mit dem Faserstrang R in Eingriff und biegen den Faserstrang R in einer für das Randwickeln geeigneten Weise. Durch das Ändern der Positionen des ersten und zweiten Faserstreckelementes 42 und 43 wird der Randfaserstreckabschnitt 41 zwischen einem für das Randwickeln geeigneten Zustand und einem für das Spiralwickeln geeigneten Zustand verschoben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 sind drei gleichmäßig beabstandete Luftzylinder 31 an der Randstützplatte 34 an der zu dem Spiralwickelkopf 5 entgegengesetzten Seite gesichert. Die Luftzylinder 31 haben jeweils eine Kolbenstange 31a. Ein Reibelement 33 ist an dem entfernten Ende von jeder Kolbenstange 31a durch eine Stützhalterung 31 gesichert. Die Reibelemente 33 sind jenen Reibelementen des Spiralwickelkopfes 5 identisch. Eine Öffnung 35a ist in dem Block 35 ausgebildet, um von den drei Luftzylindern 31 den sich horizontal erstreckenden aufzunehmen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 hat das Filamentwickelgerät 1 eine Harzimprägniervorrichtung 48. Die Harzimprägniervorrichtung 48 hat eine Imprägnierrolle 50. Die Harzimprägnierrolle 50 imprägniert die Faserstränge R mit Harz, bevor die Faserstränge R zu dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 befördert werden. Die Harzimprägniervorrichtung 48 hat außerdem einen Imprägnierbehälter 49, in dem ein Teil der Imprägnierrolle 50 angeordnet ist. Faserstrangführungen 51 und 52 sind in der Nähe des Imprägnierbehälters 49 angeordnet. Die Faserstrangführung 51 hat ein Paar an oberen und unteren Stangen 51a. Die Stangen 51a erstrecken sich parallel zu der Imprägnierrolle 50. In der gleichen Weise hat die Faserstrangführung 52 ein Paar an oberen und unteren Stangen 52a. Die Stangen 52a erstrecken sich parallel zu der Imprägnierrolle 50. Eine Vielzahl an Führungszapfen 53 ist an den oberen und unteren Stangen 51a angebracht, um sich senkrecht zu jeder Stange 51a zu erstrecken. Des weiteren ist eine Vielzahl an Führungszapfen 53, die sich senkrecht zu den Stangen 51a und 52a erstrecken, mit den oberen und unteren Stangen 52a verbunden.

Ein Paar an Rollen 54a und 54b ist an jeder Seite der Imprägnierrolle 50 oberhalb des Imprägnierbehälters 49 unter Betrachtung von Fig. 11 angeordnet. Die Rollen 54a und 54b erstrecken sich parallel zu der Imprägnierrolle 50. Die Rollen 54a und 54b drücken die Faserstränge R, die von einer (nicht gezeigten) Faserstrangzuführeinrichtung befördert werden, gegen die Imprägnierrolle 50. Die Imprägnierrolle 50 und die Rollen 54a und 54b sind jeweils durch eine (nicht gezeigte) Halterung gestützt.

Ein Stab 56 ist in der Nähe des Imprägnierbehälters 49 angeordnet. Ein Stab 55, der sich parallel zu der Imprägnierrolle 50 unter den Fasersträngen R erstreckt, befindet sich zwischen der Imprägnierrolle 50 und der stromaufwärtigen Rolle 54a. Der Stab 55 ist an einem Hebel 58 gesichert, von dem ein Ende durch den Stab drehbar gestützt ist und das andere Ende mit einer Kolbenstange 57a eines Zylinders 57 drehbar verbunden ist.

Der Stab 55 ist ausreichend lang, damit er mit den Fasersträngen R (bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind dies die 28 Faserstränge R) in Eingriff steht, die zu dem Spiralwickelkopf 5 befördert werden. Trennplatten 59 sind an dem Stab 55 befestigt, um die zu dem Spiralwickelkopf 5 beförderten 28 Faserstränge R, die zu dem Spiralwickelkopf 5 beim Ausführen des Spiralwickels befördert werden, von den beiden Fasersträngen R zu trennen, die zu dem Randwickelkopf 6 befördert werden, der beim Ausführen des Randwickelns verwendet wird. Der Zylinder 57 bewegt den Stab 55 zwischen einer Anhebeposition (der durch die durchgehenden Linien in Fig. 11 gezeigte Zustand) und einer Eingriffsposition (der durch die gestrichelten Linien in Fig. 11 gezeigte Zustand). Bei der Anhebeposition ist der Stab 55 von den Fasersträngen R außer Eingriff, die zu dem Spiralwickelkopf 5 befördert werden. An der Eingriffsposition ist der Stab 55 mit den Fasersträngen R in Eingriff, so dass die Faserstränge R nicht mit der Imprägnierrolle 50 in Kontakt stehen. Der Stab 55, der Zylinder 57 und der Drehhebel 58 bilden einen Trennmechanismus 60, der vorübergehend verhindert, dass die Faserstränge R mit der Imprägnierrolle 50 in Kontakt gelangen. In Fig. 10 zeigen die Schraffurlinien einen Teil der Faserstränge R, die durch die Rolle 54a und die Imprägnierrolle 50 gepresst und gestreckt worden sind.

Ein Verfahren zum Herstellen eines FRP-Rohrs wie beispielsweise ein Propellerwellenkörper durch das Filamentwickelgerät 1 ist nachstehend erörtert. In den Fig. 16 bis 17 sind Schraffurlinien nicht zum Darstellen der Querschnitte verwendet worden. Bei dem Herstellverfahren werden die Faserstränge R mit einem wärmehärtbarem Harz (beispielsweise Epoxidharz) imprägniert und Roving-Kohlenstofffasern werden als die Faserstränge R verwendet.

Der Dorn M wird zunächst zwischen zwei Einspannvorrichtungen 2 gehalten. Der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 werden dann zu einer Referenzposition (Ausgangsposition) bewegt, wie dies bei dem Zustand von Fig. 16(a) gezeigt ist. Das Spiralwickeln wird zunächst ausgeführt, um die Faserstränge R um den Dorn M zu wickeln. Somit gelangen unter Bezugnahme auf Fig. 4 die ersten Nuten 29a des Spiralfaserstreckabschnittes 29 mit den zweiten Nuten 30a des Spiralfaserstreckabschnittes 30 in Eingriff. Dreißig Faserstränge R werden dann zu dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 von der Faserstrangzuführeinrichtung über die Harzimprägniervorrichtung 48 befördert. Anschließend werden unter Bezugnahme auf Fig. 5(b) in Fig. 7(a) achtundzwanzig von den dreißig Fasersträngen R zu dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 durch die entsprechenden Führungen 25, 26, 24a und 24b des Spiralwickelkopfes 5 geführt. Das Ende von jedem Faserstrang R erstreckt sich dann durch das Loch 20a und wird durch die Halter 17a und 17b der Endabschnittbehandlungsvorrichtung 16 gehalten. Des weiteren werden unter Bezugnahme auf die Fig. 5(b) und 8 die verbleibenden zwei Faserstränge R jeweils zu dem entsprechenden Randfaserstreckabschnitt 41 durch die entsprechenden Randführungen 37 und 38 des Randwickelkopfes 6 geführt. Die Faserstränge R werden dann zu dem Spiralfaserstreckabschnitt 30 geführt, an dem die Halter 17a und 17b der Endabschnittbehandlungsvorrichtung 16 die Enden der Faserstränge R halten. Die vorstehend beschriebenen Prozeduren werden manuell ausgeführt.

In diesem Zustand ist der Stab 55 der Harzimprägniervorrichtung 48 bei der Bereitschaftsposition angeordnet, so dass jeder der Faserstränge R mit der Imprägnierrolle 50 in Kontakt steht. Wie dies durch gestrichelte Linien in Fig. 10 gezeigt ist, werden die Faserstränge R in einem Streckzustand beim Imprägnieren mit Harz gehalten.

Anschließend gelangen unter Bezugnahme auf die Fig. 12(a) und 12(b) in den Randfaserstreckabschnitten 41 die ersten Faserstreckelemente 42 mit den entsprechenden Fasersträngen R in Eingriff und die Eingriffsstäbe 43a des zweiten Faserstreckelementes 43 gelangen von den entsprechenden Fasersträngen R außer Eingriff. In diesem Zustand werden die Faserstränge R zwischen den Führungen 38 und dem Dorn M zunächst durch die entsprechenden ersten Faserstreckelemente 42 und danach durch die Spiralfaserstreckabschnitte 29 und 30 gestreckt. Somit werden die Faserstränge R um den Dorn M in einem gestreckten Zustand gewickelt, der für das Spiralwickeln geeignet ist. Fig. 12(a) zeigt einen Zustand, bei dem der Randwickelkopf 6 sich nach rechts bewegt, um die Faserstränge R an dem Dorn M zu wickeln.

Die Reibelemente 33 sind unter Bezugnahme auf die Fig. 15(a) und 15(b) so positioniert, dass die Pressabschnitte 33a die Faserstränge R gegen den Dorn M pressen.

In diesem Zustand werden der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 einstückig von der bei dem Zustand von Fig. 16(a) gezeigten Referenzposition nach links zu einer Wickelstartposition bewegt (die gleichen Positionen, wie sie in Fig. 16(c) gezeigt sind). Das Filamentwickelgerät 1 startet dann das Ausführen des Spiralwickelns. Genauer gesagt bewegen sich der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 einstückig nach links von der Wickelstartposition, während die Einspanneinrichtungen 2 den Dorn M in einer bestimmten Richtung drehen. Demgemäß werden die Faserstränge R von der Faserstrangzuführeinrichtung, die mit dem Harz durch die Harzimprägniervorrichtung 48 imprägniert worden sind, um den Dorn M gewickelt, um eine erste Spiralwickellage 61 auszubilden. Die erste Spiralwickellage 61 ist dann vollendet, wenn der Zwischenraum zwischen dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 eine Position erreicht, die dem linken Ende des Dorns M unter Betrachtung der Darstellung von Fig. 16(b) entspricht.

Während des Spiralwickelns führen die Führungen 24b und 24a die Faserstränge R, die zu dem Spiralwickelkopf 5 befördert werden, zu den ersten und zweiten Nuten 29a und 30a der Spiralfaserstreckabschnitte 29 und 30 derart, dass die Faserstränge R gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wenn sie um den Dorn M gewickelt werden. Die zu dem Randwickelkopf 6 gelieferten Faserstränge R werden um den Dorn M in einem gestreckten Zustand gewickelt, der für das Spiralwickeln geeignet ist.

Anschließend werden der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 von dem in Fig. 16(b) gezeigten Zustand nach rechts bewegt, bis der Zwischenraum zwischen dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 eine Position erreicht, die dem rechten Ende des Dorns M entspricht, wie dies bei dem Zustand von Fig. 16(c) gezeigt ist. Dadurch wird eine zweite Spiralwickellage 61 ausgebildet. Wenn die zweite Spiralwickellage 61 ausgebildet wird, ist die Wickelrichtung der Faserstränge R zu derjenigen der Faserstränge R beim Ausbilden der ersten Spiralwickellage 61 entgegengesetzt. Der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 werden dann aus dem in Fig. 16(c) gezeigten Zustand nach links zum Ausbilden der dritten Spiralwickellage 61 bewegt. Die Wickelrichtung der Faserstränge R bei der dritten Spiralwickellage 61 ist die gleiche wie bei der ersten Spiralwickellage 61. In diesen Zustand bewegt unter Bezugnahme auf Fig. 17(a) die Drehabtrenneinrichtung 19 sich zu der Abtrennposition, um die Faserstränge R abzutrennen, die durch die Endabschnittbearbeitungsvorrichtung 16 gehalten werden. Die Drehabtrenneinrichtung 19 vollendet das Abtrennen der Faserstränge R, bevor der Zwischenraum zwischen dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 die dem rechten Ende des Dorns M entsprechende Position erreicht, wie dies bei dem Zustand von Fig. 17(a) gezeigt ist, und vollendet das Ausbilden der dritten Spiralwickellage 61.

Nachdem das Abtrennen der Faserstränge R vollendet ist, kehrt die Drehabtrenneinrichtung 19 zu der Bereitschaftsposition zurück und der bewegliche Halter 17b wird zu der Freigabeposition verschoben. Der bewegliche Halter 17b gibt somit die Enden der Faserstränge R frei, die durch eine (nicht gezeigte) Entfernungsvorrichtung entfernt worden sind. Die Entfernungsvorrichtung hat eine Saugdüse oder eine Ausspritzdüse, die Druckluft bläst, und einen Abkratzabschnitt, der eine Bürste oder eine Abkratzeinrichtung hat. Nachdem die Entfernungsvorrichtung mit dem Entfernen der freigegebenen Enden begonnen hat, werden der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 von dem in Fig. 17(a) gezeigten Zustand nach rechts bewegt, um eine vierte Spiralwickellage 61 auszubilden. Das Entfernen der freigegebenen Enden ist vollendet, bevor der Zwischenraum zwischem dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 die dem rechten Ende des Dorns M entsprechende Position erreicht, und das Ausbilden der vierten Spiralwickellage 61 ist vollendet, wie dies bei dem Zustand von Fig. 17(b) gezeigt ist. Die Wickelrichtung der Faserstränge R bei der vierten Spiralwickellage 61 ist die gleiche wie bei der zweiten Spiralwickellage 61.

Danach werden unter Bezugnahme auf Fig. 17(c) der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 voneinander getrennt. Genauer gesagt wird der Randwickelkopf 6 von der Verbindungsstange 15b bei dem in Fig. 17(b) gezeigten Zustand getrennt. Des weiteren bewegt sich die Antriebsplatte 12 von dem in Fig. 17(b) gezeigten Zustand nach rechts zu der Referenzposition oder Bezugsposition, wobei ein (nicht gezeigter) Anschlag mit dem Randwickelkopf 6 so in Eingriff steht, dass sich lediglich der Spiralwickelkopf 5 bewegt. Danach wird unter Bezugnahme auf Fig. 17(c) der Spiralwickelkopf 5 von der Verbindungsstange 15a getrennt und ein (nicht gezeigter) Anschlag gelangt mit dem Spiralwickelkopf 5 in Eingriff.

Anschließend wird, nachdem die Faserstränge R zwischen den Haltern 17a und 17b gewickelt worden sind, der Halter 17b zu der Halteposition bewegt. Des weiteren wird die Antriebsplatte 12 zu einer Position bewegt, an der die Verbindungsstange 15b dem Randwickelkopf 6 gegenüber steht. Der Randwickelkopf 6 und die Verbindungsstange 15b werden erneut miteinander verbunden und der Randwickelkopf 6 gelangt von dem Anschlag außer Eingriff. In diesem Zustand bewegt sich der Randwickelkopf 6 einstückig mit der Antriebsplatte 12. Außerdem ist der Stab 55 der Harzimprägniervorrichtung 48 an der Hebeposition angeordnet, um zu verhindern, dass die Faserstränge R mit der Imprägnierrolle 50 in Kontakt gelangen. In diesem Zustand wird der Randwickelkopf 6 aus dem in Fig. 17(c) gezeigten Zustand nach links bewegt. Des weiteren beginnt die Drehabtrennrichtung 19 mit dem Abtrennen der Faserstränge R, die von der Endabschnittbearbeitungsvorrichtung 16 sich zu dem Dorn M fortlaufend erstrecken. Das Abtrennen ist vollendet, bevor der Randwickelkopf 6 eine Randwickelstartposition erreicht, wie dies in Fig. 18(a) gezeigt ist.

Bei dem Zustand von Fig. 18(a) wird der Randfaserstreckabschnitt 41 in einen Faserstreckzustand versetzt, der für das Randwickeln geeignet ist. Anders ausgedrückt bewegen unter Bezugnahme auf die Fig. 13(a) und 13(b) die Zylinder 45 die zugehörigen ersten Faserstreckelemente 42 derart, dass sie nicht mit den entsprechenden Faserstangen R in Kontakt stehen. In diesem Zustand werden die zugehörigen zweiten Faserstreckelemente 42 durch die Drehbetätigungsglieder 47 um ungefähr 120° aus dem in den Fig. 12(a) und 12(b) gezeigten horizontalen Zustand so gedreht, dass die Eingriffsstäbe 43a mit den Fasersträngen R in Eingriff gelangen.

Der Dorn M wird dann bei einer Geschwindigkeit gedreht, die gleich der Geschwindigkeit ist, bei der der Dorn M beim Ausbilden der Spiralwickellagen 61 gedreht worden ist. Des weiteren wird der Randwickelkopf 6 bei einer Geschwindigkeit bewegt, die niedriger als jene Geschwindigkeit ist, mit der der Randwickelkopf 6 beim Ausbilden der Spiralwickellagen 61 bewegt worden ist. Dadurch wird eine linke Randwickellage 62 an einer vorbestimmten Position an dem linken Ende des Dorns M unter Betrachtung von Fig. 18(b) ausgebildet. Die Faserstränge R der linken Randwickellage 62 werden um den Dorn M unter einem Winkel von ungefähr 90° relativ zu der Achse des Dorns M gewickelt. Danach werden die Randfaserstreckabschnitte 41 so eingerichtet, dass sie die entsprechenden Faserstränge R strecken. Die in diesem Zustand gestreckten Faserstränge R werden als kreuzende Fäden 63 verwendet. Danach wird der Randwickelkopf 6 aus dem in Fig. 18(b) gezeigten Zustand nach rechts so bewegt, dass die kreuzenden Fäden 63 an dem Dorn M unter gleichem Winkel wie die Faserstränge R gewickelt werden, die beim Ausbilden der zweiten und vierten Spiralwickellage 61 an dem Dorn M gewickelt worden sind. Die kreuzenden Fäden 63 werden um den Dorn M unter gleichem Winkel wie beim Ausbilden des Schrägwickelns gewickelt, bis der Randwickelkopf 6 eine weitere Wickelstartposition an dem anderen Ende des Dorns M erreicht hat, wie dies bei dem Zustand von Fig. 18(c) gezeigt ist.

Die Randfaserstreckabschnitte 41 werden dann so eingerichtet, dass sie die Faserstränge R in einem für das Randwickeln geeigneten Zustand strecken. Eine linke Randwickellage 62 wird dann an dem Dorn M ausgebildet, wie dies bei dem Zustand von Fig. 19(a) gezeigt ist. In diesem Zustand wird der Randwickelkopf 6 von der Verbindungsstange 15b getrennt und der Anschlag gelangt mit dem Randwickelkopf 6 in Eingriff. Die Antriebsplatte 12 wird dann zu einer Position bewegt, an der die Verbindungsstange 15a dem Spiralwickelkopf 5 gegenübersteht. Der Spiralwickelkopf 5 wird dann mit der Verbindungsstange 15a verbunden. Des weiteren wird der Spiralwickelkopf 5 mit dem Randwickelkopf 6 bewegt und verbunden, wie dies bei dem Zustand von Fig. 19(b) gezeigt ist. Anschließend wird der Randwickelkopf 6 mit der Verbindungsstange 15b erneut verbunden und die Randfaserstreckabschnitte 41 werden in einem Zustand eingerichtet, der für das Spiralwickeln geeignet ist. Das Spiralwickeln wird dann erneut in der oben beschriebenen Weise ausgeführt. Genauer gesagt werden der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 einstückig unter Betrachtung von Fig. 19(b) nach links bewegt, um eine fünfte Spiralwickellage 61 auszubilden. Anschließend werden der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 dann einstückig nach rechts bewegt und bilden eine sechste Spiralwickellage 61 aus, wie dies gemäß Fig. 19(c) gezeigt ist.

Die Spiralwickellagen 61 sind in den Fig. 17(c), 18(a) bis 18(c), 19(a) und 19(b) nicht gezeigt.

Danach bearbeitet die Endabschnittbearbeitungsvorrichtung 16 die Endabschnitte der Faserstränge R, wie dies vorstehend beschrieben ist. Der Dorn M wird dann von den Einspanneinrichtungen 2 und den Drehwellen 4 entfernt und die Zapfen P werden von dem Dorn M gelöst. Danach wird der Dorn M, an dem die Spiralwickellagen 61 und die Randwickellagen 62 ausgebildet worden sind, in einem Wärmeofen angeordnet, um das Harz bei einer vorbestimmten Temperatur auszuhärten. Das hergestellte Erzeugnis oder das FRP-Rohr 64 wird dann gekühlt und jedes Ende des FRP-Rohrs 64 wird an einer axial nach innen weisenden Position von dem Ort, an dem die Zapfen P angeordnet sind, abgetrennt. Schließlich wird das FRP-Rohr 64 von dem Dorn M entfernt. Dadurch wird der Propeller Wellenkörper erhalten, der die vorbestimmten Maße hat.

Wenn das Spiralwickeln ausgeführt wird, presst der Satz an Pressabschnitten 33a der Reibelemente 33, die sich an der Hinterseite relativ zu der Bewegungsrichtung des Spiralwickelkopfes 5 und des Ringwickelkopfes 6 befinden, die um den Dorn M gewickelten Faserstränge R. Dadurch wird überschüssiges Harz von den Fasersträngen R entfernt. Wenn das Ringwickeln ausgeführt wird, werden die Reibelemente 33 in der Bereitschaftsposition gehalten und Drücken die Faserstränge R nicht. Jedoch müssen die Reibelemente 33 nicht unbedingt an der Bereitschaftsposition gehalten werden, solange sie nicht die Faserstränge R drücken.

Bei dem FRP-Rohr werden Spiralwickellagen 61, die durch ein Wickeln von Fasersträngen R in einer Richtung ausgebildet werden, wie dies in Fig. 1(b) gezeigt ist, mit Spiralwickellagen 61 überlagert, die durch ein Wickeln von Fasersträngen R in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildet werden. Des weiteren werden unter Bezugnahme auf Fig. 1(c) Randwickellagen 62 an entgegengesetzten Enden des FRP-Rohrs 64 ausgebildet. Die kreuzenden Fäden 63 verbinden fortlaufend die Randwickellagen 62. In Fig. 1(c) sind die Spiralwickellagen 61 nicht gezeigt.

Das erste Ausführungsbeispiel hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.

• 1. Bei dem FRP-Rohr 64 werden die Randwickellagen 62 an jedem Ende der Spiralwickellagen 61 ausgebildet. Die Randwickellagen 62 werden aus fortlaufenden verstärkten Fasern (Faserstränge R) ausgebildet. Das heißt nach dem Ausbilden von einer Randwickellage 62 wird die andere Randwickellage ohne ein Abtrennen der Faserstränge R ausgebildet. Dadurch wird die Produktivität erhöht.
• 2. Die kreuzenden Fäden 63, die die Randwickellagen 62 miteinander verbinden, werden um den Dorn M bei einem Winkel gewickelt, der dem Wickelwinkel der Faserstränge R der Spiralwickellagen 61 gleich ist. Demgemäß erscheinen, selbst wenn nicht mit Harz imprägnierte organische Fasern um die vollendeten Spiralwickellagen und Randwickellagen 61 und 62 gewickelt werden, die kreuzenden Fäden 63 nicht als relativ zu den Spiralwickellagen 61 vorstehend. Dadurch wird das äußere Erscheinungsbild des FRP-Rohrs 64 verbessert.
• 3. Das Filamentwickelgerät 1 hat den Spiralfaserstreckabschnitt 29, der die Faserstränge R gleichzeitig streckt, den Spiralwickelkopf 5 und die Randfaserstreckabschnitte 41, die ein Spiralwickeln der Faserstränge R ausführen, und den Randwickelkopf 6, der das Randwickeln ausführt. Somit werden beim Wickeln der Faserstränge R um den Dorn M die Faserstränge R unabhängig davon gestreckt, ob das Spiralwickeln oder das Randwickeln ausgeführt wird. Darüber hinaus werden während des Spiralwickelns die Faserstränge R durch um den Dorn M herum angeordnete Führungen 24b und 24a zu dem Dorn M in geführter Weise geliefert. Demgemäß hängt, wenn die Wickelrichtung der Faserstränge R an einem der beiden Enden des Dorns M umgeschaltet wird, der Spiralwickelkopf 5 nicht von dem Dorn M über.
• 4. Die Wickeleinheit 3 hat den Spiralwickelkopf 5 und den Randwickelkopf 6, die sich einstückig miteinander oder separat voneinander bewegen. Somit werden, selbst wenn die Endabschnittsbearbeitungsvorrichtungen 16, die das Wickelanfangsende und das Wickelbeendigungsende von jedem um den Dorn M gewickelten Faserstrang R bearbeitet, an lediglich einer Seite des Filamentwickelgerätes 1 angeordnet ist, das Spiralwickeln und das Randwickeln ausgeführt, ohne dass der Spiralwickelkopf und der Randwickelkopf 5 und 6 einander beeinträchtigen. Des weiteren ist ein zusätzlicher Antriebsmechanismus für die Endabschnittbearbeitungnsvorrichtung 16 nicht erforderlich.
• 5. Der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 sind mit den Reibelementen 33 versehen, die die Pressabschnitte 33a haben. Der Pressabschnitt 33a presst die mit dem Harz imprägnierten Faserstränge R gegen den Dorn M. Somit entfernen, wenn sich der Spiralwickelkopf und der Randwickelkopf 5 und 6 bewegen, die Reibelemente 33 automatisch überschüssiges Harz von den um den Dorn M gewickelten Fasersträngen R und entschäumen das Harz der Faserstränge S.
• 6. Die Pressabschnitte 33a sind so eingerichtet, dass sie den gesamten Umfang des Dorns M umgeben. Dadurch wird der Harzentfernungseffekt der Reibelemente 33 verbessert.
• 7. Der Spiralfaserstreckabschnitt 29 des Spiralwickelkopfes 5 hat die ersten Nuten 29a. Die ersten Nuten 29a stehen mit den zweiten Nuten 30a in Eingriff, die an dem Spiralfaserstreckabschnitt 30 des Randwickelkopfes 6 ausgebildet sind. Die Faserstränge R werden zu den ersten und den zweiten Nuten 29a und 30a durch die Führungen 24a und 24b geführt, die um den Dorn M herum angeordnet sind. Dem gemäß werden die Faserstränge R gestreckt, indem einfach die ersten ringartigen Nuten 29a mit den zweiten ringartigen Nuten 30a in Eingriff gelangen.
• 8. Die Randfaserstreckabschnitte 41 des Randwickelkopfes 6 haben die zweiten Faserstreckelemente 43, von denen jeder zwei Eingriffsstäbe 43a hat. Die Eingriffsstäbe 43a sind parallel zu der Achse des Dorns M, um die zu dem Dorn M beförderten Faserstränge R zu biegen. Somit wird das Strecken der Faserstränge R, die für das Randwickeln geeignet sind, durch einen einfachen Aufbau ausgeführt.
• 9. Jeder Randfaserstreckabschnitt 41 hat das im allgemeinen rahmenartige erste Faserstreckelement 42 und das im allgemeinen rahmenartige zweite Faserstreckelement 43. Das erste Faserstreckelement 42 ist entlang einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes 6 steht. Das zweite Faserstreckelement 43 erstreckt sich senkrecht zu dem ersten Faserstreckelement 42 und erstreckt sich durch das erste Faserstreckelement 42 hindurch. Die Positionen des ersten und des zweiten Faserstreckelementes 42 und 43 sind derart geändert, dass die Faserstränge R in einer für das erwünschte Wickeln (das heißt das Randwickeln oder das Spiralwickeln) geeigneten Weise gestreckt werden. Dadurch werden auch die um den Dorn M herum gewickelten kreuzenden Fäden 63 in einem optimalen Zustand gestreckt. Des weiteren wird das Spiralwickeln ausgeführt, indem die Faserstränge R in einem optimal gestreckten Zustand gehalten werden, wenn der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 einstückig miteinander bewegt werden.
• 10. Wenn der Randwickelkopf 6 die kreuzenden Fäden 63 um den Dorn M wickelt, wird die Bewegung des Randwickelkopfes 6 so gesteuert, dass der Wickelwinkel der kreuzenden Fäden 63 der gleiche wie der Wickelwinkel der Faserstränge R beim Ausführen des Spiralwickelns ist. Eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung steuert die Bewegung des Randwickelkopfes 6. Somit werden die kreuzenden Fäden 63 mit Leichtigkeit um den Dorn M herum bei gleichem Winkel wie der Winkel der Faserstränge R gewickelt, die an dem Dorn M beim Ausführen des Spiralwickelns gewickelt werden.
• 11. Das Filamentwickelgerät 1 ist mit der Harzimprägniervorrichtung 48 versehen, die die Imprägnierrolle 50 und den Trennmechanismus 60 hat. Die Imprägnierrolle 50 imprägniert die Faserstränge R beim Ausführen des Spiralwickelns und des Randwickelns. Wenn das Randwickeln ausgeführt wird, hebt der Trennmechanismus 60 vorübergehend die Faserstränge R an, die für das Spiralwickeln verwendet werden, so dass sie nicht mit der Imprägnierrolle 50 in Kontakt stehen. In diesem Zustand bringt die Imprägnierrolle 50 keine Kraft auf die Faserstränge R auf, die für das Spiralwickeln verwendet werden. Dieser Aufbau imprägniert die für das Spiralwickeln verwendeten Faserstränge R und die für das Randwickeln verwendeten Faserstränge R durch eine einzige Harzimprägniervorrichtung 48. Demgemäß ist das Filamentwickelgerät 1 im Vergleich dazu kompakter als wenn verschiedene Harzimprägniervorrichtungen für das Spiralwickeln und das Randwickeln verwendet werden.
• 12. Die Pressabschnitte 33a der Reibelemente 33 umgeben den gesamten Umfang des Dorns M. Des weiteren haben, wie dies vorstehend beschrieben ist, die an jeder Seite des mittleren Abschnittes von jedem Reibelement 33 ausgebildeten Absätze 33b eine Dicke, die im wesentlichen die Hälfte der Dicke des mittleren Abschnittes beträgt. Die Absätze 33b von jedem Reibelement 33 erstrecken sich parallel zueinander in unterschiedlichen Höhen. Somit überdeckt, wenn die Reibelemente 33 sich an den Presspositionen befinden, ein Teil von jedem Reibelement 33 ein Teil des benachbarten Reibelementes 33 in der axialen Richtung des Dorns M. Die Reibelemente 33 beeinträchtigen somit einander nicht. Somit nehmen die Reibelemente 33 und ihr Antriebsmechanismus (die Luftzylinder 33) nicht viel Raum ein.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 20 beschrieben. Das Filamentwickelgerät des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass das Gerät 1 einen dritten Wickelkopf oder Quetschfaserwickelkopf 65 zusätzlich zu dem Spiralwickelkopf 5 und dem Randwickelkopf 6 hat und die Endabschnittbearbeitungsvorrichtung 16 für jedes Ende des Dorns M vorgesehen ist. In Fig. 20 sind die Elemente, die den Elementen in den Fig. 1 bis 19 gleich oder identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Derartige gleiche Elemente sind nachstehend nicht beschrieben. Außerdem ist, obwohl dies in Fig. 20 nicht gezeigt ist, eine Drehabtrenneinrichtung 19 entsprechend dem dritten Wickelkopf vorgesehen.

Nachdem die Spiralwickellagen und die Randwickellagen ausgebildet worden sind, wickelt der Quetschfaserwickelkopf 65 Quetschfasern um die vollendeten Spiralwickellagen und Randwickellagen. Die Quetschfasern quetschen überschüssiges Harz aus den Spiralwickellagen und Randwickellagen heraus. Der Quetschfaserwickelkopf 65 ist im wesentlichen dem Randwickelkopf 6 identisch, jedoch hat er nicht den Spiralfaserstreckabschnitt 30 und die Reibelemente 33. Des weiteren hat der Quetschfaserwickelkopf 65 nicht unbedingt einen Faserstreckabschnitt für die Quetschfasern. Jedoch ist der Quetschfaserwickelkopf 65 mit den zweiten Faserstreckelementen 43 versehen, die die entsprechenden Faserstränge R in einer für das Randwickeln geeigneten Weise strecken. Eine (nicht gezeigte) Verbindungsstange, die durch einen an der Antriebsplatte 12 angeordneten Zylinder angetrieben wird, verbindet den Quetschfaserwickelkopf 65 mit der Antriebsplatte 12. Dadurch wird der Quetschfaserwickelkopf 65 einstückig mit der Antriebsplatte 12 bewegt. Synthetische Fasern wie beispielsweise Polyester werden als Quetschfaser verwendet.

Die Polyesterfasern werden von einer Faserzuführeinrichtung zu dem Loch 34a mittels der Randführungen 37 und 38 und der zweiten Faserstreckelemente 43 befördert. Durch das Loch 34a sich erstreckende Abschnitte der Polyesterfaser werden durch die Halter 17a und 17b der zugehörigen Endabschnittverarbeitungsvorrichtung 16 gehalten. Die Polyesterfasern werden so gehalten, dass sie nicht das Wickeln des Spiralwickelkopfes 5 oder des Randwickelkopfes 6 beeinträchtigen.

Nachdem die Spiralwicklungen und Randwicklungen in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt worden sind, wird der Quetschfaserwickelkopf 65 von der in Fig. 20 gezeigten Position nach rechts bewegt, wobei sich der Spiralwickelkopf und der Randwickelkopf 5 und 6 in der Ausgangsposition befinden. Der Quetschfaserwickelkopf 65 führt das Randwickeln so aus, dass die Quetschfasern oder die Polyesterfasern um die Spiralwickellagen und Randwickellagen 61 und 62 gewickelt werden, um die gesamte Oberfläche der äußersten Lage zu bedecken. Die Quetschfasern quetschen überschüssiges Harz aus den Fasersträngen R der Spiralwickellagen 61 und der Randwickellagen 62, die um den Dorn M gewickelt worden sind, heraus.

Zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (12) des ersten Ausführungsbeispiels hat das zweite Ausführungsbeispiel die nachstehend dargelegten Vorteile.

• 1. Das Filamentwickelgerät 1 des zweiten Ausführungsbeispiels hat den Quetschfaserwickelkopf 65. Der Quetschfaserwickelkopf 65 wickelt die Quetschfasern um die Spiralwickellagen und Randwickellagen 61 und 62 und quetscht somit überschüssiges Harz von den Fasernsträngen R der Spiralwickellagen und Randwickellagen 61 und 62 heraus. Dadurch wird die Herstellung eines FRP-Rohrs erleichtert, das einen hohen Faservolumengehalt hat.
• 2. Der Spiralwickelkopf 5, der Randwickelkopf 6 und der Quetschfaserwickelkopf 65 bewegen sich entlang der gleichen Schiene 7. Des weiteren sind die Köpfe 5, 6 und 65 wahlweise mit der einzelnen Antriebsplatte 12 so verbunden und getrennt, dass sich die Köpfe 5, 6 und 65 innerhalb eines bestimmten Bereiches nach Bedarf bewegen. Dadurch wird der Aufbau der Antriebsmechanismen vereinfacht, die die Köpfe 5, 6 und 65 antreiben.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele können wie folgt abgewandelt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 21, 22(a) und 22(b) können die Reibelemente 33 durch ein Paar an gegenüberstehenden U-förmigen Reibelementen 67 ersetzt werden. Die Reibelemente 67 haben jeweils ein elastisches Presselement 66 wie beispielsweise eine Blattfeder, um die Faserstränge R gegen den Dorn M zu pressen. Des weiteren sind die Reibelemente 67 jeweils mit einem Luftzylinder 31 verbunden und werden durch diesen angetrieben. Jedes Reibelement 67 ist an den zugehörigen Luftzylinder 31 durch eine Halterung 32 gesichert. Wenn die Reibelemente 67 die zugehörigen Presselemente 66 gegen den Dorn M pressen, werden die Presselemente 66 gekrümmt, wie dies in Fig. 22(b) gezeigt ist. Genauer gesagt ist, wie dies bei dem Zustand der Fig. 21 und 22(a) gezeigt ist, das zugehörige Presselement 66 gerade, wenn eine Kolbenstange 31a in den Luftzylinder 31 eingefahren ist. Jedoch wird gemäß dem Zustand von Fig. 22(b) beim Ausfahren der Kolbenstange 31a aus dem Luftzylinder 31 das Presselement 66 entsprechend den um den Dorn M gewickelten Fasersträngen R gekrümmt. Somit presst das Presselement 66 die Faserstränge R gegen den Dorn M. Wenn der Spiralwickelkopf 5 und der Randwickelkopf 6 bewegt werden, während die Presselemente 66 in diesen Zustand gehalten bleiben, entfernen die Reibelemente 67 überschüssiges Harz von den Fasersträngen R und entschäumen das Harz der Faserstränge R. Die Reibelemente 67 haben einen relativ einfachen Aufbau.

Alternativ kann der Winkelbereich der gewölbten Fläche von jedem Pressabschnitt 33a bei dem ersten Ausführungsbeispiel so erhöht werden, dass zwei Reibelemente 33 an gegenüberstehenden Abschnitten um den Dorn M herum angeordnet sind. In einem derartigen Fall ist eines der drei Reibelemente 33 nicht erforderlich.

Ein Ausschnittabschnitt kann in den Führungen 24a und 24b so ausgebildet sein, dass die Führungen 24a und 24b die Faserstränge R noch leichter führen können.

Die Anzahl an zu dem Spiralwickelkopf 5 beförderten Fasersträngen R ist nicht auf achtundzwanzig beschränkt.

Bei dem Filamentwickelgerät 1 des ersten Ausführungsbeispiels kann der Spiralwickelkopf 5 völlig unabhängig von dem Randwickelkopf 6 angetrieben werden. In diesem Fall kann der Spiralfaserstreckabschnitt 30 von dem Randwickelabschnitt 6 beseitigt werden. Jedoch muss der Spiralfaserstreckabschnitt 30 dem Spiralwickelkopf 5 zusätzlich zu dem Spiralfaserstreckabschnitt 29 hinzugefügt werden. Ein Betätigungsglied muss ebenfalls angewendet werden, um den Spiralfaserstreckabschnitt 30 zwischen einer Position, an der die Faserstränge R zwischen den Spiralfaserstreckabschnitten 29 und 30 geführt werden, und einer Position zu bewegen, an der die Nuten 29a und 30a miteinander in Eingriff stehen. Des weiteren können die Reibelemente 33 von dem Randwickelkopf 6 entfernt werden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird der zweite Faserstreckabschnitt 43 von jedem Randfaserstreckabschnitt 42 zwischen einer horizontalen Ebene und einer Ebene gedreht, die die horizontale Ebene schneidet. Jedoch kann jedes der zweiten Faserstreckelemente 43 lediglich entlang der horizontalen Ebene gedreht werden.

Der Wickelwinkel der kreuzenden Fäden 63 kann sich von dem Wickelwinkel der Faserstränge R beim Ausführen des Spiralwickelns unterscheiden.

Ein FRP-Rohr kann eine Randwickellage 62 haben, die entlang der gesamten Oberfläche einer Spiralwickellage 61 ausgebildet ist.

Wenn die Randwickellagen 62 an den Enden der Spiralwickellagen 61 ausgebildet werden, können die Faserstränge R nach dem Vollenden der Randwickellagen 62 abgetrennt werden. Das heißt die andere Randwickellage 62 kann ohne Verwendung der kreuzenden Fäden 63 ausgebildet werden.

Das Abtrennen der Faserstränge R muss nicht unbedingt durch die Drehabtrenneinrichtung 19 ausgeführt werden. Statt dessen kann eine andere Abtrenneinrichtung wie beispielsweise eine Abtrenneinrichtung der Scherenart mit einem Paar an Schneidkanten zum Abtrennen der Faserstränge R verwendet werden. Wenn die Scherenart angewendet wird, können die Abtrennunterstützungselemente 4b weggelassen werden.

Die Anmeldung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Herstellen des Propellerwellenrohrs beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Arten an Antriebswellenrohren angewendet werden.

Des weiteren kann die vorliegenden Erfindung auf einen zylindrischen Behälter angewendet werden, der unter Druck stehendes Gas oder Fluid enthält und Enden hat, die durch kuppelartige Abdeckungen bedeckt sind. In diesem Fall werden die Faserstränge R um eine hohle Verkleidung anstatt um den Dorn M gewickelt. Die Verkleidung wird entweder direkt zwischen den Drehwellen 4 und den Einspanneinrichtungen 2 gehalten oder indirekt zwischen den Drehwellen 4 und den Einspanneinrichtungen 2 durch Wellen gehalten, die zwischen den Enden der Verkleidung und den zugehörigen Drehwellen 4 befestigt sind. Die Faserstränge R werden dann um die Verkleidung herum gewickelt. Dieser Aufbau ermöglicht außerdem, dass die Faserstränge R um die Verkleidung in einem optimal gestreckten Zustand gewickelt werden.

Bei Bedarf können die Kohlenstofffasern, die als Faserstränge R verwendet werden, durch Fasern ersetzt werden, die aus anderen Materialien hergestellt werden, und das Epoxidharz, mit dem die Faserstränge R imprägniert werden, kann durch andere Harzarten ersetzt werden. Jedoch wird beim Herstellen der Propellerwelle vorzugsweise die Kombination aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz angewendet, um die Kosten zu vermindern und die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten.

Wenn der Wickelwinkel relativ groß ist, das heißt wenn beispielsweise das Randwickeln ausgeführt wird, muss das Filamentwickelgerät 1 nicht unbedingt die an den Enden des Dorns M angeordneten Zapfen P haben. Des weiteren können, wenn der Dorn M einen an jedem Ende des Dorns M angeordneten halbkugelartigen Abschnitt hat, die Zapfen P selbst dann weggelassen werden, wenn der Wickelwinkel relativ klein ist, wie beispielsweise beim Ausführen des Spiralwickelns, da die Faserstränge R um den halbkugelartigen Abschnitt beim Ausbilden der nächsten Spiralwickellage gewickelt werden können.

Beispielsweise kann der die Antriebsplatte 12 antreibende Kugelumlaufspindelmechanismus durch ein Linearbetätigungsglied ersetzt werden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Randwickellagen 62 und die kreuzenden Fäden 63, die die Randwickellagen 62 verbinden, zwischen den Spiralwickellagen 61 angeordnet. Jedoch können die Randwickellagen 62, die durch die kreuzenden Fäden 63 verbunden sind, als die unterste Lage des FRP- Rohrs 64 ausgebildet sein. Alternativ können die Randwickellagen 62 als die äußerste Lage des FRP-Rohrs 64 ausgebildet sein. Als eine andere Option können die Randwickellagen 62 und die Spiralwickellagen 61 abwechselnd ausgebildet werden.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sollen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung erachtet werden und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hierbei dargelegten Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.

Das Filamentwickelgerät stellt in wirtschaftlicher Weise das FRP- Rohr her, das die Spirallage 61 und getrennte Randlagen 62 hat. Das Gerät wickelt die Faserstränge um den sich drehenden Dorn M und hat eine Wickeleinheit, die hin- und hergehend entlang einer axialen Richtung des Dorns bewegt wird. Die Einheit hat den Spiralwickelkopf 5, der gleichzeitig Faserstränge um den Dorn wickelt, den Randwickelkopf 6, der einen Faserstrang um den Dorn wickelt, den Spiralfaserstreckabschnitt 29, 30, der die Faserstränge streckt, die um den Wickelgegenstand durch den Spiralwickelkopf gewickelt werden, und den Randfaserstreckabschnitt 41, der den Faserstrang streckt, der um den Dorn durch den Randwickelkopf gewickelt wird.

Claims (19)

1. FRP-Rohr mit einer Spiralwickellage (61), die durch ein zylindrisches Wickeln von verstärkten Fasern ausgebildet ist, und
Randwickellagen (62), die an jedem Ende der Spiralwickellage durch ein Wickeln von verstärkten Fasern an den Enden ausgebildet ist,
wobei die die Spiralwickellage ausbildenden verstärkten Fasern unter einem Winkel relativ zu der Achse gewickelt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Randwickellagen aus den gleichen ununterbrochenen verstärkten Fasern ausgebildet sind.

2. FRP-Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Randwickellagen ausbildenden ununterbrochenen verstärkten Fasern sich zwischen den Enden und einem Winkel erstrecken, der der gleiche wie der Winkel der verstärkten Fasern ist, die die Spiralwickellage ausbilden.

3. FRP-Rohr gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralwickellage eine Lage einer Vielzahl an übereinander angeordneten Lagen ist.

4. Filamentwickelgerät zum Wickeln von Fasersträngen an einem zylindrischen Wickelgegenstand (M) während des Drehens des Wickelgegenstandes, gekennzeichnet durch
eine Wickeleinheit (3), die hin- und hergehend entlang einer axialen Richtung des Wickelgegenstandes bewegt wird, wobei die Wickeleinheit Faserstränge (R), die mit Harz imprägniert sind, um den Wickelgegenstand wickelt,
wobei die Wickeleinheit folgendes aufweist:
einen Spiralwickelkopf (5) für ein gleichzeitiges Wickeln von Fasersträngen um den Wickelgegenstand;
einen Randwickelkopf (6) für ein gleichzeitiges Wickeln eines Faserstranges um den Wickelgegenstand;
einen Spiralfaserstreckabschnitt (29, 30) zum Strecken der Faserstränge, die um den Wickelgegenstand durch den Spiralwickelkopf gewickelt werden; und
einen Randfaserstreckabschnitt (41) zum Strecken der Faserstränge, die um den Wickelgegenstand durch den Randwickelkopf gewickelt werden.

5. Filamentwickelgerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralwickelkopf (5) Faserstränge um den Wickelgegenstand unter einem Winkel zu der Achse des Wickelgegenstandes wickelt, um eine Spiralwickellage an dem Wickelgegenstand auszubilden, und der Randwickelkopf (6) einen Faserstrang um den Wickelgegenstand wickelt, um eine Randwickellage auszubilden.

6. Filamentwickelgerät gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralwickelkopf (5) eine Vielzahl an Spiralführungen (24a, 24b) hat, die die Faserstränge zu dem Wickelgegenstand (M) beim Ausbilden der Spiralwickellage führen, wobei die Spiralführungen um den Wickelgegenstand herum angeordnet sind.

7. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Randwickelkopf (6) eine Randführung (37, 38) hat, die einen Faserstrang beim Ausbilden der Randwickellage führt.

8. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickeleinheit des weiteren eine Antriebsplatte (12) hat, die zumindest entweder den Spiralwickelkopf (5) oder den Randwickelkopf (6) bewegt.

9. Filamentwickelgerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsplatte (12) den Spiralwickelkopf (5) und den Randwickelkopf (6) einstückig bewegt.

10. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest entweder der Spiralwickelkopf (5) oder der Randwickelkopf (6) ein Reibelement (33, 67) hat, das die um den Wickelgegenstand (M) gewickelten Faserstränge (R) gegen den Wickelgegenstand presst, wenn sich der zugehörige Spiralwickelkopf und Randwickelkopf bewegt.

11. Filamentwickelgerät gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (33, 67) eines aus einer Vielzahl an Reibelementen ist, wobei die Reibelemente so angeordnet sind, dass sie den Umfang des Wickelgegenstandes (M) umgeben.

12. Filamentwickelgerät gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Reibelemente (33) zwei Seitenabschnitte und einen Mittelabschnitt hat, der zwischen den Seitenabschnitten definiert ist, wobei jeder der Seitenabschnitte dünner als der Mittelabschnitt ist.

13. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralwickelkopf ringartige erste Nuten (29a) hat und der Randwickelkopf ringartige zweite Nuten (30a) hat, die den ersten Nuten zugewandt sind, wobei die ersten Nuten und die zweiten Nuten miteinander in Eingriff stehen, um die Faserstränge zu strecken, die die Spiralwickellage ausbilden.

14. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Randwickelkopf (6) einen Randfaserstreckabschnitt (41) hat und der Randfaserstreckabschnitt ein Paar an Eingriffsstäben (43a) hat, die sich parallel zu der axialen Richtung des Wickelgegenstandes erstrecken, wobei die Eingriffsstäbe die Faserstränge führen und biegen, die die Randwickellage ausbilden.

15. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Randfaserstreckabschnitt (41) folgendes aufweist:
ein rahmenartiges erstes Faserstreckelement (42), das in der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes bewegt wird und an einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes steht;
ein drehbares und rahmenartiges zweites Faserstreckelement (43), das in dem ersten Faserstreckelement angeordnet ist, wobei das zweite Faserstreckelement eine Welle (47a) hat, die sich in der Bewegungsrichtung des Randwickelkopfes erstreckt, und das erste und das zweite Faserstreckelement die Positionen wechseln, um entweder eine Spiralwickellage oder eine Randwickellage auszubilden.

16. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Randwickelkopf (6) die Randwickellage an jedem der beiden Enden des Wickelgegenstandes (M) aus dem gleichen fortlaufenden Faserstrang ausbildet, wobei die fortlaufenden verstärkten Fasern, die die Randwickellagen ausbilden, sich zwischen den Enden unter einem Winkel erstrecken, der der gleiche wie der Winkel der die Spiralwickellage ausbildenden verstärkten Fasern ist.

17. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 16, gekennzeichnet durch eine Harzimprägniervorrichtung (48), die eine Imprägnierrolle (50) und einen Trennmechanismus (60) hat, wobei die Imprägnierrolle Faserstränge mit Harz imprägniert und der Trennmechanismus vorübergehend die Faserstränge zu einer Position bewegt, an der die Faserstränge von der Imprägnierrolle getrennt werden.

18. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 17, gekennzeichnet durch einen Quetschfaserwickelkopf (65) zum Wickeln einer Faser um die Faserstränge, die um den Wickelgegenstand (M) durch entweder den Spiralwickelkopf (5) oder den Randwickelkopf (6) gewickelt worden sind, um überschüssiges Harz aus den Fasersträngen herauszuquetschen.

19. Filamentwickelgerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 18, gekennzeichnet durch eine Schiene (7), eine Antriebsplatte (12) und ein Verbindungselement (13, 14), wobei das Verbindungselement den Spiralwickelkopf (5) und den Randwickelkopf (6) jeder Antriebsplatte verbindet, wobei die Antriebsplatte den Spiralwickelkopf und den Randwickelkopf entlang der Schiene bewegt.