DE3727462C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen von Bandmaterialstreifen aus nicht dehnbarem Verbundwerkstoff auf der komplex konturierten Verlegefläche einer Form zur Bildung einer Schichtstruktur aus einer Mehrzahl von gleichartigen Bandmaterialschichten, bei welchem der Bandmaterialstreifen mittels eines regel- und steuerbaren Verlegekopfes entlang ausgewählten Verlegebahnen in natürlicher Ausrichtung auf die Kontur der Verlegefläche aufgebracht wird.

Durch die DE-OS 32 23 231 bzw. die entsprechende US-PS 45 91 402 ist bereits ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem schon ein regel- und steuerbarer Verlegekopf benutzt wird, der in mehreren Achsen bewegbar ist. Gearbeitet wird dabei auch schon mit einem Maschinenbefehle aufnehmenden Steuer- und Regelprozessor, mittels dessen die Steuerungs- und Regelungssignale für die Bewegung des Verlegekopfes entlang der Verlegebahn erzeugbar sind.

Bei diesem bekannten Verfahren zum Verlegen von Bandmaterialstreifen liegt jedoch der Nachteil vor, daß sich zwischen der vom Verlegekopf entlang der ausgewählten Verlegebahnen tatsächlich zurückgelegten Bahn und der natürlichen Ausrichtung des verlegten Bandmaterialstreifens auf der Kontur der Verlegefläche unerwünschte Differenzen einstellen, die zur Folge haben können, daß eine Dehnung desselben stattfindet und/oder sich in diesem Buckel bzw. an seinen Rändern Kräuselungen bilden.

Da nach dem bekannten Verfahren also die vom Verlegekopf zurückgelegte Bahn nicht gleich der natürlichen Verlegebahn des Bandmaterialstreifens ist, zielt die Erfindung darauf ab, die Differenzen zwischen der durch die Kontur der Verlegefläche bestimmten, natürlichen Verlegebahn für den Bandmaterialstreifen und der vom Verlegekopf längs der Verlegefläche der Form zurückgelegten Bahn zu kompensieren.

Erreicht wird dieses Ziel nach der Erfindung mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Das Generieren von für die natürlichen Verlegebahnen der Bandmaterialstreifen zutreffenden Daten in Begriffe, welche die geometrischen Bewegungsabläufe des Verlegekopfes bestimmen, und zwar aus der Breite des zu verlegenden Bandmaterialstreifens sowie aus einem Inkrementalschritt entlang der natürlichen Verlegebahn und aus der mathematischen Abbildung der Veränderungen an der konturierten Fläche der Verlegeform.
• - das Auswerten der für die natürliche Verlegebahn zutreffenden Daten und daraus das Entwickeln der Maschinenbefehle, mit denen dann der Verlegekopf für die Durchführung der erforderlichen geometrischen Bewegungsabläufe gesteuert und geregelt wird,
• - die Übertragung und Weiterleitung der Maschinenbefehle zu einem Regler für die jeweils zutreffenden Positionen des Verlegekopfes,
• - und schließlich das Verarbeiten der Maschinenbefehle, wobei der Regler dafür sorgt, daß der Bandlegekopf von Position zu Position bewegt und verfahren wird, um den Bandmaterialstreifen in der natürlichen Ausrichtung entlang der gewählten Verlegebahn auf die Verlegefläche der Form zu bringen, wobei wie folgt verfahren wird:
• - Das Definieren einer Kontrollebene als Projektion der Verlegeformfläche,
• - das Definieren einer aus mindestens drei linienförmigen Segmenten bestehenden geschlossenen Peripherie in der Kontrollebene,
• - das Definieren von mindestens einer Kontrollinie, welche die geschlossene Peripherie schneidet und entlang der die Abstände zwischen mehreren Verlegebahnen mit engen Toleranzen in der Kontrollebene festgelegt werden,
• - das Projizieren der geschlossenen Peripherie auf die Verlegeformfläche, um eine geschlossene Umgrenzung als Abschluß für die Verlegebahnen zu bestimmen,
• - das Projizieren der Kontrollinie auf die Verlegeformfläche,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie zur Umgrenzung hin verläuft, zutreffenden Daten,
• - Benden des Generierungsvorgangs,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie in einer der vorerwähnten Richtung entgegengesetzten Richtung zur Umgrenzung hin verläuft, zutreffenden Daten,
• - und das Wiederholen der Verfahrensschritte von dem Verfahrensschritt für das Initiieren der für die natürliche Ausrichtung zutreffenden Daten, ab, bis die Daten für die natürliche Ausrichtung einer vollständigen Bandmaterialschicht innerhalb der geschlossenen Peripherie generiert worden sind,
• - wobei das Generieren der Daten für die natürliche Verlegebahn auf folgende Weise geschieht:
• - Das Generieren einer Punktegruppe, welche der Veränderung in der konturierten Verlegeformfläche entspricht, und das Auswählen eines mittleren Punktes für die natürliche Verlegebahn auf der Projektionsfläche,
• - das Auswählen eines anfänglichen, von diesem Punkt ausgehenden Richtungsvektors für die natürliche Verlegebahn,
• - das Auswählen eines rechten Bandkantenpunktes und eines linken Bandkantenpunktes auf der Projektionsfläche, wobei jeder auf der Projektionsfläche gemessene Bandkantenpunkt um die halbe Bandbreite vom vorhandenen mittleren Punkt entfernt ist und wobei die Verbindungslinie der beiden Bandkantenpunkte durch den vorgenannten Punkt geht und rechtwinklig zum anfänglichen Richtungsvektor verläuft,
• - das Berechnen der derzeitigen linken Verlegebahn und der derzeitigen rechten Verlegebahn, die zum anfänglichen Richtungsvektor parallel verlaufen,
• - das Auswählen eines vorläufigen nächsten rechten Bandkantenpunktes und eines vorläufigen nächsten Bandkantenpunktes, die gegenüber den derzeit vorhandenen Bandkantenpunkten in Richtung der vorhandenen Richtungsvektoren um eine Inkrementalschrittlänge verschoben sind,
• - Das Projizieren der vorläufigen Bandkantenpunkte auf die Projektionsfläche, wobei dann die nächsten linken und rechten Bandkantenpunkte entstehen,
• - das Berechnen eines nächsten und zwischen dem vorhandenen rechten Bandkantenpunkt sowie dem vorhandenen linken Bandkantenpunkt gelegenen Vektors für den nächsten Verlegeschritt,
• - das Berechnen eines nächsten mittleren Punktes, der zu den vorerwähnten linken und rechten Bandkantenpunkten jeweils in der halben Flächendistanz angeordnet ist,
• - das Speichern der nächsten linken, rechten und mittleren Punkte als Daten der natürlichen Verlegebahn,
• - das Ersetzen der für links, rechts und Mitte zutreffenden vorhandenen Punkte durch die nächsten für die links, rechts und Mitte zutreffenden Punkte,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie aus in Richtung auf die Peripherie verläuft, zutreffenden Daten,
• - und das wiederholende Verwenden der Verfahrensschritte ab dem Verfahrensschritt für das Auswählen der vorläufig nächsten Bandkantenpunkte bis zum Ende des Verlegevorgangs für eine vollständige Bandmaterialschicht.

Es hat sich gezeigt, daß nach dieser Verfahrensart der Verlegekopf der natürlichen oder dehnspannungsfreien Verlegebahn des aus Verbundwerkstoff bestehenden Bandmaterialstreifens folgt und deshalb während des Verlegevorganges keine ungleichen und an den Bandkanten desselben Buckel oder Kräuselungen verursachende Kräfte auftreten können. Der Bandmaterialstreifen wird daher im vollen Berührungskontakt mit der Formfläche der Verlegeform aufgebracht, und folglich entsteht eine integrale Schichtstruktur, die entlang der ausgewählten Verlegebahnen keine Lücken und Unterbrechungen aufweist.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen,

• - das Auswählen der anfänglich mittleren Punkte für zur Bandmaterialschicht gehörende und einander benachbarte Verlegebahnen auf der Kontrollinie,
• - und das über eine vorgegebene Distanz über die Breite des Bandmaterialstreifens führende Verschieben dieser gewählten Punkte.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Verfahrensart aus

• - durch die Neuordnung der für die natürliche Ausrichtung der Verlegebahn zutreffenden Daten mit der Folge, daß der geometrische Bewegungsablauf für eine Verlegebahn definiert ist von einem Peripheriesegment der Umgrenzung aus über die konturierte Fläche hinweg zu einem anderen Peripheriesegment hin.

Das Neuordnen der für die natürliche Ausrichtung der Verlegebahnen zutreffenden Daten kann erfindungsgemäß auch mit dem Ziel vorgenommen werden, daß die geometrischen Bewegungsabläufe bei der Bildung einander benachbarter Verlegebahnen in einander entgegengesetzte Richtungen erfolgen.

Gekennzeichnet ist die Erfindung auch

• - durch das Steuern und Regeln der für den Bandlegekopf zutreffenden Bewegungsvorgänge mit Hilfe eines Steuerungs- und Regelungssignales, das von einem geschlossenen Regelkreis erzeugt wird und versucht, die zwischen einer Sollposition und einer Istposition des Bandlegekopfes vorhandene Differenz auszugleichen,
• - und das Steuern und Regeln der periodischen Rate der Geschwindigkeit für die Maschinenbefehle zur Regulierung der Änderungsgeschwindigkeit für die Position des Bandlegekopfes relativ zur komplex konturierten Fläche der Verlegeform. Dabei ist weiter vorgesehen,
• - das Messen der Rückmeldungsparameter als Hinweis auf die Istposition des Bandlegekopfes relativ zur komplex konturierten Fläche der Verlegeform,
• - und das Steuern und Regeln der Bewegungsabläufe mit den gemessenen Rückmeldungsparametern.

Zur verfahrenstechnischen Problemlösung der Erfindung gehört auch

• - das Generieren der Daten für mehrere und im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Verlegebahnen der Bandmaterialstreifen, wie eine Bandmaterialschicht eine aus mehreren Bandmaterialschichten bestehenden Schichtstruktur darstellen,
• - das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche der Verlegeform durch die Fläche der jeweils daraus gebildeten Bandmaterialschicht,
• - das Generieren der natürlichen Verlegebahnen für mehrere Bandmaterialstreifen der nächstfolgenden Bandmaterialschicht auf der Grundlage der Abbildung der jeweils vorhandenen Bandmaterialschicht.

Darüber hinaus gehört zur Erfindung aber auch

• - das Speichern der für die jeweils vorhandene Bandmaterialschicht zutreffenden Daten,
• - das Ersetzen der für die vorhandene Bandmaterialschicht zutreffenden Daten durch die Daten für die nächstfolgende Bandmaterialschicht,
• - das Wiederholen der im vorhergehenden Verfahrensablauf zweiten und dritten Verfahrensschritte.

Zur Erfindung gehört aber auch

• - das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche durch die Abbildung der durch die jeweilige vorhandene Bandmaterialschicht gebildeten Fläche

sowie schließlich

• - das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche der Verlegeform durch die Abbildung der Fläche, die aus der hierauf gebildeten Bandmaterialschicht entstanden ist.

Vorteilhaft ist an der erfindungsgemäßen Verfahrensart, daß ein Teilprogramm ohne Änderung an dem Endprodukt von Maschine zu Maschine weitergegeben werden kann, weil der Prozessor des Auswertungssystems für den ihm zugeordneten Bandlegekopf eine maschinenspezifische Definition der Befehle vorsieht, die erforderlich sind, wenn der Bandlegekopf in einem gewünschten Bahnverlauf bewegt und verfahren werden soll.

Diesen Befehlen ist ein adaptives Steuerungssystem übergeordnet, welches für das die natürliche Verlegebahn entlangführende schnelle Verfahren des Bandlegekopfes eine Feinkorrektur der Verlegebahn vorsieht und dadurch eine Anpassung an Diskrepanzen zwischen der Flächendefinition, aus welcher der Prozessor des Verlegebahn-Codierungssystems die natürlichen Verlegebahnen berechnet ist, und der sich dem Bandlegekopf tatsächlich darstellenden Fläche der Verlegeform ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend an in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Bandlegema­ schine,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochen wiedergegebene Frontan­ sicht des Bandlegekopfes der in Fig. 1 wiedergege­ benen Bandlegemaschine,

Fig. 3 eine teilweise weggebrochen gezeigte Seitenansicht des Bandlegekopfes der in Fig. 1 dargestellten Bandlegemaschine,

Fig. 4 ein ausführliches Blockschaltbild für ein System, das aus einem Verlegeprogramm-Kodierungssystem, aus einem Steuerungs- und Regelungsprozessor und aus einem Regler besteht, und welches die Funktion der in Fig. 1 wiedergegebenen Bandlegemaschine steuernd und regelnd beeinflußt,

Fig. 5 die Darstellung der Flächenabbildung und der Um­ fangsabwicklung eines Gegenstandes auf einer kon­ turierten Fläche einer Verlegeform für die in Fig. 1 angegebene Bandlegemaschine,

Fig. 6 die Darstellung eines Abschnitts des aus Verbund­ material bestehenden Bandmaterialstreifens mit den darin eingebetteten und eingebundenen, gleichge­ richteten Fasern,

Fig. 7 die Darstellung einer komplex konturierten Fläche einer Verlegeform, auf der der in Fig. 6 wiederge­ gebene Bandmaterialstreifen entlang einer - unnatür­ lichen - geraden Verlegebahn aufgebracht worden ist,

Fig. 8 die Darstellung einer komplex konturierten Fläche einer Verlegeform, auf der der in Fig. 6 wiederge­ gebene Bandmaterialstreifen entlang einer natür­ lichen Verlegebahn aufgebracht ist, die

Fig. 9 bis 12 Vektordiagramme, mit denen die Berechnung einer entlang einer komplex gekrümmten Fläche füh­ renden, natürlichen Verlegebahn durch das in Fig. 4 wiedergegebene Verlegeprogramm-Kodierungssystem erläutert wird,

Fig. 13 ein für die Seitenansicht der in den Fig. 9, 10 und 11 wiedergegebenen Vektordiagramme stehendes Vek­ tordiagramm,

Fig. 14 eine Darstellung eines Vektordiagramms, das für die Draufsicht auf das in den Fig. 10 und 11 wiederge­ gebene Verfahren steht, und die

Fig. 15A bis 15C ein detailliertes System-Funktionsdia­ gramm der Generierungsroutine für die natürliche Verlegebahn, die zu der Bandmaterialschichten-Gene­ rierung des in Fig. 4 wiedergegebenen Progammie­ rungssystemes gehört.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Fünfachsen-Bandle­ gemaschine 8 bringt einen aus Verbundmaterial bestehenden Bandmaterialstreifen 26 - Fig. 6 und 8 - auf eine Form 10 auf. Bei der nach oben gerichteten Verlegefläche der Form 10 handelt es sich dabei um die zur Außenfläche der darauf hergestellten Schichtstruktur werdende, komplex konturierte Fläche. Solche komplex konturierten Flächen können Krümmun­ gen aufweisen, die in verschiedenen Bereichen unterschied­ lich sind, wie dies bspw. bei der aerodynamischen Fläche eines Flugzeug-Flügels der Fall ist, welche miteinander kombinierte Verjüngungen und Verwindungen aufweist.

Die halb klebenden und aus einem Verbundwerkstoff bestehen­ den Bandmaterialstreifen 26 werden als einander benachbarte Verlegebahnen 12 und 14 von einem Bandlegekopf 18 auf die zur Form 10 gehörende Verlegefläche aufgeklebt. Der Bandma­ terialstreifen 26 sitzt im Bandlegekopf 18 auf einer Zufüh­ rungsrolle 20. Er wird von dort aus um eine zur Richtungs­ änderung dienende Zwischenrolle 22 geführt. Von dieser Zwi­ schenrolle 22 gelangt er dann gerade und schräg nach unten zu den Anpreßrollen 24, die schließlich den klebrigen Band­ materialstreifen 26 aus Verbundwerkstoff als eine Verlege­ bahn 12 bzw. 14 der ersten Bandmaterialschicht auf die Ver­ legefläche der Form 10 aufdrücken. Mehrere Verlegebahnen 12 und 14 und mehrere Bandmaterialschichten, die auf die Form 10 aufgebracht werden, lassen den Schichtstruktur-Gegenstand entstehen. Jede Verlegeschicht nimmt die Form der jeweils unter ihr befindlichen Verlegefläche bzw. Verlegeschicht an. Das bedeutet wiederum, daß der fertige Gegenstand auch die komplexen Krümmungen der Verlegefläche der Form 10 aufweist. Wenn alle Verlegeschichten gebildet worden sind, wird die Form 10 in einen (hier nicht dargestellten) Autoklaven ver­ bracht, dessen Temperatur und Druck derart gesteuert und geregelt werden können, daß die Kunststoffmasse der Matrix trocknet und zu einem aus faserverstärktem Schichtstoff bestehenden Gegenstand aushärtet.

Der in Fig. 6 wiedergegebene und aus Verbundmaterial beste­ hende Bandmaterialstreifen 26 weist eine Papier-Abdeck­ schicht 25 auf, die abgezogen werden kann. Die Papier-Ab­ deckschicht 25 trennt auf der Zuführungsrolle 20 die ein­ zelnen Bandmaterialschichten voneinander und führt den aus Verbundwerkstoff bestehenden Bandmaterialstreifen 26 auf dem geradeaus führenden Weg von der Zwischenrolle 22 zu den Anpreßrollen 24 durch die aus einem Schneidwerkzeugsatz bestehende Bandtrennvorrichtung 28.

Die Fig. 2 und 3 zeigen am besten, daß von den Trennvorrich­ tungen zeugen 28 zwar der Bandmaterialstreifen 26 durch­ schnitten werden kann, aber nicht die aus Papier bestehende Abdeckschicht 25. Mit der Papier-Abdeckschicht 25 wird daher der aus Verbundwerkstoff bestehende Bandmaterialstreifen 26 den Anpreßrollen 24 zugeführt, um dann von der Papier-Ab­ deckschicht 25 abgezogen zu werden, wenn er auf die Verle­ gefläche der Form 10 aufgebracht worden ist. Von den Anpreß­ rollen 24 aus wird die abgezogene Papier-Abdeckschicht 25 über eine doppelte Umkehrschleife um die Antriebsrolle 27 und um eine Andruckrolle 29 diagonal nach oben geführt, um schließlich auf eine Aufnahmerolle 30 aufgewickelt zu werden.

Wenn ein Bandmaterialstreifen 26 verlegt wird, kann dieser manchmal schon durch die Bewegung des Bandlegekopfes 18 von der Zuführungsrolle 20 abgezogen werden. Manchmal ist es aber auch nötig, das Abziehen durch den Bandantrieb zu be­ wirken. Nach dem Aufbringen einer vorgegebenen Länge des Bandmaterialstreifens 26 bewirkt schon allein das Haften des Bandmaterialstreifens 26 das zuführende Abziehen desselben von der Papier-Abdeckschicht 25, wenn der Bandlegekopf 18 bewegt und verfahren wird. Das Zuführen des Bandmaterial­ streifens 26 wird zum Starten einer Verlegebahn 12 bzw. 14 oder zum Abschließen eines Verlegevorgangs gesteuert und geregelt. Erreicht wird dies dadurch, daß die Zuführungs­ rolle 20 und die Aufnahmerolle 30 jeweils von einem eigenen Drehmomentmotor 45 und 49 angetrieben wird, wobei diese Motoren derart steuer- und regelbar sind, daß zwischen der Zuführungsrolle 20 und der Aufnahmerolle 30 auf die Papier- Abdeckschicht 25 ein konstanter Zug einwirkt. Die Zuführung des Bandmaterialstreifens 26 wird an beiden Rollen 20 und 30 durch Sensoren oder Meßfühler 31 und 33 überwacht. Diese Sensoren oder Meßfühler 31 und 33 messen den sich verändern­ den Radius der Spule und wirken damit steuernd und regelnd auf die einander zugeordneten Drehmomentmotoren 45 und 49 derart ein, daß für die Papier-Abdeckschicht 25 ein konstan­ ter Zug aufrechterhalten wird.

Die Andruckrolle 29, welche für den Andruckvorgang von einem Druckluftzylinder beaufschlagt ist, drückt die Papier-Abdeck­ schicht 25 an die Antriebsrolle 27. Diese wird - drehrich­ tungsumkehrbar - von einem Servomotor angetrieben, welcher nicht nur zum Steuern und Regeln des antreibenden Servomo­ tors mit einem Wegmeßgeber (resolver) versehen ist, sondern auch zum Messen der aufgebrachten Länge des Bandmaterial­ streifens und zur Durchführung anderer - hier jedoch nicht relevanter - Steuerungsaufgaben dient.

Der als Antriebsmotor arbeitende Servomotor transportiert den Bandmaterialstreifen 26 mit der Papier-Abdeckschicht 25 in die eine und die andere Richtung und bewirkt dabei eine Verschiebung des Zugspannungsausgleichs für den Bandmate­ rialstreifen. Das hat wiederum zur Folge, daß nunmehr der nicht belastete Drehmomentmotor wirksam wird und den Zug­ spannungsausgleich wieder herbeiführt.

Vier der fünf Bewegungsachsen des Bandlegekopfes 18 sind durch eine Brückenaufhängung gewährleistet. Diese Brücken­ aufhängung besteht aus zwei im Abstand zueinander parallel verlaufend angeordneten Schienen 34 und 36, die von Stützen oberhalb der Verlegeform 10 gehalten sind. Mit den Schienen 34 und 36 wirkt eine Querführungsbahn 32 zusammen, welche längs den Schienen 34 und 36 zur Bildung der X-Achse bewegt und verfahren werden kann. Zur Erzielung einer Bewegung in Richtung der Y-Achse ist auf der Querführung 32 ein Quersup­ port 35 bewegbar und verfahrbar angeordnet. Der Quersupport 35 trägt wiederum einen in Vertikalrichtung bewegbaren Holm 38, welcher die Verlagerung des Bandlegekopfes 18 in Rich­ tung der Z-Achse ermöglicht. Eine um eine Vertikalachse durchführbare Drehbewegung des Bandlegekopfes 18 entspricht der Bewegung desselben um die C-Achse, welche mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Drehschlittens am Holm 38 ge­ währleistet wird.

Bei der fünften Bewegungsachse, also der A-Achse für den Bandlegekopf 18 handelt es sich um eine Schwenkbewegung um eine Horizontalachse, welche in der zentralen Radialebene der Andruckrolle 24 gelegen und dabei zur Unterseite dieser Andruckrolle 24 tangential ausgerichtet ist. Die A-Achse ist in Fig. 2 der Zeichnung als eine Punktprojektion darge­ stellt. Für die Bewegung um die A-Achse ist der Rahmen oder das Gehäuse des Bandlegekopfes 18 in zwei Teile unterteilt, welche zueinander relativ beweglich sind. Es ist eine verti­ kale und drehbar an einer Montageplatte 21 angebrachte Dreh­ scheibe 42 mit der eigentlichen Bandlegemechanik innerhalb eines aufgesattelten Gehäuserahmens 43 vorgesehen. Die Dreh­ scheibe 42 kann sich um die A-Achse entlang den auf der Montageplatte 21 im Abstand zueinander angeordneten bogen­ förmigen Bahnen 44 und 46 bewegen. Sie wird dazu von einem in Fig. 3 gezeigten Servomotor 53 über ein Ritzel angetrie­ ben, das in ein (nicht dargestelltes) Zahnsegment an der Drehscheibe 42 eingreift.

Für alle fünf Bewegungsachsen wird der Bewegungsablauf des Bandlegekopfes 18 von Servomotoren gesteuert. So ist in Fig. 1 zu sehen, daß die Bewegung in der Z-Achse durch den Ser­ vomotor 37 bewirkt wird und daß zur Erzeugung der Bewegung um die C-Achse der Servomotor 39 dient. Der den Bewegungs­ ablauf der A-Achse steuernde Servomotor 53 ist hingegen in Fig. 3 der Zeichnung zu sehen.

Die elektrischen Steuerungssignale für die die Bewegungen in den verschiedenen Achsen bewirkenden Servomotoren sowie auch für andere Bandlegeoperationen werden von einem Steuerungs- und Regelungssystem 330 aus zugeführt und aufgeschaltet.

Mit den Bewegungsabläufen des Bandlegekopfes 18 sind in einem internen Koordinatensystem der Bandlegemaschine 8 die Positionen für die fünf verschiedenen Achsenbewegungen defi­ niert. Dazu gehören die Koordinaten für die Achsen X, Y, Z, C und A.

Wird für die jeweils zutreffende Position des Bandlegekopfes 18 ein bestimmter X-, Y-, Z-Koordinatenpunkt angegeben, dann wird damit die Position der Mitte der Andruckrollen 24 im Hinblick auf einen internen Bezugspunkt definiert. Das ist dann der Fall, wenn der Bandlegekopf 18 zur Verlegefläche der Form 10 in eine bestimmte Position gebracht werden soll.

Wird für die jeweils zutreffende Position des Bandlegekopfes 18 eine bestimmte C-Koordinate angegeben, dann wird damit der Bandlegekopf 18 im Hinblick auf einen internen Bezugs­ punkt um die Vertikalachse geschwenkt. Das ist dann der Fall, wenn der Bandlegekopf 18 einer Krümmung der Verlege­ bahn folgen und die Anpreßrollen 24 zur Gesamtbreite des Bandmaterialstreifens in einem rechten Winkel gehalten wer­ den soll.

Wird für die jeweils zutreffende Position des Bandlegekopfes 18 eine bestimmte A-Position angegeben, dann wird damit die Drehscheibe 42 im Hinblick auf einen internen Bezugspunkt geschwenkt. Das ist dann der Fall, wenn die Anpreßrollen 24 eben auf dem Bandmaterialstreifen gehalten werden sollen, wenn dieser quer zu der Schräge einer Kontur zu verlegen ist.

Damit gewährleistet ist, daß die für den Bandlegekopf 18 befohlenen Positionen auch tatsächlich der Verlegefläche auf der Verlegeform 10 entsprechen, arbeitet das adaptive Steue­ rungs- und Regelungssystem mit Rückmeldungssensoren.

Positionsabweichungen in der Z-Achse werden dadurch über­ wacht, daß der Druck von druckübertragenden Servosteuerungs­ elementen 47 auf die Anpreßrollen 24 übertragen wird. Damit soll festgestellt werden, ob die zu belegende Fläche sich auch genau dort befindet, wo der Bandlegekopf 18 gerade positioniert ist. Ein Druckanstieg meldet, daß die Verlege­ fläche in Richtung der Z-Achse höher liegt als erwartet, während ein Druckabfall signalisiert, daß die betreffende Verlegefläche in Richtung der Z-Achse tiefer gelegen ist als erwartet.

Zur Ermittlung von Positionsabweichungen in Richtung der A-Achse wird der zwischen den Seiten auf die Anpreßrollen 24 einwirkende Druckunterschied überwacht. Der Schwenkwinkel muß dann vergrößert werden, wenn die für die obere Seite zutreffende Rolle einem stärkeren Druck ausgesetzt ist als die für die untere Seite zutreffende Rolle. Hingegen muß der Schwenkwinkel dann verkleinert werden, wenn die für die untere Seite zutreffende Rolle einem größeren Druck unter­ liegt, als die für die obere Seite zutreffende Rolle.

Die Bewegungsabläufe um die C-Achse werden mit optischen Sensoren daraufhin überwacht, daß die Bandkanten eben und rechtwinklig unter den Anpreßrollen 24 verlaufen. Wird eine Bandkante von einem optischen Sensor erfaßt und gemeldet, dann muß der Bandlegekopf 18 derart um die C-Achse gedreht werden, daß er dabei der tatsächlich gegebenen Bewegung des Bandmaterialstreifens folgt und diesen wieder zentriert.

Die Mehrachsen-Bandlegemaschine 8 generiert komplexe Bewe­ gungsabläufe entlang den beschriebenen Achsen. Deshalb kann sie die aus Verbundwerkstoff bestehenden Bandmaterialstrei­ fen auf der Verlegefläche der Verlegeform 10 in Verlegebah­ nen 12 und 14 ablegen, welche zueinander im wesentlichen parallel ausgerichtet sind.

Mehrere solcher Verlegebahnen 12 und 14 lassen eine Bandma­ terialschicht für einen Gegenstand entstehen, die zwischen einer vorgegebenen Umgrenzung einen Teil der Verlegefläche der Verlegeform 10 bedeckt.

Eine insgesamt den Gegenstand bildende Schichtstruktur kann durch das aufeinanderfolgende Aufbringen von mehreren Band­ materialschichten die jeweils gewünschte oder erforderliche Dicke erhalten.

Da die Bewegungsabläufe der Bandlegemaschine 8 mittels elek­ trischer Signale des Steuerungs- und Regelungssystemes 330 gesteuert und geregelt werden, können die als Schichtstruk­ tur hergestellten Gegenstände auch leicht und schnell gefer­ tigt werden. Durch die Generierung von natürlichen Verlege­ bahnen für die Bandmaterialstreifen in Kombination mit adap­ tiver Steuerung können die Schichtstruktur-Gegenstände exakt und schnell hergestellt werden.

Der Bewegungsablauf der Bandlegemaschine 8 wird im allge­ meinen entlang einer Verlegebahn gesteuert und geregelt, bspw. von einer Umfangskante 11 des zu formenden Gegenstan­ des aus in einem Winkel zu einer imaginären Kontrollinie 50 bis zur anderen Umfangskante 13 des Gegenstandes hin, bspw. entlang der Verlegebahn 14. Am Ende dieser Verlegebahn 14 wird der Bandmaterialstreifen von den Trennvorrichtungen 28 durchschnitten, nachdem er auf die Verlegefläche der Verle­ geform 10 aufgebracht worden ist. Nunmehr wird der Bandle­ gekopf 18 um 180° gedreht und die nächste parallele Verle­ gebahn, bspw. die Verlegebahn 12, wird in entgegengesetzter Verlegerichtung des Bandlegekopfes 18 aufgebracht.

Die Kontrollinie 50 ist die Stelle, an welcher der Abstand zwischen den benachbarten Verlegebahnen sehr genau kontrol­ liert und überwacht wird. In anderer Hinsicht folgen die zwischen den Verlegebahnen vorhandenen Abstände der natür­ lichen Kontur der Verlegefläche auf der Verlegeform 10 oder auf den vorher gebildeten Bandmaterialschichten, was wiede­ rum zur Folge hat, daß auf die Kanten des Bandmaterialstrei­ fens 26 ein ungleichmäßiger Zug nicht einwirken kann.

Am besten ist aus dem in Fig. 4 gezeigten Blockschaltbild zu erkennen, wie die Bewegungsabläufe der Bandlegemaschine 8 vom Steuerungs- und Regelungssystem 330 gesteuert und ge­ regelt werden.

Der zum Steuerungs- und Regelungssystem 330 gehörende Regler 100 erzeugt in Übereinstimmung mit einem Teilprogramm elek­ trische Steuerungs- und Regelungssignale und erhält außerdem die Positionsrückmeldungssignale für den Bandlegekopf 18 aufgeschaltet.

Das Teilprogramm definiert die gewünschte Abstandsposition des Bandlegekopfes 18, während die Rückmeldesignale die tatsächlich vorliegende Position des Bandlegekopfes 18 auf den Regler 100 geben. Die bei diesen Signalen vorliegende Differenz wird in einem geschlossenen Regelkreis solange abgeglichen, bis die tatsächlich vorliegende Position gleich der vorgegebenen Position ist und dadurch der Bandmaterial­ streifen exakt auf die Verlegefläche der Verlegeform 10 aufgebracht und verlegt werden kann.

Signale, die melden, daß die Istpositionen und die Sollposi­ tionen voneinander abweichen, können einem nachgeschalteten Qualitätskontoll-Computer 102 zugeführt werden, welcher feststellt, ob der Bandmaterialstreifen korrekt aufgebracht und verlegt worden ist und der darüber hinaus die Resultate für die betreffende Verlegebahn speichert.

Bei dem Regler 100 handelt es sich um ein CNC-System - also eine rechnergeführte, numerische Steuerung - das in der Lage ist, ein extensives und detailliertes Teilprogramm dann zu verarbeiten, wenn ihm die sequentiell generierten Steue­ rungs- und Regelungsblöcke periodisch zugeführt und aufge­ schaltet werden.

Ein jeder dieser Steuerungs- und Regelungsblöcke enthält einerseits ausführliche Bewegungs- und Steuerungsinforma­ tionen und andererseits standardisierte Steuerungs-Funk­ tionsprogramme für die jeweilige Bandlegemaschine 8. Die Verarbeitung dieser Steuerungs- und Regelungsblöcke hat zur Folge, daß damit der Bandlegekopf 18 tatsächlich verfahren und gesteuert wird.

Der für das CNC-System eingesetzte Regler 100 ist ein CNC- Regler 8200 von Alan Radley oder ein gleichwertiger CNC-Reg­ ler, welcher so programmiert werden kann, daß er die Steue­ rung und Regelung der Fünfachsen-Bandlegemaschine 8 gewähr­ leistet.

Das Programm des Reglers 100 beinhaltet die Steuerung und Regelung mit einem geschlossenen Regelkreis. Diesem ge­ schlossenen Regelkreis werden die Positionierungsbefehle von einem Steuerungsprozessor 104 aus zugeführt und aufgeschal­ tet. Diese Positionen werden durch die bereits erwähnten Rückmeldesignale des adaptiven Steuerungs- und Regelungssy­ stems jeweils den für die Achsen A, C und Z zutreffenden Oberflächenbedingungen modifizierend angepaßt, wobei das adaptive Steuerungs- und Regelungssystem

• - den Druck der Anpreßrollen 24 - also die Positionierung in der Z-Achse - derart steuernd und regelnd beeinflußt, daß ein Flächenkontakt mit einem im wesentlichen konstanten Andruck gewährleistet ist;
• - die Positionierung in der A-Achse derart steuert und re­ gelt, daß von Seite zu Seite auf die Rollen 24 ein gleich­ mäßiger Druck einwirkt;
• - die Positionierung in der C-Achse derart steuernd und regelnd beeinflußt, daß der Bandmaterialstreifen eben und im rechten Winkel unter den Rollen 24 angeordnet ist.

Die Steuerungs- und Regelungsblöcke mit den Maschinenbefeh­ len werden von einem Steuerungsprozessor 104 generiert und dann dem Regler 100 zugeführt und aufgeschaltet.

Der Steuerungsprozessor 104 generiert die Steuerungs- und Regelungsblöcke einerseits anhand von Teilprogrammen, die vom Teilprogrammgenerator 120 generiert worden sind, und andererseits anhand von früheren Teilprogrammen, die im Speichersystem 106 gespeichert sind.

Die Teilprogramme, zu denen jeweils mehrere auf die Bandma­ terialstreifen bezogene Steuerungs- und Regelungsblöcke gehören, sind in einer rein geometrischen Form für die Ver­ legebahn eines jeden Bandmaterialstreifens gehalten, wobei jeder Block alle für eine solche Verlegebahn zutreffenden geometrischen Daten und Informationen aufweist, die aber nicht maschinengeeignet sind.

Der Regler 100 nimmt nur reguläre und in Maschinensprache gehaltene Anweisungen oder Befehle für einen einzigen Ma­ schinenvorgang oder aber Festzyklus-Maschinensprachen-Be­ fehle für mehrere Maschinenvorgänge in einem einzigen Steue­ rungs- und Regelungsblock an.

Weil aber in den für die Verlegebahn zutreffenden Steue­ rungs- und Regelungsblöcken komplexe Informationen für eine Vielzahl von Maschinenvorgängen enthalten sind, bspw. für die Bewegungsabläufe in den Achsen, für die Steuerung der Schneidvorrichtung, für die Steuerung der Rollen und für andere Funktionen, müssen diese komplexen Verlegebahndaten ausgewertet und in Maschinensprachen-Befehle übersetzt wer­ den, damit sie vom Regler 100 verstanden und ausgewertet werden können. Hierzu ist der Steuerungsprozessor 104 vor­ gesehen, von dem die für die Verlegebahn zutreffenden Steue­ rungs- und Regelungsblöcke zu detaillierten Bewegungs- und Steuerungsblöcken erweitert und dem Regler 100 in Maschinen­ sprache zugeführt und aufgeschaltet werden.

Der Teilprogramm-Generator 120 übernimmt die für den jeweils zu fertigenden Gegenstand zutreffenden Grundinformationen von der Verlegefläche der Verlegeform 10 und aus einer peri­ pheren Datei 136. Es generiert anhand einer natürlichen Verlegebahn - die ihr als Ausgang eines Postprozessors 126 aufgeschaltet wird - automatisch die Verlegebahn-Informa­ tion. Diese oder das Teilprogramm des Postprozessors 126 können über die drei Schnittstellen 114, 116 und 118 in den Steuerungsprozessor 104 eingegeben werden. Dabei läßt sich das Teilprogramm auf verschiedene Weise eingeben und über­ tragen, nämlich

• - von einem Lochstreifen 108 über einen Lochstreifenstanzer,
• - von einem Magnetband 110 über eine Schnittstelle für Magnetband 116,
• - unmittelbar von einer Telekommunikations-Schnittstelle 118 über einen Protokollumsetzer 112.

Bei den Informationen, mit denen die Verlegebahndaten aus den Daten der peripheren Datei 136 generiert werden, handelt es sich um eine rechtwinklige Gruppierung von Punkten aus der mathematischen Abbildung der Verlegefläche der Verlege­ form 10, aus der Umrißlinie für die zu legenden Wicklungs­ schichten, aus einer oder mehreren Kontrollinien für die Bereiche, in denen für die Abstände zwischen den Bandmate­ rialstreifen strenge Toleranzen gelten sowie aus dem Winkel, unter welchem eine Verlegebahn einer jeden Bandmaterial­ schicht relativ zur X-Achse aufzubringen und zu verlegen ist.

Der Teilprogrammgenerator 120 übernimmt diese Informationen und erstellt mit einer ATP-Prozessor-Programm 130 ein Teil- Grundprogramm. In diesem Teil-Grundprogramm sind enthalten

• - die geometrischen Informationen, mit denen der herzustel­ lende Gegenstand anhand der Anzahl und der Lage der Band­ materialschichten definiert ist,
• - die Hauptrichtung und Konfiguration der Bandmaterial­ streifen.

Erstellt wird dieses Grundprogramm anhand der in der peri­ pheren Datei 136 gespeicherten Flächeninformationen und anhand der zuvor in der Datei 128 als standardmäßige ATPO- Teilprogramme gespeicherten Befehlsdaten.

Bei dem ATP-Prozessor 130 handelt es sich um ein Programm, welches für die Erstellung des Grundprogrammes aus den bei­ den vorerwähnten Datenquellen die notwendige Software zur Verfügung stellt. Das Teil-Grundprogramm definiert im we­ sentlichen den Gegenstand, in den für die Bandmaterial­ schichten zutreffenden geometrischen Begriffen. In ihm sind die Daten für die natürliche Verlegebahn aber nicht ent­ halten.

Ist das Grundprogramm einmal aus den verschiedenen Daten­ quellen erstellt worden, dann kann es zwecks Hereinnahme der für die natürlichen Verlegebahnen zutreffenden Daten mit einem Routineprogramm 122 für die Verlegebahn- und Bandma­ terialschicht-Generierung erweitert werden. Auf Befehl kann dieses Verlegebahn- und Bandmaterialschicht-Routineprogramm 122 für den Steuerungsprozessor 104 eine ganze Bandmaterial­ schicht oder einzelne Verlegebahnen mit natürlicher Verle­ gerichtung generieren.

Dem Befehl, eine Bandmaterialschicht zu generieren, folgt das System mit der automatischen Berechnung aller natürli­ chen Verlegebahnen und Schnitte für jede Verlegebahn, die die von der Bandmaterialschicht-Umgrenzung eingeschlossene Fläche bedeckt. Die Abstände zwischen den Verlegebahnen entlang der Kontrollinien werden in engen Toleranzen gehal­ ten. Bei zwei aufeinanderfolgenden Verlegebahnen wird wei­ terhin auch noch die Verlegerichtung um 180° gedreht, was zur Folge hat, daß mit möglichst wenig Maschinenbewegungen gearbeitet werden kann und daß Ausschuß weitestgehend ver­ hindert wird. Nach dem Generieren aller zu einer Bandmate­ rialschicht gehörenden Verlegebahnen werden die im Speicher befindlichen Flächendaten zwecks Darstellung der für die nächste Bandmaterialschicht zutreffenden Dicke auf den neue­ sten Stand gebracht und aktualisiert.

Zum Teilprogrammgenerator 120 gehört ein Bildschirm 134 für die Graphik. Auf diesem Bildschirm 134 kann der Operator die für den aus Verbundwerkstoff bestehenden Bandmaterialstrei­ fen generierten Verlegebahndaten überprüfen. Über den Bild­ schirm 134 und über die zugehörige Tastatur kann der Ope­ rator auch die Verlegebahn korrigieren und dadurch eine bessere Kontrolle und Überwachung der zwischen den Bandma­ terialstreifen vorhandenen Abstände und Überlappungen er­ reichen. Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Ein­ gangsdaten für den Teilprogrammgenerator 120.

Die Anfangsfläche oder Startfläche der Verlegeform 10 ist mathematisch mit der Fläche 201 wiedergegeben, und zwar als eine Reihe von Rechteck-Koordinatenpunkten, die ein Koordi­ natengitter bilden. Die Gitterlinien auf der Fläche der Ebene X-Y, d. h. der Ebene 202, sind zueinander im gleichen Abstand angeordnet, bspw. in einem Abstand von 25,4 mm (1′′). In der peripheren Datei 136 sind die Gitterpunkte, bspw. die X-, Y-, und Z-Koordinaten, für jeden Flächenpunkt derart gespeichert, daß sie für eine Verarbeitung vom Programmge­ nerator abgerufen und angefordert werden könnten. Als ma­ ximale Gittergröße wird ein Gitter mit 600 × 160 Gitterpunk­ ten bevorzugt.

Auf die Fläche 201 ist der Umriß 204 einer Bandmaterial­ schicht projiziert. Dieser Umriß 204 definiert dabei die Außenkanten des auf der Form 10 zu fertigenden Gegenstandes. Die Peripherie 204 der Bandmaterialschicht wird von der X-Y-Ebene derart projiziert, daß für die Verlegebahnen aller Bandmaterialschichten durch Projektion die gleichen Ab­ schlußkriterien Anwendung finden können. Die durch die Git­ terpunkte definierte Fläche 201 reicht deshalb etwas über die Kanten des fertigen Gegenstandes hinaus, weil während der Berechnung der natürlichen Verlegebahn einige der Kan­ tenpunkte über die Kanten des Gegenstandes hinaus nach außen verschoben werden könnten. Die Flächenausdehnung oder Flä­ chenerweiterung ist notwendig, damit diese Punkte richtig berechnet werden können.

Mit der Kontrollinie 205 wird entlang den Abständen zwischen den Verlegebahnen eine Zone festgelegt, in der für die Ab­ stände zwischen den Verlegebahnen strenge Toleranzen gelten. In der X-Y-Ebene ist die Kontrollinie zudem auch noch derart definiert, daß sie auf jede Bandmaterialschicht so proji­ ziert werden kann, wie dies auch bei der Peripherie 204 der Fall ist. Eine Bandmaterialschicht des aus Verbundwerkstoff bestehenden und auf der Fläche 201 verlegten Bandmaterial­ streifens ist als Projektion 204′ auf die Z-Achskoordinaten der Fläche 201 dargestellt. Dargestellt ist aber auch die Projektion 205′ der Kontrollinie 205 auf der Fläche 201.

Ein jeder Bandmaterialstreifen, bspw. die Bandmaterial­ streifen 207, 209, 211, folgt auf der Fläche 201 einer na­ türlichen Verlegebahn, bei der kein ungleicher Zug auf die Kanten der Bandmaterialstreifen einwirkt. Die Enden der Bandmaterialstreifen werden derart abgeschnitten, daß sie in die Peripherie passen. Um die Maschinenbewegungen möglichst klein zu halten und Ausschuß zu verhindern, wird auf der Fläche jeder Bandmaterialstreifen zu dem ihm benachbarten Bandmaterialstreifen in entgegengesetzter Richtung verlegt. Für die Abstände zwischen benachbarten Bandmaterialstreifen, bspw. für die Abstände 213 zwischen den Bandmaterialstreifen 207 und 209 sowie für die Abstände 215 zwischen den Bandma­ terialstreifen 209 und 211, gelten entlang der Projektion 205′ der Kontrollinie sehr strenge Toleranzen, während au­ ßerhalb dieser Kontrollinie die Toleranzen nicht so streng sind.

Die Bandmaterialstreifen werden im allgemeinen derart ver­ legt, daß ihr Winkel zur X-Achse 0°, 45° oder 90° beträgt. Sie können aber auch - und dies gilt vor allem für den Win­ kel von 45° - abwechselnd mit einem Verlegungswinkel von +45° und einem Verlegungswinkel von -45° aufgebracht werden, mit der Folge, daß durch die Überkreuzverlegung einander benachbarter Bandmaterialstreifen der zu fertigende Gegen­ stand eine größere Festigkeit erhält.

Es ist leicht verständlich, daß im Hinblick auf eine Bezugs­ größe auch mit jedem anderen Verlegewinkel gearbeitet werden kann.

Bei der Berechnung der natürlichen Verlegebahnen wird fol­ gendermaßen verfahren:

• - Zunächst einmal wird auf der X-Y-Ebene ein Ansatzpunkt 219 gewählt. Dieser Ansatzpunkt 219 entspricht dem projizier­ ten Punkt 221, in dem auf der Fläche 201 die natürliche Verlegebahn die Projektion 205′ der Kontrollinie kreuzt. Die Verlegebahn ist nunmehr in zwei Teilbahnen aufgeteilt. Diese Verlege-Teilbahnen werden in einem Kontrollwinkel derart berechnet, daß sie jeweils vom Projektionspunkt 221 ausgehen und dann in den einander gegenüberliegenden Pe­ ripheriesegmenten 223 und 225 enden.
• - Die berechneten Verlegebahnpunkte werden dann zu einer Verlegebahn vereinigt und derart neu geordnet, daß die Verlegebahn zu der ihr benachbarten Verlegebahn in entge­ gengesetzter Richtung verlegt wird.
• - Der Verlegebahn-Startwinkel wird im Hinblick auf die X- Achse an der Stelle gemessen, wo die Mitte des Bandmate­ rialstreifens die Kontrollinie kreuzt.

Für die Berechnung der natürlichen Verlegebahn auf einer komplex konturierten Fläche bringt dieses Verfahren ganz bestimmte Vorteile:

• - Der Abstand 213 oder 215 zwischen den Bandmaterialstreifen auf der Kontrollinie kann steuernd und regelnd leicht beeinflußt werden, weil die Ansatzpunkte dieser Kontroll­ linie zugeordnet sind.
• - Von der Kontrollinie aus wird die natürliche Verlegebahn in beiden Richtungen generiert, so daß der auf die Band­ kanten einwirkende Zug auch dann möglichst klein gehalten ist, wenn für die Verlegebahnabstände keine so strengen Toleranzen Anwendung finden. Dies hat zur Folge, daß Kräu­ selungen, Überdeckungen und sonstige festigkeitsbeein­ trächtigende Verlegungen der Bandmaterialstreifen verhin­ dert werden.
• - Darüber hinaus kann wegen der Winkelausrichtung der Ver­ legebahnen zur Kontrollinie hin der Bandmaterialstreifen wirtschaftlich genutzt werden und das Abschneiden der Endbereiche der Bandmaterialstreifen ist unkompliziert.

Die aus Verbundwerkstoff bestehenden Bandmaterialstreifen sollten quer zur Kontrollinie unter einem Winkel verlegt werden, welcher einerseits für den fertigen Schichtstruktur- Gegenstand die optimale Festigkeit gewährleistet, anderer­ seits jedoch den wirtschaftlichen Einsatz der Bandmaterial­ streifen ermöglicht.

Fig. 6 der Zeichnung zeigt einen Bandmaterialstreifen aus Verbundwerkstoff, der eine halbklebende Grundschicht aus Kunstharz und einer Reihe von Verstärkungsfasern 206 auf­ weist, die im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichtet und in die Kunstharz-Grundschicht eingelagert bzw. eingebettet sind. Auf der Grundschicht befindet sich ein nicht klebbares und abziehbares Abdeckband 25, mit dessen Hilfe die Grund­ schicht auf eine Fläche aufgedrückt und an diese Fläche angeklebt werden kann. Wenn die Grundschicht an der Fläche haftet, kann das Abdeckband 25 von ihr abgezogen und die Grundschicht einem Aushärtungsvorgang unterzogen werden. Hierbei härtet dann der Kunstharz aus und legt dabei die Fasern 206 in einer bestimmten Ausrichtung in der Matrix- Grundschicht fest. Alle Fasern verlaufen in gleicher Rich­ tung, so daß die Bandmaterialstreifen 26 sowohl in Seiten­ richtung als auch in Längsrichtung relativ flexibel biege­ verformbar sind. Bei derartigen Bandmaterialstreifen, und zwar besonders bei solchen, die Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthalten, hat die Zugfestigkeit der Fasern zur Folge, daß die Bandmaterialstreifen in ihrer Längsrichtung relativ undehnbar sind, also nicht gestreckt werden können.

Die Klebefähigkeit oder Haftfähigkeit der Grundschicht die­ ser Bandmaterialstreifen ist temperaturabhängig und kann deshalb durch Temperaturänderung beeinflußt werden. Je wär­ mer die Bandmaterialstreifen sind, desto flüssiger und kle­ befähiger ist die Grundschicht, desto schwieriger lassen sich auch die Bandmaterialstreifen auf eine Fläche auf­ bringen.

In den meisten Fällen wird so verfahren, daß eine schwach klebefähige Grundschicht mit Druck auf die Verlegefläche einer Verlegeform 10 oder aber auf eine bereits verlegte Bandmaterialschicht aufgebracht wird.

Die gewünschte Klebefähigkeit der Bandmaterialstreifen er­ hält man dann, wenn diese bis kurz vor Gebrauch in einem gekühlten Bereich aufbewahrt werden. Hierbei hat die aus Kunstharz bestehende Grundschicht einen halbfesten Zustand und gewährleistet dadurch, daß der Bandmaterialstreifen beim Aufbringen und während seines Aushärtens eine Dicke auf­ weist, die relativ konstant ist.

Ein Vergleich der Fig. 7 und 8 macht deutlich, wie wichtig und notwendig es ist, für das Verlegen von Bandmaterial­ streifen auf einer komplex gekrümmten Fläche einer Verlege­ form 10 natürliche Verlegebahnen einzuhalten.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Fläche 216 eine komplexe Krümmung 210 aufweist, die am einen Ende mit einem wallar­ tigen Hügel von bestimmtem Querschnitt beginnt und zum an­ deren Ende derselben hin sich verjüngend in einen ebenen und flachen Bereich ausläuft.

Wird der Bandmaterialstreifen von einer Bandlegemaschine 8 über die komplexe Krümmung 210 in Richtung des Pfeiles 201a geradlinig - unnatürlich - verlegt, dann hat dies zur Folge, daß quer über die komplexe Krümmung 210 die Bandkante 212 eine größere Strecke zurücklegen muß, als die Bandkante 214. Hieraus ergibt sich dann, daß der aufgebrachte und verlegte Bandmaterialstreifen einen oder zwei Defekte aufweist.

Der eine Defekt entsteht bei der Verwendung von dehnbaren oder streckbaren Bandmaterialstreifen dadurch, daß die Band­ kante 212 gedehnt und gestreckt wird, was wiederum zur Folge hat, daß der Bandmaterialstreifen 26 im Bereich der kom­ plexen Krümmung 210 dünner wird als im gegenüberliegenden Bereich.

Der andere Defekt entsteht, wenn ein nicht dehnbarer und nicht streckbarer Bandmaterialstreifen verwendet wird.

Bei einem solchen Bandmaterialstreifen 26 sind die Verstär­ kungsfasern 206 und die diese enthaltende Grundschicht in Längsrichtung ausgerichtet. Seine Kante 212 kann sich nicht dehnen bzw. strecken und wird deshalb flach auf die längere Verjüngung der komplexen Krümmung 210 abgelegt. Dabei wird sich die Kante 214, welche die gleiche Strecke zurücklegen muß, entsprechend der Darstellung in Fig. 7 der Zeichnung in unerwünschter Weise kräuseln und buckeln. Die Kräuselung bzw. der Buckel an der Kante 214 verursacht in der Bandma­ terialschicht, zu welcher der Bandmaterialstreifen gehört, einen lokal begrenzten Defekt. Bei der Aushärtung des Kunst­ harzes entstehen dann im Bandmaterialstreifen Stellen, an welchen die Verstärkungsfasern 206 die Zugbelastungen nicht mehr aufnehmen können. Das hat wiederum zur Folge, daß die fertiggestellten Gegenstände die an sie zu stellenden Anfor­ derungen nicht mehr erfüllen können und somit Ausschuß bilden.

Aus Fig. 8 der Zeichnung geht hervor, daß dann, wenn die Grundschicht das Bandmaterialstreifens mit kräuselungsfreien Bandkanten 212 bzw. 214 flach und eben auf die Fläche 216 aufgebracht werden soll, der natürliche Verlauf der Verlege­ bahn beachtet werden muß. Die natürliche Verlegebahn für den Bandmaterialstreifen verläuft auch hier in Richtung des Pfeiles 201a. Wenn nun die Verlegebahn den flachen und ebenen Bereich der Fläche 216 verläßt und über die komplexe Krümmung 210 verläuft, dann muß die Bandkante 212 in Rich­ tung des Pfeiles 201a einen längeren Weg zurücklegen als die Bandkante 214. Zum Ausgleich dieser Differenz muß der Bandmaterialstreifen 26 vom flachen und ebenen Bereich der Fläche 216 aus in einer dem Pfeil 203 folgenden Kurve auf­ gebracht und verlegt werden. Die inkrementale Änderung der Richtung bzw. Krümmung der Verlegebahn über die komplexe Krümmung 210 der Fläche bewirkt, daß der von der äußeren Bandkante 214 zurückzulegende Außenbogen größer ist als der Innenbogen, den die Bandkante 212 zurückzulegen hat. Diese zusätzliche Krümmung der Bandkante 214 ergibt einen Unter­ schied, durch den der Anstieg in Richtung des Pfeiles 201a steiler wird. Die Folgen dieser Maßnahmen sind, daß weder die Bandkante 212 noch die Bandkante 214 gedehnt bzw. ge­ streckt wird, und daß der Bandmaterialstreifen 26 insgesamt, also auch mit seinen Bandkanten 212 und 214 in seiner ge­ samten Breite und Länge auf der Fläche 216 aufliegt.

Wenn mehrere komplexe Krümmungen 210 auf der Fläche 216 vorhanden sind, müssen selbstverständlich auch natürliche Verlegebahnen für den Bandmaterialstreifen 26 vorgesehen bzw. definiert werden, die verhältnismäßig komplex ver­ laufen.

Wenn einmal die natürliche Verlegebahn für einen Bandmate­ rialstreifen verwendet worden ist, wie das bspw. in Fig. 8 für den Bandmaterialstreifen 26 auf der Fläche 216 gezeigt ist, dann kann die nächste Verlegebahn schon deswegen nicht geradlinig in Pfeilrichtung 201a verlegt werden, weil sie dann, wenn sie auf der Seite der Bandkante 212 liegt, den ersten Bandmaterialstreifen überlappen würde. Dann, wenn der nächste Bandmaterialstreifen auf der Seite der Bandkante 214 zu liegen käme, würde hingegen zwischen den benachbarten Bandmaterialstreifen ein relativ großer Abstand entstehen.

Es ist zu erkennen, daß die natürlichen Verlegebahnen für die Bandmaterialstreifen, welche auf der einen oder anderen Seite neben dem Bandmaterialstreifen 26 nach Fig. 8 aufzu­ bringen sind, jeweils unterschiedlich verlaufen, weil sich dort auch die komplexe Krümmung der Fläche 216 jeweils in unterschiedlicher Weise verändert.

Es ist offensichtlich, daß die natürliche Verlegebahn eines Bandmaterialstreifens sich nicht leicht vorherbestimmen läßt. Deshalb arbeitet die Bandlegemaschine 8 nach einem zu einem Teilprogramm-Generator 120 gehörenden Verlegebahn- und Bandmaterialschicht-Routineprogramm 122 zum Berechnen der natürlichen Verlegebahn eines jeden Bandmaterialstreifens. Eine Gruppe von geometrischen Punkten definiert dabei den Bewegungsablauf des Bandlegekopfes 18 über eine Verlege­ fläche hinweg, bspw. über die Verlegeform 10 oder aber eine bereits darauf gebildete Bandmaterialschicht.

Von dem Verlegebahn- und Bandmaterialschicht-Routineprogramm 122 wird das mit "PATHCK" bezeichnete Wiederholungs-Routine­ system dazu veranlaßt, in inkrementaler Weise und Annäherung entlang dieser Verlegebahn die Punkte zu berechnen, entlang welcher im Abstand einer Inkrementallänge zum letzten be­ rechneten Punktesatz der Bandmaterialstreifen in ungedehntem Zustand auf der Verlegefläche der Verlegeform 10 liegen wird. Die Verlegerichtung bzw. der Verlegewinkel wird dabei zur Vermeidung von Kräuselungen bzw. Buckelungen der Band­ kanten an den Bandmaterialstreifen korrigiert.

Die Verlegerichtung wird somit jeweils zwischen zwei Punkte­ sequenzen auf der Fläche in relativ gleichmäßigen Inkremen­ talschritten der zwischen ihnen liegenden Flächendistanz korrigiert. Wenn sich die konturierte Fläche zwischen den beiden Bandkanten nicht mehr ändert als die für die Änderung der Verlegerichtung zutreffende Differenz im Krümmungsra­ dius, dann ergibt sich hieraus, daß der Bandmaterialstreifen entlang seiner natürlichen Verlegebahn flach und eben auf­ gebracht wird. Die Verlegeprozedur ist dabei abhängig von der Breite des Bandmaterialstreifens und von der Inkremen­ talschrittlänge. Je breiter der Bandmaterialstreifen ist, desto mehr kann sich in der Verlegerichtung die eine Band­ kante gegenüber der anderen Bandkante ändern und um so grö­ ßer muß daher die Winkelkorrektur sein, welche zum Abglei­ chen der Bandkanten erforderlich ist. Je größer bei der Berechnung die Inkrementalschrittlänge zwischen den Punkten ist, desto kleiner wird die erforderliche Korrektur des Winkelverlaufs der Verlegebahn sein.

Bei sich stark verändernden Konturen und komplexen Krümmun­ gen von Flächen wird im allgemeinen mit schmaleren Bandma­ terialstreifen und kleineren Inkrementalschrittlängen gear­ beitet, damit die Änderung der Verlegerichtung dem un­ gleichmäßigen Verlauf der Bandkanten besser angepaßt werden kann. Natürlich ist auch hier der inkrementale Grenzabstand für eine Verlegeroutine der Abstand zwischen den Punkte­ gruppen auf der Fläche. Für die natürliche Verlegebahn der Bandmaterialstreifen kann keine bessere Auflösung zutreffen als für die Fläche selbst.

Die handels-üblichen Bandmaterialstreifen haben eine Breite von etwa 25,4 mm (1′′), von etwa 50,8 mm (2′′) und von 152,4 mm (6′′). Damit möglichst effizient gearbeitet werden und eine Fläche der Verlegeform 10 schnell belegt werden kann, sollten die Bandmaterialstreifen mit möglichst großer Breite gewählt werden und auch der Inkrementalschritt sollte dann möglichst groß sein.

Vom Routineprogramm "PATHCK" wird unter den Bedingungen, daß die Bandkanten nicht gedehnt oder gestreckt werden, in be­ ster Anpassung die zu belegende Fläche entlang einer Verle­ gebahn eine Punktesequenz für die linke Bandkante, für die rechte Bandkante und für die Bandmitte berechnet. Die Be­ dingungen verlangen dabei,

• - daß jeder neue Bandkantenpunkt entlang der Fläche gegen­ über dem letzten Bandkantenpunkt um eine Inkremental­ schrittlänge verschoben ist,
• - und daß jeder neue Bandkantenpunkt auf der Fläche in einer Richtung liegt, die senkrecht bzw. rechtwinklig zu einer Linie ausgerichtet ist, welche sich durch den letzten Bandmittenpunkt und Bandkantenpunkt erstreckt.

Die Verlegerichtung des Bandmaterialstreifens darf sich ändern und die Änderungen in der Flächenkontur derart kom­ pensieren, daß die einschränkenden Bedingungen für das deh­ nungsfreie Verlegen der Bandmaterialstreifen erfüllt werden.

In den Fig. 15A bis 15C ist ein detailliertes Flußdiagramm für das Routineprogramm "PATHCK" gezeigt.

Dieses Routineprogramm wird vom Teilprogrammgenerator 120 für das Generieren der natürlichen Verlegebahndaten für einen Bandmaterialstreifen auf der komplex konturierten Fläche abgerufen und angefordert.

Durch die in den Fig. 9 bis 14 dargestellten Vektordiagramme wird das Generieren der natürlichen Verlegebahn mittels des Routineprogramms bildhaft erläutert. Das Routineprogramm berechnet eine natürliche Verlegebahn, die den Bandlegekopf 18 dazu veranlaßt, einen Bandmaterialstreifen ohne Strec­ kung, ohne Büschelung und ohne Kräuselung vollflächig auf eine konturierte Verlegefläche aufzubringen. Die Eingangs­ bedingungen für das Routineprogramm sind dabei

• - ein auf der Kontrollinie 205 definierter, erster Ansatz­ punkt;
• - ein Verlegebahnwinkel A, welcher relativ zur X-Achse de­ finiert ist;
• - die Breite des verwendeten Bandmaterialstreifens.

Darüber hinaus sind im Routineprogramm "PATHCK" auch noch Informationen über die Peripherie der Bandmaterialschichten sowie über die Anzahl der Peripheriesegmente enthalten. Das Routineprogramm "PATHCK" kombiniert die vorerwähnte Infor­ mation mit der die Fläche 201 nach Fig. 5 definierenden rechtwinkligen Punktegruppierung und berechnet die natür­ liche Verlegebahn eines Bandmaterialstreifens als eine Se­ quenz von Inkrementalschritten entlang der Bahn für die linke Bandkante, entlang der Bahn für die rechte Bandkante und entlang der Bahn für die Bandmitte, wobei es sich bei dem Inkrementalschritt um eine Eingangsvariable für die Programmwiederholung handelt.

Der Ansatzpunkt steht für die Position der Bandmaterial­ streifen einer bestimmten Bandmaterialschicht, während mit dem Bandmaterialschicht-Winkel die über die zu belegende Fläche führende, allgemeine Verlegerichtung definiert ist. Die für die Anfangsrichtung stehende Information wird mit dem Routineprogramm dahingehend verändert, daß die Ein­ schränkungsbedingungen mit hereingenommen und berücksichtigt werden. D.h., die Bedingungen für die Dehnungsfreiheit des Bandmaterialstreifens, die Breite des verwendeten Bandma­ terialstreifens und die Inkrementalschrittlänge werden mit in die Flächendaten hineingenommen. Damit entlang der Kon­ trollinie die definierte Breite der Abstände für die Band­ materialstreifen eingehalten werden kann, wird die Bahnbe­ rechnung für jede Verlegebahn in zwei Teilen durchgeführt.

Bei der Berechnung der Verlegebahn wird folgendermaßen ver­ fahren:

• - Der Ansatzpunkt wird im Block A 10 ermittelt und es werden die Punktsequenzen in der positiven Richtung des Winkels der Bandmaterialschicht berechnet.
• - Nach der Berechnung der halben Verlegebahn, bspw. der in Fig. 5 vom Punkt 221 zum Peripheriesegment 223 führenden Hälfte der Verlegebahn, schaltet das Programm auf die negative Richtung des Winkels der Bandmaterialschichten für die Berechnung der anderen, von Punkt 221 zum Periphe­ riesegment 225 führenden Verlegebahnhälfte um.
• - Jede Wiederholung der Verlegebahnpunkte wird gegenüber den zuvor berechneten Verlegebahnpunkten um eine Inkremental­ schrittlänge verschoben.
• - Die Wiederholung wird entlang dem angegebenen Winkel der Bandmaterialschichten solange durchgeführt, bis die Peri­ pherie von den letzten drei Verlegebahnen angeregt worden ist, die von einer linken Bandkantenbahn, von einer rech­ ten Bandkantenbahn und von einer Bandmittenbahn bestimmt sind.

Nachdem mit dem Routineprogramm der Ansatzpunkt 219 für eine Verlegebahn ermittelt worden ist, wird dieser auf die Fläche 201 projiziert, womit man dann den Start- oder Ausgangsvek­ tor V0 erhält. Bei diesem Start- oder Ausgangsvektor V0 handelt es sich um den Einheitsvektor, der in die Richtung des Winkels der Bandmaterialschichten führt, welcher im Block A12 enthalten ist.

In Block A13 wird das Routineprogramm "PSLOPE" zur Berech­ nung der später zu verwendenden Steigungen der zur Bandma­ terialschicht gehörenden Peripheriesegmente abgerufen und herangezogen.

Der auf die Fläche 201 projizierte Ansatzpunkt erhält in Block A14 die Bezeichnung P0.

Das Routineprogramm wird in Block A16 und in Block A18 mit der Definition der auf die Verlegerichtung bezogenen und P0 zugeordneten Bandkantenpunkte fortgeführt.

Fig. 9 der Zeichnung zeigt mit einer durch die Punkte P0, P1 und P2 führenden Linie, daß der in der X-Y-Ebene nach Fig. 5 auf der Linie 205 gelegene Punkt 219 auf die Fläche 201 projiziert wird. Damit ist der anfängliche linke Bandkanten­ punkt mit P1 bezeichnet und der anfängliche rechte Bandkan­ tenpunkt mit P2.

Diese Operation wird mit dem Unterprogramm "EDGES" mit der Breite des Bandmaterialstreifens, mit dem Ansatzpunkt P0 und mit dem Winkel der Bandmaterialschicht als Eingangsgröße durchgeführt. Das Unterprogramm "EDGES" übernimmt die Daten und berechnet den in der X-Y-Ebene auf dem Winkel der Band­ materialschichten senkrecht stehenden Vektor P0. Daraufhin ereignet sich folgendes:

• - Aufgrund der Verarbeitung nehmen die Vektoren in ihrem Wert die halbe Breite der Bandwicklung an;
• - die vorläufigen linken und rechten Bandkantenpunkte werden mit einem entlang dieser Vektoren zum Punkt P0 vorhandenen Abstand als die halbe Breite des Bandmaterialstreifens definiert.

Mit den weiteren Unterprogrammen "CORNER" und "INTERP" wer­ den die Höhen der neuen Punkte P1 und P2 in Richtung der Z-Achse auf der Fläche definiert. Dann wird mit einer Be­ rechnung die Länge der Vektoren, welche vom Ansatz aus zu den vorläufigen linken und rechten Bandkantenpunkten führen, definiert. Nun erfolgt eine Korrektur, die zur Folge hat, daß die Vektoren einen Wert annehmen, welcher gleich der halben Breite des Bandmaterialstreifens ist. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis für die Punkte P1 und P2 gute Anfangswerte berechnet worden sind. Daraufhin werden die Punkte P1 und P2 von den Unterprogrammen derart geordnet, daß sie im rechten Winkel zur Richtung des Winkels der Band­ materialschicht ausgerichtet sind und um eine halbe Breite des Bandmaterialstreifens über die Fläche gegenüber dem anfänglichen Ansatzpunkt P0 verschoben sind.

Es handelt sich hierbei um einen Vorgang, mit dem die erste Sequenz der Punkte P0, P1 und P2 der Fläche entlang einer Linie fixiert ist, die zur Richtung der vorgeschlagenen Bewegungsrichtung V0 senkrecht ausgerichtet ist.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Punkte P0, P1 und P2 unterschiedliche Höhenlagen in Richtung der Z-Achse haben können und daß es aus diesem Grunde wichtig ist, daß jeder gegenüber dem mittleren Punkt um eine halbe Breite des Band­ materialstreifens verschoben definiert ist.

Nunmehr kann das Routineprogramm für die flächenanpassende Berechnung der Daten für die nächste natürliche Verlegebahn eingesetzt und verwendet werden.

Mit den Blöcken A20, A22 und A24 werden jetzt Operationen durchgeführt, die das Routineprogramm für den Übergang in die positive Richtung vorbereiten. Dabei wird folgender­ maßen verfahren:

• - Zunächst wird in Block A24 der Schalter "links, Mitte, rechts" in die Schaltstellung 0 gebracht, und zwar als Hinweis dafür, daß ein Schneiden des Bandmaterialstreifens an der Peripherie der Bandmaterialschicht noch nicht stattgefunden hat.
• - In Block 40 wird der Schalter für die Verlegerichtung in eine Schaltstellung gebracht, die veranlaßt, daß nunmehr eine natürliche Verlegebahn in der positiven Richtung des Winkels der Bandmaterialschicht berechnet wird.
• - In Block A22 wird sodann das Unterprogramm "QWKEDJ" zum Definieren der Abschlußperipheriesegmente angefordert und abgerufen.

Das Unterprogramm "QWKEDJ" berechnet alle Schnittpunkte mit der Peripherie der Bandmaterialschicht, welche für eine entlang dem Winkel der Bandmaterialschicht verlaufende Ver­ legebahn möglich sind. Jede Verlegebahn wird in Richtung des Winkels der Bandmaterialschicht derart verlängert, daß eine Linie entsteht. Diese Linie wird vom Punkt P0 aus sowohl in die positive als auch in die negative Richtung des Winkels der Bandmaterialschicht verlängert und ein Toleranzfeld wird auf jeder Seite dieser Linie definiert. Dann wird jedes Ende dieser Linie dazu gebracht, daß es die Peripherie der Band­ materialschicht in der Z-Höhe der zu der zu berechnenden Bandmaterialschicht gehörenden Fläche schneidet. Die für die Schnittpunkte mit den Peripheriesegmenten zutreffenden In­ formationen werden für eine spätere Verwendung im Rahmen einer Unterprogramm-Kontrolle der zur Peripherie der Band­ materialschicht gehörenden Schnittpunkte auf Speicher ge­ nommen. Bei Wiederholungsvorgängen, welche in die eine Rich­ tung führen, wird das für die Verlegebahnberechnung zustän­ dige Routineprogramm dann gestoppt, wenn alle drei Verle­ gebahnen die Peripherie der Bandmaterialschicht endgültig geschnitten haben.

Die Verlegebahnberechnung wird in Block A26 und in Block A 28 mit der Definition eines linken Delta-Vektors V1 und eines rechten Delta-Vektors V2 fortgesetzt. Dabei wird fol­ gendermaßen verfahren:

• - Die Vektoren V1 und V2 werden initialisiert und dazu ge­ bracht, daß sie zum Vektor V0 des Winkels der Bandmate­ rialschicht eine in die gleiche Richtung führende Paral­ lellage und einen Wert annehmen, welcher gleich der In­ krementallänge und gleich dem Wiederholungsparameter ist, d.h.,
• - V1=V0 × Inkrementalschrittlänge,
  V2=V0 × Inkrementalschrittlänge.

Jetzt steht das Routineprogramm an einer Adresse, die mit "NEXT POINT" bezeichnet ist, und bei der die Programmschlei­ fe für die Berechnung der nachfolgenden linken und rechten Bandkantenpunkte beginnt.

In den Blöcken A30 und A32 werden die in Fig. 9 wiederge­ gebenen Vektoren V3 und V4 berechnet, und zwar einerseits in eine Richtung, die vom Punkt P0 zum Punkt P1 führt, und andererseits in eine Richtung, die vom Punkt P2 zum Punkt P0 führt.

Die Richtung der Vektoren V3 und V4 wird in Block A34 de­ finiert. Dann erfolgt eine die Länge dieser Vektoren be­ treffende Verarbeitung.

Jetzt wird der nächste vorläufige linke Bandkantenpunkt berechnet. Dieser ist gemäß Block A36 gegenüber dem Punkt P1 um eine Inkrementalschrittlänge in Richtung des Vektors V1 verschoben.

Mit einem ähnlichen Berechnungsvorgang wird in Block A38 der nächste rechte Bandkantenpunkt P4 definiert. Dieser ist gegenüber dem Punkt P2 um eine Inkrementalschrittlänge ver­ schoben.

Die der Richtung der Verlegebahn V0 zugeordneten Punkte P3 und P4 erfüllen zwei der drei für das Definieren der näch­ sten Verlegebahnpunkte aufgestellten Einschränkungsbedingun­ gen, nämlich

• 1. Sie liegen in einer Richtung, die zu der durch die letz­ ten Punkte P0, P1 und P2 führenden Linie vertikal ausge­ richtet ist.
• 2. Sie sind gegenüber den letzten Datenpunkten um eine In­ krementalschrittlänge verschoben.

Sie erfüllen aber nicht die letzte Einschränkungsbedingung, nach welcher sie nämlich tatsächlich auf der Fläche liegen müssen.

Die Punkte P3 und P4 sind deshalb auch nur vorläufige Punk­ te, die durch Korrektur auf die Fläche 201 gebracht werden müssen, auf welcher der Bandmaterialstreifen verlegt werden soll. Hiernach müssen also die Punkte P3 und P4 reale Punkte sein.

In Block A40 und in Block A42 werden diese Punkte P3 und P4 mit Hilfe der Unterprogramme "CORNER" und "INTER" zur Ermittlung ihrer Z-Höhe auf die Fläche 201 projiziert. Die mit dieser Projektion gewonnenen neuen linken und rechten Bandkantenpunkte sind jetzt die realen Punkte, welche zur Fläche 201 gehören und dort als Punkte P5 und P6 bezeichnet sind.

Der nächste Vorgang besteht darin, daß in Block A44 und in Block A48 anhand der Punkte P1 bis P5 bzw. anhand der Punk­ te P2 bis P6 die Vektoren V5 und V6 berechnet werden. Hier­ nach wird der Vektor V5 zwischen den beiden zur Fläche ge­ hörenden realen Punkten (P1, P5) als Richtungsvektor berech­ net, wohingegen der Vektor V6 zwischen den beiden zur Fläche gehörenden realen Punkten (P2, P6) als Richtungsvektor be­ rechnet wird.

Die Vektoren V5 und V6 werden sodann in Block A44 und in Block A48 derart bearbeitet, daß je Wiederholungsvorgang nur eine Inkrementalschrittlänge gewährleistet ist.

Mit diesem Vorgang, welcher die beiden anderen einschrän­ kenden Bedingungen nicht beachtet, ist nun die dritte Ein­ schränkungsbedingung erfüllt, nach welcher die neuen Punkte als reale Punkte auf der Fläche liegen müssen.

Wenn die Punkte P3 und P4 als Punkte P5 und P6 auf die Fläche projiziert werden, ergibt sich, daß sie gegenüber den Punkten P1 und P2 nicht mehr um eine Inkrementalschnittlänge verschoben sind und auch nicht mehr senkrecht ausgerichtet sind. Dafür ist aber die Vektorrichtung der beiden Kanten geringfügig und dahingehend korrigiert worden, daß nunmehr auch die zwischen den letzten und den nächsten vorläufigen Bandkantenpunkten gegebenen, unterschiedlichen Höhen in Richtung der Z-Achse berücksichtigt werden. Diese gegenüber der ursprünglichen Verlegebahnrichtung relativ bessere Rich­ tung wird nun in den nächsten Programm-Verarbeitungsvorgän­ gen noch weiter approximiert.

Der Zustand, bei welchem die letzten oder vorhergehenden Punkte P1, P0, P2 für links, rechts und Mitte vorläufig auf die zur Fläche 201 gehörenden Punkte P5 und P6 als Korrektur für die auf der tatsächlichen Flächenänderung basierenden Richtung projiziert worden sind, ist in Fig. 10 der Zeich­ nung dargestellt.

In Block A50 wird nun ein neuer Vektor V7 mit den folgenden Eigenschaften berechnet:

V3×V7=0 und V3×V5×V3=V7.

In Block A52 wird ein neuer Vektor V8 berechnet, der die folgenden Eigenschaften hat:

V4×V8=0 und V4×V6×V4=V8.

Mit diesen Gleichungen wird für die linke Bandkante ein Vektor V7 und für die rechte Bandkante ein Vektor V8 berech­ net. Nach Fig. 10

• - steht der Vektor V7 senkrecht zum Vektor V3 und liegt in der von den Vektoren V5 und V3 gebildeten Ebene;
• - steht der Vektor V8 senkrecht zum Vektor V4 und liegt in der von den Vektoren V4 und V6 gebildeten Ebene.

Diese Operation bringt für jede Bandkante einen Richtungs­ vektor, welcher der Richtung der natürlichen Verlegebahn zugeordnet ist, also in der Ebene der Vektoren V5 und V7 liegt sowie senkrecht auf die letzten drei Verlegebahnpunkte derart ausgerichtet ist, daß die Bandkanten gerade und kräu­ selungsfrei liegen.

Die vorläufigen Punkte P5 und P6 werden in den Blöcken A62 und A63 dadurch zu den Punkten P7 und P9, daß sie gegenüber den Punkten P1 und P2 jeweils in Richtung des Vektors V7 oder in Richtung des Vektors V8 um eine Inkrementalschritt­ länge verschoben werden. Mit diesem Vorgang werden die Punk­ te wieder in die Vertikalausrichtung zurückgeführt, nämlich durch Änderung der für die Vektoren V7 und V8 zutreffenden Verlegebahn-Richtungswinkel gegenüber den letzten Punkten um eine Inkrementalschrittlänge verschoben. Diese Punkte liegen zwar - wie dies auch bei den vorherigen Punkten P7 und P8 der Fall ist - nicht auf der Fläche, sie sind jedoch näher an dieser Fläche als die Punkte P3 und P4 und sind auch etwas besser auf die Vektoren V7 und V8 ausgerichtet.

Das ist auch der Grund dafür, daß nach Fig. 11 die Punkte P7 und P8 von den Blöcken A66 und A68 jeweils als Punkte P9 und P10 auf die Fläche 201 projiziert werden. Auch hier gibt es eine geringfügige Unausgeglichenheit in der verti­ kalen Ausrichtung und Abstandseinschränkung. Zur bestmögli­ chen Anpassung des Flächenpunktes an die Einschränkungsbe­ dingungen müssen daher die Rechenoperationen wiederholt werden.

Das hat zur Folge, daß im Block A54 überprüft wird, ob die Wiederholungszahl 0 ist. Ist dies nicht der Fall, dann ent­ steht nach dem Durchlaufen der in den Blöcken A56 und A58 zutreffenden Operationen eine Regelschleife, mit der die Steuerung und Regelung wieder in den Block A56 zurückge­ führt wird.

Die Verarbeitung in Block A56 hat zur Folge, daß der Punkt P5 durch den Punkt P9 und der Punkt P6 durch den Punkt P10 ersetzt wird.

Der Block A58 sichert durch das Rückwärtszählen der die für die Wiederholungsvorgänge zutreffenden Wiederholungseingabe, daß die Programmwiederholung entsprechend dem eingegebenen Wert durchgeführt wird.

Wenn die Wiederholungsoperationen für die Berechnung der Vektoren V7 und V8 abgeschlossen und beendet sind, wird im Falle der Ausführungsbeispiele die Wiederholungsgröße in Block 7 noch vor der weiteren Programmverarbeitung auf 3 eingestellt.

Die Fig. 13 und 14 zeigen, wie durch den in den Blöcken A 44 bis A68 ablaufenden Prozeß ein Punkt geschaffen werden kann, welcher einer bestimmten Richtung zugeordnet ist und der gegenüber dem letzten Punkt um eine Inkrementalschritt­ länge verschoben ist sowie auf der Fläche liegt.

Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht aus der X-Z-Ebene. Wie dabei zu erkennen ist, kann der Richtungsvektor V1 auch bei vertikaler Ausrichtung und mit richtiger Länge den Punkt P3 fernab von der Fläche 201 fixieren. Die Projektion auf P5 bringt einen anderen Vektor V5, welcher zwar näher an der richtigen Richtung liegt, der aber nicht mehr vertikal aus­ gerichtet ist und auch nicht die richtige Länge hat.

Wird die Vertikalausrichtung so korrigiert, wie dies aus der Darstellung der X-Y-Ebene nach Fig. 14 der Fall ist, dann wird der Vektor V5 in Richtung zum Vektor V7 hin korrigiert und es wird auch zum Finden des Punktes P7 eine Längenein­ heit berücksichtigt.

Danach kann Punkt P7 auf Punkt P9 projiziert und damit be­ züglich aller drei Einschränkungsbedingungen eine bessere Übereinstimmung erzielt werden. Mit mehreren Wiederholungs­ vorgängen kann also die beste Punkteanpassung an alle Ein­ schränkungsbedingungen herbeigeführt werden.

In Block A70 wird der zwischen dem vorläufigen linken Band­ kantenpunkt P9 und dem vorläufigen, rechten Bandkantenpunkt P10 gelegene mittlere Punkt P11 als halber Bogenabstand zwischen den beiden Kantenpunkten berechnet. Falls es erfor­ derlich ist, werden durch einen Korrekturvorgang aus den Punkten P9 und P10 die Punkte P9′ und P10′ ermittelt. Hierdurch wird gewährleistet, daß sie im Hinblick auf die Fläche jeweils mit der halben Breite des Bandmaterialstrei­ fens zum mittleren Punkt P11 angeordnet sind und die Band­ kante im realen Abstand dort zu finden ist, wo sie auch verlegt werden soll.

Von den Punkten A76 und A79 werden die Vektoren V9 und V 10 als tatsächliche Richtungsvektoren berechnet, die entlang der Fläche einerseits vom vorhergehenden, linken Bandkanten­ punkt P1 aus zu dem neuen, linken Bandkantenpunkt P9′ und andererseits vom vorhergehenden, rechten Bandkantenpunkt P2 aus zu dem neuen, rechten Bandkantenpunkt P10′ führen.

Jetzt wird verlangt, daß ein Unterprogramm "BORDER" über­ prüft, ob es während der Wiederholungsvorgänge zum Schneiden irgendeines Bandmaterialstreifens oder aller Bandmaterial­ streifen mit der Peripherie der Bandmaterialschicht gekommen ist.

Die erste Anforderung des Unterprogrammes "BORDER" hat zur Folge, daß auch ein Unterprogramm "EXTRPT" dreimal abgerufen und angefordert wird. Dies geschieht je einmal für jede Verlegebahn, wobei der gegebene Punkt überprüft und dabei entschieden wird, ob sich dieser Punkt außerhalb der Peri­ pherie der Bandmaterialschicht befindet oder nicht. Liegt er außerhalb der Peripherie, dann hat dies zur Folge, daß ent­ weder eine Kennung gesetzt oder ein Schalter getätigt wird, die bzw. der meldet, ob es sich um die linke Verlegebahn oder um die rechte Verlegebahn oder um die mittlere Verle­ gebahn handelt.

Das Unterprogramm "BORDER" überprüft mit Hilfe des Unterpro­ grammes "QWKEDJ" die Schnittpunkte mit den Peripherie-Seg­ menten. Diese Überprüfung wird solange wiederholt, bis alle Verlegebahnen - links, rechts und Mitte - die Peripherie der Bandmaterialschicht gekreuzt und geschnitten haben.

Nunmehr werden die in Block A92 gespeicherten Daten für die erste Verlegebahnhälfte und die Punkte für die anfänglichen linken und rechten Verlegebahnen der Bandkanten in Block A 98 gegeneinander ausgetauscht. Der Bandwicklungsvektor V0 wird negativ und weist damit darauf hin, daß der Winkel der Bandmaterialschicht in Block A100 negativ ist. Hierdurch erhält der Vektor für den Winkel der Bandmaterialschicht ein negatives Vorzeichen und es wird bewirkt, daß der Prozeß jetzt in Richtung des negativen Winkels der Bandmaterial­ schicht wieder neu beginnt. Der Algorithmus für den negati­ ven Winkel der Bandmaterialschicht sieht - ebenso wie dies auch beim positiven Algorithmus des Winkels der Bandmate­ rialschicht durch den Übergang auf die Adresse "LOOP" der Fall ist - für die linken, rechten und mittleren Verlege­ bahnen eine inkrementelle Berechnung vor. Dieses Verfahren ist daher mit dem Wiederholungsverfahren für die positive Richtung des Winkels der Bandmaterialschicht identisch und verläuft gegenüber diesen nur in der anderen Richtung.

Zeigt das Unterprogramm "BORDER" in den Blöcken A80, A82 und A84 an, daß die Peripherie-Segmente der Bandmaterial­ schicht in der negativen Richtung des Winkels der Bandmate­ rialschicht geschnitten worden sind, dann geht das Programm auf den Block A86, wo die Wiederholungsgröße dann meldet, daß die beiden Segmente, welche zur natürlichen Verlegebahn gehören, berechnet worden sind.

Daraufhin geht das Programm auf die Adresse "FORM FILE" in Block A102 über. Dieser Vorgang bewirkt, daß das Unterpro­ gramm "RECORDE" die endgültigen Schnittpunkte der Bandmate­ rialschicht in die Verlegedaten einbringt. Diese Punkte werden dann in den zutreffenden Indexpositionen in die Ver­ legedaten eingefügt und definieren damit das für das Her­ stellen der Gegenstände notwendige Abschneiden des Bandma­ terialstreifens.

Das Unterprogramm "INVERT" bewirkt eine Inversion der Daten­ gruppen für die negative Ausrichtung des Winkels der Band­ materialschicht. Im Zusammenwirken mit dem Unterprogramm "FLDFLP2" werden bei Fortführung des in der negativen Rich­ tung des Winkels der Bandmaterialschicht ablaufenden Wie­ derholungsprogrammes die für die linken und rechten Band­ kanten definierten Daten gegeneinander ausgetauscht.

Sodann werden die Verlegebahnpunkte in der positiven Rich­ tung des Winkels der Bandmaterialschicht fortlaufend - und zwar von der negativen Richtung des Winkels ausgehend bis zur positiven Richtung desselben - in Speicherblöcke über­ tragen.

Jetzt wird vom Unterprogramm "RCORDR" das Unterprogramm "REDUND" angefordert, um damit am Ende der Verlegebahn-Da­ tengruppen in Block A104 alle identischen oder alle fast identischen Punkte zu löschen. Die wohlgeordneten Verlege­ bahndaten werden nun derart kopiert, daß dadurch die endgül­ tigen Datengruppen für die linke Verlegebahn, die rechte Verlegebahn und die mittlere Verlegebahn erstellt werden.

Ein anderes Unterprogramm "DUPPTS" fragt zweck Eliminierung aller redundant vorhandenen Punkte in Block A106 die Ver­ legebahn-Datengruppen ab und definiert darüber hinaus auch noch die Verlegebahndaten in Block A106.

Im Zusammenwirken mit dem Unterprogramm "PTHINT" definiert das Unterprogramm "PATHCK" die Schnittpunkte einer jeden Verlegebahn mit der Peripherie der Bandmaterialschicht. Diese Schnittpunkte werden in die zutreffenden Datengruppen für die linken Schnittpunkte, für die rechten Schnittpunkte und für die mittleren Schnittpunkte aufgenommen. Die Anzahl der Schnittpunkte wird mit den Datengruppen für die Peri­ pherie der Bandmaterialschicht kontrolliert, wobei das Pro­ gramm dann feststellt, ob für jede Verlegebahn eine gerade Anzahl von Schnittpunkten mit der Peripherie vorhanden ist.

Obwohl die Bandlegemaschine und das hiermit durchzuführende Bandlegeverfahren nur anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles dargestellt und beschrieben ist, liegt es auf der Hand, daß im Rahmen der Erfindung auch verschiedene Änderun­ gen möglich sind, solange sie im Rahmen der durch die Be­ schreibung und die Zeichnung gegebenen Offenbarung liegen und insbesondere von den Patentansprüchen gedeckt sind.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verlegen von Bandmaterialstreifen aus nichtdehnbarem Verbundwerkstoff auf der komplex konturierten Verlegefläche einer Form zur Bildung einer Schichtstruktur aus einer Mehrzahl von gleichartigen Bandmaterialschichten, bei welchem der Bandmaterialstreifen mittels eines regel- und steuerbaren Verlegekopfes entlang ausgewählten Verlegebahnen in natürlicher Ausrichtung auf die Kontur der Verlegefläche aufgebracht wird, mit folgenden Verfahrensschritten:

• - das Generieren von für die natürlichen Verlegebahnen der Bandmaterialstreifen zutreffenden Daten in Begriffe, welche die geometrischen Bewegungsabläufe des Verlegekopfes bestimmen, und zwar aus der Breite des zu verlegenden Bandmaterialstreifens sowie aus einem Inkrementalschritt entlang der natürlichen Verlegebahn und aus der mathematischen Abbildung der Veränderungen an der konturierten Fläche der Verlegeform,
• - das Auswerten der für die natürliche Verlegebahn zutreffenden Daten und daraus das Entwickeln der Maschinenbefehle, mit denen dann der Bandlegekopf für die Durchführung der erforderlichen geometrischen Bewegungsabläufe gesteuert und geregelt wird,
• - die Übertragung und Weiterleitung der Maschinenbefehle zu einem Regler für die jeweils zutreffenden Positionen des Bandlegekopfes,
• - und schließlich das Verarbeiten der Maschinenbefehle, wobei der Regler dafür sorgt, daß der Bandlegekopf von Position zu Position bewegt und verfahren wird, um den Bandmaterialstreifen in der natürlichen Ausrichtung entlang der gewählten Verlegebahn auf die Verlegefläche der Form zu bringen, wobei wie folgt verfahren wird:
• - das Definieren einer Kontrollebene als Projektion der Verlegeformfläche,
• - das Definieren einer aus mindestens drei linienförmigen Segmenten bestehenden geschlossenen Peripherie in der Kontrollebene,
• - das Definieren von mindestens einer Kontrollinie, welche die geschlossene Peripherie schneidet und entlang der die Abstände zwischen mehreren Verlegebahnen mit engen Toleranzen in der Kontrollebene festgelegt werden,
• - das Projizieren der geschlossenen Peripherie auf die Verlegeformfläche, um eine geschlossene Umgrenzung als Abschluß für die Verlegebahnen zu bestimmen,
• - das Projizieren der Kontrollinie auf die Verlegeformfläche,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie zur Umgrenzung hin verläuft, zutreffenden Daten,
• - Beenden des Generierungsvorgangs,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie in einer der vorerwähnten Richtung entgegengesetzten Richtung zur Umgrenzung hin verläuft, zutreffenden Daten,
• - und das Wiederholen der Verfahrensschritte von dem Verfahrensschritt für das Initiieren der für die natürliche Ausrichtung zutreffenden Daten, ab, bis die Daten für die natürliche Ausrichtung einer vollständigen Bandmaterialschicht innerhalb der geschlossenen Peripherie generiert worden sind,
• - wobei das Generieren der Daten für die natürliche Verlegebahn auf folgende Weise geschieht:
• - das Generieren einer Punktegruppe, welche der Veränderung in der konturierten Verlegeformfläche entspricht, und das Auswählen eines mittleren Punktes für die natürliche Verlegebahn auf der Projektionsfläche,
• - das Auswählen eines anfänglichen, von diesem Punkt ausgehenden Richtungsvektors für die natürliche Verlegebahn,
• - das Auswählen eines rechten Bandkantenpunktes und eines linken Bandkantenpunktes auf der Projektionsfläche, wobei jeder auf der Projektionsfläche gemessene Bandkantenpunkt um die halbe Bandbreite vom vorhandenen mittleren Punkt entfernt ist und wobei die Verbindungslinie der beiden Bandkantenpunkte durch den vorgenannten Punkt geht und rechtwinklig zum anfänglichen Richtungsvektor verläuft,
• - das Berechnen der derzeitigen linken Verlegebahn und der derzeitigen rechten Verlegebahn, die zum anfänglichen Richtungsvektor parallel verlaufen,
• - das Auswählen eines vorläufigen nächsten rechten Bandkantenpunktes und eines vorläufigen nächsten Bandkantenpunktes, die gegenüber den derzeit vorhandenen Bandkantenpunkten in Richtung der vorhandenen Richtungsvektoren um eine Inkrementalschrittlänge verschoben sind,
• - das Projizieren der vorläufigen Bandkantenpunkte auf die Projektionsfläche, wobei dann die nächsten linken und rechten Bandkantenpunkte entstehen,
• - das Berechnen eines nächsten und zwischen dem vorhandenen rechten Bandkantenpunkt sowie dem vorhandenen linken Bandkantenpunkt gelegenen Vektors für den nächsten Verlegeschritt,
• - das Berechnen eines nächsten mittleren Punktes, der zu den vorerwähnten linken und rechten Bandkantenpunkten jeweils in der halben Flächendistanz angeordnet ist,
• - das Speichern der nächsten linken, rechten und mittleren Punkte als Daten der natürlichen Verlegebahn,
• - das Ersetzen der für links, rechts und Mitte zutreffenden vorhandenen Punkte durch die nächsten für die links, rechts und Mitte zutreffenden Punkte,
• - das Initiieren der Generierung der für die natürliche Verlegebahn, die von der Kontrollinie aus in Richtung auf die Peripherie verläuft, zutreffenden Daten,
• - und das wiederholende Verwenden der Verfahrensschritte ab dem Verfahrensschritt für das Auswählen der vorläufig nächsten Bandkantenpunkte bis zum Ende des Verlegevorgangs für eine vollständige Bandmaterialschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Auswählen der anfänglichen mittleren Punkte für zur Bandmaterialschicht gehörende und einander benachbarte Verlegebahnen auf der Kontrollinie; und das über eine vorgegebene Distanz über die Breite des Bandmaterialstreifens führende Verschieben dieser gewählten Punkte.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Neuordnung der für die natürliche Ausrichtung der Verlegebahn zutreffenden Daten mit der Folge, daß der geometrische Bewegungsablauf für eine Verlegebahn definiert ist von einem Peripheriesegment der Umgrenzung aus über die konturierte Fläche hinweg zu einem anderen Peripheriesegment hin.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das Neuordnen der für die natürliche Ausrichtung der Verlegebahnen zutreffenden Daten mit dem Ziel, daß die geometrischen Bewegungsabläufe bei der Bildung einander benachbarter Verlegebahnen in einander entgegengesetzte Richtungen erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Steuern und Regeln der für den Bandlegekopf zutreffenden Bewegungsvorgänge mit Hilfe eines Steuerungs- und Regelungssignales, das von einem geschlossenen Regelkreis erzeugt wird und versucht, die zwischen einer Sollposition und einer Istposition des Bandlegekopfes vorhandene Differenz auszugleichen; und das Steuern und Regeln der periodischen Rate der Geschwindigkeit für die Maschinenbefehle zur Regulierung der Änderungsgeschwindigkeit für die Position das Bandlegekopfes relativ zur komplex konturierten Fläche der Verlegeform.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Messen der Rückmeldungsparameter als Hinweis auf die Istposition des Bandlegekopfes relativ zur komplex konturierten Fläche der Verlegeform; und das Steuern und Regeln der Bewegungsabläufe mit den gemessenen Rückmeldungsparametern.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• a) das Generieren der Daten für mehrere und im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Verlegebahnen der Bandmaterialstreifen, die eine Bandmaterialschicht einer aus mehreren Bandmaterialschichten bestehenden Schichtstruktur darstellen,
• b) das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche der Verlegeform durch die Fläche der jeweils darauf gebildeten Bandmaterialschicht;
• c) das Generieren der natürlichen Verlegebahnen für mehrere Bandmaterialstreifen der nächstfolgenden Bandmaterialschicht auf der Grundlage der Abbildung der jeweils vorhandenen Bandmaterialschicht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

• d) das Speichern der für die jeweils vorhandene Bandmaterialschicht zutreffenden Daten;
• e) das Ersetzen der für die vorhandene Bandmaterialschicht zutreffenden Daten durch die Daten für die nächstfolgende Bandmaterialschicht;
• f) das Wiederholen der Verfahrensschritte b) und c).

9. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche durch die Abbildung der durch die jeweils vorhandene Bandmaterialschicht gebildeten Fläche.

10. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Ersetzen der Abbildung der komplex konturierten Fläche der Verlegeform durch die Abbildung der Fläche, die aus der hierauf gebildeten Bandmaterialschicht entstanden ist.