Verfahren zur Herstellung eines langge¬ streckten .Werkstücks aus faserverstärktem, aushärtbarem Material, und Gerät zur Aus¬ führung des Verfahrens
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Werkstücks aus faserverstärktem, aushärt¬ barem Material, wie Kunstharz, mit den Verfahrensschritten
a) Anordnen von drehbaren und entlang der Drehachse zu¬ einander verschiebbaren Aufnahmeeinrichtung für Verstär¬ kungsfasern der Enden des herzustellenden langgestreckten Werkstückes ;
b) Anordnen eines zwischen den Aufnahmeeinrichtungen ver¬ fahrbaren Schlittens, von dem die Verstärkungsfasern auf die Aufnahmeeinrichtungen aufbringbar sind,
c) axiales und radiales Aufbringen von zwischen den Auf¬ nahmeeinrichtungen verlaufenden Verstärkungsfasern und Tränken derselben mit dem aushärtbaren Material zur Her¬ stellung eines mit dem Material getränkten Gewebeschlauches,
d) Aushärten des Materials.
Stand der Technik
Die DE-GM 70 23 422 schildert, ringförmige metallische Endstücke vorzusehen und auf deren äußeren Umfang in be¬ stimmter Art geformte Nocken auszubilden, die zwischen einem Kunststoffmittelteil und den ringförmigen Endstücken eine feste und dauerhafte Verbindung herstellen sollen, zu welchem Zweck Verstärkungsfasern in axialer Anordnung um diese Nocken herumgeschlungen werden« Ausgangspunkt ist ein bereits vorhandenes zylindrisches Mittelstück 1 , an das zwei End¬ stücke 2A, 2B (siehe Fig. 1 dieser Entgegenhaltung) ange¬ bracht werden, welche Endstücke Nocken 3 zur Aufnahme der die Axialwicklung 4 bildenden Verstärkungsfasern dienen. Gemäß Seite 2, letzter Absatz, kann auch unterhalb dieser Axial¬ wicklung 4 eine (oder auch mehrere) Radialwicklung vorgesehen werden, ebenso auch oberhalb dieser Axialwicklung 4. Des¬ weiteren wird erwähnt, daß auch zusätzliche Axialwicklungen aufgebracht werden können. Auf Seite 1, Zeilen 4 bis 8, wird hervorgehoben, daß das aus Kunststoff bestehende Rohr oder der Behälter mit einer Verstärkungsfaserbewicklung zu ver¬ sehen ist, was bedeutet, daß das Rohr oder zylindrischer Behälter bei diesem Verfahren als Wickeldorn dient. Näheres wird hinsichtlich der Verfahrensweise nicht erläutert, da es in dieser Druckschri t im wesentlichen um die Form des Nockens geht, um den die zu spannenden Verstärkungsfasern gelegt werden.
Die DE-ÄS 12 37 767 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Rohren endlicher Länge mit stirnseitig angeordneten Innenflanschen aus glasfaserverstärktem Kunst¬ harz. Hier dienen Flanschringe 21, 26, die mittels Bolzen 27 verbunden werden können, als Dorne, zwischen denen die Fasern 23 im wesentlichen frei gespannt werden können. Nachteilig ist hier, daß nur solche Hohlkörper hergestellt werden können, bei denen derartige stirnseitig angeordnete
Innenflansche vorgesehen werden müssen. Andere Werkstücke, die derartige Anordnungen nicht benötigen, sind gemäß dem aus dieser. Druckschrift bekannten Verfahren nicht herstell¬ bar.
Aus der DE-AS 16 29 598 ist ein Verfahren zum Herstellen von konischen Hohlmasten aus mit Glasfaser verstärktem härtbaren Kunstharz bekannt. Ausgangspunkt des Verfahrens ist auch hier die achsparallele Anordnung von Glasfasersträngen ohne Vorspannung um einen Dorn oder Kern, welche Glasfaserstränge dann vor dem Beginn des Härtevorganges unter Vorspannung gesetzt werden, wobei die Vorspannung während des Aushärtens des Kunstharzes aufrechterhalten wird. Der Dorn dient auch zur Herstellung des Hohlraums, der anschließend vorhanden ist, wobei der Dorn nach Einbringung des Kunstharzes, aber vor dessen endgültige Aushärtung aus der Anordnung entfernt wird. Das Verfahren ist ungeeignet zur Herstellung von solchen Werkstücken, die von der konischen Form abweichen, da nur bei konischer Form des Werkstücks die Entfernung des Dornes in der geschilderten Weise möglich ist.
In der DE-OS 17 84 738 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mastes beschrieben, der ebenfalls konische Form auf¬ weist. Der fertige, aus Polyester bestehende Mast enthält mehrere miteinander verbundene Wickellagen. Das Wickeln dieser Lagen erfolgt auf einem rotierenden Wickeldorn, bei dem Glasfaserstränge oder schmale Bänder aus einer Mehrzahl von Glasfaser-Rovings zunächst durch ein Tränkbad des Polyesterharzes hindurchgeführt und dann mit großem An¬ stiegswinkel spiralförmig auf den rotierenden Wickeldorn aufgewickelt werden. Anschließend wird in entgegengesetzter Richtung eine zweite Wickellage aufgebracht, wodurch sich kreuzende Wicklungen entstehen. In der Druckschrift wird dazu vorgeschlagen, zwischen die einzelnen Wickellagen in Längsrichtung sich erstreckende Verstärkungsfäden vorzu¬ sehen, die während des Wickelns auch unter Vorspannung
gesetzt werden können. Dies kann gemäß der Druckschrift dadurch geschehen, daß die sternförmigen Halteeinrichtungen für die Verstärkungsfäden in axialer Richtung bewegbar und verstellbar sind.
Die DE-OS 20 35 541 beschreibt die Herstellung eines Druck¬ behälters, bei welcher Herstellung zunächst eine Grund¬ wicklung in Form einer Ringwicklung auf eine innere Dich¬ tungsschicht aufgebracht wird. Diese innere Dic tungsschicht dient insoweit als Kern oder Dorn. Auf diese erste Ring¬ wicklung können dann Fäden, Fasern oder Rovings unter be¬ liebigen Bewickelwinkeln aufgebracht werden. Zur Stützung dieser Wicklungen dienen ringförmige Halteelemente mit mehreren Zapfen. Als Dorn dient hier die Dichtungsschicht, die in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, und die von jeweils einem Verschlußwickel 4 gehalten wird. Auf Seite 8, zweiter Absatz wird ausdrücklich gesagt, daß alle beschriebenen Druckbehälter oder Rohre über ein Stützelement hergestellt werden. Dazu werden beispielsweise zerlegbare Dorne erwähnt, die anschließend durch kleine Öffnungen an den Polkappen herausgenommen werden können. Gemäß dieser Druckschrift werden allerdings einfache parallele Wickeldorne verwendet, da die Behälter oder Rohre in jedem Falle eine Öffnung besitzen, die genauso groß ist wie der Innendurchmesser der Rohre oder der Behälter. Anschließend wird noch erwähnt, daß die Dichtungsschicht 3 so stark ausgebildet werden kann, daß sie die Funktion eines Stützelementes übernimmt und im Behälter verbleibt.
In der DE-OS 27 46 290 wird ein Verfahren zur Wicklung von faserverstärkten Verbundkörpern beschrieben, bei dem Fasern auf einen Dorn in einer Längsrichtung des Dornes hin- und hergeführt aufgewickelt werden. Auch hier ist ein Dorn erforderlich. Der Dorn trägt an seinen Enden Stifte, auf denen die axial aufzubringenden Verstärkungsfäden aufge¬ spannt werden.
Die EP 0 284 497 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
eines ein Gewebe enthaltenen Gegenstandes, bei dem ebenfalls ein Dorn, der hier Zylinderform hat, Verwendung findet, siehe beispielsweise die Fig. 3 dieser Entgegenhaltung.
Ein Verfahren gemäß der eingangs genannten Art ist im wesentlichen aus der DDR-Patentschrift 207 673 bekannt. Allerdings wird bei dieser Druckschrift ebenfalls ein (konischer) Dorn verwendet, auf den einzelene oder auch mehrere Faserstränge 9 von einer Vorratsspule abgewickelt, durch ein Tränkbad 10 geführt und dann mittels eines hin- und herfahrbaren Schlittens über Umlenkrollen auf den Wickelkörper aufgebracht werden. Auf die so erzeugte Grund¬ wicklung (eine axial Wicklung) wird dann eine Radialwicklung mit vorbestimmtem Winkel und festgelegter Steigung auf¬ gewickelt. Dabei wird die Vorratsspule 8, ein Tränkbad, ein Abstreifer und Umlenkrollen mittels eines Schlittens hin- und hergefahren. Gleichzeitig wird der Wickelkörper über einen Antriebsmotor oder über ein Getriebe in eine Drehbe¬ wegung versetzt. Anschließend werden zwei axiale Wicklungen mittels des hin- und herfahrbaren Schlittens und mittels Stiftscheiben an den Wickelkörper 3 angelegt. Auf an¬ schließende Stiftscheiben mit größerem Durchmesser werden dann Faserstränge angelegt, die an vorbestimmten Stellen, ausgehend vom größeren Durchmesser des Wickelkörpers , ge¬ kappt werden, um so eine gleichbleibende Wandstärke über die gesamte Länge des Hohlprofils zu erreichen, was Sinn der gesamten Druckschrift ist. Damit die gekappten Faserstränge nicht vom Wickelkörper 3 abfallen, wird ein dünner radialer Faserstrang mit großer Steigung als Halterung gewickelt. Gleichzeitig werden mit Spanneinrichtungen die axial ver¬ schiebbaren Stiftscheiben um einen bestimmten Betrag nach außen bewegt, wodurch die durchgehenden Faserstränge ge¬ spannt werden und sich fest an den Wickelkörper 3 anlegen und zusätzlich hierbei die gekappten Faserstränge zwischen sich festklemmen. In der Druckschrift wird dann ausgeführt, daß anstelle des dünnen radialen Faserstranges mit hoher
Steigung auch gleich die folgende Radialwicklung zur Hal- terung der gekappten Faserstränge der axialen Wicklung genutzt werden kann. Anschließend werden dann Verstärkungs¬ lagen in axialer Richtung mit Hil e des Schlittens 13 ange¬ legt, die durchgehend oder abgestuft sein können. Es ent¬ steht somit unter Verwendung eines Dorns ein mehrlagiges Hohlprofil, das allerdings immer konisch sein muß.
Nachteilig bei allen bekannten Anordnungen und Verfahrens¬ weisen ist die Notwendigkeit, einen festen Kern oder Dorn vorzusehen, der zum einen die herstellbare Formenvielfalt drastisch einschränkt, beispielsweise auf solche Formen, die das Entfernen des Dornes auch ermöglichen, wie zum Beispiel eine konische Form, zum andern wird die für die Herstellung der langgestreckten Form erforderliche Zeit durch die Not¬ wendigkeit, diesen festen Dorn anschließend auch wieder zu entfernen, drastisch erhöht.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, das eingangs genannte Verfahren derart zu verbessern, daß einerseits auf die Verwendung eines festen Dornes verzichtet werden kann, um so nicht nur ganz unterschiedliche Formge¬ staltungen zu ermöglichen, die mit herkömmlichen festen Dornen nicht mehr realisiert werden können, und daß anderer¬ seits das Herstellen des langgestreckten Werkstückes drastisch beschleunigt wird.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem Kennzeichenteil des An¬ spruches 1 , nämlich dadurch, daß durch axiales Aufbringen und Spannen von zumindest einer ersten axialen Lage von Fasern (ggf. ergänzt durch eine anschließende Aufbringung einer radialen, zweiten Lage von Fasern) ein der gewünschten Form des Werkstücks entsprechender, mit aushärtbarem Material getränkter Gewebeschlauch entsteht,' der nach Aus¬ härten als Wickeldorn für weitere Faserschichten dienen kann.
Durch diese Maßnahmen wird ermöglicht, ein letztlich be¬ liebig geformtes langgestrecktes Werkstück ohne einen später zu entfernenden festen Dorn oder Kern herzustellen. Neben dieser herstellbaren größeren Formvielfalt ist das neuartige Verfahren auch um ein Vielfaches schneller als bisher und arbeitet insoweit auch wirtschaftlicher und u. U. mit ge¬ ringerem Ausschuß. Das Verfahren ermöglicht es auch, die Werkstücke in ihrem gesamten Umfang, d. h. mit sämtlichen Laschen, Halterungen oder sonstigen gewünschten Befesti¬ gungen, fertig herzustellen.
Die hohe Geschwindigkeit, mit der der Verstärkungsfaden oder -faser aufgebracht werden kann, ergibt sich insbesondere dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die vom Schlitten abgezogene Verstärkungsfaser oder Verstärkungs¬ faserstrang mit dem aushärtbaren Material oder mit einem der Komponenten dieses Materials (wie Bindemittel und/oder Härter) benetzt wird. Die Geschwindigkeitserhöhung ergibt sich einmal dadurch, daß auf eine anschließende Tränkung entweder ganz verzichtet werden kann, oder diese sich doch in engeren Grenzen hält, als wenn die abgezogene Faser trocken aufgebracht wird. Gemäß einer noch anderen Weiter¬ bildung der Erfindung wird die Faser oder der Faserstrang nur so weit benetzt bzw. die Benetzung durch Abstreifein¬ richtungen soweit reduziert, daß sie im wesentlichen nur zur Verringerung der Reibung beim Aufbringen der Faser oder der Faserstränge dient. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß der mit besonders hoher Geschwindigkeit geführte Faden weniger stark' beim Umlenken belastet wird, dies aufgrund der die Reibung erniedrigenden Benetzung, andererseits aber nicht die Gefahr besteht, daß bei der während des Umlenk¬ vorganges entstehenden starken Beschleunigung Benetzungs- material abgeschleudert wird, was zu undefinierbaren Ver¬ hältnissen führen könnte. Eine Reibungsminderung kann auch durch einen Haftvermittler erfolgen. Ein Abschleudern kann auch reduziert werden durch ausreichende Viskosität des
aufgebrachten Materials.
Die Benetzung kann in einem ersten Tränkbad erfolgen, welches das aushärtbare Material oder eines seiner Kompo¬ nenten enthält, ggf. kann anschließend in einem (oder mehreren) weiteren Tränkbädern eine Benetzung mit weiteren Komponenten erfolgen. Das Tränkbad kann sich auch direkt unter dem fertiggestellten Werkstück aus den Fasern befinden und so das gesamte Werkstück benetzen, wie es auch in Elektrolyseverf hren anwendbar ist.
Eine Faser oder ein Faserbündel kann alternativ auch in einem ersten und zumindest eine weitere Faser oder ein weiterer Faserbündel in zumindest einem weiteren Tränkbad benetzt werden, woraufhin dann die mehreren Fasern oder Faserbündel vor oder während des Aufbringens auf die Halte¬ einrichtungen vereinigt werden.
Die aufzubringenden Fasern können auch durch eine Elektro¬ lysetränkbad gezogen werden, um diese mittels durch Elektro¬ lyse abscheidbaren Bindemitteln zu beschichten und gleich¬ zeitig oder anschließend zu einem Bündel aus mehreren Fasern zu verbinden.
Bei dieser elektrolyseartigen Aufbringung wird man zweck¬ mäßigerweise die Fasern an einem Eintrittsführungspunkt in das Tränkbad elektrisch aufladen und anschließend mit elektrisch leitfähigem Material (wie Metall) beschichten, woraufhin dann in analoger Weise mit dem aushärtbaren Material die Faser beschichtet wird.
Zur Erlangung eines zylindrischen oder beispielsweise pris¬ matischen Werkstücks können Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen werden, die jeweils mit einer den Innenquerschnitt des zugehörigen Werkstückes definierenden Faseranlageplatte versehen sind, die zueinander ausgerichtete, gleiche Form aufweisen.
Bei gewünschtem konischen Verlauf des Werkstückes können die Faseranlageplatten zwar gleiche Form, aber unterschiedliche Größe aufweisen. Natürlich können sie auch ungleiche Form haben, wenn das Werkstück entsprechend aufgebaut sein soll.
Nach dem Aufbringen der ersten axialen Lage - vor dem Aus¬ härten - kann die prismatische oder runde Faseranlageplatte bezüglich der gegenüberliegenden Platte geringfügig verdreht werden, insbesondere um weniger als 90°, falls eine ver¬ drehte Anordnung der Verstärkungsfasern von Vorteil ist. Zur Erlangung einer im Mittelbereich des Werkstücks sich ver¬ jüngenden Form wäre eine Verdrehung von bis zu 120° der axialen Fasern und/oder eine zweite radiale Lage mit wechselnder, an den Ver üngungsgrad angepaßter Wickel¬ spannung denkbar.
Zur Erlangung von besonderen, insbesondere bauchigen Formen für das Werkstück kann zur Verstärkung der ersten, letztlich den Wickeldorn bildenden Schicht ein Innenmantel aus gas¬ dichtem, biegbarem, aber nicht dehnbarem Material, wie Mylarfolie, vorgesehen werden, welcher Innenmantel in dem von der Form des Werkstücks gebildeten Hohlraum angeordnet wird, wobei das Mantelinnere mit Hilfe eines Gasüberdrucks im Mantelinneren bezüglich des Außenraums stabilisiert wird.
Stattdessen kann aber zur Erlangung der ausbauchenden Form auch die Fliehkraft des Werkstückes verwendet werden, wenn dieses Werkstück z. B. während des Aushärtens schnell rotiert wird.
Ein derartiger Innenmantel kann auf seiner Außenfläche zur Festigung von aufgebrachten Fasern auch kammartige Führungs¬ streifen tragen.
Wie schon erwähnt, kann auf dem Verstärkungsfaden ein Mehr¬ komponentenharz aufgebracht werden, während dieser Faden vom
Schlitten abgezogen oder diesem zugeführt wird. Der mit dem Material benetzte Faden kann unter Spannung aufgehängt werden. Die aufgehängten, den Schlauch bildenden Fäden können durch Verschieben der Aufnahmeeinrichtungen auch nachgespannt werden. Der unter Spannung stehende Schlauch kann dann in einen Raum gebracht werden, in dem das Material zum Aushärten gebracht wird, wobei als Aushärtemittel Feuchtigkeit, Ultra-Violett-Strahlung, Infrarotstrahlung oder Warmluft verwendet werden könnte. Zum Aushärten kann über den Gewebeschlauch und ggf. deren Spannvorrichtung eine Heizeinrichtung übergestülpt werden, so daß während des Aushärtevorganges der Schlauch unter Vorspannung gesetzt, der Schlauch gedreht und ein ggf. vorhandener Innenmantel unter Überdruck gehalten werden kann.
Während des Webens des Schlauches können in das Gewebe des fertigen Schlauches vor dem Aushärten des Materials Fertig¬ teile eingenäht oder eingelegt werden.
Der Verstärkungsfaden kann nach Verlassen eines Fadenvorrats (beispielsweise einer Fadenspule) mit einen seine Reibung in Führungen verringernden Benetzungsmittel beaufschlagt werden, wie bereits erwähnt. Dieses Benetzungsmittel kann so ausgebildet sein, daß die Fäden aneinander haften. Das aushärtbare Material kann auch, entweder vollständig oder zumindest teilweise, nach dem Aufbringen der Verstärkungs¬ fasern auf die Aufnahmevorrichtungen aufgebracht werden. Dies kann dadurch geschehen, daß dieses (ggf. zusätzliche) Material von außen, vorzugsweise aber auch nach Bildung eines Gewebeschlauches auf den Aufnahmeeinrichtungen durch Aufbringen auf die Innenfläche des Gewebeschlauches erreicht werden.
Zur Erhöhung der Geschwindigkeit ist es günstig, wenn der Schlitten lediglich eine Öse trägt, durch den der von einem Fadenvorrat abgezogene Faden lediglich hindurchgeführt ist.
Dadurch wird der Schlitten sehr leicht und läßt sich mit wesentlich höherer Beschleunigung bewegen. Die Geschwindig¬ keit des Schlittens kann so groß sein, daß eine Lagerung auf einem Luftkissen möglich wird. Diese Luftkissenlagerung wird noch dadurch erleichtert, daß der Schlittenbewegungsweg gradlinig ist. Um gleichwohl den Faden in die Griffnähe der Aufnahmehaken bringen zu können, ist es gemäß einer noch anderen Ausführungform des Verfahrens günstig, wenn ein zweiter Transportweg zwischen dem Schlitten einerseits und dem Aufnahmehaken andererseits vorgesehen wird, beispiels¬ weise mittels eines eine Fadenfangeinrichtung tragenden um¬ laufenden Riemens .
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens, bestehend aus zwei in variablem Abstand zueinander angeordneten Drehlagerungen für jeweils eine drehbare Welle oder Spindel, wobei jede Spindel eine teller¬ artige Halterung trägt, auf oder nahe deren Rückseite eine Anzahl von Haken in radialem Abstand zur Spindelachse ent¬ lang oder nahe dem Umf ngsprofil des zu bildenden Werk¬ stückes angeordnet sind, und mit einem Schlitten, der eine Ausgabe für den Verstärkungsfaden oder Webfaden aufweist und der auf einer Schiene derartig hin- und hergeführt werden kann, daß der Webfaden an den Haken vorbeiführbar ist. Erfindungsgemäß weisen die tellerartigen Halterungen jeweils eine auswechselbare, an das Innenprofil des jeweiligen Endes des gewünschten, langgestreckten Werkstückes angepaßte Platte auf, an deren Rand sich die Webfäden anlegen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die An¬ ordnung zumindest in einer Spindel eine Zufuhreinrichtung für Luft, aushärtbares Material o. dgl. Die für die Führung des Schlittens dienende Schiene kann an ihren Enden von Pneumatikkolbeneinrichtungen, Hydraulikkolbeneinrichtung , Gewindestangeneinrichtungen o. dgl. verschieblich gehalten sein, um diese jeweils in die Nähe der Haken zu führen. Noch
günstiger ist eine Ausführungsform, bei der nahe den Dreh¬ lagerungen für das Werkstück jeweils eine zwischen den Aufnahmehaken und dem Schlittenweg angeordnete Fadenauf¬ nahme- und -transporteinrichtung vorgesehen ist, die den von der Schlittenöse gezogenen Faden ergreift und zum Aufnahme¬ haken führt. Die Fadenaufnahmehaken- und Transportein¬ richtung kann aus einem umlaufenden Riemen, wie Zahnriemen bestehen, der auf seiner Außenfläche einen Mitnahmezapfen oder Fadenfänger trägt, welcher Riemen elektromotorisch, wie mittels Schrittschaltmotor, um jeweils einen Umlauf (oder einen Teilumlauf) pro Maschinenzyklus bewegbar ist, wobei der Maschinenzyklus eine Hin- und Herbewegung des Schlittens umfaßt. Der Riemen kann eine mittels eines Sensors abtastbare Markierung zur Motorsteuerung tragen.
Zumindest eine der Drehlagerungen kann auf Schienen geführt sein, wobei diese Drehlagerungen vorzugsweise mittels pneu¬ matischer Zylindereinrichtungen, oder auch mittels Seilzug¬ einrichtungen bezüglich der anderen Drehlagerung verschieb- lich ist. Natürlich können auch beide Drehlagerungen der¬ artige Verschiebeeinrichtungen aufweisen.
Zwischen Schlittenöse oder Fadenumlenkeinrichtung (oder im Bereich der Fadenumlenkung) kann eine Benetzungseinrichtung für den durchlaufenden Faden angeordnet sein. Diese kann aus einem Flüssigkeitsbad bestehen, durch den der Faden hin¬ durchgeführt wird. Der Schlitten und/oder die Fadentrans- porreinrichtung kann einen Näherungsschalter oder Sensor tragen, der bei Überfahren beispielsweise durch das Ende des Schlittens den Antrieb des Zahnriemens auslöst. Es kann auch eine Mikroprozessorsteuerung für den Antrieb von Schlitten, Schlittenhalterung, Spindelhalterung, Spindelantrieb und Gasdruckerzeugungseinrichtungen und ähnlichem vorgesehen sein.
ie erfindungsgemäße Verfahrensweise und die erfindungsge-
mäße Vorrichtung haben den Vorteil, daß die aufwendige Her¬ stellung des festen Wickeldorns entfällt, wie auch das aufwendige, nach dem Fertigstellen des Faserauftrags oft nicht mögliche Entfernung des festen Wickeldorns, wodurch eine Produktionsphase eingespart wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht Schlittengeschwindkeiten von mehr als 10 m pro Sekunde zwischen den beiden Profilquerschnitten, und es hat sich gezeigt, daß innerhalb von beispielsweise 5 Minuten ein vollständiger Schlauch hergestellt werden kann. Auch die Herstellung der für die Profilform des Schlauches verantwortlichen Profilquerschnitte ist sehr einfach, da diese Profilquerschnitte auch einfach ausgesägt und dann an der Spindel befestigt werden können. Anschließend läßt sich dann die Faser in Richtung des Werkstückes durch axiales Wickeln aufbringen. Während dieses Vorganges werden die beiden die Profilquerschnitte tragenden Spindeln synchron angetrieben und der Faden mit konstantem Zug aufgelegt. Durch anschließendes Auseinanderfahren der Spindeln kann dann eine zusätzliche Spannung in dem entstandenen schlauch- förmigen Gebilde erzeugt werden. Dies ermöglicht die Axial¬ wicklung selbst für große Längen als "Wickeldorn" auszu¬ härten.
Für besonders komplizierte Formen ist, wie bereits erwähnt, eine Arbeitsweise vorgesehen, bei der eine aus einem nicht dehnungsfähigem Material, wie Mylarfolie, hergestellte, zusammenfaltbare Form eingelegt wird, die sich anschließend auch wieder sehr leicht entfernen läßt. Das Material, wie Mylarfolie oder -gewebe, ist zwar nicht dehnbar, aber bieg¬ bar und läßt sich schneidern und kleben. Seine Verwendung ist nur erforderlich, wenn zwischen den beiden Profilquer¬ schnitten bauchige oder andere komplizierte Formen herge¬ stellt werden müssen, und diese nicht durch Fliehkraftein¬ wirkung gestützt werden sollen.
Dadurch, daß sich während des Aushärtens die Fasern auf Zug gespannt halten lassen, ergibt sich eine günstige Vor¬ spannung, die auch bei Schrumpfung des Harzes bzw. des sonstigen Bindemittels während des Aushärtevorganges zu keiner Faserstauchung führen und damit auch keine Unregel¬ mäßigkeiten beim Abbinden sich ergeben. Durch das Vorspannen entsteht ein wesentlich festeres Material, insbesondere dann, wenn das Material während des Aushärtens bis auf nahe seiner Bruchfestigkeit auseinandergezogen wird.
Die Möglichkeit des Einschlusses von Luftblasen wird dadurch ebenfalls verringert, so daß ein optimales Produkt entsteht. Das Aushärten kann unter Druck (beispielsweise bis zu einem Druck von 10 bar) und unter Hitze erfolgen. Andererseits kann auch mit Hilfe von Vakuum das Material in die ge¬ wünschte Form gebracht werden, was allerdings aufwendiger ist.
Es sei noch erwähnt, daß als aushärtbares Material oder Bindemittel zum Binden der Fasern eine organische oder anorganische Substanz dienen kann, die lediglich die Eigen¬ schaft haben muß, daß sie auf den Faden oder auf den Gewebe¬ schlauch aufgebracht werden kann bzw. daß dieser Gewebe¬ schlauch mit diesem Material imprägnierbar ist. Derartige Materialien können Polymere sein, oder auch durch ein Elek¬ trolysebad aufbringbares Material, wie Metalle und an¬ organisches Harz wie Natronwasserglas und Keramik.
Statt eines ausgesägten Querschnittes kann natürlich auch eine Anordnung vorgesehen werden, die eine einstellbare Querschnittsform ermöglicht, wenn auch diese Konstruktion relativ kompliziert sein kann. Der Vorteil dieser Anordnung wäre die Möglichkeit, die Form des Querschnittes beispiels¬ weise durch einen Mikroprozessor von fern zu steuern.
Der Antrieb des Schlittens mit der Faserführungsöse kann mittels eines Zahnriemens erfolgen, der wiederum mittels mikroprozessorgesteuerter Motoren hin- und herbewegbar ist.
Wird auf einen in alle Richtungen verschiebbaren Schlitten verzichtet und auf eine lediglich in einer relativ weit entfernten Bahn, die von der größten möglichen Werkstück- durchmessererstreckung festgelegt wird, laufenden Schlitten zurückgegangen, kann ein endloser Riemen mit einem Haken, Rundstift oder ähnliches als Überträger des Fadens von dem Schlitten zu dem Aufnehmer vorgesehen werden, wie bereits beschrieben.
Beim Vorbeifahren des Schlittens an der Übergabeeinrichtung kann dann unter Steuerung des Mikroprozessors und eines Sensors der von dem umlaufenden Riemen getragene Überträger den Faden aufnehmen und zum von der Spindel getragenen Haken führen und dort das Aufnehmen durch den Haken bewirken.
Es sei noch ergänzt, daß dann, wenn ein Innenmantel vorge¬ sehen wird, dieser auch aus einem flexiblen Material vorge¬ sehen werden kann, allerdings nur dann, wenn die Form des Werkstückes eine gleichmäßige Rundung aufweist, die mit der Faserspannung aufrechterhalten werden kann, so daß die Flexibilität des Innenmantels zu keinen ungewünschten Ab¬ weichungen führt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können langgestreckte Werkstücke hergestellt werden, beispielsweise Hohlprofile wie Rohre, Mehrkammerprofil, Masten, Flügel usw., aber auch Vollprofile, beispielsweise T-Träger, H-Träger, U-Träger usw. Desweiteren sind gedrehte Profile denkbar, wobei bei¬ spielsweise an Schiffsschraubenblätter oder sonstige Profile zu denken wäre.
Als Werkstoff für die Verstärkungsfasern wären beispiels¬ weise Kohlefasern denkbar, aber auch Aramid/Keflarfasern, je nach gewünschter Anwendung. Sie erlauben unterschiedliche Verhältnisse zwischen Gewicht und Kraftaufnahme und sind auch aufgrund der unterschiedlichen Kosten für die Fasern unterschiedlich wirtschaftlich.
Als aushärtbares Material kommt neben dem erwähnten auf Wasserbasis arbeitenden Materialien, wie Wasserglas, Acryl, auch beispielsweise Epoxyharz, und auch Vinylester und Polyester als auch Metalle und Keramik als Binder der Faser in Frage. Wird das Harz oder dgl. der Faser während des Herstellungsverfahrens direkt nach Verlassen der Vorrats¬ spule beigefügt, erlaubt dies ein besonders gleichmäßiges Aufbringen und Einbringen des Harzes in das dabei ent¬ stehende Gewebe. Je nach Herstellungsdauer für das komplette Werkstück, das je nach Größe unterschiedlich sein wird, ist die Topfzeit des Harzgemisches zu wählen, das ist die Zeit, die zwischen dem Mischen der beispielsweise zwei Komponenten des Harzes und deren Aushärten vergeht.
Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Web¬ technik verwendet einen aus der Bildweberei bekannten Web¬ rahmen, der jedoch an das Profil des gewünschten Werkstücks angepaßt ist. Die zwei Profilrahmen werden jeweils am Ende des zu fertigenden Teiles in einer Spannvorrichtung be¬ festigt. Sie besitzen auf ihrer Rückseite Aufnehmer (Haken) für die Fasern. Die Anzahl der Haken hängt von der ge¬ wünschten oder notwendigen Anzahl der Fasern ab. Anfänglich wird die Faser an einem der Aufnahmeeinrichtungen ange¬ koppelt, die anschließend verdreht werden, je nach Faser¬ richtung und Stärke des gewünschten Material jeweils um einen Aufnehmer, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem die Faser über den Schlitten vorbeiläuft, wobei die Faser nach dem Passieren auf ihrem Rückweg an dem Aufnehmer hängen bleibt.
Durch den Einsatz eines Innenmantels aus beispielsweise Mylar (oder einem vergleichbaren, biegbaren, aber nicht dehnbaren Material), der so geschneidert oder geklebt ist, daß die Form des Innenhohlraums ausgefüllt wird, lassen sich runde und anders geformte Teile herstellen, wobei der Innen¬ mantel Bestandteil der Form bleiben kann und durch zuerst geringem Luftdruck in der gespannten Form und dann mit vollem noch zulässigen Druck gefüllt werden kann.
Die Luftzufuhr kann zweckmäßigerweise durch die Spindel hindurch mit einer luftdichten Verklebung am Querschnitt des Profils erfolgen.
Zur günstigen Führung der Fasern, kann, falls notwendig, ein schon erwähnter Kammstreifen verwendet werden, der auf Bändern sich befindet und dort aufgebracht werden kann, wo es sich als zweckmäßig oder auch als notwendig erweist. Der hin und her sich bewegende Schlitten, der den Faden trägt, läuft von einem Ende zum anderen Ende, während sich das Werkstück bezüglich dieses Schlittens dreht, bis die ge¬ wünschte Auftragsmenge erreicht ist.
Das Harz kann der Faser sofort nach Verlassen der Spule beigefügt werden. Die beispielsweise zwei Komponenten des Binders werden zweckmäßigerweise in einem Zyklonmischer zusammengefügt und direkt vor oder an der Führungsdüse der Faser zugeführt. Durch dieses direkte Zuführen wird die Faser geschmeidig und läßt Biegungen, die beim Einhängen entstehen, auch bei stärkerer Belastung für die Faser er¬ träglich werden, so daß sie dort nicht mehr bricht. Der Schlitten kann ggf. dazu verwendet werden, schon beim Weben der Faser eine Vorspannung zu geben, die für viele Anwen¬ dungen ausreichen mag. Jedoch ist es günstig, nach Fertig¬ stellung des Faserschlauches die gesamte Form zusätzlich nachzuspannen, um so eine aus der Spannbetontechnik bekannte Vorspannung zu bewirken, die die Belastbarkeit des Verbund¬ produktes noch stärker erhöht. Diese zusätzliche Spannung wird man demzufolge während des Aushärtens anwenden, bis das Harz vollständig hart ist und die Anordnung selbsttragend wird.
Diese zusätzliche Spannung ist vorzugsweise sehr hoch, möglichst nahe der Bruchlast der Gesamtheit der Axialfasern des herzustellenden Werkstücks. Diese zusätzliche Spannung kann durch eine Seil- oder Kettenwinde erzeugt werden, oder durch pneumatische, hydraulische oder sonstige geeignete Einrichtungen erzeugt werden.
Es ist möglich, das entstehende Laminat noch weiter zu
verdichten, beispielsweise dadurch, daß auf der Außenseite ein Vakuum aufgebracht wird, so daß der auf der Innenseite entstehende Druck eine noch größere Wirkung auf das Laminat ausübt.
Um das Aushärten zu beschleunigen, oder je nach Harzart überhaupt erst einzuleiten, kann eine erhöhte Temperatur notwendig sein, die dadurch erreicht werden kann, daß ein Ofen über das Werkstück gegeben wird, und je nach Anwen¬ dungsfall und Harzart eine gewünschte Temperatur im Umfeld des mit Harz getränkten Faserschlauches erzeugt wird. Ggf. kann das Aushärten auch bei einer bestimmten gewünschten Feuchtigkeit, unter Ultra-Violett-Bestrahlung oder auch durch Infrarotlicht erfolgen.
Das Webverfahren hat den großen Vorteile ., daß in einfacher Weise während des Webens in das Gewebe Fertigteile eingewebt oder auch noch vor dem Spannen oder vor der Harzaushärtung Fertigteile in das Gewebe eingenäht werden können. Dabei kann es sich beispielsweise, wenn es sich z. B. um Segel¬ yachtmasten handelt, um Einbringungspunkte für das Segel¬ tauwerk und Verstagung oder dgl. handelt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigt:
Fig. 1 , 2 und 3 jeweils eine schematische Darstellung verschie¬ dener Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens ;
Fig. 4 in einer schematisierten seitlichen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
Fig. 5 in einer entsprechenden Ansicht wie Fig. 4 eine zweite Ausführungsform;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der rechten Seite der Fig. 5;
Fig. 8 eine vergrößerte Teildarstellung der Fig. 6;
Fig. 9A eine vergrößerte Teildarstellung der linken Seite der Fig. 6, zur Erläuterung der Bockverschiebung mittels Seil oder Kette;
Fig. 9B eine Bockverschiebung mittels Gewindestange; und
Fig. 10 eine Darstellung der Faserübergabeeinrichtung.
Beste Wege der Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisiert eine erste Stufe der erfindungs¬ gemäßen Verfahrensweise, bei der von einem Faservorrat 10 eine aus gewünschtem Material, wie Kohlefaser, Aramid/Kevlarfaser o. ä. bestehende Faser oder Faden 12 abgezogen werden kann. Das Harz, beispielsweise Epoxidharz, Vinylester, Polyester oder ansonstiges aushärtendes Werk¬ stoffgemisch (beispielsweise auch auf Wasserbasis, wie Wasserglas) wird aus Komponentenbehältern 14, 16 einem Mischer 18, wie einem Zyklonenmischer zugeführt und von dort während des Webens beispielsweise direkt auf den die Spule 10 verlassenden Faden aufgebracht, siehe den Pfeil 20. Von einem die Form des gewünschten Profils aufweisenden, teller¬ artigen Webrahmen 22, 24 werden Aufnahmeeinrichtungen wie
Aufnehmer oder Haken 26, 28 getragen, an denen der Faden oder die Faser 12 befestigt oder eingehängt werden kann. Siehe dazu auch die Fig. 4, die eine tellerartige Aufnahme- einrichtung 22 bzw. 24 zeigt, die auf ihrer Rückseite derartige hakenfärmige Aufnehmer 26 bzw. 28 trägt, oder die Fig. 5, wo diese hakenförmige Aufnehmer 26, 28 ein Stück hinter Faseranlageplatten 122, 124 angeordnet sind, also von diesen nicht getragen werden, sondern statt dessen direkt von einer drehbaren Spindel 158.
Die in Fig. 4 erkennbaren tellerartigen, die Haken 26, 28 tragenden Querschnitte und der Webrahmen 22, 24, oder die in Fig. 5 dargestellten Faseranlageplatten 122, 124 werden jeweils am Ende des zu fertigenden, als Beispiel in Fig. 2 dargestellten Werkteils wie Bootsmast 30 angeordnet, siehe dazu die Darstellung der Fig. 2 und 4, wobei die Webrahmen 22, 24 jeweils in einer Spannvorrichtung 32, 34 selbst wiederum in Richtung der Werkstück- oder Spannlagerachse durch geeignete Antriebsmittel verschieblich sind, siehe die Pfeile 38r 40. Die Anzahl der Haken oder Aufnehmer 26, 28 hängt von der Anzahl der Webfäden oder Webfädenbündel ab, die der Schlauch für das später zu fertigende Werkstück 30 umfassen soll. Die Anordnung der Fäden 12 kann bezüglich der Achse 36 winkelmäßig versetzt sein, um so einen bestimmten Webwinkel zu erhalten.
Während ein Schlitten oder Shuttle 42 (gemäß Fig. 4) oder 142 (gemäß Fig. 5) entlang einer Führungsbahn 44 bzw. 144 unter hier nicht dargestellten Antriebseinrichtungen entlang einem Bewegungsweg hin und her bewegt wird, der über die beiden Haken 26, 28 hinausreicht, siehe Fig. 4 und 6, wird aus der Ausgabedüse 46 bzw. durch eine vom Schlitten 142 getragene Umlenköse 146 hindurch der von einer der Vor¬ ratsspulen 10 (oder aus Fäden mehrerer Vorratsspulen 10 zusammengewirkter) abgezogene Faden 10 unter vorheriger (Fig. 6 mit Hilfe eines Flüssigkeitsbades 47) oder gleich¬ zeitiger Aufbringung (innerhalb des Schlittens 42) z. B. eines Harzgemisches 20 (Fig. 1 ) wechselweise auf Haken 26,
28 der Aufnahmeeinrichtungen 22, 24 aufgehakt, wie es in Fig. 1 schematisch auch dargestellt ist. Während dieses Vorganges wird vorzugsweise unter Steuerung eines Mikro¬ prozessors 48, 148, beispielsweise eingebaut in einem mit Tastatur und Bildschirm eingerichteten Rechner oder Per¬ sonalcomputer, die Aufnahmeeinrichtung entsprechend weiter gedreht, um einen neuen Aufnehmer oder Haken in die Bahn des den Faden 12 führenden Schlittens 42 (oder 142, unter Verwendung einer noch zu schildernden Fadenübertragungs¬ einrichtung 49) zu positionieren, wobei diese Drehbewegung des Tellers 22, 24 (122, 124) beispielsweise mittels eines Schrittschaltmotors 50, 52 bzw. 150, 152 erfolgen könnte, der über eine Ritzelanordnung 54, 56 gemäß Fig. 4 eine den Teller 22 tragende oder eine in der Spannvorrichtung 32 (bzw. 34) drehbar gelagerte Welle oder Spindel 58 drehen könnte, oder auch in direktem Antrieb gemäß Fig. 5 jeweils eine Welle 158.
Ein beispielsweise aus Mylar (oder aus einem anderen, g asdichtem Gewebematerial) bestehender Innenmantel, nicht dargestellt, könnte so geschnitten werden oder geklebt sein, daß er den beim Weben gebildeten hohlen Innenraum des Werkstückes ausfüllt, wobei sich runde oder auch anders geformte Teile herstellen lassen. Der Innenmantel kann mit beispielsweise dem Teller 22 gasdicht verklebt sein und sein Inneres über eine Gasleitung, die beispielsweise durch die Spindel 58 oder 158 hindurchgeführt ist, mit einem Gasdruck¬ anschluß 60, 160 verbunden sein, der über eine Druckquelle 62 ggf. ebenfalls unter Steuerung des Mikroprozessors 48 unter einem bestimmten Innendruck gesetzt werden kann. Der dadurch entstehende aufgeblähte Innenmantel kann vor dem Webbeginn mit auf Bändern angebrachten Kammstreifen versehen werden, die später zur Halterung der aufgebrachten Fäden dienen können. Der Innendruck des Mantels kann später beim Spannvorgang, der noch zu beschreiben sein wird, auf einen noch höheren Druck gebracht werden, um so den auf ebrachten Webschlauch auch von innen her unter einen radialen Druck zu setzen. Auch nach Herausnahme des Schlauches und Abnabelung
von der Druckquelle und Verschließen der Gasöffnung könnte der Druck aufrechterhalten werden, wobei seine Wirkung dadurch verstärkbar wäre, daß um den Schlauch herum ein Unterdruck erzeugt wird.
Mit Hilfe des Innenmantels und ggf. der Faserführungen durch die kammartigen Bänder lassen sich verhältnismäßig kom¬ plizierte Formen für das fertige Werkstück verwirklichen, was der große Vorteil des Verfahrens darstellt, während herkömmliche Verfahren meist nur auf Kreisquerschnitt zugeschnitten sind. Die Entfernung der Spitze 46 von der Achse 36 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann ein¬ stellbar sein, beispielsweise mittels an den Enden der Schiene 44 angeordneten, beispielsweise mittels Pneumatik¬ zylindern 62, 64 beweglichen Aufhängungen 66, 68.
Während des Webvorganges können bestimmte Fertigungsteile, wie Laschen 70 oder ähnliches, eingewebt werden, was eine besonders feste Anbindung ergeben würde. Alternativ könnten auch derartige Fertigungsteile mit dem bereits vorliegenden Gewebe, jedoch vor Aushärtung des Harzmaterials, vernäht werden, siehe Bezugszahl 72 in Fig. 2.
Das insoweit gemäß Fig. 1 bis 4 fertiggestellte Werkstück 30 aus vollgetränktem Gewebe kann dann aushärten, welcher Aushärtevorgang zweckmäßigerweise durch Wärmeeinwirkung beschleunigt oder je nach Werkstückharzmaterial überhaupt erst eingeleitet werden kann. Der Aushärtevorgang kann alternativ auch durch Peuchteeinwirkung, durch UV-Strahlung oder auch durch Infrarotstrahlung ausgelöst werden, wie dem Durchschnittsfachmann bekannt sein wird.
Um diese Einflüsse auf das getränkte Gewebe ausüben zu können, könnte über das Werkstück eine Ofenhaube 74 gestülpt werden, wobei das Werkstück selbst noch weiterhin in seiner Spannvorrichtung bleiben könnte, so daß die Möglichkeit bestände, vor dem Aushärten das Material noch zu strecken und während des Aushärtevorgangs zur gleichmäßigen Auf¬ bringung der Temperatur, der Feuchtigkeit, der UV-Strahlung
oder der Infrarotstrahlung mit Hilfe der Dreheinrichtung der Spannblöcke 32, 34 den Schlauch zu drehen. Überlicherweise erlauben die zur Verfügung stehenden Fasern Bruchlasten zwischen 10 kg und 100 kg, so daß die aufzubringende Streck¬ kraft recht hoch werden kann, entsprechend wird dann an¬ schließend die innere Verspannung diese Werte erreichen und damit auch die Tragkraft des Werkstückes. Die Ofenhaube könnte eine Ofentemperatur von beispielsweise 170° oder auch von 120° ermöglichen, je nach Harzsystem und Fasermaterial. Die Ofenhaube könnte bei Keramikmaterial als Binder auch Temperaturen bis zu 1600° C ermöglichen.
Die während des Aushärtens aufgebrachte Zugspannung ist in Fig. 3 schematisch durch die Pfeile 76, 78 wiedergegeben.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform ist besonders für schwerere Fasern geeignet, die mit verhältnismäßig langsamer Geschwindigkeit aufgebracht werden müssen und bei denen die Gefahr besteht, daß infolge ihrer eigenen Schwere und infolge der Beladung mit Harz sie nicht die in Fig. 4 dargestellten Umlenkeinrichtungen vertragen.
Dagegen ist die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform besonders geeignet, wenn sehr dünne Fäden bei hoher Ge¬ schwindigkeit verarbeitet werden sollen, weil bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 der Schlitten 142 nur ein sehr geringes Gewicht aufweist, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Schlitten 42 ein relativ großes Gewicht aufweist, da er z. B. auch die Faservorräte 10 trägt.
Die in den Fig. 5 und in den folgenden Figuren dargestellte Ausführungsform ist daher besonders für hohe Fertigungsge¬ schwindigkeiten geeignet.
Der Schlitten 142 ist dabei so geformt, daß er bei Langsam¬ fahrt auf seinem von der Schiene 144 gebildeten Gleitlager liegt, während er bei hoher Geschwindigkeit unter sich ein Luftkissen erzeugt, so daß die Reibung drastisch verringert
wird. Um ein möglichst geringes Gewicht bei trotzdem hoher Festigkeit für sowohl den Schlitten 142 als auch für seine Antriebseinrichtungen zu erreichen, ist der Schlitten 142 selber wie auch der zugehörige Zahnriemen 145, der diesen Schlitten antreibt, vorzugsweise aus mit Kohlefasern ver¬ stärktem Material hergestellt. Ähnliches gilt für die Zahnriemenscheiben 141, 143, um die der endlose Zahnriemen 145 geschlungen ist. Eine dieser beiden Zahnriemenscheiben 141, 143, gemäß Fig. 6 ist es die Scheibe 143, wird mittels eines von dem Mikroprozessor 148 gesteuerten Antriebsmotors 151 mit hoher Geschwindigkeit hin- und hergetrieben, um so den Schlitten 142 von einem Ende seiner Schlittenbahn 144 gemäß Fig. 6 auf der linken Seite zum anderen Ende der Schlittenbahn gemäß Fig. 6 auf der rechten Seite zu ver¬ schieben.
Zu diesem Zweck ist der Schlitten 142 mit dem Riemen 145 an einer geeigneten Stelle verkoppelt.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Bandvorrichtungen bzw. Wickelböcke 132, 134 stützen sich einerseits mit Laufrollen auf der Oberseite einer Führungsschiene 155, andererseits mit Laufrollen 157 auf der Unterseite dieser Schiene 155, wobei diese Laufrollenanordnung der Tatsache Rechnung trägt, daß die beiden Wickelböcke 132, 134 durch die zahlreichen gespannten Fasern, die das Werkstück 130 ausmachen, mit hoher Kraft aufeinanderzugezogen werden. Mit Hilfe von pneumatischen Einrichtungen, oder durch eine Winde, die in Fig. 9A näher erläutert ist, können die Wickelböcke 132, 134 voneinander weggezogen (und ggf. aufeinander zu bewegt) werden. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 9A beispielsweise der Wickelbock 132 an seinem linken Ende mittels Umlenkrollen 151 und 161 und mit undehnbaren Ketten oder Seilen 152 und 163 verbunden, die nahe dem Ende der Laufschienen 155 über weitere Seilrollen oder Kettenrollen 165 erneut umgelenkt sind und von dort bis zu einer Spannvorrichtung oder Winde 167 geführt sind, wo beispielsweise die Seile oder Ketten einerseits befestigt, andererseits um eine Winde geführt und
zu dem zweiten Bock (nicht dargestellt) geführt und dort entsprechend angeordnet sind. Die Winde kann von einem Motor 169 angetrieben werden, der somit hier beide Böcke gleich¬ zeitig verschiebt - aufeinander zu oder voneinander weg. Alternativ können aber auch Gewindestangen, Hydraulikkolben oder dgl. eingesetzt werden, siehe z. B. Fig. 9B, wo ein Bock 232 mittels Gewindestange 263 (angetrieben mittels Antrieb 267) verschoben wird.
Diese Winde 169, 269 wiederum kann durch den Mikroprozessor 48 gesteuert werden, beispielsweise unter Mithilfe von Sensoreinrichtungen 233.
An den Spannböcken 132, 134 sind die bereits erwähnten Abgeber 49 befestigt,, von denen der eine in Fig. 7, noch genauer in Fig. 10 deutlicher zu erkennen ist. Der Abgeber umfaßt einen endlosen Zahnriemen 169, der über zwei an den Enden einer Führungsstange 171 angeordneten Umlenkrollen 173, 175 geführt ist, außerdem um eine Motorzahnscheibe 177 eines Motors 179, der in geeigneter Weise auf einer mit der Führungsstange 171 starr verbundenen Konsole 181 montiert ist, die ihrerseits die Stange 171 derart bezüglich der Wickelböcke 132, 134 hält, wie es beispielsweise in Fig. 7 zu erkennen ist, nämlich so, daß das untere Ende des umge¬ lenkten, endlosen Riemens (siehe Bezugszahl 173 in Fig. 7) nahe dem Bewegungsweg des Schlittens 142 mit von diesem Schlitten mitgenommenem Faden 12 liegt, während das obere Ende, Bezugszahl 175, in der Nähe der Aufnahmehaken 26 bzw. 28 liegt. Der Zahnriemen 169 trägt an seiner Außenseite einen Mitnehmer 183, beispielsweise in der einfachen Form eines Stiftes, der bei Betätigung des Motors 179 mit dem Riemen 169 umläuft und daher dann, wenn der Schlitten 142 gemäß Fig. 7 auf seinem Weg von links nach rechts (gemäß Fig. 7 gesehen) an den Punkt 173 der Fadenübertragungsein¬ richtung 49 vorbeigefahren ist, der Faden 12 derart in die Nähe des Riemens 169 gelangt, daß der Stift 183 oder der entsprechend geformte, beispielsweise hakenförmige Mitnehmer 183 bei einer nach oben gerichteten Bewegung den Faden 12 in
Richtung nach oben mitnimmt, um ihn dort, ggf. unterstützt durch entsprechende Abstreifeinrichtungen, freizugeben, woraufhin der Faden dann auf den gerade anstehenden Haken 28 gelangt. Statt des Riemens mit Haken kann die Übergabe der Faser von dem Schlitten auf den Spindelhaken z. B. mittels einer Gestängekonstruktion erfolgen, an deren Ende eine Widerhaken die Faser aufnimmt und an den Spindelhaken mittels entsprechender Hebelanlenkung abgibt.
Auch die Bewegung dieses Zahnriemens 169 kann durch den Mikroprozessor in geeigneter Weise gesteuert werden, wobei eine optische Sensoreinrichtung 185 vorgesehen sein könnte, die eine entsprechende Markierung auf dem Zahnriemen 169, beispielsweise eine Weißfärbung 187 im Bereich der Mit¬ nehmereinrichtung 183, dem Mikroprozessor angibt, ob der Mitnehmer 183 eine bestimmte Stellung erreicht hat. Natur¬ gemäß ist es zweckmäßig, die Bewegung des Schlittens 12 mit der des Riemens 169 zeitlich abzustimmen, was wiederum durch den Mikroprozessor ohne große Probleme erfolgen kann.
Fig. 7 läßt auch erkennen, daß die Mitnehmerhaken 28 direkt auf einer Antriebswelle 158 montiert sein können, von der aus dann eine Schnellmontageeinrichtung 189 für beliebig auswechselbare Querschnittsprofile 124 ausgehen könnte. Auf diese Weise läßt sich jeweils der gewünschte Querschnitt 124, der gemäß Fig. 7 auch unsymmetrisch bezüglich der Achse 36 der Spanneinrichtung 134 angeordnet sein kann, leicht auswechseln. Alternativ können statt auswechselbarer Quer¬ schnitte auch in sich selbst einstellbare variable Quer¬ schnitte vorgesehen werden, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn oft wiederholte Formen vorzusehen sind.
Desweiteren ist eine einstellbare Düse 191 am Ende der Welle 158 bzw. der Schnellmontageeinrichtung 189 vorgesehen, die auch Teil dieser Schnellmontageeinrichtung sein kann, welche Düse 191 sich dazu eignet, entweder in der schon geschilder¬ ten Weise Druckluft in eine flexible Innenform zu blasen, oder aber alternativ auch ermöglicht, Harz in den Innenraum des Gewebeschlauches 130 einzusprühen oder einzuspritzen.
Auf diese Weise läßt sich auf einfache Weise ein noch unge- tränkter oder ein nicht ausreichend getränkter Gewebe¬ schlauch 130 auch von innen her mit aushärtbarem Material tränken bzw. auskleiden. Alternativ kann durch diese Düse 191 auch Druckluft zum Reinigen, wie auch zum Aufblasen einer Hilfsform durchgeführt werden, wobei zuzuführende Druckluft oder zuzuführendes Harz durch eine entsprechende Bohrung in der Spindel 158 hindurchgeführt werden könnte, über beispielsweise einen dreh- und steckbaren Anschluß 193, der mit einer flexiblen Leitung 195 zu einem beispielsweise in den Wickelböcken 132, 134 untergebrachten Drucklufter¬ zeugungseinrichtungen bzw. Harzvorratsbehälter verbunden sein könnte. Unter Steuerung wiederum beispielsweise des Mikroprozessors kann daher in einfacher Weise die benötigte Menge von Druckluft oder auch von Harz aus diesem Vorrat in das Werkstückinnere transportiert und dort versprüht werden.
Fig. 8 läßt noch deutlicher die auch in Fig. 5 bzw. 6 dargestellte Anordung zur Lieferung des Fadens 12 erkennen, bestehend hier aus z. B. drei Vorratsrollen, deren Fäden zu einer Führungsrolle 197 geführt sind, die unterhalb des Spiegels eines Tränkbades 47 gehalten wird, das eine Be- netzungsflussigkeit o. ä. enthält. Von dort laufen der Faden oder die mehreren Fäden gemeinsam zu einer Kalibrierungs¬ einrichtung 199, wo mittels walzenförmigen Rollen und Abstreifeinrichtungen eine einstellbare Menge von Be¬ netzungsmittel, aushärtbarem Material, o. ä. pro Fadenlänge auf den Faden 12 während seines Austretens aus der Anordnung aufgebracht wird. Die Anordnung kann auch so gestaltet sein, daß eine elektrolytische Beschichtung stattfindet.
Der ganze in Fig. 8 mit der Bezugszahl 200 bezeichnete Vorrats- und Tränkapparat mit Tränkbad 47 läßt sich auch mit dem Schlitten 142 an der Stelle 201 verkoppeln, und zwar dann, wenn mit einer Großfasermenge oder mit einer Faser¬ matte das Werkstück 30 gewickelt werden soll, weil in diesem Falle es zweckmäßig ist, die von der Einrichtung 200 ab¬ gezogene Fasergemenge oder Fasermattenband möglichst senk-
recht zur Achse des Werkstücks 30 zu führen, so daß es günstig ist, wenn sich die Anordnung 200 gleichzeitig mit dem Schlitten 142 bewegt.
Die Kalibrierungseinrichtung 199 erlaubt nicht nur eine genaue Dosierung der Harzmenge, sondern auch eine Ein¬ stellung der Spannung, mit der die Faser abgezogen wird.
Gewerbliche Äuswertbarkeit
Das Verfahren ist z. B. im Bootsbau gewerblich auswertbar.