專利名稱：用于圍繞心軸固結(jié)干織物的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例總的涉及用于通過圍繞心軸工具固結(jié)干纖維織物來制造 纖維預(yù)成形物的系統(tǒng)和方法，具體來說，涉及這樣的系統(tǒng)和方法，其在圍繞心 軸工具一層一層地固結(jié)干織物時，對干織物施加外力，以防止固結(jié)過程中織物
下垂、扭曲和移動。
背景技術(shù)：
在合成工業(yè)中，用固結(jié)的干纖維織物制成的圓柱形纖維預(yù)成形物己用于需 要堅固、中空、大致呈圓柱形結(jié)構(gòu)的許多應(yīng)用中，例如，飛機(jī)機(jī)身、機(jī)艙、直 升飛機(jī)的尾錐、和/或殼體。制造纖維預(yù)成形物的過程是，圍繞大致圓柱形的心 軸， 一層一層地緊緊地纏繞干纖維織物片，但不同于巻繞在管子上長的紙巾，
作為選項可涂敷或預(yù)涂敷輕的粘合劑/樹脂，直到巻繞織物形成的大致圓柱形結(jié) 構(gòu)具有纖維預(yù)成形物預(yù)期應(yīng)用所想要的厚度、尺寸和外直徑。然后，將樹脂添
加到織物巻上，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理，將織物固結(jié)和加強(qiáng)成一結(jié)構(gòu)?？椢锟捎?任何數(shù)量的纖維材料制成，例如，碳纖維、玻璃纖維或其它人造的或天然的纖 維。
織物通常緊緊地圍繞心軸巻繞以避免任何起皺或打褶，它們可有損于最終 纖維預(yù)成形物結(jié)構(gòu)的總體強(qiáng)度。在巻繞之前或巻繞過程中，該織物可含有涂敷 到其上的少量的樹脂。然而，當(dāng)織物圍繞心軸巻繞且圍繞心軸重疊時，織物會 變得松弛和移動，某些地方變得龐大，總的來說，沒有圍繞心軸緊緊地巻繞。 因此，在巻繞過程中，巻繞起來的織物必須定期地經(jīng)受固結(jié)過程、或真空去松 弛過程，其中，在巻繞起來的織物上放置固體的板片。然后，在該固體板片內(nèi) 形成真空，以使織物拉緊和固結(jié)?？墒┘訜崽幚磉^程來幫助該固結(jié)的成效以固 定和保持該結(jié)構(gòu)的完好。在熱處理過程之后，然后移走固體板片，又開始巻繞 過程。在全部巻繞過程中，重復(fù)多次該真空去松弛過程，通常地，每隔約五至七層巻繞在心軸上之后進(jìn)行一次去松弛過程。因此，對于需圍繞心軸巻繞42 層織物的纖維預(yù)成形物來說，巻繞織物的過程將必須中斷六至七次，以使巻繞 織物可經(jīng)受真空去松弛和固結(jié)的過程。
圍繞心軸固結(jié)干織物來制造纖維預(yù)成形物的傳統(tǒng)方法和系統(tǒng)有若干個缺 點。真空去除織物松弛的過程非常費時和耗錢，尤其是在制造單個纖維預(yù)成形 物時該過程執(zhí)行許多次的時候。另一缺點是應(yīng)用熱處理的該選項，它需要時間 來加熱和在固體板片移去之前冷卻該織物。例如，由于需要時間來準(zhǔn)備、實施 該真空去松弛和熱處理選項的過程，所以，要完成有42層織物的一個預(yù)成形
物的應(yīng)用會需要30多天。還要考慮加上實施該真空去松弛過程所需的工具、
勞力和能源成本。
因此，需要有一種有效的系統(tǒng)和方法來有效地固結(jié)干織物，將織物固定就 位，防止織物移動和織物變形，并免除對圍繞心軸巻繞的織物進(jìn)行熱處理過程 的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施例包括一種用于圍繞心軸巻繞織物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包 括織物片、構(gòu)造成接納織物的心軸、以及至少一個纖維和/或織物拖曳線?？椢?片固定到心軸上，而拖曳線固定到織物和心軸中的一個上，心軸轉(zhuǎn)動以使織物 和拖曳線圍繞心軸巻繞。拖曳線構(gòu)造成處于特定張力之下，以在織物圍繞心軸 巻繞時對織物施加壓力。
本發(fā)明的一些實施例提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括織物片和構(gòu)造成接納織 物的心軸，其中，織物片固定到心軸上，而心軸轉(zhuǎn)動以使織物圍繞心軸巻繞。
該系統(tǒng)還可包括輥子頭，該輥子頭具有至少一個附連至其的彈簧加載的輥子， 其中，輥子頭構(gòu)造成放置在圍繞心軸的位置內(nèi)，以使輥子轉(zhuǎn)動地配合心軸上的 織物，并在織物圍繞心軸巻繞時對織物施加壓力。
本發(fā)明的一些實施例提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括輥子組件，該輥子組件 形成構(gòu)造成接納心軸的間隙。至少一個輥子支承件承載至少一個附連至其的彈 簧加載的輥子，該輥子支承件構(gòu)造成圍繞心軸定位，以使心軸被接納在間隙內(nèi)， 并使輥子轉(zhuǎn)動地配合心軸上的織物，并在織物圍繞心軸巻繞時對織物施加壓
6力。
本發(fā)明的一些實施例提供一種用于圍繞心軸巻繞織物的方法。該方法包括 提供織物的巻筒，提供心軸，從巻筒中取出一部分織物并將織物固定到心軸上， 轉(zhuǎn)動心軸以使織物圍繞心軸巻繞，并在織物圍繞心軸巻繞時對織物施加壓力以 圍繞心軸固結(jié)織物。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)織物以形成纖維預(yù)成形物的系統(tǒng) 的前視立體圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)織物以形成纖維預(yù)成形物的系統(tǒng) 的前視立體圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)織物以形成纖維預(yù)成形物的系統(tǒng) 的前視立體圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)織物以形成纖維預(yù)成形物的系統(tǒng)
的前視立體圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖4的輥子頭的仰視圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)織物以形成纖維預(yù)成形物的系統(tǒng) 的前視立體圖。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的凸緣的前視立體圖。
結(jié)合附圖來閱讀本說明書時，將可更好地理解以上發(fā)明內(nèi)容以及下面對本 發(fā)明某些實施例的詳細(xì)描述。為了說明本發(fā)明，附圖中顯示出某些實施例。然 而，應(yīng)該理解到，本發(fā)明不局限于附圖中所示的結(jié)構(gòu)布置和各種手段。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)干的纖維織物以形成纖維預(yù)成形 物的系統(tǒng)10的前視立體圖。該系統(tǒng)10包括圍繞巻筒或巻軸22巻繞的干織物 18的巻14。巻筒22安裝在底座24上并構(gòu)造成可轉(zhuǎn)動。當(dāng)巻筒22沿箭頭A方 向轉(zhuǎn)動時，織物18可從巻筒22中拉出稱為連續(xù)的片26?？椢?8可用任何數(shù) 量的材料制成，織物片26可具有任何的寬度或長度。僅是舉例而已，該織物
718可用碳、玻璃或其它人造的或其它天然的纖維制成，和/或可以是紡織的、 編織的、單向的、波紋的或非波紋的、或羊毛縫合的織物。巻筒22可以是各
種大小和形狀，而織物18可以加工成具有任何數(shù)量的定向或構(gòu)造，以提供特
殊應(yīng)用所需要的機(jī)械特性。
系統(tǒng)10還包括具有圓柱體34的心軸30，該圓柱體形成有圓錐形輪廓36 和輪緣38。心軸30可具有任何數(shù)量的大小、形狀和結(jié)構(gòu)。僅是舉例而已，心 軸30可以特別長并具有比巻筒22大的直徑和圓周，并且寬度可明顯寬于織物 18的片26的寬度。心軸30可以是大致的圓柱形，或可以是圓筒形，或具有任 何數(shù)量的對應(yīng)于最終產(chǎn)品的纖維預(yù)成形物所需要的其它形狀?？晒┻x擇地是， 心軸30可以沒有輪緣38，這樣，圓柱體34可在其端部處呈錐形。心軸30可 用任何數(shù)量的材料制成，例如，復(fù)合材料、塑料或金屬。心軸30安裝在底座 42上，以使心軸30靠近織物18的巻14并構(gòu)造成可沿箭頭方向B轉(zhuǎn)動。
系統(tǒng)10還包括安裝在底座47上并大致定位在巻14上方的巻軸46。每個 巻軸46承載巻繞在其上的拖曳線50或材料股線。當(dāng)拖曳線50沿箭頭方向D 拉離巻軸46時，巻軸46構(gòu)造成沿箭頭方向C轉(zhuǎn)動。每個巻軸46可以是任何 數(shù)量的規(guī)格的長度和直徑。拖曳線50可以螺旋形定向圍繞巻軸46巻繞，就像 釣魚線圍繞釣魚巻軸巻繞那樣。僅是舉例而已，拖曳線50可用纖維或織物制 成，并可以是股線或片。拖曳線50可用塑料、玻璃、碳或任何其它人造的或 其它天然的纖維制成，并可具有任何數(shù)量的不同的厚度或?qū)挾?。每個巻軸46 安裝在平臺54上，平臺54具有圓形的拖曳導(dǎo)向器58，拖曳線50通過該導(dǎo)向 器58從巻軸46中延伸出來。拖曳導(dǎo)向器58引導(dǎo)從巻軸46中延伸出來的拖曳 線50，這樣，當(dāng)拖曳線50從巻軸46中拉出時，拖曳線50以相對于巻軸46 為固定的角度從拖曳導(dǎo)向器58中延伸出來。拖曳線50從拖曳導(dǎo)向器58延伸 出來通過定位在巻軸46和心軸30之間的張緊桿62，該張緊桿62可以調(diào)整， 以控制從巻軸46延伸到心軸30和織物18的每個拖曳線50內(nèi)的張力量。
操作中，在織物18第一次圍繞心軸30巻繞之前，將樹脂添加到心軸30 的暴露的圓柱體34和/或圓錐形輪廓36上。然后，將織物18從巻筒22中拉出， 織物片26的一端通過粘合劑放置到心軸30的圓柱體34和圓錐形輪廓36中的 至少一個上。然后從巻軸46中拉出拖曳線50，拖曳線50的端部放置在織物18端部處的心軸30上的織物18頂上。拖曳線50然后通過粘合劑和/或大頭釘 固定到織物18和心軸30上?；蛘?，拖曳線50可縛系到織物18或心軸30上。 拖曳線50可定位在織物18表面上，以在織物18和拖曳線50圍繞心軸30巻 繞時，能將壓力均勻地分布在織物18上。心軸30然后沿箭頭方向B轉(zhuǎn)動，使 織物18的片26從巻筒22中拉出并圍繞心軸30的圓柱體34和/或圓錐形輪廓 36巻繞。同樣地，由于心軸30沿箭頭方向B轉(zhuǎn)動，當(dāng)織物18巻繞在心軸30 上時，拖曳線50沿箭頭方向D從巻軸46中拉出并圍繞織物18巻繞。因此， 當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞時，拖曳線50定位在織物18的各個重疊層之間。 當(dāng)拖曳線50圍繞織物18和心軸30巻繞時，巻軸22可構(gòu)造成側(cè)向移動，以使 拖曳線50在織物18上彼此交叉，或沿織物18以不平行于織物18的片26的 邊緣的方式以其它形式定位。
當(dāng)織物18和拖曳線50 —起圍繞心軸30巻繞時，在巻繞過程中拖曳線50 緊緊地抵靠織物18拉出，以保持各層織物18緊緊地抵靠心軸30并彼此抵靠， 由此防止織物18移動或形成打褶。由不同材料制成并具有不同編織的織物可 要求拖曳線50中不同的壓力量，以將織物保持就位在心軸30上。然而，不同 的織物18可要求不同的固結(jié)量。因此，當(dāng)拖曳線50從巻軸46中拉出并圍繞 心軸30上的織物18巻繞時，可調(diào)整張緊桿62來提高或降低各拖曳線50上的 張力?？梢酝ㄟ^張緊桿62來調(diào)整拖曳線50上的張力，以使拖曳線50在織物 18上施加合適的壓力量，從而當(dāng)圍繞心軸30巻繞織物18時使織物18保持圍 繞心軸30緊緊地布置在位?；蛘撸捎萌魏螖?shù)量的其它方式對拖曳線50施加 壓力，例如，將巻軸46或心軸30安裝到張緊裝置上，可使其中一個拉離另一 個以按照需要增加拖曳線50內(nèi)的張力。僅舉例而已，可用張緊桿62對拖曳線 50并由此對心軸30上的織物18施加IO至100磅的壓力。心軸30構(gòu)造成能承 受施加到圍繞心軸巻繞的織物18上的壓力。
在巻繞過程中，當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞時，樹脂或某種其它粘性物質(zhì) 可添加到織物18?？椢?8和樹脂在巻繞過程中可以加熱，以使重疊的織物18 層更好地彼此粘結(jié)并通過拖曳線50施加的壓力更好地固結(jié)。
在織物18圍繞心軸30緊緊地巻繞足夠?qū)訑?shù)使纖維預(yù)成形物對于給定應(yīng)用 具有合適的厚度而成為巻束之后，織物18和拖曳線50切斷和縛系到該巻束上。然后，用任何數(shù)量的不同方法將樹脂涂敷到纖維預(yù)成形物巻束上，例如，用注 射和注入的方法。然后，纖維預(yù)成形物在爐子或高壓釜內(nèi)進(jìn)一步處理和加壓， 直到其得到合適固結(jié)和硬化。然后從預(yù)成形物中移去心軸30，最終用戶可將該 完成的纖維預(yù)成形物用于合適的應(yīng)用中。
圖1的巻軸46和拖曳線50橫貫織物可有任何數(shù)量的不同的定向來分布拖 曳線50。僅舉例而已，巻軸46可全部沿同一平面定位，或可相對于彼此定位 以使拖曳線彼此重疊和交叉在織物18上，因此，更加平坦地和均勻地分布在 織物上?；蛘?，不釆取靜止方式，可擺動巻軸46使拖曳線50彼此交叉在織物 18上?；蛘撸到y(tǒng)10可包括任何數(shù)量的不同的巻軸46來橫貫織物18分布拖 曳線50。僅舉例而已，系統(tǒng)10可包括1至10個巻軸46,它們彼此交叉地或 平行地分布拖曳線50。可選擇巻軸46的數(shù)量和布置以便更好地對特殊類型的 應(yīng)用在特殊類型織物上施加和分布合適的壓力量。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)干織物以形成纖維預(yù)成形物的系 統(tǒng)70的前視立體圖。該系統(tǒng)70包括從巻筒22饋送到心軸30的織物18?？椢?18可以是紡織的和圖形型式的，以使織物18的片26的表面不平坦且通常不光 滑。如此型式織物的重疊層會更加可能在其間形成打褶或起皺。系統(tǒng)70包括 定位在巻筒22上方的單個巻軸74，巻軸包括從巻軸延伸到圍繞心軸30的織物 18的多個股線或拖曳線58。拖曳線58以與圖1所示系統(tǒng)10的拖曳線50相同 方式進(jìn)行操作。當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞時，拖曳線50按需要對織物18施 加壓力來圍繞在心軸30固結(jié)織物18。因為拖曳線50全從同一巻軸74中延伸 出來，所以，由拖曳線50施加的壓力沿著織物18集中和分布，從而緊緊地保 持彼此的不均勻織物層，并防止打褶?；蛘撸弦肪€50可從一個以上的巻軸 延伸出來，或每個拖曳線50從其自己的巻軸中延伸出來。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)干織物以形成纖維預(yù)成形物的系 統(tǒng)80的前視立體圖。該系統(tǒng)70像圖1和2實施例那樣包括從巻筒22饋送到 心軸30的織物18。再者，織物18可以是紡織的和圖形型式的，以使織物18 的片26的表面不平坦且通常不光滑。系統(tǒng)80包括定位在巻筒22上方的單個 巻軸84，巻軸包括從巻軸延伸到圍繞心軸30的織物18的單個寬織物片或拖曳 線58。拖曳線58可以與織物18等寬，并分別與圖1和2所示系統(tǒng)10和70的拖曳線50相同方式進(jìn)行操作。僅舉例而已，拖曳線58可以是任何類型的織 物。當(dāng)拖曳線50和織物18圍繞心軸30巻繞時，由拖曳線50施加的壓力分布 在織物18上，從而緊緊地保持彼此的不均勻織物層，并防止打褶?；蛘?，拖 曳線58可以是單個的網(wǎng)或篩，而不是材料片。或者，系統(tǒng)80可包括比圖3所 示拖曳線50細(xì)的多個拖曳線50，它們各從單獨的巻軸中延伸出來并橫貫織物 18分布。
或者，圖1-3所示各個實施例可包括厚度變化的拖曳線50。僅舉例而已， 拖曳線50可具有的寬度范圍是1/8英寸到1英尺，視諸如織物和纖維預(yù)成形物 的應(yīng)用而定。僅舉例而已，拖曳線50可具有的厚度范圍是0.001英寸到0.125 英寸，視諸如織物、纖維預(yù)成形物的應(yīng)用和/或固結(jié)纖維預(yù)成形物所需的力等因 素而定。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)干織物以形成纖維預(yù)成形物的系 統(tǒng)100的前視立體圖。該系統(tǒng)100包括織物18的巻14和帶有部分地圍繞心軸 30巻繞的織物18的心軸30。系統(tǒng)100還包括安裝在活塞108上的輥子頭104， 以使輥子頭104可定位在心軸30上方?；蛘撸佔宇^104可安裝在任何數(shù)量 的其它彈簧加載或致動的結(jié)構(gòu)上。輥子頭104包括底部116，該底部具有連接 到活塞108的頂表面120和延伸出輥子組件128的底表面124。每個輥子組件 128包括圓柱形輥子140，其可轉(zhuǎn)動地安裝在輥子框架136上，該框架136通 過彈簧132連接到底部116。輥子組件128從輥子頭104的底表面124大致垂 直地延伸。兩個端部輥子組件130以非垂直角度從輥子頭104的底表面124延 伸?；蛘?，每個輥子組件128和130對特殊應(yīng)用可根據(jù)需要以任何數(shù)量的不同 角度從輥子頭104的底表面124延伸。
圖5示出圖4輥子頭104的仰視圖。輥子組件128和130沿輥子頭104的 底表面124排列成平行的兩排144， 一排中的每個輥子組件128交迭在另一排 中相鄰輥子組件128之間的間隙148上。或者,任何數(shù)量的輥子組件128和130 對于特定應(yīng)用可根據(jù)需要沿輥子頭104的底表面124排列成任何數(shù)量的不同排 列方式、陣列、行列或定向?；蛘撸佔?40的大小可以變化。僅是舉例而已， 輥子頭104可包括至少一個從側(cè)壁152到側(cè)壁152延伸橫跨底表面124的長度 的輥子140。僅是舉例而已，輥子頭104可包括不同大小的至少兩個輥子140。
11回到圖4，在操作中，織物18通過樹脂附連到心軸30上，然后，輥子頭
104沿箭頭方向E下降到心軸30上的織物18頂上，以使輥子組件140上的諸 輥子140以大致垂直的角度配合織物18，并壓迫織物18抵靠在心軸30上。心 軸30然后沿箭頭方向B轉(zhuǎn)動，使織物18開始圍繞心軸30巻繞。當(dāng)織物18通 過心軸30和輥子頭104之間時，諸輥子140通過彈簧132和/或活塞108推靠 在織物18上，使輥子140對織物18施加壓力。端部輥子組件130的輥子140 對對織物18施加成角度的壓力。當(dāng)織物18在輥子140下方通過時，輥子140 還沿箭頭方向F轉(zhuǎn)動。因此，隨著織物圍繞心軸30巻繞，彈簧加載的輥子140 對織物18施加壓縮力，而不會致使織物18損壞地阻礙織物18前進(jìn)。由輥子 140施加的壓力固結(jié)織物，防止在織物18上形成折疊或起皺并保持織物18緊 緊地圍繞心軸30巻繞。
當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞到要求厚度時，則切斷織物18，用樹脂將織物 18的松開端固定到巻繞織物18的巻束上，并用輥子140加壓。然后，輥子頭 104沿箭頭方向G拉離織物18的巻束?？椢?8的巻束可用樹脂處理并熱處理 來完成纖維預(yù)成形物產(chǎn)品。
不管織物18的輪廓或紋理如何，輥子140都可用來對織物18施加壓力。 僅是舉例而已，圖4的織物18由于交叉織法可具有不平坦的紋理。輥子140 的尺寸和定向可使沿特定織物的輪廓滾動，并沿織物表面的"峰"和"谷"施 加壓力。對于具有特殊輪廓的每種織物，具有不同規(guī)格和定向的多個輥子140 的不同組件，可用來沿著特殊織物的表面施加合適量的壓力，以合適地固結(jié)織 物。此外，輥子140通過彈簧132和/或活塞108施加的壓力可以調(diào)整，根據(jù)織 物對特定應(yīng)用必須有的緊迫和固結(jié)程度進(jìn)行調(diào)整。
再者，在巻繞過程中，當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞時，樹脂或某些其它粘 滯物質(zhì)可添加到織物18上。輥子140施加的壓力有助于織物18的相鄰層緊緊 地粘結(jié)在一起。此外，在巻繞過程中，織物18和樹脂可以加熱，以使織物18 的交疊層彼此更好地粘結(jié)，并通過輥子140施加的壓力更好地固結(jié)。僅是舉例 而已，輥子頭104可包括加熱單元，當(dāng)織物18通過輥子140下方時，加熱單 元就對織物18提供熱量。
此外，圖4的系統(tǒng)100可包括一個以上圍繞心軸30定位的輥子頭104，以
12便沿著心軸30的不同點對巻繞的織物18施加壓力。當(dāng)織物18圍繞心軸30巻 繞時，使用多個輥子頭104，可在較長時間內(nèi)對織物18施加更多壓力，以進(jìn)一 步固結(jié)織物18。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用來固結(jié)干織物以形成纖維預(yù)成形物的系 統(tǒng)200的前視立體圖。該系統(tǒng)200包括織物18的巻14和帶有部分地圍繞心軸 30巻繞的織物18的心軸30。系統(tǒng)200還包括輥子組件204。輥子組件204包 括主輥子外殼208，該輥子外殼具有半圓形間隙212，該間隙沿著弧形側(cè)壁216 形成周界或內(nèi)輪廓214。該間隙212通常的大小能將一部分心軸30接納在主輥 子外殼208內(nèi)。主輥子外殼208安裝在靠近心軸30的軌道220上，以使主輥 子外殼208相對于心軸30滑動或其它方式移動，這樣，心軸30可定位在間隙 212內(nèi)?；蛘撸鬏佔油鈿?08可安裝在任何數(shù)量的其它機(jī)構(gòu)上，這些機(jī)構(gòu)可 用來將主輥子外殼208移動到圍繞心軸30的位置。
輥子組件204的主輥子外殼208包括一系列輥子支承件或輥子軌道222， 它們沿著側(cè)壁216的內(nèi)輪廓214安裝。每個輥子軌道222包括一排圓柱形輥子 224，它們可轉(zhuǎn)動地安裝在輥子框架228上，輥子框架通過彈簧232連接到輥 子軌道222。輥子224大致沿著側(cè)壁216的內(nèi)輪廓214定位在主輥子外殼208 內(nèi)，并可延伸通過側(cè)壁216進(jìn)入到間隙212內(nèi)。沿間隙212的內(nèi)輪廓214從主 輥子外殼208的頂端236到底端240，主輥子外殼208可包括任何數(shù)量的輥子 軌道224。輥子軌道222可具有任何數(shù)量的輥子224，它們具有不同大小和形 狀，它們延伸出來并沿側(cè)壁216的內(nèi)輪廓214定位。輥子224從輥子軌道222 大致垂直地延伸?；蛘?，對于特殊應(yīng)用，每個輥子224可根據(jù)需要以任何數(shù)量 的不同角度從輥子軌道222延伸?；蛘?，對于特殊應(yīng)用，任何數(shù)量的輥子224 可根據(jù)需要以任何數(shù)量的不同的排列方式、陣列、行列或定向沿輥子軌道222 排列?；蛘撸佔?24的大小可以變化。僅是舉例而已，輥子軌道222可包括 至少一個輥子224，其橫向于輥子軌道222的長度延伸。僅是舉例而已，輥子 軌道222可包括至少兩個不同大小的輥子224。
在操作中，織物18用粘合劑附連到心軸30，然后，輥子組件204沿箭頭 方向H沿軌道220滑動，直到心軸30被接納在間隙212內(nèi)，而輥子224以大 致垂直的角度配合心軸30和織物18。心軸30然后沿箭頭方向B轉(zhuǎn)動，使得織物18開始圍繞心軸30 —層一層地巻繞。當(dāng)織物18通過心軸30和一系列輥 子軌道222上的輥子224之間時，輥子224借助于彈簧232推靠在織物18上， 以使輥子224對織物18施加壓力。當(dāng)織物18通過輥子224下面時，輥子224 還沿箭頭方向F轉(zhuǎn)動。因此，彈簧加載的輥子224將壓縮力施加在織物18上， 而不會致使織物18損壞地阻礙織物18前進(jìn)。從主輥子外殼208的頂端236到 底端240，沿著間隙212使用多個輥子224的輥子軌道222，當(dāng)織物18在心軸 30上通過輥子組件204時，織物18反復(fù)地被加壓。如此反復(fù)地加壓就能圍繞 在心軸30緊緊地固結(jié)織物。
沿著軌道220更靠近于心軸30或更遠(yuǎn)離于心軸30來移動主輥子外殼208， 由此可調(diào)整輥子224施加在織物18上的力?；蛘?，可以其它方式調(diào)整主輥子 外殼208，從而調(diào)整輥子224施加在織物18上的壓力?；蛘撸鶕?jù)特殊織物 18所需要的固結(jié)程度，可使用不同的彈簧232通過輥子224來對織物18施加 不同的壓力量。
輥子224施加的壓力固結(jié)織物18，從而防止折疊或起皺形成在織物18內(nèi)， 并保持織物18圍繞心軸30緊緊地巻繞。當(dāng)織物18圍繞心軸30巻繞到要求厚 度時，則切斷織物18，用粘合劑將織物18的松開端固定到巻繞織物18的巻束 上，并用輥子224加壓。然后，輥子組件204在軌道220上滑離織物18的巻 束?？椢?8的巻束然后可用樹脂處理并在爐子中熱處理來完成纖維預(yù)成形物 產(chǎn)品°
在一替代的實施例中，輥子組件204可構(gòu)造成在與輥子軌道222對齊的間 隙內(nèi)接納大部分心軸30。僅是舉例而已，輥子組件204可構(gòu)造成在任何給定時 間接納大約四分之三的心軸30 (例如，通過配合大約圓柱形心軸的270度)。 心軸30被間隙接納得越多，則當(dāng)織物圍繞心軸30巻繞時，可配合織物18并 固結(jié)織物18的輥子224就越多。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的凸緣250的前視立體圖。參照圖l，在某 些應(yīng)用中，折痕或輪廓可添加到織物18,以使織物18能夠預(yù)先成形以圍繞特 殊心軸30巻繞。例如，在心軸30具有從本體34中延伸出來的輪緣38且織物 18比本體34寬的情況下，織物18可成形成圍繞本體34并沿著心軸30的內(nèi)輪 緣38的側(cè)邊進(jìn)行巻繞。參照圖7，凸緣250具有大致平的底部254，底部254
14形成有從其中延伸出來的側(cè)壁258。每個側(cè)壁258從底部254以某一角度向上 延伸。在操作中，凸緣250可與圖1-6中任何的系統(tǒng)10、 100或200 —起使用， 以在織物18饋送到心軸30上之前成形織物18。 S卩，凸緣250定位在心軸30 和輥子14之間，這樣，當(dāng)織物18從巻筒22饋送到心軸30時，織物18被拉 到凸緣250上。側(cè)壁258配合織物18而沿織物18形成折痕，這樣，當(dāng)織物18 圍繞心軸30巻繞時，使織物18成形為沿心軸30的本體34和輪緣38配合。
與圍繞心軸巻繞干織物來形成纖維預(yù)成形物的傳統(tǒng)方法和系統(tǒng)相比，本發(fā) 明諸實施例提供了許多益處。當(dāng)織物圍繞心軸巻繞時，這些實施例對織物施加 壓力并固結(jié)織物，而無需停止巻繞過程來真空地去除織物巻束的松弛。因此， 在準(zhǔn)備圓柱形纖維預(yù)成形物過程中，這些實施例節(jié)省了相當(dāng)?shù)臅r間、金錢、材 料、能量和勞動力。例如，通常使用真空去松弛的方法需花30天制造的纖維 預(yù)成形物，使用本發(fā)明實施例只需大約2-3天就可制造好。
盡管已經(jīng)參照某些實施例描述了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會 理解到，可作出各種變化并可用等同物替代而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，還 可對本發(fā)明技術(shù)作出許多修改來適應(yīng)特殊的應(yīng)用情形或材料而不脫離本發(fā)明 的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所揭示的特殊實施例，相反，本發(fā)明將包括落 入附后權(quán)利要求書范圍之內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于圍繞心軸卷繞織物的系統(tǒng)，包括織物的片；構(gòu)造成接納所述織物的心軸；以及至少一個拖曳線，其中，所述織物的所述片固定到所述心軸上，而所述拖曳線固定到所述織物和心軸中的一個上，所述心軸轉(zhuǎn)動以使所述織物和所述拖曳線圍繞所述心軸卷繞，所述拖曳線構(gòu)造成在所述織物圍繞所述心軸卷繞時對所述織物施加壓力。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括張緊機(jī)構(gòu)，所述張緊機(jī) 構(gòu)配合所述拖曳線，并對所述拖曳線施加張力，以使所述拖曳線對所述織物施 加壓力。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拖曳線承載在巻軸上，當(dāng) 所述拖曳線圍繞所述心軸巻繞時，所述拖曳線從所述巻軸中拉出。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述織物的片承載在巻筒上， 當(dāng)所述織物圍繞所述心軸巻繞時，所述織物從所述巻筒中拉出。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拖曳線用樹脂固定到所述 織物。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拖曳線是纖維股線和織物 片中的一種。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括多個拖曳線。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，將樹脂添加到所述織物上，以 當(dāng)所述織物圍繞所述心軸巻繞時，將多層所述織物固定在一起。
9. 一種用于圍繞心軸巻繞織物的系統(tǒng)，包括 織物的片；構(gòu)造成接納所述織物的心軸，其中，所述織物的所述片固定到所述心軸， 所述心軸轉(zhuǎn)動以使所述織物圍繞所述心軸巻繞；以及輥子頭，所述輥子頭包括至少一個附連至其的彈簧加載的輥子，其中，所 述輥子頭構(gòu)造成圍繞所述心軸定位，以使所述輥子轉(zhuǎn)動地配合所述心軸上的所述織物，并在所述織物圍繞所述心軸巻繞時對所述織物施加壓力。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子連接到彈簧。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子頭包括多個輥子。
12. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括多個所述輥子頭，所述輥子頭圍繞所述心軸定位以配合所述織物并對所述織物施加壓力。
13. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子頭安裝在彈簧加 載的裝置上。
14. 一種用于圍繞心軸巻繞織物的系統(tǒng)，包括 織物的片；構(gòu)造成接納所述織物的心軸，其中，所述織物的所述片固定到所述心軸， 所述心軸轉(zhuǎn)動以使所述織物圍繞所述心軸巻繞；以及輥子組件，所述輥子組件形成構(gòu)造成接納所述心軸的間隙，并包括至少一 個沿所述間隙的輥子支承件，所述輥子支承件承載至少一個附連至其的彈簧加 載的輥子，其中，所述輥子組件構(gòu)造成圍繞所述心軸定位，以使所述心軸被接納在所述間隙內(nèi)，并使所述輥子轉(zhuǎn)動地配合所述心軸上的所述織物，并在所述 織物圍繞所述心軸巻繞時對所述織物施加壓力。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子支承件是承載 多個輥子的軌道。
16. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子組件包括多個 輥子支承件，所述輥子支承件承載沿所述間隙周界定位的輥子，以在所述織物 圍繞所述心軸巻繞時，使所述輥子配合所述織物。
17. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輥子通過彈簧連接 到所述輥子支承件。
18. —種用于圍繞心軸巻繞織物的方法，包括 提供織物的巻筒；提供心軸；從所述巻筒中取出一部分所述織物并將所述織物固定到所述心軸上； 轉(zhuǎn)動所述心軸以使所述織物圍繞所述心軸巻繞；以及 在所述織物圍繞所述心軸巻繞時對所述織物施加壓力以圍繞所述心軸固結(jié)所述織物。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述施加壓力的步驟包括將拖曳線固定到所述織物和所述心軸中的一個上； 圍繞帶有所述織物的所述心軸巻繞所述拖曳線；以及對所述拖曳線施加張力，以在所述織物圍繞所述心軸巻繞時，使所述拖曳 線對所述織物施加壓力。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述施加壓力的步驟包括提供至少一個彈簧加載的輥子；以及圍繞所述心軸定位所述輥子，以使所述輥子轉(zhuǎn)動地配合所述心軸上的所述 織物，并在所述織物圍繞所述心軸巻繞時對所述織物施加壓力。
全文摘要
用于圍繞心軸卷繞織物的系統(tǒng)和方法包括提供織物的卷筒和心軸，從卷筒中移出一部分織物并將織物固定到心軸，轉(zhuǎn)動心軸以使織物圍繞心軸卷繞，以及在織物圍繞心軸卷繞時對織物施加壓力以圍繞心軸固結(jié)織物。
文檔編號B65H18/00GK101479175SQ200780024632
公開日2009年7月8日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者J·R·蘭德爾, P·斯皮克, R·E·貝克, S·?？颂? S·路普, T·K·彼得斯 申請人:Gkn西地航空宇宙股份有限公司