具有兩個(gè)輥的雙向纖維施加頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造由復(fù)合材料制成的部件的纖維施加頭，且更具體地涉及一種包括用于沿兩個(gè)相反方向施加纖維的兩個(gè)輥的雙向纖維施加頭。本發(fā)明還涉及一種用于通過相應(yīng)的施加頭來制造復(fù)合材料部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已有公知的纖維施加機(jī)，通過在鋪砌(layup)工具(例如陽模或陰模)上的接觸，而施加由拖曳型的、干燥的或者浸漬有熱硬化性樹脂或熱塑樹脂(特別是由多根碳絲或碳線所組成的碳纖維)的一個(gè)或多個(gè)扁平連續(xù)纖維形成的寬帶。
[0003]這些纖維施加機(jī)典型地包括用于使纖維施加頭移位的系統(tǒng)，所述施加頭包括意圖接觸模具以施加所述帶的施料輥，和用于在所述輥上引導(dǎo)一根或幾根所施加的纖維的引導(dǎo)系統(tǒng)。
[0004]在由幾根纖維所形成的帶的情況下，這些施加機(jī)(也稱為纖維鋪放機(jī))的引導(dǎo)系統(tǒng)使得這些纖維以帶的形式在輥上處于大致邊緣對(duì)邊緣的位置。如專利文件W02008132299中具體描述地，引導(dǎo)系統(tǒng)典型地包括第一器件和第二器件，該第一器件和該第二器件沿著從上游至下游彼此接近的兩個(gè)引導(dǎo)平面以錯(cuò)開行的形式布置，從而將纖維以兩層纖維的形式朝向輥引導(dǎo)，這些引導(dǎo)器件包括如在三塊板的組裝界面處形成的通道。所述頭進(jìn)一步包括用于分別切割每一根纖維的切割器件，以及重定路徑器件，該重定路徑器件用于為每一根新切割的纖維重定路徑以便能夠在任意時(shí)刻停止且重新開始帶的施加，以及選擇帶的寬度。
[0005]在第一帶沿一方向施加之后，平行于第一帶的下一帶的施加在已執(zhí)行頭的180°旋轉(zhuǎn)后典型地沿相反方向?qū)嵤蛟谝咽诡^回返到第一帶的開始點(diǎn)后典型地沿與第一帶相同的方向?qū)嵤?。頭在兩帶的施加之間的這些移位操作顯著地增加用于鋪砌纖維的時(shí)間。
[0006]為了減少此鋪砌時(shí)間，存在已知的所謂的雙向、允許纖維沿兩個(gè)相反方向施加的頭。已具體在專利文件US2005/0061422中提出了一種施加頭，其包括彼此獨(dú)立的、對(duì)稱地布置在施料輥的任一側(cè)上的兩個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)，用于通過使用一個(gè)或另一個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)來沿兩個(gè)相反方向施加帶。這種配備有兩個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)的頭(每個(gè)系統(tǒng)與其各自的切割系統(tǒng)和重定路徑系統(tǒng)相關(guān)聯(lián))證實(shí)是不靈便且沉重的，這限制了鋪砌纖維的速度且不允許纖維施加在具有大的凸面和/凹面的模具上。另外，每個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)必須與不同的纖維存儲(chǔ)器件關(guān)聯(lián)，這增加了施加機(jī)的復(fù)雜性。
[0007]同樣已具體在專利文件US2009/0139654中提出了一種頭，其配備有引導(dǎo)系統(tǒng)，該引導(dǎo)系統(tǒng)包括用于每根纖維的、能夠在第一位置和第二位置之間移動(dòng)以使纖維處于輥的一側(cè)或另一側(cè)的引導(dǎo)元件，每個(gè)引導(dǎo)元件均通過其各自的致動(dòng)系統(tǒng)而在其兩個(gè)位置之間被操縱。這些引導(dǎo)系統(tǒng)是復(fù)雜且龐大的，且需要幾個(gè)分離的輥。帶的兩個(gè)鄰近的纖維必須由不同輥(每個(gè)輥與其自己的引導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)聯(lián))來施加且在施加方向上彼此偏離。由此產(chǎn)生的頭還具有大尺寸，以至于不能夠用于制造具有大的凸面或凹面的部件。
[0008]具體已在專利文件FR 2 982 793中提出了一種雙向施加頭，其包括相對(duì)于主引導(dǎo)系統(tǒng)在第一位置和第二位置之間可移動(dòng)地安裝的施料輥，在所述第一位置中，所述帶由主引導(dǎo)系統(tǒng)在輥的圓柱狀表面的第一部分上引導(dǎo)，以便通過輥沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)所述帶的施加，在所述第二位置中，所述帶在輥的圓柱狀表面的第二部分上被引導(dǎo)，以便所述帶的施加通過輥沿第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。這些在設(shè)計(jì)和施行上簡(jiǎn)單且尺寸小的雙向頭保證纖維施加速度基本上與單一方向頭的纖維施加速度相似，且能夠減少鋪砌時(shí)間。然而，一些棍，特別是由撓性材料制成的棍，在它們沿其沒有意圖旋轉(zhuǎn)的方向使用時(shí)，傾向于更快地劣化或具有不可控制的變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提出一種旨在克服至少一個(gè)前述缺點(diǎn)的新的解決方案，并且尤其旨在至少限制鋪砌時(shí)間。
[0010]為此，本發(fā)明提供了一種用于制造由復(fù)合材料制成的部件的纖維施加頭，其包括至少一個(gè)施料輥以及用于將進(jìn)入所述頭內(nèi)的至少一根纖維引向所述施料輥的主引導(dǎo)系統(tǒng)，其中，優(yōu)選地通過所述輥緊靠所述模具的表面的接觸或緊靠先前施加在所述模具的所述表面上的一個(gè)或更多個(gè)帶的接觸，所述至少一個(gè)施料輥將由一根或多根纖維形成的帶施加在模具的施加表面上，其特征在于，所述頭包括包含第一輥和第二輥的兩個(gè)施料輥，每一個(gè)輥均相對(duì)于所述主引導(dǎo)系統(tǒng)可動(dòng)地安裝在至少活動(dòng)位置與非活動(dòng)位置之間，在所述活動(dòng)位置中，所述帶能夠由所述主引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)在所述輥上，以便帶的施加由所述輥實(shí)施，在所述非活動(dòng)位置中，所述輥遠(yuǎn)離所述主引導(dǎo)系統(tǒng)而不與帶接觸，所述頭包括致動(dòng)系統(tǒng)，其是自動(dòng)的或手動(dòng)的，優(yōu)選是自動(dòng)的，所述致動(dòng)系統(tǒng)能夠使第一輥處于所述活動(dòng)位置并使第二輥處于所述非活動(dòng)位置以借助所述第一輥來沿第一方向施加帶，并且能夠使第一輥處于所述非活動(dòng)位置并使第二輥處于所述活動(dòng)位置以借助所述第二輥來沿與所述第一方向相反的第二方向來施加帶。
[0011]依照本發(fā)明，頭包括兩個(gè)施料輥，一個(gè)用于所述頭的一個(gè)使用方向。當(dāng)使用一個(gè)輥時(shí)，其在低的活動(dòng)位置中被操縱，而另一個(gè)輥在離主引導(dǎo)系統(tǒng)一定距離的高的非活動(dòng)位置，使得不會(huì)限制所述頭相對(duì)于施加表面(也稱作鋪砌表面)的傾斜角度，并且允許在例如具有大的凹面和/或斜面的復(fù)雜表面上鋪砌。
[0012]輥相對(duì)于主引導(dǎo)系統(tǒng)的可動(dòng)安裝能夠被容易地執(zhí)行，并且提供了在設(shè)計(jì)和實(shí)行上簡(jiǎn)單、尺寸小并確保纖維施加速度基本上與單一方向頭的纖維施加速度相似的雙向頭。
[0013]除了獲得用于在不需要所述頭反向的情況下沿兩個(gè)相反方向鋪砌纖維的雙向頭之外，具有兩個(gè)輥的所述頭具有許多其他的優(yōu)勢(shì)。
[0014]具體在鋪砌預(yù)先浸漬有熱塑性樹脂或包含熱塑性黏合物的纖維的情況下，通常借助加熱實(shí)施纖維的鋪砌。在鋪砌期間，輥傾向于升高溫度，該溫度的增加導(dǎo)致輥的劣化。通過改變鋪砌所用的輥，處于非活動(dòng)位置的未使用輥有時(shí)間來冷卻，依照本發(fā)明的兩個(gè)輥頭限制了這些溫度的增加，而沒有增加鋪砌的時(shí)間。而且，也能夠設(shè)置冷卻器件，以改善對(duì)處于非活動(dòng)位置的每一個(gè)輥的冷卻，這些冷卻器件例如能夠沿著處于非活動(dòng)位置的每一個(gè)輥的方向輸送氣流。由此，依照本發(fā)明的頭的輥較小地劣化，所述頭需要輥較小地改變，而引起較短的鋪砌時(shí)間。
[0015]依照鋪砌表面，能夠使用不同類型的輥，特別是由或多或少地具有一定硬度的可變形材料制成的輥。典型地，當(dāng)鋪砌表面存在明顯的凹面或凸面時(shí)，使用更柔韌的輥，以便輥能夠更多地變形且使其本身在其整個(gè)寬度上適合該表面。這與當(dāng)鋪砌表面包括蜂窩型插入部時(shí)相同，以便避免該蜂窩在鋪砌期間變形。依照本發(fā)明的頭能夠配備有不同類型的輥，且尤其是不同硬度的輥，以便所述頭能夠在不需要改變輥的情況下被用于鋪砌不同部件，或所述頭能夠被用于鋪砌相同的部件，但是通過使用第一撓性輥用于具有斜面的、大凹面的、大凸面的和/或蜂窩的區(qū)域而使用第二較小撓性輥用于部件的較平坦區(qū)域以依照待鋪砌的部件的區(qū)域改變輥。
[0016]而且，依照所鋪砌的纖維類型以及所使用的加熱類型，有必要使用不同的輥。
[0017]依照本發(fā)明的頭還能夠與不同長(zhǎng)度的輥聯(lián)用，以使輥的長(zhǎng)度適于鋪砌帶的寬度，也就是說，構(gòu)成所放置的帶的纖維的數(shù)量。例如，所述頭為所謂的16根纖維頭，其包括能夠?qū)崿F(xiàn)16根纖維的帶的鋪砌的主引導(dǎo)系統(tǒng)。所述頭配備有不同長(zhǎng)度的輥，短輥與8根纖維的帶對(duì)應(yīng)而長(zhǎng)輥與16根纖維的帶對(duì)應(yīng)，以便所述頭能夠在不需要改變輥的情況下被用于鋪砌不同部件，或所述頭能夠被用于鋪砌相同的部件，但是通過使用最短輥用于具有如斜面的復(fù)雜表面區(qū)域而使用第二最長(zhǎng)輥用于部件的較平坦的區(qū)域以依照待鋪砌的部件的區(qū)域來改變輥。
[0018]將輥放置在遠(yuǎn)離主引導(dǎo)系統(tǒng)的非活動(dòng)位置進(jìn)一步允許容易進(jìn)入所述引導(dǎo)系統(tǒng)，以及可能的纖維切割模塊件、重定路徑模塊件和阻擋模塊件，來實(shí)施維修操作。主引導(dǎo)系統(tǒng)例如固定地安裝在頭的支撐元件上，且輥在所述支撐元件上或在所述引導(dǎo)系統(tǒng)上可動(dòng)地安裝在其兩個(gè)位置之間。依照一個(gè)實(shí)施例，所述頭包括支撐結(jié)構(gòu)，通過所述支撐結(jié)構(gòu)，所述頭能夠固定至移位系統(tǒng)，具體地為機(jī)器人端的腕部，并且所述支撐元件以平移可動(dòng)方式安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)上，且通過至少一個(gè)壓實(shí)缸在一個(gè)方向上彈性地偏置。
[0019]依照一個(gè)實(shí)施例，每一個(gè)施料輥繞布置于其旋轉(zhuǎn)軸線