本發(fā)明涉及一種配備有特定張力限制系統(tǒng)的纖維涂覆機(jī)械，以及通過這種機(jī)械制造復(fù)合材料部件的方法。

背景技術(shù)：

1、已知的是，特別是在專利文獻(xiàn)wo2006/092514中，一種纖維涂覆機(jī)械，用于在鋪放表面(諸如陽?；蛘哧幠５谋砻?上自動(dòng)鋪放由一個(gè)以上的纖維形成的寬帶，特別是帶狀類型的扁平連續(xù)纖維，通常稱為絲束，特別是由大量碳絲或者細(xì)絲組成的碳纖維。

2、這些機(jī)械通常稱為纖維鋪放機(jī)械，通常包括纖維涂覆頭，所述纖維涂覆頭包括固定部和活動(dòng)部，所述活動(dòng)部包括涂覆輥和導(dǎo)向系統(tǒng)，所述涂覆輥用于將至少一個(gè)纖維(特別是由一個(gè)以上的纖維形成的帶)涂覆在涂覆表面上，所述導(dǎo)向系統(tǒng)用于將至少一個(gè)纖維沿著導(dǎo)向平面朝向所述涂覆輥導(dǎo)向，并且針對(duì)每個(gè)纖維包括纖維切割系統(tǒng)、纖維改道系統(tǒng)(fibre?rerouting?system)以及纖維夾緊系統(tǒng)?；顒?dòng)部能夠滑動(dòng)地安裝在固定部上，并且由至少一個(gè)壓緊起重器偏置。這些機(jī)械還包括纖維存貯裝置，諸如遠(yuǎn)程線軸架，用于將纖維從所述存貯裝置輸送至頭部的輸送裝置，以及能夠例如使頭部相對(duì)于鋪放表面移位的移位系統(tǒng)。

3、輸送裝置能夠包括柔性管，每個(gè)柔性管能夠在其內(nèi)部通道中接收纖維，并且優(yōu)選地設(shè)置有至少一個(gè)縱向柔性葉片，所述至少一個(gè)縱向柔性葉片基本上平行于柔性管的內(nèi)部通道中接收的纖維的運(yùn)送的平面布置。這種柔性管組成設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊并且成本低的輸送裝置，使得能夠?qū)崿F(xiàn)高的移動(dòng)速度、使存貯裝置從移位系統(tǒng)偏移、使纖維與外部隔離并且簡(jiǎn)化涂覆頭的移位系統(tǒng)，特別是使用諸如標(biāo)準(zhǔn)六軸機(jī)械手類型的多關(guān)節(jié)臂的移位系統(tǒng)。

4、為了限制纖維中的張力，在上述專利文獻(xiàn)中建議設(shè)置至少一個(gè)張力限制系統(tǒng)，其布置在纖維存貯裝置與涂覆頭之間，所述張力限制系統(tǒng)包括至少兩個(gè)彼此平行的柱體，多個(gè)纖維能夠部分地纏繞在所述至少兩個(gè)柱體上，以及用于驅(qū)動(dòng)所述柱體以基本上相同的速度旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。所述驅(qū)動(dòng)裝置由機(jī)械控制單元控制，使得柱體的圓周速度大于涂覆輥處的纖維移動(dòng)速度，以在來自存貯裝置的纖維上施加拉力，從而對(duì)涂覆輥處的纖維繃緊張力(take-up?tension)進(jìn)行限制，而不管纖維移動(dòng)速度如何。張力限制系統(tǒng)通常被放置在筒子架中或者筒子架出口處，或者沿著由運(yùn)輸裝置限定的纖維路徑放置在存貯裝置與頭部之間。這種張力限制系統(tǒng)使得能夠利用單個(gè)控制系統(tǒng)，對(duì)于在涂覆頭處以不同速度運(yùn)行的纖維，對(duì)纖維的幾個(gè)線軸或者幾個(gè)球進(jìn)行拆卷。張力限制系統(tǒng)使纖維的張力在涂覆輥處降低，而與纖維的速度無關(guān)。

5、目前可用的帶有這種張力限制系統(tǒng)的機(jī)械使一個(gè)以上的纖維能夠以低張力被涂覆。然而，這種低殘余張力能夠?qū)︿伔刨|(zhì)量產(chǎn)生不利影響，尤其是當(dāng)在高速下實(shí)施鋪放時(shí)，并且更特別地當(dāng)在高速下對(duì)運(yùn)行中的纖維進(jìn)行切割和改道時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供克服上述缺點(diǎn)的技術(shù)方案。

2、為此，本發(fā)明提出一種纖維涂覆機(jī)械，其用于制造復(fù)合材料部件，包括-纖維涂覆頭，所述纖維涂覆頭包括支撐結(jié)構(gòu)或者固定部和活動(dòng)部，所述活動(dòng)部包括

3、-壓緊系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)涂覆輥，所述至少一個(gè)涂覆輥用于將特別是以由一個(gè)以上的纖維形成的帶的形式將至少一個(gè)纖維涂覆在涂覆表面上，

4、-導(dǎo)向系統(tǒng)，其用于沿著導(dǎo)向平面將至少一個(gè)纖維朝向所述涂覆輥導(dǎo)向，以及

5、-纖維切割系統(tǒng)和纖維改道系統(tǒng)，以及優(yōu)選地纖維夾緊系統(tǒng)，

6、所述活動(dòng)部沿著滑動(dòng)平面能夠滑動(dòng)地安裝在所述固定部上，并且被安裝在所述固定部與所述活動(dòng)部之間的至少一個(gè)壓緊起重器偏置，

7、所述機(jī)械還包括張力限制系統(tǒng)，所述張力限制系統(tǒng)包括至少一個(gè)柱體和驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)纖維能夠被至少部分地纏繞在所述至少一個(gè)柱體上，所述驅(qū)動(dòng)裝置能夠驅(qū)動(dòng)所述柱體旋轉(zhuǎn)，使得所述柱體的圓周速度大于頭部中的纖維的移動(dòng)速度，

8、其特征在于，所述張力限制系統(tǒng)相對(duì)于頭部中的纖維的前進(jìn)方向在所述導(dǎo)向系統(tǒng)的上游安裝在所述涂覆頭的所述活動(dòng)部上。

9、根據(jù)本發(fā)明，張力限制系統(tǒng)安裝在頭部的移動(dòng)部上，盡可能靠近改道系統(tǒng)、切割系統(tǒng)以及壓緊系統(tǒng)，優(yōu)選在張力限制系統(tǒng)與壓緊系統(tǒng)之間沒有插入中間返回系統(tǒng)，使得鋪放期間的纖維張力盡可能低。頭部中這種非常低的纖維張力使得能夠以高鋪放速度(例如，超過1m/s)實(shí)現(xiàn)纖維端部的精確定位，特別是在運(yùn)行中的纖維切割和/或纖維改道期間。低纖維張力避免了諸如纖維的改道期間的滑動(dòng)的問題，并且因此使得能夠精確定位纖維端部。這種低纖維張力還使得能夠通過纖維平面中的高曲率(通常稱作“引導(dǎo)(steering)”)提高纖維鋪放能力。在能夠涂覆纖維帶的頭部的情況下，因此位于移動(dòng)部上的張力限制系統(tǒng)使得能夠在涂覆輥處對(duì)于所有纖維具有大致相同的纖維張力，因此確保最佳的帶鋪放質(zhì)量。

10、根據(jù)實(shí)施例，所述張力限制系統(tǒng)安裝在涂覆頭的活動(dòng)部上，使得沿著由導(dǎo)向系統(tǒng)限定的所述導(dǎo)向平面布置離開張力限制系統(tǒng)的纖維。

11、根據(jù)實(shí)施例，在打算用于涂覆由若干纖維形成的帶的機(jī)械的情況下，所述導(dǎo)向系統(tǒng)適于將多個(gè)纖維以帶的形式朝向涂覆輥導(dǎo)向，導(dǎo)向系統(tǒng)包括以交錯(cuò)方式布置的第一和第二導(dǎo)向裝置，以將纖維以兩束的形式沿著從上游到下游彼此接近的兩個(gè)導(dǎo)向平面朝向涂覆輥導(dǎo)向，所述張力限制系統(tǒng)包括至少一個(gè)柱體(優(yōu)選至少兩個(gè)柱體，第一束纖維經(jīng)過所述至少兩個(gè)柱體)的第一組件和至少一個(gè)柱體(優(yōu)選至少兩個(gè)柱體，第二束纖維經(jīng)過所述至少兩個(gè)柱體)的第二組件，第一束纖維優(yōu)選布置在第一導(dǎo)向平面中的第一組件的出口處，并且第二束纖維布置在第二導(dǎo)向平面中的第二組件的出口處。根據(jù)本發(fā)明的張力限制系統(tǒng)有益地使得能夠限制帶的纖維之間的張力差異，并且因此保證良好的鋪放質(zhì)量。

12、根據(jù)實(shí)施例，導(dǎo)向裝置包括意在分別單獨(dú)地接收第一束和第二束纖維的第一通道和第二通道，優(yōu)選地，所述第一通道形成在第一外板與中心板之間的組裝界面處，并且所述第二通道形成在所述中心板與第二外板之間的組裝界面處。

13、根據(jù)實(shí)施例，針對(duì)每個(gè)纖維，改道系統(tǒng)包括反向輥(counter-roller)，所述反向輥由致動(dòng)系統(tǒng)(例如，氣動(dòng)起重器)在靜止位置與活動(dòng)位置之間致動(dòng)，以將纖維壓在至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥上，所述驅(qū)動(dòng)輥和張力限制系統(tǒng)的柱體能夠由優(yōu)選安裝在移動(dòng)部上的共用的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)經(jīng)由傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使得柱體的圓周速度比驅(qū)動(dòng)輥的圓周速度大，優(yōu)選大至少5％，例如，約20％。通過設(shè)置適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)裝置來獲得柱體和驅(qū)動(dòng)輥的所需的圓周速度，將張力限制系統(tǒng)安裝在移動(dòng)部上有益地使得能夠?qū)⒏牡老到y(tǒng)的馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)柱體。該技術(shù)方案使得能夠簡(jiǎn)化柱體的速度控制，避免在移動(dòng)部上嵌入第二馬達(dá)，并且因此提供具有小的整體尺寸和減輕的重量的張力限制系統(tǒng)。

14、所述傳動(dòng)裝置包括，例如，一個(gè)以上的帶和/或一個(gè)以上的齒輪系統(tǒng)，以及可選的返回輥，所述一個(gè)以上的帶和/或一個(gè)以上的齒輪系統(tǒng)和與每個(gè)柱體相關(guān)聯(lián)的齒輪、與驅(qū)動(dòng)輥相關(guān)聯(lián)的小齒輪以及與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的軸相關(guān)聯(lián)的一個(gè)以上的小齒輪嚙合。

15、在打算用于若干纖維的涂覆的機(jī)械的情況下，改道系統(tǒng)包括第一改道裝置和第二改道裝置，所述第一改道裝置包括至少一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)輥和反向輥，其由致動(dòng)系統(tǒng)在靜止位置與活動(dòng)位置之間致動(dòng)，以將第一束纖維單獨(dú)壓在所述第一驅(qū)動(dòng)輥上，所述第二改道裝置包括至少一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)輥和反向輥，其由致動(dòng)系統(tǒng)在靜止位置與活動(dòng)位置之間致動(dòng)，以將第二束纖維單獨(dú)壓在所述第二驅(qū)動(dòng)輥上，驅(qū)動(dòng)輥由共用的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。

16、機(jī)械還可以包括：纖維存貯裝置，諸如遠(yuǎn)離頭部或者安裝在與頭部的固定部一體的支架上的線軸架；用于將纖維從存貯裝置輸送至頭部的輸送裝置；以及適于實(shí)現(xiàn)頭部相對(duì)于鋪放表面的相對(duì)移位的移位系統(tǒng)，尤其是能夠使頭部移位。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，輸送裝置包括至少一個(gè)柔性輸送管，每個(gè)輸送管能夠在其內(nèi)部通道中接收纖維。

17、在實(shí)施例中，優(yōu)選地當(dāng)存貯裝置遠(yuǎn)離頭部，并且輸送裝置包括一個(gè)以上的輸送管時(shí)，機(jī)械包括第二張力限制系統(tǒng)，所述第二張力限制系統(tǒng)布置在能夠?qū)⒁粋€(gè)以上的纖維從存貯裝置輸送至涂覆頭的輸送裝置的上游。該第二張力限制系統(tǒng)使得能夠在纖維進(jìn)入輸送管之前有效地降低纖維的張力，并且因此保證纖維在管中的高效輸送，以及在輸送管的出口處的低纖維張力。通過安裝在頭部的移動(dòng)部上的根據(jù)本發(fā)明的張力限制系統(tǒng)，特別是通過減小整體尺寸(包括減少柱體的數(shù)量，例如針對(duì)每個(gè)纖維只有兩個(gè)柱體)的張力限制系統(tǒng)，能夠有效地降低管的出口處的低纖維張力，并且使纖維彼此一致。

18、根據(jù)在由申請(qǐng)人于2021年12月23日提交的申請(qǐng)fr2114113中描述的實(shí)施例，針對(duì)每個(gè)纖維，圍繞每個(gè)柱體安裝帶，使得帶插到每個(gè)纖維與所述柱體之間，每個(gè)帶能夠粘附到纖維上，并且依據(jù)纖維施加在帶上的壓力而或多或少地由柱體驅(qū)動(dòng)。為了限制帶與柱體之間接觸的角部，優(yōu)選地，每個(gè)帶安裝在部分由所述柱體和互補(bǔ)部件形成的滑動(dòng)路徑上的環(huán)中，互補(bǔ)部件是新月形的，固定地圍繞柱體安裝，使得所述互補(bǔ)部件的端部切向裝配到所述柱體上。優(yōu)選地，通常為c形的導(dǎo)向凸緣能夠卡扣裝配安裝在所述柱體和所述中間部件上，使得每個(gè)纖維和每個(gè)帶在兩個(gè)凸緣之間被導(dǎo)向，每個(gè)凸緣在每個(gè)端部包括至少一個(gè)能夠彈性卡扣裝配到中間部件的凹部中的凸片。在該實(shí)施例中，凸緣能夠容易地拆卸以進(jìn)行更換或者使帶能夠被更換。

19、本發(fā)明的另一個(gè)目的為一種制造復(fù)合材料部件的方法，包括將連續(xù)纖維涂覆到涂覆表面上，其特征在于，纖維的涂覆是通過如前所述的纖維涂覆機(jī)械，根據(jù)鋪放軌跡通過涂覆頭相對(duì)于鋪放表面的相對(duì)移位來實(shí)施的。