專利名稱：包括用于切割單根纖維的系統(tǒng)的纖維涂敷頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂敷纖維以便制造復(fù)合材料的部件的頭，尤其涉及一種 具有特殊的纖維切割系統(tǒng)的纖維涂敷頭。
背景技術(shù)：
已知通常稱為纖維布置機的纖維涂敷機，用于由若干帶狀、充滿樹脂的 扁平纖維尤其是充滿熱固或熱塑樹脂的碳纖維形成的寬條帶的陽模或陰模。 這些機器包括用于移動纖維涂敷頭的系統(tǒng)、纖維存儲器件，以及用于將纖維 從所述存儲器件運送到涂敷頭的器件。
尤其如在國際申請WO2006092514中描述的，傳統(tǒng)的纖維布置頭包括 涂敷滾子，其用于與模具接觸以便涂敷條帶；用于引導(dǎo)在所述涂敷滾子上的 纖維的器件；切割器件，其用于單獨地切割滾子上游的每根纖維；以及所述 切割器件上游的改線器件，其用于使剛被切割的每根纖維改線，以便能夠隨 時停止和重新開始條帶的涂敷，并且選擇條帶的寬度。導(dǎo)向器件包括導(dǎo)管或 帶輪的兩個系統(tǒng)，沿從下游到上游變得彼此靠近的兩個導(dǎo)向面將所述導(dǎo)管或 帶輪的兩個系統(tǒng)布置為交錯排，以便分別將兩層纖維或兩束纖維導(dǎo)向滾子。 對于每根纖維，切割器件包括由氣動千斤頂啟動并且面向固定的計數(shù)工具放 置的平面刀片，而改線器件包括由千斤頂啟動并且面向驅(qū)動滾子放置的反推 滾子(kicking roller)。第一層的刀片和反推滾子以及它們關(guān)聯(lián)的啟動千斤頂 位于滾子一側(cè)，換句話說，位于纖維相對于使用中的頭的向前運動的下游， 而另一層的刀片和反推滾子以及它們關(guān)聯(lián)的啟動千斤頂位于纖維的上游。
上游的啟動千斤頂必須相對于涂敷滾子向上放置在足夠高的位置，使得 頭能夠被用在不同的凹面上，尤其是在鋪放表面與從導(dǎo)向器件中露出的纖維 條帶之間具有小沖角。對兩個層而言以距滾子實質(zhì)上相同的距離切割纖維， 以便能夠簡化所有啟動千斤頂?shù)奶幚恚瑥亩鴥?yōu)化頭的精度和可靠性。因此下 游的千斤頂位于與上游千斤頂一樣高的位置。所述啟動千斤頂?shù)牟贾孟拗屏藘?yōu)化頭的緊密性的可能性，并且還限制了頭能夠被改線，以便獲得例如具有 盡可能對齊刀刃的纖維的條帶的起始端的精度。
為了阻止纖維移動，阻止器件設(shè)置為單獨地阻止剛被切割的每根纖維。 這些阻止器件通常位于改線器件的上游并且包括它們本身的啟動千斤頂。除 空間需求的問題以外，還難以控制這些新的啟動千斤頂，它們需要復(fù)雜且精 確的控制系統(tǒng)以便保證阻止剛被切割的每根纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旨在克服上述缺點中的至少一個的方案，從而 尤其是優(yōu)化纖維布置頭的緊密性，同時保證切割、改線和/或阻止纖維的良好 可靠性。
為此，本發(fā)明的目的是一種安裝在位移系統(tǒng)的端部以便涂敷到由若干纖 維形成的寬條帶的表面上的纖維涂敷頭，所述纖維涂敷頭包括 涂敷滾子，其用于以條帶的方式來涂敷纖維， 用于引導(dǎo)在所述滾子上的纖維的器件，以及
切割器件，其能夠在所述涂敷滾子相對于所述纖維的向前運動的方向的 上游切割所述纖維，所述切割器件包括在靜止位置與啟動切割位置之間由啟 動系統(tǒng)啟動的刀片，
其特征在于，所述刀片和相關(guān)的啟動系統(tǒng)均位于所述滾子相對于所述纖 維的一側(cè)上，使得所述刀片面向所述纖維正對所述滾子的表面放置。
根據(jù)本發(fā)明，刀片及其諸如氣動千斤頂?shù)南嚓P(guān)的啟動系統(tǒng)均位于相同側(cè) 上，在正對加工表面的纖維表面的相對側(cè)上。所述切割器件的布置使得盡可 能靠近滾子來切割纖維，從而在使纖維改線時限制松弛(slack)量，同時在 加工表面與從導(dǎo)向器件中露出的纖維條帶之間設(shè)置小沖角。
根據(jù)一個實施方式，所述導(dǎo)向器件包括第一和第二導(dǎo)向器件，沿從下游 到上游變得彼此靠近的兩個導(dǎo)向面將所述第一和第二導(dǎo)向器件布置為交錯 排，以便以兩層纖維的形式將所述纖維導(dǎo)向所述滾子，并且其中，所述切割
器件包括第一切割器件以及第二切割器件所述第一切割器件的刀片能夠單 獨地切割由所述第一導(dǎo)向器件引導(dǎo)的第一層纖維，而所述第二切割器件的刀 片能夠單獨地切割由所述第二導(dǎo)向器件引導(dǎo)的第二層纖維，同時在所述第一 導(dǎo)向器件之間穿過。根據(jù)一個特性，沿相對于彼此以與所述兩個導(dǎo)向面之間的角度實質(zhì)上相 等的角度傾斜的兩個平面將所述第一切割器件的所述刀片和所述第二器件的 所述刀片布置為交錯排，以便實質(zhì)上垂直地切割兩層纖維，所述第二切割器 件相對于所述滾子位于所述第一切割器件之上。
根據(jù)一個實施方式，所述導(dǎo)向器件包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一 溝槽和所述第二溝槽分別用于單獨接收所述第一層纖維和所述第二層纖維， 所述第一溝槽形成在第一外板與中間板之間的裝配界面處，而所述第二溝槽 形成在所述中間板與第二外板之間的裝配界面處，所述第一切割器件的所述 刀片經(jīng)由在所述第一溝槽上露出的至少一個狹槽穿過所述第一外板，而所述 第二切割器件的所述刀片經(jīng)由在所述第二溝槽上露出的所述中間板中的至少 一個狹槽穿過所述第一板和所述中間板。
根據(jù)另一個特性，所述切割器件包括計數(shù)工具，所述計數(shù)工具面向所述 刀片的刀刃垂直于所述導(dǎo)向溝槽布置，并且所述刀片抵靠所述計數(shù)工具停止 在切割位置處，所述第一切割器件的計數(shù)工具由容納在所述中間板中的殼體 中的彈性材料的桿形成，而所述第二切割器件的計數(shù)工具由容納在所述第二 外板中的殼體中的彈性材料的桿形成。
根據(jù)一個實施方式，所述頭還包括位于所述切割器件上游的纖維改線器 件，所述改線器件包括在靜止位置與啟動位置之間由啟動系統(tǒng)啟動以使纖維 緊貼至少一個驅(qū)動滾子的反推滾子，所述反推滾子及其相關(guān)的啟動系統(tǒng)相對 于所述纖維位于所述滾子一側(cè)。
有益的是，所述改線器件包括第一改線器件，其包括第一驅(qū)動滾子以 及反推滾子，所述第一驅(qū)動滾子與所述第一導(dǎo)向溝槽垂直且相切地安裝在所 述中間板上，所述反推滾子由在靜止位置與驅(qū)動位置之間的啟動系統(tǒng)啟動以 使第一層纖維單獨地緊貼所述第一驅(qū)動滾子；以及第二改線器件，其相對于 所述纖維在所述導(dǎo)向溝槽中的向前運動的方向位于所述第一改線器件的上 游，所述第二改線器件包括第二驅(qū)動滾子以及反推滾子，所述第二驅(qū)動滾子 與所述第二導(dǎo)向溝槽垂直且相切地安裝在所述第二外板上，所述反推滾子在 靜止位置與啟動位置之間由在所述第一層纖維之間延伸出的啟動系統(tǒng)啟動以 使第二層纖維單獨地緊貼所述第二驅(qū)動滾子，所述兩個滾子借助于運動帶由 公用電動機優(yōu)選地驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一個特性，所述頭包括支撐臺，通過所述支撐臺將所述頭連接到位 移系統(tǒng)上，所述切割器件、所述導(dǎo)向器件、所述涂敷滾子和任意的改線器件 形成組件，所述組件能夠通過快動鎖緊器件連接到安裝在所述支撐臺上的至 少一個壓縮千斤頂?shù)臈U的端部上。所述組件包括例如兩個支撐凸緣，所述兩 個支撐凸緣彼此通過橫梁相連接，并且所述涂敷滾子、所述導(dǎo)向器件以及所 述切割器件安裝在所述兩個支撐凸緣之間。所述改線器件和所述切割器件以 及任意的阻止器件位于層的相同側(cè)上，使得所述導(dǎo)向器件易于拆除從而提供 了易于到達(dá)所述刀片和反推滾子的通道。
有益的是，所述頭包括快速氣動和/或電連接系統(tǒng)，所述快速氣動和/或 電連接系統(tǒng)使得所述組件的啟動系統(tǒng)在被裝配在所述支撐臺上時自動地連 接。氣動千斤頂型的所有啟動系統(tǒng)將例如連接到所述組件的第一氣動連接板 的溝槽上，所述溝槽則以密封的方式與裝配組件時的所述支撐臺的第二連接 板的溝槽相連接，所述第二連接板的溝槽連接到由所述支撐臺攜帶的氣動方 向控制閥上。
有益的是，所述頭還包括熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括能夠冷 卻所述第二外板以便優(yōu)選地通過傳導(dǎo)來冷卻所有的金屬、導(dǎo)向板的冷卻器件， 所述冷卻器件包括例如用于將新鮮空氣流導(dǎo)向到所述第二外板上，和/或優(yōu)選 地正對所述第二外板的至少一個熱電組件的器件。
根據(jù)一個實施方式，所述切割器件包括用于每個刀片的千斤頂型啟動系統(tǒng)。
有益的是，所述頭還包括位于所述涂敷滾子一側(cè)并位于所述切割器件上 游的阻止器件，所述阻止器件能夠阻止剛被切割的所述纖維，所述阻止器件 包括在靜止位置與啟動阻止位置之間由啟動系統(tǒng)啟動的阻止螺柱，有益的是， 所述阻止螺柱和所述刀片在它們的靜止位置與它們的啟動位置之間由公用的 啟動系統(tǒng)啟動，對于待切割和待阻止的每根纖維，所述啟動系統(tǒng)能夠移動刀 片和阻止螺柱以便切割和阻止所述纖維，優(yōu)選地以便切割然后阻止所述纖維。 用于切割和阻止所述纖維的相同的啟動系統(tǒng)的使用使得啟動系統(tǒng)的數(shù)量被減 少從而確保更緊湊的頭，簡化所述啟動系統(tǒng)的控制，使得纖維阻止可靠，在 阻止纖維上獲得更大的精度并且因此在將所述被切割的纖維改線到所述涂敷 滾子上獲得更大的精度。優(yōu)選地，纖維被切割然后被阻止，但是完全同時的 切割和阻止是可能的。根據(jù)一個實施方式，所述啟動系統(tǒng)包括用于每根纖維的千斤頂，優(yōu)選地為氣動千斤頂，所述千斤頂在其桿的端部攜帶用于單獨地 切割和阻止纖維的螺柱和平面刀片，刀刃優(yōu)選地相對于所述阻止螺柱的支撐 面略微突出以使所述纖維能夠被切割然后被阻止。所述刀片可以通過其近側(cè) 部安裝在所述千斤頂桿中的第一縱向殼體中，所述桿安裝有刀片阻止系統(tǒng)， 所述刀片阻止系統(tǒng)包括安裝為在所述桿中的第二縱向殼體中滑動的啟動銷以
及安裝在連接所述兩個殼體的橫向膛中(transverse bore)的阻止?jié)L珠，彈性 器件在靜止位置處彈性地作用于所述啟動銷，在所述靜止位置處，所述銷固 定至少部分地接合在所述第一殼體中的所述阻止?jié)L珠以便軸向地阻止所述刀 片，尤其是在所述刀片的凹入處或開口中固定所述阻止?jié)L珠以便阻止其第一 殼體中的所述刀片，并且能夠借助于工具從外側(cè)移動到開啟位置，在所述開 啟位置處，所述滾珠能夠在所述第二殼體中部分地接合以便開啟所述刀片。
有益的是，所述螺柱通過其近側(cè)部安裝在所述第二殼體中，所述螺柱包 括縱向溝槽，所述縱向溝槽使得安裝在所述螺柱與所述殼體的底部之間的所 述銷借助于插入所述溝槽中的工具移動。因此能夠通過所述千斤頂桿的所述 端部容易地拆除所述刀片，而無需拆除所述千斤頂。所述阻止系統(tǒng)依照所述 螺柱居于中心并且通過所述螺柱來啟動，所述布置使得阻止系統(tǒng)能夠形成整 體而不增加所述千斤頂桿的直徑。
根據(jù)一個實施方式，所述阻止器件包括阻止計數(shù)工具，所述阻止計數(shù)工 具面向所述螺柱的支撐面放置并且所述螺柱抵靠所述阻止計數(shù)工具停止在所 述啟動阻止位置處，有益的是，所述計數(shù)工具包括垂直于所述導(dǎo)向溝槽分別 位于所述中間板中的殼體中和所述第二外板中的殼體中的兩個剛性桿。


在結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個特定的現(xiàn)有優(yōu)選實施方式的詳細(xì)的解釋性描 述的過程中，本發(fā)明將被更好地理解，而其它的目的、細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點將
更清晰地顯現(xiàn)，其中
圖1示出了從根據(jù)本發(fā)明的涂敷頭連接到機器人的腕部上的一側(cè)觀察的 示意圖2示出了圖1中的頭的立體圖，頭的一些支撐元件被移除以使組件的 內(nèi)部能夠被更清晰地顯示；
圖3為圖1中的涂敷頭的正視圖；圖4為圖1中的頭的分解立體圖，示出了易于拆卸的頭的不同部件； 圖'5為沿圖3中的平面V-V剖切的頭的橫截面圖，示出了用于第一層纖 維的導(dǎo)向路徑；
圖6為圖5中的細(xì)節(jié)D1的放大圖7為纖維切割系統(tǒng)的局部立體圖，示出了位于啟動千斤頂?shù)臈U的端部 的阻止螺柱和切割刀片；
圖8為切割千斤頂?shù)臈U的局部縱向橫截面；
圖9為沿圖3中的平面IX-IX剖切的頭的橫截面圖，示出了用于第二層 纖維的導(dǎo)向路徑；
圖10為圖9中的細(xì)節(jié)D2的放大圖11和圖12為組成導(dǎo)向系統(tǒng)的三個板的兩個分解立體圖13為在缺少冷卻組件的保護(hù)板的情況下的熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的立體圖14為熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的局部立體圖；以及
圖15為在缺少熱空氣送風(fēng)噴口的情況下的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個立體圖。
具體實施例方式
結(jié)合圖1至圖6，纖維布置頭1包括支撐臺10以及凸緣11:支撐臺10 安裝在上部中；凸緣11用于沿裝配軸A將支撐臺10固定到位移系統(tǒng)S上尤 其是固定到6軸機器人型的多關(guān)節(jié)臂的端腕上。
支撐臺以可拆卸的方式在其下部攜帶組件2，組件2包括涂敷滾子R; 導(dǎo)向系統(tǒng)3，其使得兩束或兩層纖維中的纖維沿兩個導(dǎo)向面P1、 P2被導(dǎo)向滾 子；切割和阻止系統(tǒng)4A、 4B，其單獨地切割和阻止每根纖維；以及改線系 統(tǒng)5A、 5B，其單獨地改線剛被切割的每根纖維。
根據(jù)圖4和圖5，組件包括兩個凸緣2K 22，所述凸緣21、 22彼此通 過橫梁231至234相連接，并且滾子R安裝在凸緣21和22之間；導(dǎo)向系統(tǒng) 3;切割和導(dǎo)向系統(tǒng)4A和4B;以及改線系統(tǒng)5A和5B。凸緣的后緣安裝有 能夠在附加滑塊(complimentary sliers) 14上滑動的垂直軌道24，附加滑塊 14安裝在與支撐臺構(gòu)成整體并且從支撐臺的下表面向下延伸的兩個垂直支 撐板12、 13的前緣上。組件連接到與支撐臺構(gòu)成整體的兩個緊湊千斤頂 (compaction jack)的軸上。緊湊千斤頂81通過它們的主體81b連接到支撐 臺的下表面上。第一個所謂的氣動連接板82連接到緊湊千斤頂81的桿81a上。第二個氣動連接板83安裝在兩個凸緣2K 22的外緣上。為了裝配組件 2，將組件2垂直地向上移動使得軌道24在滑塊14中滑動，直到氣動連接板 82、 83彼此緊貼。利用例如曲桿螺栓的快動阻止器件25將組件連接到板上。 如下所述，當(dāng)為了在不同的組件系統(tǒng)之間設(shè)置氣動連接而裝配組件時，連接 板具有以密封的方式進(jìn)入面向彼此的位置的多個垂直溝槽。
利用快動裝配系統(tǒng)26以旋轉(zhuǎn)的方式將滾子R安裝在直角轉(zhuǎn)彎連接器型 凸緣的下緣上，垂直于裝配軸A以及緊湊千斤頂桿85a設(shè)置滾子R的旋轉(zhuǎn)軸。 滾子的旋轉(zhuǎn)軸、裝配軸以及緊湊千斤頂桿實質(zhì)上沿同一個平面設(shè)置。
纖維輸入系統(tǒng)6安裝在所述組件2上，使得纖維以兩層的方式沿前述導(dǎo) 向面P1和P2輸入。如在申請WO2006092514中所描述的，例如經(jīng)由軟管向 頭運送纖維，每個管將纖維容置到其內(nèi)部溝槽中。輸入系統(tǒng)則由固定坡道61 組成，軟管的端部62以兩排的交錯排的方式被固定到固定坡道61上。坡道 例如安裝到與組件2構(gòu)成整體的兩個桿271上并且通過擰到所述桿上的蝶形 螺桿272固定到適當(dāng)位置。在示出的實施方式中，設(shè)置頭用于放置來自兩層 16根纖維的32根纖維的條帶。
導(dǎo)向系統(tǒng)3優(yōu)選地包括三個金屬板，所述三個金屬板彼此緊貼地安裝在 組件上，以便在它們之間限定第一層纖維和第二層纖維分別穿過其中的第一 導(dǎo)向溝槽和第二導(dǎo)向溝槽，從而使第一導(dǎo)向溝槽和第二導(dǎo)向溝槽與涂敷滾子 相切。結(jié)合圖5、圖6和圖9至圖12，通過使第一主表面311面對所謂的中 間板32的第一主表面321來安裝第一外板31，并且通過使第一主表面331 面對中間板的第二主表面322來安裝第二外板33。中間板具有三角形的橫截 面，中間板的兩個主表面321和322之間的傾角對應(yīng)于兩個導(dǎo)向面Pl和P2 之間的角度。第一導(dǎo)向溝槽C1 (圖6)由設(shè)置在第一外板的第一主表面311 上的縱向槽313組成，并且被中間板的第一主表面321封閉。所述槽的寬度 實質(zhì)上對應(yīng)于扁平纖維的寬度并且所述槽橫向地彼此隔開實質(zhì)上對應(yīng)于槽寬 的距離。第二導(dǎo)向溝槽C2 (圖10)由設(shè)置在中間板的第二主表面322上的 縱向槽323形成，并且被第二外板的第一主表面331封閉。所述槽323類似 于第一板的槽并且相對于第一板的槽橫向地偏移一個槽寬，以便將第一和第 二溝槽設(shè)置為交錯排，并且使得兩層纖維Fl和F2實質(zhì)上邊靠邊地放置在涂 敷滾子上以便形成涂敷條帶。如圖6和圖10所示，兩個導(dǎo)向面Pl和P2之 間的交集位于導(dǎo)向系統(tǒng)的下游，滾子的高度處。
ii根據(jù)圖4、圖11和圖12，三個板借助于上螺桿281和下螺桿282安裝在 凸緣的前緣上，滾子相對于使用中的頭的位移的方向的上游，上螺桿281和 下螺桿282安裝到凸緣上的旋轉(zhuǎn)接頭上并且插入第二外板33中的側(cè)面的上槽 口 339a和下槽口 339b中，與另外兩個板31、 32相比，第二外板33具有更 大的寬度。螺母283擰到桿的端部上以靠在第二外板上并且使板彼此緊密地 依靠而固定，第一板經(jīng)由其第二主表面靠在第一橫梁231上。為了確保板位 于中心，第一外板和中間板已經(jīng)使螺柱318a和328a位于中心，所述螺柱318a 和328a自身分別插入中間板和第二外板的附加凹槽328b、 338b中。第一板 還包括用于容納第一橫梁的附加螺桿的凹槽318b。
組件包括用于每根纖維的切割和阻止系統(tǒng)，每個系統(tǒng)均包括安裝在氣動 千斤頂?shù)臈U的端部處的平面刀片和阻止柱螺桿，并且切割計數(shù)工具和阻止計 數(shù)工具分別面向刀片和阻止柱螺桿放置。
結(jié)合圖5、圖7和圖8，對于每個切割和阻止系統(tǒng)，平面刀片41固定安 裝到千斤頂40的圓柱形桿42的端部上，并且具有垂直于千斤頂桿放置的斜 刀刃411。刀刃的寬度比導(dǎo)向溝槽Cl、 C2的寬度略大以便保證纖維被完全 地切割。刀片包括寬的遠(yuǎn)側(cè)部412，所述遠(yuǎn)側(cè)部412安裝有刀刃并且延伸至 較窄的近側(cè)裝配部413，刀片通過近側(cè)裝配部413安裝到設(shè)置在桿的端平面 421上的矩形截面的第一縱向殼體422中。螺柱具有圓柱形的遠(yuǎn)側(cè)部432，遠(yuǎn) 側(cè)部432限定了垂直于千斤頂桿的平面支撐面431，并且延伸至近側(cè)裝配部 或圓柱形的基板433。螺柱通過其基板被固定在端面421的第二圓柱形殼體 423中。兩個殼體平行放置并且位于桿的軸線的任意一側(cè)。刀片的刀刃411 放置為相對于阻止柱螺桿的支撐面431略微地突出。
螺柱利用開口銷44裝配在桿上，所述開口銷44被插入桿中的橫向膛中 并且進(jìn)入基板433的外部凹槽中以便阻止螺柱。
利用位于連接兩個殼體422和423的橫向膛424中的阻止?jié)L珠45將刀片 裝配在桿上。滾珠的直徑大于膛的長度并且滾珠能夠在刀片的近側(cè)部中的孔 414中部分地接合以便阻止刀片。
銷46安裝為在殼體的底部與螺柱的基板之間的第二殼體中滑動，并且通 過例如安裝在殼體的底部與銷的環(huán)形肩462之間的壓縮彈簧(未示出)的彈 性器件被彈性地作用于面對螺柱的基板的所謂的阻止位置。銷的外徑實質(zhì)上 對應(yīng)于第二殼體的直徑，并且其直徑在其遠(yuǎn)端的方向上逐漸變窄以便形成能
12夠部分地容納滾珠的環(huán)形槽461。螺柱具有在其整個長度上延伸的縱向溝槽
434，使得諸如金屬尖的工具能夠被插入螺柱中來克服彈力移動銷。在圖6 中所示銷的阻止位置處，銷將滾珠保持在刀片的孔中以便阻止刀片。為了收 回刀片，通過將工具插入溝槽434中來使銷在殼體內(nèi)移動，直到銷通過其近 端靠在殼體的底部上。在所述所謂的開啟位置處，銷槽面向滾珠放置。當(dāng)牽 引力涂敷在刀片上時，滾珠朝著槽移動從而從孔414中露出以便開啟刀片。 當(dāng)?shù)镀谎b配時，銷也會到達(dá)開啟位置。
分別稱為4A和4B的第一與第二切割和阻止系統(tǒng)用于分別切割和阻止第 一層纖維和第二層纖維。
結(jié)合圖5、圖6、圖11和圖12，第一切割和阻止系統(tǒng)4A的千斤頂40 通過它們的主體40a沿第一橫排231被固定在第二橫梁232上。千斤頂?shù)臈U 41穿過第一橫梁，每個桿在所述第一橫梁的膛231a中被導(dǎo)向。導(dǎo)向系統(tǒng)中 的第一板包括橫向狹槽314，所述橫向狹槽314穿過板的右側(cè)并且垂直于槽 313放置，使得能夠穿過所有的第一切割和阻止系統(tǒng)的刀片。千斤頂并排放 置以使桿沿第一溝槽C1，實質(zhì)上垂直于第一導(dǎo)向面P1位于中心。第一板在 其第二主表面上還具有一排使千斤頂桿穿過的圓柱形凹槽315，每個凹槽的 底部被橫向狹槽314穿過并且安裝有使螺柱穿過的環(huán)形孔316，所述孔相對 于纖維的位移方向在狹槽314上游的槽313上露出。
這里，所述第一切割和阻止系統(tǒng)4A的切割計數(shù)工具由容納在中間板的 第一主表面321中的凹槽中的彈性橫桿47a形成。所述第一系統(tǒng)4A的阻止 計數(shù)工具由容納在與彈性桿相同的凹槽中的相同的一個金屬桿48a形成，與 彈性橫桿47a平行并且位于彈性橫桿47a的上游。兩個桿實質(zhì)上與取決于纖 維的厚度的第一主表面321齊平。
第一切割和阻止系統(tǒng)的千斤頂能夠使其刀片及其螺柱從圖6所示的靜止 位置朝著啟動位置移動，以便切割和阻止纖維。在靜止位置處，刀片和螺柱 位于凹槽315中，刀片的刀刃311和螺柱的支撐面431從導(dǎo)向溝槽Cl中分 離出。當(dāng)朝著啟動位置移動千斤頂桿時，千斤頂桿返回凹槽315中，刀片穿 過狹槽314并且螺柱穿過凹槽中的孔316。比阻止螺柱略長的刀片相對于彈 性桿47a停止并且切割纖維，然后螺柱通過其支撐面相對于金屬桿48a停止 并且夾緊刀片上游的纖維。結(jié)合圖9和圖10，依照在第一系統(tǒng)4A中的第一排千斤頂上布置的第二 橫排，第二切割和阻止系統(tǒng)4B的千斤頂通過它們的主體被固定在第三橫梁 233上。千斤頂桿穿過第一橫梁231中的膛231b、第一板31以及中間板32， 使得它們的刀片及其螺柱能夠在第二溝槽C2中垂直地切割和阻止第二層纖 維。
導(dǎo)向系統(tǒng)中的第一板31包括相對于凹槽315布置為交錯排并且位于凹槽 315相對于纖維的向前運動的方向的上游的一橫排通孔317。這些孔在槽313 之間的第二主表面上露出。第二板在其第一主表面321上具有位于切割和阻 止計數(shù)工具47a、 48a上游的一橫排圓柱形凹槽325。當(dāng)所述板被裝配時，凹 槽325和孔317對齊并且垂直于中間板的第二主表面322放置它們的軸線。 所述凹槽325的底部安裝有用于阻止螺柱穿過的通孔326，每個孔在槽323 中露出。在中間板的第二主表面設(shè)置使刀片穿過的縱向狹槽324，所述狹槽 在中間板的第一主表面上部分地露出。與前文相同，這次，切割和阻止計數(shù) 工具由容納在中間板的第一主表面中的凹槽中的橫向彈性桿47b和金屬桿 48b形成。所述第二切割和阻止系統(tǒng)4B的千斤頂被固定為使得在千斤頂?shù)?靜止位置處，桿以及凹槽325中的螺柱和刀片中延伸到孔317中。當(dāng)桿朝著 啟動位置移動時，桿返回到凹槽325中，刀片穿過狹槽324并且螺柱穿過孔 326。比阻止螺柱略長的刀片靠在彈性桿上并且切割纖維，然后刀片上游的纖 維被夾緊在螺柱與金屬桿之間。
在用于第二層纖維的千斤頂離布置在用于第一層纖維的千斤頂上方的滾 子最遠(yuǎn)的情況下，第一和第二切割和阻止系統(tǒng)的所述布置使得盡可能靠近滾 子來切割和阻止纖維，同時將第一層纖維的改線距離與第二層纖維的改線距 離之間的間隙減到最小。
組件包括用于使第一層纖維改線的第一改線系統(tǒng)5A。根據(jù)圖5，所述第 一系統(tǒng)包括位于氣動千斤頂桿54的端部處的驅(qū)動滾子51a和反推滾子52。 千斤頂通過它們的主體以一排的方式被裝配在第一橫梁231上，使得反推滾 子位于切割和阻止系統(tǒng)4A、 4B的上游，在穿過第一板的橫向孔319中(圖 11和圖12)，每個反推滾子沿第一溝槽Cl位于中心。驅(qū)動滾子51a安裝為 在中間板32的橫向膛中旋轉(zhuǎn)。所述膛在面向孔319的第一主表面321上露出 并且滾子與所述主表面相切地位于膛中?？梢栽陟o止位置與啟動位置之間單 獨地控制每個千斤頂54，在靜止位置處，每個千斤頂?shù)姆赐茲L子相對于導(dǎo)向
14溝槽C1收回；在啟動位置處，反推滾子作用以使纖維緊貼驅(qū)動滾子以便向 前推動纖維。
類似地，第二改線系統(tǒng)包括通過它們的主體以一排的方式裝配在第一改
線系統(tǒng)5A上游的第四橫梁234上的千斤頂，第二改線系統(tǒng)的反推滾子位于 穿過中間板的橫向孔329中，每個反推滾子沿第二溝槽C2位于中心。第一 外板的長度比其它兩個板小，并且所述孔328設(shè)置在中間板的位于第一外板 上游的厚度減小的部分中。能夠在圖5中看出，千斤頂桿上的反推滾子的支 撐系統(tǒng)55在側(cè)面具有使第一層纖維穿過的槽口 55a。滾子51b安裝為與所述 主表面相切地在第二外板33的橫向膛中旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)圖4和圖5，通過安裝在支撐臺10上的單個電動機85利用運動帶 84來使兩個驅(qū)動滾子旋轉(zhuǎn)。為了易于裝配組件，運動帶84的張力由帶張力 系統(tǒng)控制，所述帶張力系統(tǒng)包括安裝在由千斤頂863啟動的旋轉(zhuǎn)臂862的端 部處的帶輪861。
將用于啟動切割和導(dǎo)向系統(tǒng)的千斤頂以及改線系統(tǒng)連接到安裝在支撐臺 上并且由頭控制單元伺服控制的氣動方向控制閥87上。當(dāng)通過快動鎖緊系統(tǒng) 25將組件裝配在支撐臺上時，借助于兩個連接板82、 83來自動地實現(xiàn)所述 連接。所有的啟動千斤頂利用管(未示出)連接到第二連接板83的導(dǎo)管的下 方開口上，而方向控制閥輸出端通過管連接到第一連接板82的導(dǎo)管的上方開 口上。第一連接板的導(dǎo)管的下方孔中的O形圈將保證所述連接被密封。
結(jié)合圖4和圖13至圖15，頭還包括熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)7以及加熱器件，所 述熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)7包括用于冷卻導(dǎo)向系統(tǒng)4的冷卻器件，例如珀爾帖效應(yīng) (Peltier effect)熱電組件；所述加熱器件用于在纖維離開導(dǎo)向系統(tǒng)和/或滾子 上游的加工模具時加熱纖維。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括U形支架71，所述U形支架71的兩個分支711通過支撐 板72被連接到安裝在珀爾帖效應(yīng)熱電組件73上的端部處，例如，珀爾帖效 應(yīng)熱電組件73的數(shù)量為三個。尤其是如圖5所示，利用兩個軸713將U形 夸站安奘沐1某座712卜以伸U形專站能夠借肋干輸入系統(tǒng)6的誠道卜的兩 臂74被安裝到旋轉(zhuǎn)接頭上，使得組件的冷陶瓷板面向第二外板33放置。組 件的輸出端73a將連接到電路上，并且用容納在第二外板的第二主表面332 的凹槽336中的保護(hù)板75覆蓋組件。組件冷卻金屬板和并入中間板與外板中 的驅(qū)動滾子51a、 51b。有益的是，下螺桿282容納在保護(hù)板中的側(cè)槽口 751中，而螺母283被擰到所述桿上以便靠在保護(hù)板上，從而使保護(hù)板面對導(dǎo)向 系統(tǒng)緊密地固定。加熱器件包括固定在支架上、安裝有加熱系統(tǒng)77、并且用 于連接到壓縮氣體源上的兩個導(dǎo)管76。兩個導(dǎo)管在珀爾帖效應(yīng)組件的相反側(cè) 上提供面對支撐板72放置的熱氣送風(fēng)噴口 78。當(dāng)支架靠在導(dǎo)向系統(tǒng)上時， 噴口將熱氣流導(dǎo)向滾子。
有益的是，支撐板作為熱沉(heat sink)用于驅(qū)散來自熱陶瓷板的熱量。 支撐板在其與組件相對的表面上具有多個平行槽721，所述平行槽721在其 前緣上露出并且通過橫向槽722連接到彼此上。所述槽271、 272利用中間板 79來閉合，并且在端部處通過橫向溝槽723將新鮮空氣供給利用連接器724 連接到壓縮氣體源上的橫向槽。
組件2使與纖維相接觸的所有的頭的元件構(gòu)成整體。為了清洗目的，組 件能夠易于被拆除，而不接觸千斤頂?shù)臍鈩舆B接，在使運動帶從驅(qū)動滾子上 完全分離或者去除纖維輸入和熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)之后，應(yīng)該出現(xiàn)以下情況另一 個清潔組件需要使用頭。導(dǎo)向系統(tǒng)中的板能夠被一個接一個地收回，以使與 纖維和滾子相接觸的所有表面能夠被清潔或者計數(shù)工具能夠變化。在收回板 之后，易于進(jìn)入反推滾子、螺柱以及刀片并且能夠易于清潔。此外，如前所 述，刀片可以易于變化。
盡管已經(jīng)結(jié)合一個特定實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是顯而易見的 是，本發(fā)明不局限于此并且包括所描述的器件的所有的技術(shù)等同物及其屬于 本發(fā)明的框架的組合。
1權(quán)利要求
1、一種纖維涂敷頭，其用于安裝在位移系統(tǒng)的端部以便將由若干纖維形成的寬條帶涂敷到表面上，包括涂敷滾子，其用于以條帶的方式來涂敷纖維，用于引導(dǎo)在所述滾子上的纖維的器件，以及切割器件，其能夠切割在所述涂敷滾子上游的纖維，所述切割器件包括在靜止位置與啟動切割位置之間由啟動系統(tǒng)啟動的刀片，其特征在于所述刀片(41)和關(guān)聯(lián)的啟動系統(tǒng)(40)均位于所述滾子(R)的相對于所述纖維(F1，F(xiàn)2)的一側(cè)上，使得所述刀片面向所述纖維的面向所述滾子的表面放置，所述導(dǎo)向器件包括第一和第二導(dǎo)向器件(C1、C2)，所述第一和第二導(dǎo)向器件(C1、C2)沿從上游到下游變得彼此靠近的兩個導(dǎo)向面(P1、P2)以交錯排列布置，以便以兩層纖維的形式將所述纖維(F1、F2)朝向所述滾子(R)引導(dǎo)，所述切割器件包括第一切割器件(4A)和第二切割器件(4B)所述第一切割器件(4A)的刀片(41)能夠單獨地切割由所述第一導(dǎo)向器件引導(dǎo)的第一層纖維，所述第二切割器件(4B)的所述刀片能夠單獨地切割由所述第二導(dǎo)向器件引導(dǎo)的第二層纖維，同時在所述第一導(dǎo)向器件(C1)之間穿過，所述第一切割器件(4A)的所述刀片(41)和所述第二器件(4B)的所述刀片沿相對于彼此以與所述兩個導(dǎo)向面(P1、P2)之間的角度實質(zhì)上相等的角度傾斜的兩個平面以交錯排列布置，所述第二切割器件相對于所述滾子(R)位于所述第一切割器件之上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂敷頭，其特征在于，所述導(dǎo)向器件包括第一 溝槽(Cl)和第二溝槽(C2)，所述第一溝槽形成在第一外板(31)與中間 板(32)之間的裝配界面處，而所述第二溝槽(C2)形成在所述中間板(32) 與第二外板(33)之間的裝配界面處，所述第一切割器件的所述刀片穿過所 述第一外板，而所述第二切割器件的所述刀片穿過所述第一板和所述中間板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂敷頭，其特征在于，所述切割器件包括計數(shù) 工具(47a、 47b)，所述計數(shù)工具面向所述刀片(41)的刀刃(411)垂直于 所述導(dǎo)向溝槽(Cl、 C2)布置，并且所述刀片抵靠所述計數(shù)工具停止在切割 位置處，所述第一切割器件的計數(shù)工具由容納在所述中間板(32)中的殼體中的彈性材料的桿形成，而所述第二切割器件的計數(shù)工具由容納在所述第二外板(33)中的殼體中的彈性材料的桿形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的涂敷頭，其特征在于，所述涂敷 頭還包括位于所述切割器件(4A、 4B)上游的纖維改線器件(5A、 5B)，所 述改線器件包括在靜止位置與啟動位置之間由啟動系統(tǒng)(54)啟動以使纖維 緊貼至少一個驅(qū)動滾子(51a、 51b)的反推滾子(52)，所述反推滾子及其關(guān) 聯(lián)的啟動系統(tǒng)相對于所述纖維位于所述滾子(R) —側(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的涂敷頭，結(jié)合權(quán)利要求2或3，其特征在于， 所述改線器件包括第一改線器件(5A)，其包括第一驅(qū)動滾子(51a)和反推滾子(52)， 所述第一驅(qū)動滾子(51a)與所述第一導(dǎo)向溝槽(Cl)垂直且相切地安裝在 所述中間板(32)上，所述反推滾子(52)在靜止位置與啟動位置之間由啟 動系統(tǒng)(54)啟動以使所述第一層纖維單獨地緊貼所述第一驅(qū)動滾子，以及第二改線器件(5B)，其位于所述第一改線器件的上游，包括第二驅(qū)動 滾子(51b)和反推滾子，所述第二驅(qū)動滾子(51b)與所述第二導(dǎo)向溝槽(C2) 垂直且相切地安裝在所述第二外板(53)上，所述反推滾子在靜止位置與啟 動位置之間由在所述第一層纖維之間延伸的啟動系統(tǒng)啟動以使所述第二層纖 維單獨地緊貼所述第二驅(qū)動滾子。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的涂敷頭，其特征在于，所述涂敷 頭包括支撐臺(10)，通過所述支撐臺(10)將所述頭連接到位移系統(tǒng)(S) 上，所述切割器件(4A、 4B)、所述導(dǎo)向器件(3)和所述涂敷滾子(R)形 成組件(2)，所述組件能夠通過快動鎖緊器件(25)連接到安裝在所述支撐 臺上的至少一個壓縮千斤頂(81)的桿(81a)的端部上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的涂敷頭，其特征在于，所述涂敷 頭還包括熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)，所述熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)包括能夠冷卻所述第二 外板(33)以便通過傳導(dǎo)來冷卻所有的導(dǎo)向板(31、 32、 33)的冷卻器件(73)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的涂敷頭，其特征在于，所述切割 器件包括用于每個刀片的千斤頂型啟動系統(tǒng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的涂敷頭，其特征在于，所述涂敷 頭還包括位于所述涂敷滾子一側(cè)并位于所述切割器件上游的阻止器件，所述 阻止器件能夠阻止剛被切割的所述纖維，所述阻止器件包括在靜止位置與啟動阻止位置之間由啟動系統(tǒng)啟動的阻止螺柱(43)，所述阻止螺柱和所述刀片 (41)在它們的靜止位置與它們的啟動位置之間由公用的啟動系統(tǒng)啟動，對 于待切割和待阻止的每根纖維，所述啟動系統(tǒng)能夠移動刀片和阻止螺柱以便 切割和阻止所述纖維。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的涂敷頭，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)包括用 于每根纖維的千斤頂(40)，所述千斤頂在其桿(42)的端部處攜帶用于單獨 地切割和阻止纖維的螺柱(43)和平面刀片(41)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的涂敷頭，與權(quán)利要求2至7中任一項結(jié)合， 其特征在于，所述阻止器件包括阻止計數(shù)工具，所述阻止計數(shù)工具面向所述 螺柱(43)的支撐面(431)放置并且所述螺柱抵靠所述阻止計數(shù)工具停止在 所述啟動阻止位置處，所述計數(shù)工具包括垂直于所述導(dǎo)向溝槽(Cl、 C2)且 分別容納在所述中間板(32)中的殼體中和所述第二外板(33)中的殼體中 的兩個剛性桿(48a、 48b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)由復(fù)合材料制造的部件的纖維涂敷頭，所述頭用于安裝在運動系統(tǒng)的端部以便將由多根纖維形成的寬條帶涂敷到表面上。所述頭包括涂敷滾子(R)，其用于以條帶的方式來涂敷纖維；用于引導(dǎo)在所述滾子上的纖維的器件(3)；以及切割器件(4a，4B)，其包括在靜止位置與啟動切割位置之間由啟動系統(tǒng)(40)啟動以便切割所述涂敷滾子上游的所述纖維的刀片。上述刀片和相關(guān)的啟動系統(tǒng)(40)均位于所述滾子(R)相對于所述纖維的一側(cè)上。
文檔編號B29C70/38GK101657318SQ200880007034
公開日2010年2月24日 申請日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者亞歷山大·哈姆林, 伊萬·哈蒂 申請人:科里奧利合成技術(shù)公司