CN101941294B - 纤维涂覆机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维涂覆机械(1，101，201)，包括：用于移动纤维涂覆头(3)的移位系统(2，102，202)，所述纤维涂覆头(3)包括涂覆辊(31)和用于将纤维导向到所述涂覆辊上的装置(32a，32b)；纤维存贮装置(71，171，271)；以及用于将所述纤维从所述存贮装置输送到所述涂覆头的纤维输送装置，其特征在于：所述纤维输送装置包括柔性管(73，173)，每一管的内部通道能够容纳一条纤维(F1，F2)。

Description

纤维涂覆机械

本申请是申请日为2006年3月2日、申请号为200680006933.5、发明名称为“纤维涂覆机械”的专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种纤维涂覆机械，包括带有涂覆辊的纤维涂覆头，其用于生产由合成材料制成的部件。本发明尤其涉及一种配备有纤维张力限制系统和/或特定的涂覆头和/或特定的用于将纤维从所述纤维存贮装置输送到涂覆头的装置的涂覆机械，以及用于此类纤维涂覆机械的张力限制系统和涂覆头。 

背景技术

纤维涂覆机械，公知为纤维浇注(placement)机械，特别是通过文献EP0626252所知的，关于涂覆模盘上的多条以树脂预浸渍的纤维形成的带，涂覆辊接触贴紧模盘以便涂覆所述带。所述机械包括吊机架，其上安装有涂覆头，以便允许所述涂覆头沿着多个轴移动。预浸渍纤维的线轴安装在与机械手联结的筒子架上，并通过特定的输送和导向系统从所述筒子架被输送到涂覆头上的涂覆辊。由于树脂表面的粘性，这种输送和导向系统设计复杂且易被堵塞。 

为保证完全拆卷预浸渍的纤维，以及纤维宽度基本不变，纤维缠绕在具有分隔膜的线轴上。预浸渍的纤维具有受环境温度限制的有限寿命，而且必须存贮在-15℃状态的温度下。所述浇注机械必须带有分隔膜去除系统，该去除系统必须保证全部并且可靠的去除所述分隔膜以避免任何制造部件被污染的风险。 

现有浇注机械被证明为特别笨重且昂贵。建造在吊机架的不同移动轴上或浇注头上的不同元件，如线轴筒子架，输送和导向、冷却和分隔膜去除系统不方便且笨重，这限制了纤维涂覆的速度。因空间需求和不同的轴的行程限制，该机械不允许纤维放置在小尺寸部件或某些凹模上。 

预浸渍的纤维可能具有非理想的(non-optimum)机械特性，由于纤维为细丝构成，当纤维由公知为“裂缝带(slit tape)”的预浸渍的单向裂口带产生时，纤维可能被割断或不连续。 

在注模上涂覆的预浸渍的纤维必须要进行中间的夯实作业，以便逐渐排除已涂覆的纤维的各叠层之间捕获的空气。这些夯实操作的执行或者通过安装真空罩，或者通过在模盘上对纤维浇注头施加持续压力，或者通过两种方法的结合。在两种情况下，交付周期延长，并且机械必须设计为能够施加这种压力。 

为制造所述合成部件，预浸渍的纤维必须在真空或高压容器中进行聚合作业。为保证最终合成物的低的孔隙率(porosity)，有必要在高压罐中完成聚合反应，而这很大程度地提高了作业成本。 

当纤维存贮在线轴上时，内置的筒子架包括连结于每一线轴的马达驱动的拆卷系统。每一拆卷系统为根据纤维的速度自动控制以便限制其在涂覆辊上的张力，以特别保证纤维在模盘的凹面上平展放置。每一拆卷系统也同样根据机械手的位移自动控制，以便特别地通过反绕纤维来恢复其松弛。这种拆卷系统占用了相当大的空间而且昂贵，并由于自动控制的约束而显著地限制了线轴的拆卷速度，因此也限制了纤维的涂覆速度。 

发明内容

本发明的目的为通过特别提出一种减小了空间需求、设计简单且花费较少的纤维涂覆机械，从而克服前述缺点的至少一个。 

为达到这一目的，本发明的目的为一种纤维涂覆机械，包括：用于移动纤维涂覆头的系统，所述涂覆头包括涂覆辊和用于将纤维导入所述涂覆辊的导向装置；纤维存贮装置；以及用于将纤维从所述存贮装置输送到所述涂覆头的纤维输送装置；其特征在于：所述纤维涂覆机械另外包括至少一个设置在所述纤维存贮装置和涂覆头之间的张力限制系统，所述张力限制系统包括至少两个相互平行的柱体，其上能够部分地卷绕多条纤维，以及用于以大体相同的速度转动所述柱体的驱动装置，所述驱动装置由所述机械的控制单元自动控制，以使所述柱体的圆周速度大于所述在涂覆辊处的纤维的移动速度，以便施加拉力于存贮装置中抽出的纤维，使得无论纤维移动速度如何，均能限定涂覆辊上的纤维的张紧力为基本不变的数值。 

对于在涂覆头上以不同速度移动的纤维来说，如本发明所述的张力限制系统允许拆卷多个线轴或通过简单的自动控制拆卷多个纤维球。无论纤维速度如何，所述张力限制系统都允许降低卷绕着的纤维的张力。所述张力限制系统与单独的现有技术的拆卷系统相比被证明设计简单，不笨重，且花费少。 

所述机械可以包括设于存贮装置输出端和/或嵌入在输送装置中的张力限制系统，例如沿着机械手臂和/或在涂覆头输入端，在后一种情况下张力限制系统可以内置于机械手的端部，或整合在涂覆头内。 

如特征之一所述，所述柱体放置为使每一条纤维都能够部分地围绕卷绕每一柱体，从而通过其两主要表面接触柱体，以保证构成纤维的所有细丝都被驱动。优选地，每一条纤维均通过大体相同的长度的每一表面贴紧柱体。 

按照第一实施例，所述柱体包括用于容纳纤维的环形槽，纤维直接接触柱体。 

因其脆性、弹性或粘性，一些纤维不能直接接触转动的柱体。为应用这些纤维，特别是以热固化树脂材料预浸渍的纤维，根据第二实施例，带环绕所述张力限制系统的每一柱体安装，以使每条纤维与所述柱体之间插入一个带，因纤维施加于所述带上的压力的作用，每一带能够附着于纤维上并被所述柱体或多或少地驱动，所述压力与作用于纤维上的张紧力成比例。 

当纤维停止时，纤维施加于带上的压力为零，此时带与柱体成滑动接触状态。当纤维向前移动时，纤维施加压力于带上以使其受所述柱体的驱动，所述带与柱体之间的滑动与纤维所施加的压力成正比。因此所述柱体与带之间的相对速度与所施加的压力成比例，带与纤维之间的相对速度为零或很低。 

优选地，每一带以环形安装于由所述柱体和附加装置部分形成的滑道上以便限制所述带与柱体之间的角接触部，所述纤维和带之间的所述角接触部少于或等于，优选为少于所述带和柱体之间的所述角接触部。 

按照一个实施例，所述附加装置包括新月形盘，所述新月形盘环绕所述柱体固定安装，以使端部件与所述柱体相切配合，每一带安装 为环绕于盘的外圆周边缘并且安装在所述柱体的未被所述盘覆盖的圆周部分。每一所述柱体上优选配合彼此相抵平伸放置的盘，导向凸缘在两个相邻的盘之间及抵靠于最外侧的盘，以便导向所述带和纤维。 

如特征之一所述，每一带由不同材料的两个层形成。 

优选地，所述驱动装置被控制以使所述柱体的圆周速度比纤维的最高移动速度大20％到40％，例如比纤维的最高移动速度大约大30％。 

应用一个或多个张力限制系统使拥有设计简单和空间需求小的输送系统成为可能，从而获得高的移动速度。如特征之一所述，所述纤维输送装置包括柔性管，每一柔性管能够容纳一条纤维进入其内部通道，柔性管通过其端部被固定于张力限制系统和存贮装置之间以及张力限制系统和涂覆头之间而被安装。例如通过滑行台(ramp)系统，限制系统或系统组放置在涂覆头上游，从而使因纤维在柔性管内的摩擦而造成的张力受到限制或被消除。 

柔性管因具有足够的长度和柔韧性而不会对机械手的运动造成限制。按照本发明，通过应用具有不变长度的、可能由一只或几只管连接在一起的柔性管，当机械手移动时便不再需要提供松弛回复系统。此外，纤维在管中被隔离并且所述管能够被冷却，例如所应用的预浸渍的纤维的粘性特性可随温度而减小。 

优选地，所述柔性纤维输送管的横截面为矩形，以便提高柔韧性及降低空间要求，尤其在大宽度纤维的情况下。优选地，柔性管由塑料制成，优选为高密度聚乙烯塑料，更佳地为蒸馏(still)高密度抗静电聚乙烯塑料。 

所述纤维输送的直接性能使得提出移位系统，所述移位系统由不同的直接模块自动化局部装配而形成。所述自动化局部装配适于成本效果的方式以制造不同尺寸的部件。 

所述移位系统能够在至少三个互相垂直的方向上移动涂覆头。所述移位系统包括例如一个机械手，其包括多个关节的腕或臂，所述腕或臂的端部安装有所述涂覆头。移位系统可以由例如一多关节型的标准机械手形成，其放置在底板上或安装在线性轴或吊机架上。 

在纤维卷装成球状或装在纸箱中的情况下，纤维存贮装置可以包括台架，和/或所述纤维存贮装置在纤维形成为线轴的情况下包括筒子架。所述存贮装置例如在机械手固定在底板上的情况下可放置在底板上，或安装在移位系统的元件如线性轴的滑动架上。 

按照本发明的所述张力限制系统能够内置在不具有或具有联机浸渍功能的机械中，在后一种情况下所述机械包括向每条干燥的纤维涂覆树脂的装置。 

按照第一实施例，所述树脂涂覆装置放置在干燥的纤维存贮装置和张力限制装置之间，两者之间的柔性管被较好地冷却，以便在纤维离开树脂涂覆装置时降低或消除纤维的粘性特性。 

按照第二实施例，所述机械配备有允许对干燥的纤维进行联机树脂浸渍的头部，所述树脂涂覆装置内置于该纤维涂覆头中，并且优选能够在纤维离开导向装置时在纤维上涂覆树脂。纤维涂覆头允许使用干燥的纤维和树脂，在干燥的纤维将要堆积在模盘上之前在其上涂覆一层树脂。纤维可以无需分隔膜地打包，例如打包成球状、线轴状或装在纸箱中。树脂涂覆在导向装置上游以避免其堵塞，此外还允许所 提出的导向装置设计简单，空间需求小。所述涂覆头在纤维上涂覆树脂以得到部分被树脂浸渍的纤维结构，其具有特定的纤维含量，例如55％体积的纤维，由此可应用公知的RFI(树脂膜浸渍)方法制造合成件。这种RFI方法通过树脂注入流过纤维以浸渍纤维，能够得到低孔率的合成件，而无需在高压容器内聚合的阶段。所述独创性的涂覆头还可用于联机以少量粘合剂或树脂覆盖纤维，例如5-20g/m²，刚好足够使纤维保持定位以进行干式作业，其中合成件将以注射方式或以干式注入树脂的方法制成，公知为RTM(树脂转注成型)。在这种RTM方法中，在后续的阶段内的最终件的树脂被注射或注入，使树脂能够只在封闭模中加工，例如具有挥发性有机成分的树脂，并在最终件的所有表面获得特定的表面状态。也使得结合前述所有涂覆类型用于相同的合成件成为可能。 

如本发明所述的机械提供应用多种纤维的可能性，如合成或天然纤维、混合或非混合纤维，尤其当前应用的复合领域的纤维，如玻璃纤维、碳、石英和芳香尼龙纤维，以及多种热硬化性和热塑性树脂，单一材料或合成材料，无论是否应用诸如纳米复合材料或改良其特性的塑化剂的添加剂来进行强化，尤其为使纤维粘附于注模而无脱离或滑动的风险的高粘度树脂，更具体地为不含溶剂的树脂，以及特别地为冷却时具有高粘度的热熔树脂，其将在后续的真空浸渍时段内完全地浸渍纤维。树脂的封装形式为诸如液态、糊状或固态，特别地如薄片状或粒状。 

如另一特征所述，树脂涂覆装置包括多个面向所述涂覆辊布置的分配管道，以便树脂能够被涂覆到纤维的与涂覆辊相反的表面上，所述涂覆装置能够将树脂以均匀厚度或多孔的薄膜形态涂覆所述表面 上，并且/或者使树脂以焊缝形式沉积在所述表面上。所述树脂涂覆装置优选包括：与每条纤维对应的一分配管道，以保证无论涂覆头方位如何，树脂均存在于单个表面而不致溢出边缘，以避免任何污染涂覆辊和导向装置的问题。 

所述树脂涂敷装置可以包括至少一个唇形喷嘴，其配合有限定多个分配管道，和/或多个管状喷嘴的金属薄片，每一喷嘴为一条纤维限定一个分配管道，其可自由使用并安装于例如同一个滑行台上。 

如另一特征所述，所述机械包括配料装置，其能够根据纤维移动速度而为所述浇注头的树脂涂覆装置以某一控制流速供应树脂，该配料装置由所述机械的控制单元自动控制。所述配料装置可以内置于涂覆头或放置在移位系统上，例如沿着机械手臂。所述配料装置可以包括至少一个容积泵，其包括带有出口的配料舱，在配料舱内移动的活塞，以及开动活塞的装置，如液压或电气起重器，其由控制单元自动控制。 

如另一特征所述，所述机械另外包括能够存贮树脂并为所述配料设备供应树脂的存贮和供应装置。该树脂存贮和供应装置将适合所用树脂的不同形式的包装和体积。所述树脂存贮和供应装置可包括熔化器、筒式卸料器、或增压容器，其通过保持沿着所述移位系统的至少一个输送管输送树脂以远离所述头部，而不会限定移位系统的不同轴的移动。在应用多复合树脂的情况下，每种化合物被输送入其专属导管并在涂覆头处完成混合。这些存贮装置可能放置在底板上或内置于移位系统的一个元件上，例如利用滑动架安装在一线性轴上。 

优选地，所述涂覆头包括能够切割、可能为分别地切割的纤维的切割装置，以及能够重选路径运送，可能分别地运送每一根刚刚被切割的纤维的重选路径运送装置，所述切割装置和重选路径运送装置放置在树脂涂覆装置的上游。根据一个实施例，所述导向装置为包括每条纤维的管道，其横截面优选为圆形，所述切割装置和重选路径运送装置放置在管道之间。因纤维上没有树脂，因而允许应用截面为圆形的简单管道，也可以包括有弯角的管件。 

按照一个实施例，重选路径运送装置包括带有辊和逆转辊的驱动系统，以及空气注入系统，所述空气注入系统用于向所述导向管中的一个注入压缩空气或其他类型气体以在涂覆辊的从下游到上游的方向上造成气流，所述装置放置在例如切割装置的下游以吸收刚刚被切割的纤维。所述气流优选为已调节，或者说经过温度和/或湿度的控制，并被净化以防止纤维被污染。 

如一特征所述，所述浇注头另外包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却刚涂覆在纤维上的树脂以避免其与涂覆辊粘结。该冷却装置能够通过例如冷气流来冷却涂覆辊从而冷却从所述涂覆装置下游向着所述涂覆辊的纤维，和/或直接冷却涂覆装置的下游或上游的纤维。 

本发明的另一目的为如先前所限定的张力限制系统，其用于配合带有或不带有树脂涂覆装置的纤维涂覆机械，纤维卷绕机械和/或特别地，多轴型的编织机械。对于预浸渍或预涂覆纤维，依靠所用树脂的特性或张力限制系统的类型，换句话说带有或不带有分隔带，纤维可能在其至少一个主要表面上配备分隔膜。 

本发明的又一个目的为纤维涂覆机械，包括纤维涂覆头移位系统，其包含涂覆辊和将纤维导向到所述涂覆辊上的装置；纤维存贮装置；以及用于将所述纤维从所述存贮装置输送到所述涂覆头的纤维输送装置，其特征在于：所述纤维输送装置包括前述的柔性管，每一管的内部通道能够容纳一条纤维。所述机械可配备一个或多个前述的张力限制系统，如先前所描述，这种输送装置特别使取消用于纤维卷绕筒的马达驱动的松弛恢复系统成为可能，使纤维与外界隔离，以及简化涂覆头移位系统。优选地，所述柔性管横截面为矩形并且/或者由高密度的、优选为抗静电的聚乙烯塑料构成。 

本发明的再一个目的为纤维涂覆头，其安装于移位系统端部，并与树脂涂覆装置配合，如先前所定义，所述头部包括涂覆辊和用于将纤维导向到所述涂覆辊上的装置，以及能够在纤维离开导向装置时将树脂涂覆在所述纤维上的涂覆装置，以及与此种类的涂覆头配合的、带有或不带有张力限制系统的纤维涂覆机械。 

附图说明

结合附图，通过以下对本发明当前优选的特定实施例的详细的解释性说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点也将展现得更加清晰，附图中： 

图1为按照第一实施例的浇注机械的立体图； 

图2为图1中机械的浇注头的放大的示意性侧视图； 

图3和图4为两幅图2中浇注头组成元件的放大的立体图； 

图5为图2中的导向装置的放大的剖视图； 

图6为沿图5中剖面VI-VI形成的视图； 

图7为按照第一实施例的张力限制系统的组成元件的立体图； 

图8为沿图7中剖面VIII-VIII形成的视图； 

图9为按照第二实施例的张力限制系统的组成元件的立体图； 

图10为图9中的张力限制系统的纵向剖视图，方向为垂直于所示柱体； 

图11为图9中的张力限制系统的横向剖视图，方向为沿所示柱体之一的轴线方向； 

图12、13、14分别为图9、10、11中的细节C1、C2、C3的放大图； 

图15为按照第二实施例的浇注机械的示意性立体图； 

图16为按照第三实施例的浇注机械的示意性立体图；以及 

图17为图16的局部放大立体图。 

具体实施方式

参见图1，浇注机械(placement machine)1包括：本身为公知的、由6轴型机械手2形成的移位设备；安装在所述机械手的多关节的臂21端部的浇注头3；纤维存贮装置；将纤维从所述存贮装置输送到浇注头的纤维输送装置；树脂存贮装置8以及张力限制装置9。 

所述机械手包括邻近支撑装置放置的固定的基板22，其由接收台T1形成，支撑其上用于制作组合件的模盘M1。该机械手臂可转动地活 动安装于所述基板上，并包括安装为可相互围绕转动的不同部分。所述臂的腕部件，如图2所示，包括围绕旋转轴A1，A2装配的最后三个臂部23，24，25，包括在其末端的装配台25。所述腕部件安装成可沿A3轴在所述机械手的剩余部分上转动。浇注头3沿轴A1以固定方式安装于装配台上，上述轴A1也被称为装配轴。 

在本实施例中，纤维F为玻璃纤维型的纤维，以从中心拆卷的球的形式打包。纤维存贮装置由邻近机械手基板放置在底板上的简单台架71形成，纤维球并排放置于所述台架的托盘72上。作为不同，柔性纤维在排列于所述台架托盘上的纸箱内打包。这样纤维不会带静电荷并且变得柔顺，可在所述存贮装置中设置湿度控制装置，例如为了得到相对湿度为70％的湿度值设置。 

如图2至图5的示意性显示，纤维在柔性输送管73内单个地从台架输送到浇注头。输送管端部以速动连接的方式连接到滑行台。滑行台74安装在浇注头的外壳30上，输送管73以两排堆叠的方式装配在滑行台上以形成两纤维层，第一纤维层F1和第二纤维层F2。滑行台也用于将输送管固定在所述台架的每个托盘上。所述输送管因具有足够的长度和柔韧性而不会对机械手和浇注头的运动造成限制。正如机械手领域内惯常使用的，为保护输送管并保持其沿着机械手臂，输送管穿入通过紧固件76固定于所述臂上的导管75，例如穿入两个导管，每一导管提供一束对应于纤维层F1、F2的输送管。所述输送管由不会使纤维折断、不会使纤维带静电荷的材料制成，其造成的摩擦很小，不会产生转动，抗磨损并具有良好的疲劳和反复弯曲强度。在这一实施例中，输送管横截面为圆形，其直径适于配合纤维，对于600至2400tex的纤维，输送管内径例如为8mm，外径为10mm。输送管由聚合材料制成，诸如 天然高密度聚乙烯塑料，包括抗静电剂。按照下述参照图9和图13的对另一不同的实施例的描述，所述输送管横截面为矩形。 

参见图2至图5，浇注头3包括外壳30，其内安装有柔性涂覆辊31，以及两个以角度偏移的导向管道系统32a、32b，以在涂覆辊的方向上引导两纤维层，所述两纤维层与涂覆辊均相切以使其一层中的纤维与另一层的纤维之间交织而形成纤维带。所述涂覆辊安装为在所述外壳的两个凸缘之间旋转。所述涂覆辊由涂敷有如聚四氟乙烯的抗粘附材料的弹性材料制成。 

每一纤维层通过一组松散地安装于轴34上的底轮33从滑行台74朝其导向系统运送，所述轴34平行于涂覆辊轴装配在外壳内。旨在导引第一纤维层F1的第一导向系统32a放置为平行于所述平台上的浇注头的装配轴A1，即在图2和图5中垂直地放置，第二导向系统32b放置于所述涂覆辊上方，与第一导向系统大约成15°角。对于每一导向系统，每一条纤维穿入不同的在纵向上对准并分隔的管道35-38，以便能够布置单独切割系统和单独重选路径运送(re-routing)系统。每一切割系统包括面向反向刀具(counter-tool)41安装于气动起重器40的轴40a端部的平面刀片39。所述气动起重器能够在两管道36、37之间，在刀片与纤维分开的息止位置和刀片为切割纤维而抵住反向刀具停止的工作位置之间移动所述刀片。 

每一重选路径运送系统包括安装于气动起重器44的轴44a端部由弹性体制成的驱动辊42和逆转辊(kicking roller)43。所述起重器能够在两管道35、36之间，在所述逆转辊与纤维分开的息止位置和为使纤维向前移动所述逆转辊倚靠所述驱动辊压平纤维的工作位置之间移动逆转辊。 

因所需空间的原因，所述重选路径运送系统布置为交错排列于两个平行堆叠的行中。同样地，所述切割系统在重选路径运送系统的下游布置为交错排列于两个平行堆叠的行中。重选路径运送系统和切割系统的控制起重器40、44垂直地安装于同一个平行于与其联结的导向系统的管道的支撑板45上，并放置在所述管道的与另一导向系统相反的一侧。同一列重选路径运送系统的驱动辊由单独的驱动辊42形成。对于两纤维层，头部(head)包括集拢设置于导向系统之间、由内置于浇注头的单独马达46经由皮带47转动的四个辊。 

如图中所的实施例中，每条纤维穿入第一所谓的输入管道35，然后穿入第一中间管道36和第二中间管道37，并最后进入有弯角的输出管道38。参见图6，所述输入管道由横截面为圆形的金属管形成，所述金属管相互平行地安装在与所述外壳一体的同一个第一支撑杆48上。所述第二中间管道由平行六面体板50配合突出于所述板的两个平行纵向棱边52、53上的横截面为圆形的内孔51形成，所述板在其一个棱边即所谓上棱边52上包括一组齿54，以便所述内孔形成于两个不同的水平面上，两个相邻孔的输入孔口51a的纵向偏移量对应于两个相邻的切割系统的纵向偏移量。第一中间管道36由横截面为圆形的金属管形成，所述金属管相互平行地安装在装配于板50的上棱边52上的第二支撑杆49上。等长的所述第一中间管道一方面为了限定两组交错排列的空间55a和55b而与第一管道分离，以便重选路径运送系统的两排逆转辊穿过，另一方面为了限定两组交错排列的空间56a、56b而与所述输入孔口分离，以便切割系统的两排刀片穿过。每一内孔在其输入孔口51a具有锥形沉孔，所述锥形沉孔限定斜截锥形导向壁57，便于重选路径运送刚刚被切割的纤维。用于切割同一层的纤维的切割系统的反向刀具 41由固定于与起重器对面的板的表面的同一块单独的反向板(counter-plate)构成。输出管道38由横截面为圆形的金属管形成，所述金属管穿过所述板下棱边53安装到所述内孔51内，直至所述锥形沉孔。这些所述输出管具有弯角的端部件38a。所述第一导向系统的弯角件在所述第二导向系统的弯角件之间相互交错，以使输出管道的输出孔口基本排成一行。输出管道的壁厚度较小，从两个导向系统出来的纤维形成为纤维带，在所述纤维带中纤维大体上为边对边放置。在第一实施例中，纤维带包括28条纤维，每一导向系统输送14条纤维，当纤维被输送时，纤维可能抵着导向管道的内管壁轻微弯曲。很明显，两个导向系统可以布置为其中只有一个具有弯角的端部件，而另一个仅包括直线管道。 

参见图5，支撑板50包括突出于内孔和外部主表面50a的压缩空气供应通道58。这些所述通道通过导管59单独供应经调节的压缩空气，如图2至图5部分所示，并被确定方位以便在输出管道方向上形成气流，用以吸收刚刚被切割的纤维。作为不同，这些所述压缩空气供应通道布置在切割装置上游，例如在第一中间管36所在的平面，此时气流使纤维能够定位为朝向所述内孔的输入孔口。 

喷嘴60安装于所述外壳(casing)内，例如其末端平行于涂覆辊，以便在纤维离开输出管道时在每条纤维上涂覆树脂。喷嘴，公知为唇形喷嘴(lip nozzle)，公知地包括两个紧扣一金属薄片的栓条60a、60b。金属薄片具有横向切口，所述横向切口平均间隔向外延伸到所述金属薄片纵向外边缘以形成分配通道，其上在两个栓条之一的60a的内侧接触表面形成有纵向槽。 

在本实施例中，所述纵向槽例如应用弹性块，被分隔为七个段， 每一段形成于四个分配通道内。上栓条包括七个横向通道，所述横向通道形成在纵向槽上并且通过供应导管67连接到配料泵(dosing pump)61以将树脂单独地提供给所述槽的每个段，上述配料泵也称为容积泵。 

每一配料泵61包括：柱体62，其限定配料舱的界限并在其第一端部装有用于分配树脂的出口；活塞，其安装为穿过所述柱体的第二开口端部在配料舱内滑动；以及致动器，其能够使所述活塞线性移动。该致动器由液压起重器或电动起重器63组成。所述起重器主体63a以速动装配方式装配在环形泵缸64上，并且起重器轴延伸进入配料舱并在其端部支承泵活塞。泵的出口经由输出导管65连接到公知为分配罐的二位阀(two position valves)系统66。此分配罐能够一方面在第一位置使配料泵单独地与已连接喷嘴的供给导管67连接，用以供给喷嘴的不同的段，而另一方面在第二位置使所述输出导管65与已连接树脂存贮和供给装置的罐的公共输入口66a连接，用以向配料泵再供给树脂。分配罐受到其内置的马达68经由皮带69的作用而在其两个位置之间移动。 

在这一实施例中，所述树脂存贮和供给装置应用二复合树脂(two compound resin)。各化合物存贮在放置于筒式卸料器83、84内的筒81、82中并通过自身的供给管85a、85b(见图4)输送给浇注头，实质上已知，所述筒式卸料器83、84结合有泵83a、84a。所述供给管连接于放置在保证两种化合物均匀混合的静态混合器87上游的双复合阀(two compound valve)86的输入端，此静态混合器的输出端连接到所述分配罐的输入端66a。所述两根树脂供给管穿入由紧固件89固定的导管88(见图1)，以保护并保持其沿着机械手，这类似于用于纤维传输管的紧固件76的作用。 

所述浇注头包括冷却涂覆辊的冷却装置，用以冷却离开所述喷嘴即将贴近所述辊的纤维从而避免树脂粘附到所述涂覆辊上。如图5示意性显示，冷却装置包括放置在涂覆辊31上方的冷空气喷射器311。压缩空气经由入口312供应给此涡流型冷空气喷射器。所述压缩空气，例如气压为6bars的压缩气体，被转变为经由出口313排出的热气流，温度约为-40℃的冷气流，如箭头“D”示意性显示的，通过喷口或导流器314导向所述涂覆辊。由金属片或塑性材料制成的所述导流器大体上在涂覆辊的整个长度上延伸以使整个纤维带能够被冷却。所述导流器可以与涂覆辊分离以与后者形成一使得冷气流D定位在输出导管38下游的纤维方向上的通道。优选地，所述导流器大体与涂覆辊表面同高，纤维可依靠来自前述通道58的压缩空气流被直接冷却。 

作为所应用的树脂种类的功能，浇注头优选包括加热装置，所述加热装置用于在树脂涂覆到纤维之前在浇注头中循环加热树脂以达到其工作温度。这些图中未示出的加热装置，例如以内置在套管中并环绕配料泵61、分配罐66、静态混合器87，供给导管67和喷嘴60布置的电阻的形式出现。 

所述机械包括：控制单元，其例如放置在控制盒77内，并能够按照编程时序控制机械手的运动；以及切割系统、重选路径运送系统和配料泵的起重器，以及控制驱动辊的马达、控制分配罐的马达、筒式卸料器马达和泵。内置于浇注头的用于控制系统的电气、气压和/或液压电路设置在管78内，其沿着机械手臂从浇注头延伸至所述控制盒。 

作为树脂的粘性和粘度，以及纤维含量和待沉积的树脂的量，树脂通过在纤维和喷嘴之间的接触以渗透或非渗透的膜的形式被施用，或者以焊缝的形式不通过在纤维和喷嘴之间的接触被施用。所述喷嘴 可安装为可在内缩(retracted)位置和工作位置之间移动，在所述两位置间的移动可由例如起重器系统控制。纤维可经过张紧杆以使所述层上的纤维能够在通过涂覆辊前更有效地被边对边地拉平，并且更适宜涂覆树脂。 

配料泵起重器的轴的前进速度由机械手机械控制单元控制，以便与纤维移动速度相关地调节通过量，从而无论机械手的移动速度和方向如何，都保证在纤维整个长度上的树脂含量基本不变，尤其为一系列不变的横截面。 

在本实施例中，每一配料泵用于向四条相邻的纤维施用树脂。因而所述切割和重选路径运送系统的起重器以四个为一组的方式被控制。在切割四条纤维的操作过程中，控制四个相邻的对应的切割系统的起重器以将刀片推入其工作位置。因为两相邻切割系统的纵向偏移，两相邻切割系统的控制也将在时间上轻微偏移。在一个时间延迟后，与这些纤维相关的重选路径运送系统的起重器的向前运动停止，所述时间延迟是刚被切割的四条纤维的移动速度的函数。为避免树脂滴离开喷嘴滴落在纤维上的问题，配料泵起重器优选受到控制以使泵活塞在相反的方向上移动。四个重选路径运送系统的逆转辊的起重器随即开动以相对于相应的驱动辊42按压纤维，并且将它们重选路径运送到涂覆辊，例如刚好在喷嘴上游。在这一重选路径运送操作过程中，压缩空气被注入对应的通道58内。当机械运行时，压缩空气也可以连续地注入。 

作为不同，树脂可以通过单独的配料泵单独地涂覆在每条纤维上，与纤维的移动速度相关，每个泵的起重器被自动控制。所述切割和重选路径运送系统因此能够以完全独立的方式被自动控制。 

在两个覆盖阶段之间，当所述配料泵中的一个的存量减小到低于给定的最低供应极限时，所有的配料泵可以再供给。配料舱通过内置于筒式卸料器的活动泵供应，在供应过程中，控制马达68以便其使所述分配罐移动到其第二位置，配料泵起重器同时被开动用以收回活塞。作为不同，所述配料泵可以通过由控制单元单独控制的三通阀实现再供给。 

不同的配料装置和不同的涂覆装置可以根据配料树脂的性质尤其是其活性、流变性和粘性来应用。当树脂沉积的量小并且/或者树脂具有大的活性时，树脂的供应可能需要依靠可装入前述配料泵的配料舱中的一次性的树脂盒。这种一次性的树脂盒在用空时可以更换。在此情况下，所述配料泵可以直接连于唇形喷嘴而不必提供用于再供给配料泵的分配罐。所述唇形喷嘴可替换为一次性的管状喷嘴，所述管状喷嘴彼此横靠地排列于支撑滑行台上，每条纤维具有通过如前所述的配料泵经由供给导管单独供给的自身的喷嘴。所述泵将优选较远放置，其放置于机械手臂上并在浇注头外侧，并经由28根很长的供给导管67，其沿着机械手臂延伸直至管状喷嘴。 

张力限制系统，又称为进料器，规定为用于向从球中拆卷的纤维施加张紧压力，从而限制涂覆辊31上的纤维的绷紧力。在本实施例中，所述机械包括两个沿着机械手臂插入纤维输送管中的进料器，每一进料器用于处理14条纤维中的一层。参见图7和图8，每一进料器9包括一组马达驱动的柱体91，其安装为在外壳内相互平行地转动，纤维可在其上经过而无需充分缠绕。所述两个进料器能够内置于同一外壳90中，如图1所示。这里应用的纤维为通常为带状、带有或不带有扭转的合成材料。每一纤维的两个主要表面与柱体接触，经过每一主要表面的大 体相同的长度。所述柱体与纤维的上下表面的接触使柱体与纤维的摩擦力分布均匀，因而保证了组成纤维的所有细丝将被绷紧。 

所述柱体的数量和其直径由涂覆辊上所需的绷紧张力决定，同时也与空间需求限制相关。接触表面和由此的纤维与柱体的接触长度与主要与所需的摩擦力相关。在本实施例中，所述进料器包括四个交错排列放置的柱体：输入柱体91a、第一中间柱体91b、第二中间柱体91c和输出柱体91d，所述第一中间柱体和输出柱体限定与所述输入柱体和第一中间柱体所限定的平面平行布置的平面。柱体通过皮带96被一单独的由控制单元自动控制的马达92驱动旋转，所述皮带96安装在所述马达的小齿轮92a上以及每个柱体的端部之一，并绕过底轮(return pulley)93。参见图8，输入柱体91a和第二中间柱体91c在顺时针方向上被驱动，第一中间柱体91b和输出柱体91d在逆时针方向上被驱动。来自台架的输送管73的段73a连接到输入滑行台174a，其配合孔眼79并平行于所述柱体安装，以便将纤维以层的形式送入输入辊91a。纤维F得以通过输入柱体91a上的第一表面接触，经过稍多于四分之一圈，之后通过在第一中间柱体91b上的第二表面，经过多于二分之一圈，然后通过在第二中间柱体91c上的第一表面，经过多于二分之一圈，最后通过输出柱体91d上的第二表面，经过多于四分之一圈。然后，纤维经由输送管的段73b被输送至浇注头，所述段73b安装于输出滑行台174b上，其类似于输入滑行台都采用保护管以便在其端部连接浇注头的滑行台74。 

马达92被控制单元控制使得所述柱体的圆周速度比纤维最快移动速度大例如30％。所述柱体以连续控制速度被驱动使其总是大约比纤维最快移动速度快30％。作为不同，在机械开动时，柱体可以被恒速驱动， 其值将根据编程装配时序而被确定。 

所述柱体具有平滑表面以便不损伤纤维，但其未磨光，以便在纤维离开进料器时向其施加绷紧张力时，所述柱体能够充分附着于纤维上。举例说明：加工粗糙度为0.5μm的铝柱体经45微米硬质阳极氧化(hard anodization)表面处理后可保证其表面具有足够高的抗磨损和划伤性能。为拆卷通过了6米的输送管之后的玻璃纤维球或6kg的碳纤维线轴，4个直径为50mm的柱体提供低于50grams的绷紧张力。优选地，所述柱体具有环形槽97，每条纤维独立地被接纳入槽内以保证纤维互不接触地精确定位。 

当纤维进入柱体时，所述纤维可以经过布置在输入滑行台94和输入柱体91a之间的张力调整杆上，以便在纤维的张力过小或不一致时使其制动，并且/或者消除其形状记忆。尤其在趋向于保持球的曲率的玻璃纤维的情况下。 

根据输送管长度及纤维类型，沿着纤维输送系统直至涂覆辊可能需要一个或更多的限制系统。例如在纤维球存贮台架的输出端和/或直接在涂覆头上设置额外的进料器。明显地，进料器可以设置为包括足够长以接收全部需要涂敷的纤维的辊，也就是本实施例中的两纤维层F1、F2的28条纤维。这里，进料器内置于带有干纤维联机浸渍功能的纤维浇注机械，其可被用于传递预浸渍的纤维以进入未配备树脂涂覆装置的纤维浇注机械。 

图9至图14显示了按照第二实施例的进料器109，其允许处理14条纤维F中的两层。此进料器109和先前所叙述的进料器9的主要不同在于：由于带194插入每个柱体和每条纤维之间，因此纤维F不直接接触 柱体191。这一实施例尤其适用于传递预浸渍的纤维。 

参见图9至图11，进料器109包括两组由马达驱动的柱体191，安装为可相互平行地旋转，以悬臂形式形成于支撑板190上，每一组柱体用于通过一个纤维层，第一组的柱体大体沿着同一平面P1布置为接连的顺序，第二组的柱体沿着平行于第一组的平面P1的平面P2布置。每一组包括输入柱体191a，中间柱体191c，例如共有8个，以及输出柱体191d。两组柱体利用带由单一的马达192驱动，如前所述，其由控制单元自动控制，所述带196安装于马达小齿轮192a和每一柱体的端部1191(见图11)并绕过底轮(return pulley)193。 

参见图11至图14，每个柱体与插入在纤维和柱体之间的带194配合。每一带环绕柱体和固定安装于所述支撑板上的附加导向件或模座195安装。为限制单位空间需求量，每一导向模座一般形成为新月形盘195，其半径大于柱体半径并带有圆形凹陷1195a，其曲率半径与柱体的曲率半径相适合以环绕柱体安装所述盘，使转动的柱体与盘之间无接触，并使其端部1195c、1195d与柱体相切配合。带194安装在所述盘的外圆周边缘1195b以及柱体的未被所述盘覆盖的外圆周部分上，并且限定在所述盘的两个端部1195c和1195d之间。所述盘彼此靠近地平伸放置，凸缘198插入两个相邻的盘之间并贴靠外侧盘放置，以便导向所述带和纤维。应用支杆(图未示出)制作盘组件，所述支杆直接穿过所述盘和凸缘、穿过其中的横向开口198a，1195e(图12、13)，并以端部相互平行地固定在所述支撑板上。纤维上下穿行于两个相继的柱体，反之亦然。与两个相继的柱体结合的两个导向件总成放置于柱体平面P1的每一侧。 

对于两个相继的柱体，每条纤维经过第一柱体的位于两个凸缘198 之间的带上的第一表面展平，所述表面与所述带和柱体之间的尖角接触部处于同一平面，然后经过第二柱体的带上的第二表面展平。带的宽度大于纤维的宽度并大体等于相邻两凸缘之间的距离，因此保证了纤维从不与旋转的柱体接触。 

对每个柱体，在纤维上无张紧力作用的时候，带与柱体为滑动接触。当纤维在涂覆辊上被施加绷紧张力时，纤维将压力施加给带，后者被柱体带动转动，从而驱动粘附在带上的纤维。带在纤维一侧的表面具有允许带与纤维保持接触的粘附系数，带与纤维之间的相对速度为零或非常小，带在柱体一侧的表面具有使得当纤维施加压力时带能够被柱体驱动的摩擦系数。这一表面必须具有高抗磨和抗划伤能力和抗静电特性的优点。如图14示意性显示，带最好由两层组成材料不同的层194a、194b组成。举例说明，纤维一侧的层由软弹性体构成，而柱体一侧由硬弹性体构成。 

每一带在角部之上接触柱体，使得其在一方面当施加压力时能够驱动纤维，另一方面当纤维停止时不被柱体驱动。所述角部例如布置为90°。 

位于带和纤维之间的角接触部要小于带和柱体之间的角接触部，两个柱体之间的距离被限定从而纤维不会在模座端部件处与带接触，纤维和带之间的角接触部将被确定以便限制纤维和带的粘附表面，尤其在应用预浸渍纤维时。因此限制取出纤维所需要的力(剥离力)。这一角部越小，中间柱体的数量就会越多。 

如前述，连接自台架的柔性输送管173的段允许纤维以层状的形式被带入输入柱体191a。在输出端，纤维接着进入输入管段(未图示)以便被输送到浇注头。作为不同，柔性管的横截面为矩形，这在图12 中更好地表示。在同一层中，所述管边对边放置。矩形横截面管的使用允许传输大宽度的纤维，例如宽度为6.35mm至25mm的纤维，而不存在纤维自身扭转或叠边的风险。实际上，无论机械手如何移动，横截面为矩形管都以纤维保持完全平坦的方式进行弯曲，而无侧向下陷的风险。举例说明，为了传输宽度为6.35mm的纤维，所述管具有8×2mm的内部矩形横截面，管壁厚1mm，也就是说外部横截面为10×4mm。所述管可以在其端部边靠边装配以减小所需空间，特别是浇注头内的空间，并使管的输入口或输出口和底轮之间在输入端和输出端处的距离很小。图15显示根据本发明的机械的第二实施例，用于涂覆纤维于芯轴M2上，所述芯轴M2安装为可在在水平轴的定位器T2上旋转。浇注机械101与先前结合图1至图7描述的不同，其区别在于机械手102装配于滑动架126上，其安装为可在由两根导轨127组成的、平行于所述定位器轴线的线性轴上滑动。所述滑动架配备有由所述机械的控制单元自动控制从而可沿着所述线性轴移动机械手的驱动装置，例如马达驱动的滚轮式驱动装置。另外，用于存贮和供给树脂的筒式卸料器183、184以及纤维存贮台架171同样设置在滑动架170、180上，所述滑动架170、180安装为可在机械手102两侧的轨道上滑动。滑动架170、180通过连接臂170a、180a连接到机械手的滑动架126上，并且/或者配备单独的驱动装置。 

图16和图17显示根据本发明的浇注机械201的第三实施例。机械移位系统202包括第一滑动架222，其安装为可沿着位于吊机架的221的两个平行支杆221a之间的第一水平方向X移动；第二滑动架226，其安装为可在第一滑动架上沿着与第一滑动架垂直的第二水平方向Y移动；以及第三滑动架227，其安装为可在第二滑动架226上沿第三垂直方向Z移 动。所述第一、第二和第三滑动架均被构建在其每个上的驱动装置驱动，并由设置在盒277内的所述机械的控制单元自动控制。 

机械手腕部，包括三个部23、24和25并承载浇注头3，如先前结合图2所描述的，其安装为可绕其轴A3在第三滑动架227较低端部上旋转，因此所述浇注头可以模M3之上移动，所述模M3设置在所述吊机架的两个支杆221b之间。 

用于存贮和供给树脂的筒式卸料器283、284放置于第二滑动架226上。所述机械提供纤维涂覆，例如碳纤维F，包装为线轴B的形式。所述线轴安装在同样放置于所述第二滑动架的筒子架271上。每一线轴安装在所述筒子架的芯轴上，其旋转并不被自动控制，但可以为其配备旋转制动装置。纤维在所述筒子架上的支承轮和/或托辊上传递，随即离开筒子架直接进入进料器9a，如先前按照第一或第二实施例所描述。纤维接着进入输送管，然后进入安装于机械手前面、在所述第三滑动架较低端部的第二进料器9b内。纤维随后通过输送管输送到浇注头。在所述线轴拆卷时，自动减速控制和/或机械调节前述的制动装置能够控制线轴的转动惯量，尤其在切割通过的纤维时为使线轴停止瞬时转动，或在重要的减速期间。优选地，如本发明所述的机械包括配备有自动制动系统的筒子架，其根据纤维的张力在闭环方式下自动控制，如专利文件EP 697990中所描述。此系统具有纯机械自动控制的优点，不带有具有始终启动延时的限制了加速或减速阶段缺点的传感器、电动或气动致动器。 

尽管结合不同的特定实施例对本发明给予了描述，但很显然本发明不应因此而被限制，本发明包括落入本发明的方案内的所有的技术上等效的手段及其结合。 

Claims (7)

1.一种纤维涂覆机械（1，101，201），包括：用于移动纤维涂覆头（3）的移位系统（2，102，202），所述纤维涂覆头（3）包括涂覆辊（31）和用于将纤维导向到所述涂覆辊上的装置（32a，32b）；纤维存贮装置（71，171，271）；以及用于将所述纤维从所述存贮装置输送到所述涂覆头的纤维输送装置，其特征在于：所述纤维输送装置包括柔性管(73，173)，每一管的内部通道能够容纳一条纤维（F1，F2）。

2.根据权利要求1所述的机械（1，101，201），其特征在于，柔性管（173）的横截面为矩形。

3.根据权利要求1或2所述的机械，其特征在于，所述柔性管（73，173）由高密度聚乙烯塑料制成。

4.根据权利要求3所述的机械，其特征在于，所述柔性管由高密度抗静电聚乙烯塑料制成。

5.根据权利要求1或2所述的机械，其特征在于，所述柔性管端部以速动连接的方式连接到滑行台（74）上。

6.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述移位系统（2，102，202）能够在至少三个互相垂直的方向上移动涂覆头（3）。

7.根据权利要求6所述的机械，其特征在于，所述移位系统（2，102，202）包括一个机械手（2，102，202），所述机械手（2，102，202）包括多个关节的腕或臂（21），所述腕或臂（21）的端部安装有所述涂覆头（3）。

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