CN105358312B - 具有两个辊的双向纤维施加头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维施加头和用于借助对应的头来制造复合材料的部件的方法。所述头包括两个施料辊，所述两个施料辊包含第一辊(2)和第二辊(2’)，每一个辊均相对于主引导系统(3)可动地安装在至少活动位置与非活动位置之间，在所述活动位置中，带能够由主引导系统引导在所述辊上，在所述非活动位置中，所述辊远离主引导系统。所述头包括致动系统，所述致动系统能够使第一辊运动到活动位置并使第二辊运动到非活动位置以借助第一辊来施加带，并且能够使第一辊运动到非活动位置并使第二辊运动到活动位置以借助第二辊来施加带。

Description

具有两个辊的双向纤维施加头

技术领域

本发明涉及一种用于制造由复合材料制成的部件的纤维施加头，且更具体地涉及一种包括用于沿两个相反方向施加纤维的两个辊的双向纤维施加头。本发明还涉及一种用于通过相应的施加头来制造复合材料部件的方法。

背景技术

已有公知的纤维施加机，通过在铺砌(layup)工具(例如阳模或阴模)上的接触，而施加由拖曳型的、干燥的或者浸渍有热硬化性树脂或热塑树脂(特别是由多根碳丝或碳线所组成的碳纤维)的一个或多个扁平连续纤维形成的宽带。

这些纤维施加机典型地包括用于使纤维施加头移位的系统，所述施加头包括意图接触模具以施加所述带的施料辊，和用于在所述辊上引导一根或几根所施加的纤维的引导系统。

在由几根纤维所形成的带的情况下，这些施加机(也称为纤维铺放机)的引导系统使得这些纤维以带的形式在辊上处于大致边缘对边缘的位置。如专利文件WO2008132299中具体描述地，引导系统典型地包括第一器件和第二器件，该第一器件和该第二器件沿着从上游至下游彼此接近的两个引导平面以错开行的形式布置，从而将纤维以两层纤维的形式朝向辊引导，这些引导器件包括如在三块板的组装界面处形成的通道。所述头进一步包括用于分别切割每一根纤维的切割器件，以及重定路径器件，该重定路径器件用于为每一根新切割的纤维重定路径以便能够在任意时刻停止且重新开始带的施加，以及选择带的宽度。

在第一带沿一方向施加之后，平行于第一带的下一带的施加在已执行头的180°旋转后典型地沿相反方向实施，或在已使头回返到第一带的开始点后典型地沿与第一带相同的方向实施。头在两带的施加之间的这些移位操作显著地增加用于铺砌纤维的时间。

为了减少此铺砌时间，存在已知的所谓的双向、允许纤维沿两个相反方向施加的头。已具体在专利文件US2005/0061422中提出了一种施加头，其包括彼此独立的、对称地布置在施料辊的任一侧上的两个引导系统，用于通过使用一个或另一个引导系统来沿两个相反方向施加带。这种配备有两个引导系统的头(每个系统与其各自的切割系统和重定路径系统相关联)证实是不灵便且沉重的，这限制了铺砌纤维的速度且不允许纤维施加在具有大的凸面和/凹面的模具上。另外，每个引导系统必须与不同的纤维存储器件关联，这增加了施加机的复杂性。

同样已具体在专利文件US2009/0139654中提出了一种头，其配备有引导系统，该引导系统包括用于每根纤维的、能够在第一位置和第二位置之间移动以使纤维处于辊的一侧或另一侧的引导元件，每个引导元件均通过其各自的致动系统而在其两个位置之间被操纵。这些引导系统是复杂且庞大的，且需要几个分离的辊。带的两个邻近的纤维必须由不同辊(每个辊与其自己的引导系统关联)来施加且在施加方向上彼此偏离。由此产生的头还具有大尺寸，以至于不能够用于制造具有大的凸面或凹面的部件。

具体已在专利文件FR 2 982 793中提出了一种双向施加头，其包括相对于主引导系统在第一位置和第二位置之间可移动地安装的施料辊，在所述第一位置中，所述带由主引导系统在辊的圆柱状表面的第一部分上引导，以便通过辊沿第一旋转方向的旋转来实现所述带的施加，在所述第二位置中，所述带在辊的圆柱状表面的第二部分上被引导，以便所述带的施加通过辊沿第二旋转方向的旋转来实现。这些在设计和施行上简单且尺寸小的双向头保证纤维施加速度基本上与单一方向头的纤维施加速度相似，且能够减少铺砌时间。然而，一些辊，特别是由挠性材料制成的辊，在它们沿其没有意图旋转的方向使用时，倾向于更快地劣化或具有不可控制的变形。

发明内容

本发明的目的是提出一种旨在克服至少一个前述缺点的新的解决方案，并且尤其旨在至少限制铺砌时间。

为此，本发明提供了一种用于制造由复合材料制成的部件的纤维施加头，其包括至少一个施料辊以及用于将进入所述头内的至少一根纤维引向所述施料辊的主引导系统，其中，优选地通过所述辊紧靠所述模具的表面的接触或紧靠先前施加在所述模具的所述表面上的一个或更多个带的接触，所述至少一个施料辊将由一根或多根纤维形成的带施加在模具的施加表面上，其特征在于，所述头包括包含第一辊和第二辊的两个施料辊，每一个辊均相对于所述主引导系统可动地安装在至少活动位置与非活动位置之间，在所述活动位置中，所述带能够由所述主引导系统引导在所述辊上，以便带的施加由所述辊实施，在所述非活动位置中，所述辊远离所述主引导系统而不与带接触，所述头包括致动系统，其是自动的或手动的，优选是自动的，所述致动系统能够使第一辊处于所述活动位置并使第二辊处于所述非活动位置以借助所述第一辊来沿第一方向施加带，并且能够使第一辊处于所述非活动位置并使第二辊处于所述活动位置以借助所述第二辊来沿与所述第一方向相反的第二方向来施加带。

依照本发明，头包括两个施料辊，一个用于所述头的一个使用方向。当使用一个辊时，其在低的活动位置中被操纵，而另一个辊在离主引导系统一定距离的高的非活动位置，使得不会限制所述头相对于施加表面(也称作铺砌表面)的倾斜角度，并且允许在例如具有大的凹面和/或斜面的复杂表面上铺砌。

辊相对于主引导系统的可动安装能够被容易地执行，并且提供了在设计和实行上简单、尺寸小并确保纤维施加速度基本上与单一方向头的纤维施加速度相似的双向头。

除了获得用于在不需要所述头反向的情况下沿两个相反方向铺砌纤维的双向头之外，具有两个辊的所述头具有许多其他的优势。

具体在铺砌预先浸渍有热塑性树脂或包含热塑性黏合物的纤维的情况下，通常借助加热实施纤维的铺砌。在铺砌期间，辊倾向于升高温度，该温度的增加导致辊的劣化。通过改变铺砌所用的辊，处于非活动位置的未使用辊有时间来冷却，依照本发明的两个辊头限制了这些温度的增加，而没有增加铺砌的时间。而且，也能够设置冷却器件，以改善对处于非活动位置的每一个辊的冷却，这些冷却器件例如能够沿着处于非活动位置的每一个辊的方向输送气流。由此，依照本发明的头的辊较小地劣化，所述头需要辊较小地改变，而引起较短的铺砌时间。

依照铺砌表面，能够使用不同类型的辊，特别是由或多或少地具有一定硬度的可变形材料制成的辊。典型地，当铺砌表面存在明显的凹面或凸面时，使用更柔韧的辊，以便辊能够更多地变形且使其本身在其整个宽度上适合该表面。这与当铺砌表面包括蜂窝型插入部时相同，以便避免该蜂窝在铺砌期间变形。依照本发明的头能够配备有不同类型的辊，且尤其是不同硬度的辊，以便所述头能够在不需要改变辊的情况下被用于铺砌不同部件，或所述头能够被用于铺砌相同的部件，但是通过使用第一挠性辊用于具有斜面的、大凹面的、大凸面的和/或蜂窝的区域而使用第二较小挠性辊用于部件的较平坦区域以依照待铺砌的部件的区域改变辊。

而且，依照所铺砌的纤维类型以及所使用的加热类型，有必要使用不同的辊。

依照本发明的头还能够与不同长度的辊联用，以使辊的长度适于铺砌带的宽度，也就是说，构成所放置的带的纤维的数量。例如，所述头为所谓的16根纤维头，其包括能够实现16根纤维的带的铺砌的主引导系统。所述头配备有不同长度的辊，短辊与8根纤维的带对应而长辊与16根纤维的带对应，以便所述头能够在不需要改变辊的情况下被用于铺砌不同部件，或所述头能够被用于铺砌相同的部件，但是通过使用最短辊用于具有如斜面的复杂表面区域而使用第二最长辊用于部件的较平坦的区域以依照待铺砌的部件的区域来改变辊。

将辊放置在远离主引导系统的非活动位置进一步允许容易进入所述引导系统，以及可能的纤维切割模块件、重定路径模块件和阻挡模块件，来实施维修操作。主引导系统例如固定地安装在头的支撑元件上，且辊在所述支撑元件上或在所述引导系统上可动地安装在其两个位置之间。依照一个实施例，所述头包括支撑结构，通过所述支撑结构，所述头能够固定至移位系统，具体地为机器人端的腕部，并且所述支撑元件以平移可动方式安装在所述支撑结构上，且通过至少一个压实缸在一个方向上弹性地偏置。

依照一个实施例，每一个施料辊绕布置于其旋转轴线上方的枢转轴线来枢转地安装，至少当所述辊处于活动位置时，且与所述旋转轴线平行，每一个施料辊在其两个位置之间的运动通过使所述辊绕所述枢转轴线枢转而实现。依照一个实施例，例如在主引导系统的任一侧上延伸的两个臂的端部处，每一个施料辊均绕其旋转轴线直接地或间接地旋转安装至至少一个臂的下端，每一个臂均绕所述枢转轴线枢转地安装。依照一个实施例，两个辊绕同一枢转轴线枢转地安装，这两个辊例如安装在组装至至少一个枢转臂(例如，两个枢转臂)的同一支撑模块件上。在此情况下，有利地，带不会在两个辊之间穿过，带出自处于活动位置的辊的、与处于非活动位置的辊相反的一侧。依照另一个实施例，头包括两个支撑模块件，每一个支撑模块件支承施料辊且优选地以可拆卸的方式组装到至少一个枢转臂，优选为两个枢转臂。

依照一个实施例，所述头是所谓的纤维铺放头，其用于通过使很大程度上由几根连续的平纤维(称作丝束)形成的带与工具接触来施加。

依照一个实施例，所述主引导系统能够将多根纤维以带的形式引向施料辊，主引导系统包括第一引导器件和第二引导器件，所述第一引导器件和所述第二引导器件依照从上游到下游彼此接近的两个引导平面以错开行的形式布置，以将纤维以两层纤维的形式引向处于活动位置的辊，所述第一引导器件和所述第二引导器件包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道引到所述主引导系统(例如以一个或几个板形成)的靠下的下游边缘上，所述通道引到单个或多个板的下边缘上，所述引导系统具有中间平面，其优选为对称平面，两个引导平面对称地布置在所述中间平面的任一侧上，所述中间平面与处于所述活动位置的所述辊的圆柱表面基本上切向地布置，或相对于处于所述活动位置的所述施料辊的所述旋转轴线布置在所述圆柱表面外，处于其活动位置的施料辊的旋转轴线优选地对称地布置在所述中间平面的任一侧上。

所述纤维铺放头有利地包含切割器件和重定路径器件，所述切割器件用于切割(优选为单独地)相对于纤维的向前运动方向的辊上游的每一根纤维，重定路径器件布置在切割器件的上游来为每一根新切割纤维重定路径以便能够在任意时刻停止和重新起动带的施加以及选择带的宽度。有利地，头进一步包括布置在切割器件上游的阻挡器件，所述阻挡器件能够阻挡(优选为单独地)每一个新切割的纤维。

依照另一个实施例，所述头被设置用于通过使以宽丝带的形式的单一平坦纤维形成的带与工具接触来施加。在此情况下，所述头包括主引导系统，所述主引导系统能够沿辊的方向引导单一平坦纤维。

依照一个实施例，第一辊的单个或多个臂的枢转轴线和第二辊的单个或多个臂的枢转轴线对称地布置在中间平面的任一侧上，当辊处于活动位置时，辊的单个或多个臂的枢转轴线布置在中间平面的与所述辊的旋转轴线相反的侧上。该组件限制依照本发明的两个辊头的尺寸。

依照一个实施例，这些辊安装在单独的支撑模块件上，每一个支撑模块件能够由所述致动系统来操纵，以使其相关的辊在其两个位置之间移位。

依照本发明的头可进一步与单一辊在一个方向上使用，另一个支撑模块件由另一个处理设备来配备，例如，该处理设备诸如为加热系统或修整系统，该加热系统例如是激光型的，该修正系统例如是超声波型的。

依照一个实施例，所述辊安装在能够由所述致动系统操纵的共用的支撑模块件上，用于使所述辊在其两个位置之间移动。有利地，共用的支撑模块件能够移位至两个辊处于非活动位置的升起位置中，以便于在主引导系统和/或可能的切割模块件、重定路径模块件和/或阻挡模块件上的维修操作。

依照实施例，所述施料辊能够通过共用的致动系统而在其两个位置之间运动。

依照一个实施例，所述头进一步包括安装在每一个辊的支撑模块件上的附加的可动引导系统、或安装在辊的共用的可动支撑件上的两个附加的可动引导系统，每一个附加的引导系统均能够将离开主引导系统的每一根纤维引向与其相关的、处于活动位置时的辊。这种与辊可动地安装的附加的引导系统确保引导最靠近辊的纤维。

依照一个实施例，每一个附加的引导系统均包括第一梳栉，所述第一梳栉设置有第一附加的通道和第二附加的通道，第一附加的通道和第二附加的通道错开行地布置、在与所述附加的引导系统相关的施料辊的活动位置中进入主引导系统的第一通道和第二通道的延伸区内，每一个梳栉均具有如能够与主引导系统的下游边缘面对面的上表面、面向外的外表面、以及面向施料辊的内表面，第一通道和第二附加通道开口且由沟槽形成，所述沟槽形成在梳栉的内表面和外表面上。优选地，每一个梳栉具有凹状内表面，所述凹状内表面的凹面与辊的表面对应，沟槽形成在形成弯曲通道的所述凹状内表面上，和/或主引导系统的下游边缘具有圆柱凸状表面，且梳栉具有对应形状的凹状上表面。有利地，形成在梳栉的外表面上的沟槽由以可拆卸的方式紧靠所述外表面安装的至少一个导板覆盖。

每一个支撑模块件均能够进一步配备有如国际专利申请PCT/FR2011/052022中描述的栉(comb)，所述栉包括能够紧靠离开附加的引导系统的单根或多根纤维的多个挠性凸起用于靠着辊来支撑该单根或多根纤维。

依照实施例，所述头包括压实板，所述压实板安装在每一个辊的支撑模块件上或安装在辊的共用的可动支撑件上。

依照一个实施例，所述头包括加热系统，当所述带借助处于活动位置的所述第一辊来施加或借助处于活动位置的所述第二辊来施加时，所述加热系统能够在压实带之前沿带的方向放射出热辐射，和/或在模具或与所述头的前进方向关联使用的施料辊的上游已施加的纤维带的方向上放射出热辐射。

依照另一个实施例，通过共用的支撑模块件或均承载辊的支撑模块件在引导槽内的滑动，来实现施料辊在其两个位置之间的运动。

为了保证在带的整个范围内的大致均匀压实，所述头有利地包括至少一个压实辊，所述至少一个压实辊能够使其本身适于施加表面，特别是适于凸状和/或凹状施加表面。依照一个实施例，所述头包括至少一个挠性辊，其以通过与所述表面的轮廓配合而能够使其自身变形的方式由所谓的挠性的、可弹性变形的材料(如高弹性材料)制成。

依照另一个实施例，所述头有利地包括至少一个刚性的分段式辊(例如金属的)，其包括在相同的轴杆(axial rod)上并列独立地安装的几个辊段(roller segment)，每一段均在所述轴杆上以独立的方式垂直于后一段可移动，并且通过如膨胀气囊系统的弹性器件来抵靠施加表面弹性地偏置。

依照一个实施例，所述头包括优选作用在至少一个臂上的锁止器件，以至少确保处于其活动位置的辊的锁止，所述锁止器件优选地能够接收压实力，并因此限制在处于活动位置的辊的枢转轴线的同一水平面处接收的力。

本发明还涉及一种纤维施加机，其包括如之前限定的头、以及用于借助控制单元使所述施加机的头移位的系统，所述控制单元能够控制致动系统用于使辊在其两个位置之间运动，且控制所述头沿如下的轨迹移位：所述轨迹使用依照所使用的辊的两个不同原始点参数化。

本发明还涉及一种用于通过借助纤维施加头将纤维铺砌在施加表面上而制造由复合材料制成的部件的方法，所述施加头包括用于将至少一根纤维引向施料辊的主引导系统，所述方法包括所述施加头相对于所述表面的相对位移用于借助所述施加表面的施料辊来将由一根或多根纤维形成的带施加在所述施加表面上，其特征在于，其包括

-使所述头的第一辊相对于所述引导系统运动以使所述第一辊处于低的活动位置并使所述头的第二辊相对于所述引导系统运动以使所述第二辊处于高的非活动位置，并且使所述头在第一方向上相对位移以便借助所述第一辊来施加带，

-使所述头的所述第一辊相对于所述引导系统运动以使所述第一辊处于高的非活动位置，并使所述头的所述第二辊相对于所述引导系统运动以使所述第二辊处于低的活动位置，并且使所述头在基本上与所述第一方向相反的第二方向上相对位移以借助所述第二辊来施加带。

依照一个实施例，所述方法包括借助第一辊来施加第一带，以及借助具有比所述第一辊的长度短的长度的第二辊来施加具有比所述第一带的宽度小的宽度的第二带。

依照一个实施例，所述方法包括借助第一辊来施加第一带，以及借助具有比所述第一辊的弹性变形能力大的弹性变形能力的第二辊来施加第二带。

附图说明

参考所附的示意图，在本发明的当前优选的三个特定实施例的下列详细解释性的描述中，将更好地理解本发明并且其他目的、细节、特点和优点将变得更加清晰，在所附的示意图中：

-图1是依照本发明的第一实施例的纤维施加头的示意性立体图，第一辊处于其第一活动位置而第二辊处于其非活动位置，用于借助第一辊沿第一方向S1施加纤维；

-图2是图1的头的前视图；

-图3是图1的头的侧视图；

-图4是与图3的视图相似的视图，第二辊处于其活动位置而第一辊处于其非活动位置，用于借助第二辊沿第二方向S2施加纤维；

-图5是图1的头的辊的臂和支撑模块件的示意性立体图；

-图6是依照本发明的第二实施例的施加头的示意性侧视图；

-图7是图6的头的两个辊的臂和共用支撑模块件的示意性立体图；

-图8是依照本发明的第三实施例的施加头的示意性侧视图；以及

-图9是图8的头的辊的连杆和支撑模块件的示意性立体图。

具体实施方式

图1至图3部分地图示出依照本发明的纤维施加头1，该纤维施加头设置在此，用于在模具9的施加表面91上施加由如预先浸渍有树脂的几根纤维F1、F2形成的带。头1包含两个施料辊2(也称作压实辊)，即标记为2的第一辊以及标记为2’的第二辊。每个辊在铺砌的非活动位置和活动位置之间均是可移动，该头使用处于活动位置中的一个辊或另一个辊来铺砌。该头包括主引导系统3，该主引导系统用于引导纤维沿着处于活动位置中的辊的方向以两层纤维的形式进入头，以形成纤维带，其中纤维基本上边缘对边缘地布置。

主引导系统3例如是在上前面提到的专利文件WO2008132299中描述的类型，且包括优选为金属的三个部分或板，该三个部分或板彼此紧靠着平坦地安装，以在它们之间限定第一引导通道和第二引导通道，第一层的第一纤维F1和第二层的第二纤维F2分别穿过该第一引导通道和该第二引导通道。第一通道和第二通道指引到主引导系统的上游边缘和下游边缘31(图3)上。第一通道和第二通道沿从上游至下游彼此接近的两个引导平面P1、P2以错开行的形式布置，以便在处于活动位置的施料辊的水平面处，两层的纤维F1和纤维F2基本上边缘对边缘地放置。引导平面P1、P2对称地布置在主引导系统的器件对称平面P3的任一侧上。

头包括支撑结构(未示出)，头通过该支撑结构能够连接至移位系统，该移位系统能够使头沿彼此正交的至少三个方向移位。例如，移位系统包括机器人，该机器人包括在端部处安装有所述施加头的腕部或多关节式臂部。作为实例，主引导系统3组装在意图可动地安装在支撑结构上的支撑元件11上，且支撑元件11通过限定压实力的至少一个压实缸(compaction cylinder)(未示出)来向下偏移，纤维通过其中一个辊借助该压实力而被施加在模具上。压实缸(例如气动的)是压力控制的，以调节压实力。

在此实施例中，头被设置用于十六根纤维的带的施加，每层包括八根纤维，主引导系统包括八个第一通道和八个第二通道。

纤维从存储器件(未示出)经由输送器件(未示出)而供给至头。在以线轴的形式封装纤维的情况下，纤维存储器件能够包括线轴架。输送器件能够由挠性管形成，每一个管均将一根纤维接纳在其内部通路内。

在引导系统的任一侧上，头进一步包括：切割器件，该切割器件以标记81示意性示出，用于单独地切割穿过引导系统的每一根纤维；重定路径器件，其以标记82示意性示出，用于将每根新切割的纤维单独地重定路径至辊；以及阻挡器件(优选地)，其以标记83示意性示出，该阻挡器件用以阻挡刚刚被切割的每一根纤维。

依照本发明，头包括第一辊2和第二辊2’，该第一辊和该第二辊均能够在称作铺砌位置的低的活动位置与高的非活动位置之间移位。在此实施例中，每一个辊2均经由枢转臂和其自己的支撑模块件来相对于主引导系统3枢转地安装。

第一辊2绕旋转轴线A1旋转地安装在支撑模块件4上，支撑模块件组装在从引导系统的横向面的每一侧延伸出的两个臂5a、5b的下端处。每一个臂均绕枢转轴线A2枢转地安装在引导系统的横向侧34上。支撑模块件4包括两个支撑元件40a、40b，每个支撑元件均以可移动的方式组装到臂。例如，第一辊为挠性辊，其包括安装在刚性轴向杆上的、由高弹性材料制成的圆柱部21，且该辊通过其轴向杆安装在支撑元件的部分上，这些部分形成轴承。枢转轴线A2相对于对称平面P3偏置，轴线A2在图3中偏置到平面P3的左侧。

臂5a、5b能够绕轴线A2枢转，以使第一辊在引导系统的下游边缘34的下方以及切割系统81的下方，在图3图示出的第一活动位置与图4图示出的第二非活动位置之间移位。

在活动位置中，从主引导系统3出去的纤维被导向第一辊2的左侧，以使得纤维能够借助该第一辊而沿方向S1铺砌。第一辊的轴线A1定位主引导系统的下游边缘34下方，从此引领纤维的引导通道，且该第一辊的轴线A1定位到对称平面P3的右侧，在该平面的相对于枢转轴线A2的相反侧。

在其活动位置中，例如，第一辊定位成使得两个引导平面P1、P2基本上与辊的圆柱外表面相切。相对于辊的旋转方向S3，平面P1与辊表面的接触母线位于平面P2与辊表面的接触母线的上游。对称平面P3相对于旋转轴线A1位于外表面外。在图4中所图示的非活动位置中，在平面P3的与轴线A2相反侧上，即，图3和图4中的平面P3的右侧，第一辊被带回到主引导系统的下游边缘的上方。

支撑模块件4进一步配备有附加的活动引导系统7，该活动引导系统用于引导最靠近辊的纤维。参考图5，该活动引导系统包括布置成与旋转轴线A1平行的梳栉(bar)70，该梳栉优选以可移动的方式通过其端部组装到两个支撑元件。每一个梳栉均具有横截面为大体三角状的楔形物，其具有所谓的上表面、面向外的大体平面的所谓的外表面、以及凹形的所谓的内表面，其中所述上表面在辊处于活动位置时面向主引导系统，所述内表面面向辊并且其凹形对应于与辊的表面。梳栉包括两排平行的附加的引导通道。第一排的第一附加的通道71以及第二排的第二附加的通道72以错开行的形式布置。附加的通道为开口的且由形成在梳栉的内表面和外表面上的沟槽构成，从而引到上表面上。所谓的弯曲的第一通道71由在梳栉的凹的内表面上形成的沟槽形成，而第二通道72由在外表面上形成的沟槽形成。对于最靠近主引导系统的附加的引导系统的定位，主引导系统的下游边缘34能够具有圆柱状的凸表面，而附加的引导系统的梳栉具有对应形式的凹的上表面。在活动位置中，梳栉布置成与主引导系统的下游边缘相对，其第一附加的通道71布置在依照平面P1布置的第一层的第一引导通道的延伸处，而其第二附加的通道布置在依照平面P2布置的第二层的第二通道的延伸处。为了保证将纤维保持在形成第二通道72的沟槽中，它们被靠着外表面以可移动的方式安装在梳栉上的导板(未示出)封闭。

模块件进一步配备有在此处由红外线灯85构成的加热器件，用于加热离开附加的引导系统和/或模具的纤维，或者是恰在由第一辊将带压实之前加热已施加在压实辊的上游的纤维带，以便在预先浸渍纤维的情况下至少软化预先浸渍的树脂，或者在干燥纤维的情况下软化黏合物并因此促进它们之间的带的黏合。灯85安装在两个支撑元件中的至少一个上，且相对于铺砌方向S1布置在第一辊的下游。

模块件配备有压实板86，其相对于铺放头的前进方向布置在辊的下游，该板在角部(corner)通过期间确保对带的整个宽度的压实，如在专利文件EP 2 414 152中描述的。由可变形材料制成的板安装在板支撑件87上。板支撑件相对于头的前进方向S1在第一辊的后方、在此处由其上游部分枢转地组装到支撑元件40a、40b，并且该板支撑件由其下游部分通过连杆而连接至支撑元件。长度可调节的连杆或一系列的不同长度的连杆能够被用来将板角度调节到期望值。

以类似的方式，第二辊2’绕旋转轴线A’1旋转地安装在支撑模块件4’上，该支撑模块件组装到两个臂5’a、5’b的下端。每一个臂绕枢转轴线A’2枢转地安装在引导系统的横向侧34上。支撑模块件4’包括以可拆卸的方式组装到所述臂的两个支撑元件40’a、40’b。第二辊旋转地安装在支撑元件的轴承上。在图3中，轴线A2和轴线A’2对称地布置在平面P3的任一侧上，轴线A’2偏向平面P3的右侧。臂5’a、5’b能够绕枢转轴线A’2枢转，用于使第二辊能够在引导系统的下游边缘的下方和切割系统的下方于图4所图示的第一活动位置和图3所图示的非活动位置之间移动。在活动位置中，离开主引导系统的纤维被导向第二辊的右侧，以允许纤维随着第二辊沿方向S2铺砌。第二辊的轴线A’1定位在主引导系统的下游边缘下方，且定位到对称平面P3的左侧，相对于枢转轴线A’2在该平面的相反侧。在其活动位置中，例如，第二辊定位成使得两个引导平面P1、P2基本上与辊的圆柱外表面相切。相对于辊的旋转方向S’3，平面P1与辊的外表面的接触母线布置在平面P2与辊的外表面的接触母线的下游。对称平面P3相对于旋转轴线A’1布置在外表面之外。在图3所图示的非活动位置中，辊被带回到引导系统的下游边缘的上方，在该平面的与轴线A’2相反的那侧上，即，在图3和图4中的平面P3的左侧。

第二辊的支撑模块件配备有附加的引导系统7’和压实板86’，与第一辊的支撑模块件所配备的相同。在活动位置中，附加的引导系统7’布置成与主引导系统的下游边缘面对面，其第一附加的通道71布置在依照平面P1布置的第一层的第二引导通道的延伸处，而其第二附加的通道布置在依照平面P2布置的第二层的第一通道的延伸处。

当第一辊处于活动位置时，第二辊处于非活动位置，且相反地，当第一辊处于非活动位置时，第二辊处于活动位置。

与辊相关的臂对5a、5b，5’a、5’b在枢转轴线的方向上一个相对于另一个横向地偏置。臂对相对于两个辊来说都为相同的。如图5中可视的，相同对的臂具有不同的下组装部以考虑到这种横向偏置且获得处于它们的活动位置中的两个辊的相同的横向定位。

在此实施例中，辊2、2’通过共用的致动系统6而在它们的两个位置之间运动。臂5a和臂5’a各自包含销41(图5)，小齿轮61、61’固定地安装在该销上。驱动小齿轮62被联接至共用的电动机(未示出)的轴，并且齿状带63安装在三个小齿轮61、61’、62上。当如图3所图示的第一辊处于活动位置而第二辊处于非活动位置时，电动机被控制，来以沿逆时针方向驱动臂5a、5’a的方式沿如由箭头S4图示的逆时针方向旋转地驱动小齿轮，直到使第一辊处于其非活动位置而第二辊处于其活动位置为止，如图4所图示。通过控制电动机以驱动该驱动小齿轮沿顺时针旋转S5旋转，获得了辊从其图4所示的位置返回到其图3所图示的位置。

锁止器件优选地设置成确保辊至少在其活动位置上锁止。这些锁止器件包括安装在主引导系统中的两个圆柱部84，并且圆柱部84的与枢转轴线平行布置的杆能够在活动位置中移位，如此相对于主引导系统的横向侧突出。在活动位置中，活塞杆进入与处于活动位置的辊相关的臂的开口或凹口42、42’中。这些锁止器件进一步允许接收压实力，且限制与处于活动位置的辊的枢转轴线同一水平面处的力。

为了将纤维带沿左方向S1铺砌在模具上，使第一辊处于其活动位置。在主引导系统3的通道中引导的纤维F1、F2然后在梳栉70的附加的通道中进行引导，之后由第一辊施加在模具上，第一辊沿逆时针方向S3旋转。为了使纤维带沿右方向S2铺砌，使第二辊处于其活动位置。离开主引导系统的通道的纤维F1、F2在附加的引导系统7’的附加的通道中进行引导，然后由沿顺时针方向S’3旋转的辊施加在模具上。

配备有依照本发明的头的纤维施加机包括控制单元，该控制单元能够控制辊在其位置之间运动。在控制单元的编程软件中，头的轨迹根据所使用的辊进行设置。例如，用于限定轨迹的原始点相当于所使用的辊在铺砌表面的接触处的母线中间，两个不同的原始点根据所使用的辊来使用。

可选地，致动系统包括作用在包含其中一个辊的臂上的至少一个缸，所述臂通过连杆而联接至包含另一个辊的臂。例如，缸体相对于主引导系统固定地安装，且其活塞杆的端部组装至辊的臂。优选地，与辊相关的两个臂各自由缸致动，且所述臂中的每一个均由连杆联接至另一个辊的臂。此致动系统允许较容易地调节两对臂之间的角度。

在此图示的实施例中，支撑模块件被设置用于压实板的安装。优选地，臂对被设置用于不同模块件的组装，例如，支撑模块件例如通过如下方式来使它们自身彼此区分开：

-辊的长度，如用于16根纤维的辊和用于8根纤维的辊；

-分段式金属辊和可变形的挠性材料的辊；

-不同硬度的可变形材料的辊，如具有不同密度的弹性材料的辊；

-存在或不存在压实板；和/或

-不同的加热系统。

依照可选的实施例，头包括用于沿两个方向S1、S2加热的共用的加热系统。例如，两个辊的支撑模块件4、4’通过一个或更多连杆来联接。通过它们的端部以枢转方式联接至支撑模块件的这些连杆包含一个或更多的红外线灯。可选地，头系统是激光型的。相对于头偏置的激光源例如经由光纤波导管连接至安装在主引导系统上的光学系统，该激光源是可在非活动位置与两个活动位置之间移动的，以确保纤维分别在沿方向S1和沿方向S2铺砌期间的加热。

图6和图7图示出依照本发明的具有两个辊的头101的第二实施例，其中该两个辊安装在同一支撑模块件上。支撑模块件104包括两个支撑元件140a、140b。第一辊102和第二辊102’绕旋转轴线A3、A3’旋转地安装在两个支撑模块件之间，所述轴线对称地布置在支撑模块件的对称平面P5的任一侧上。支撑模块件组装到从引导系统的横向侧的两侧延伸出的两个臂105的下端。每一个臂均绕依照主引导系统的对称平面P4布置的枢转轴线A4枢转地安装在引导系统的横向侧，且所述每一个臂在与对称平面P5同一水平面处，优选以可拆卸的方式组装到支撑模块件140a、140b。支撑模块件配备有附加的引导系统107、107’以及用于每一个铺砌方向的红外线灯185、185’，相似于之前描述地，该附加的引导系统在辊的外侧上、安装在两个支撑元件之间、对称地布置在平面P5的任一侧上。臂105能够绕枢转轴线A4枢转，以使支撑模块件在支撑模块件的第一位置与支撑模块件的第二位置的这两个位置之间移位，其中，如图6所图示，在所述第一位置中，第一辊处于活动位置以沿第一方向铺砌，而第二辊处于非活动位置；在所述第二位置中，第一辊处于非活动位置，而第二辊处于活动位置以沿与第一方向相反的第二方向铺砌。压实板186在两个辊之间安装在两个支撑元件之间，该单一板能够沿两个方向操作，以便纤维随着第一辊或第二辊铺砌。例如，致动系统(未示出)由如下的缸形成：所述缸的主体相对于引导系统固定地安装在头上，且所述缸的活塞杆组装到臂。

图8和图9图示出依照本发明的具有两个辊的头201的第三实施例，其中每一个辊均安装在通过连杆系统移位的滑动支撑模块件上。

第一辊202绕旋转轴线A5旋转地安装在支撑模块件204的两个支撑元件240a、240b之间，支撑模块件滑动地安装在主引导系统或其上安装有主引导系统的头的支撑件上。对于该可滑动地安装，例如，每一个支撑元件204a、204b均包括两个轮241，且头设置有形成在其横向侧上的大体V状的两个横向沟槽212，在其横向侧上例如为在头的支撑框架或在主引导系统上。支撑元件的轮接合到所述沟槽中，且能够在所述沟槽中滑动。支撑模块件包含附加的引导系统207以及压实板286，如之前描述地。通过以枢转方式组装的组装连杆205，执行辊在活动位置和非活动位置中的活动，其中通过一端至模块件204的下游部且另一端至缸261来实现连杆205以枢转方式的组装。在图示出的实例中，已知连杆本身被组装至无杆缸的滑架261a，优选被引导。连杆在长度上能够调节，以调节压实板的角度。以相似的方式，第二辊202’绕轴线A’5旋转地安装在支撑模块件204’上。支撑模块件包含在沟槽212内滑动的轮24、附加的引导系统207’以及压实板286’，并且通过联接至缸206’的连杆205’来移位。

对于纤维沿第一方向S1的铺砌，第一辊202处于其活动位置而第二辊处于其非活动位置，如图8所图示的。为了沿相反的方向铺砌，控制第一模块件204的缸261以使第一辊升起处于其非活动位置，同时其轮241在沟槽212内滑动，并且控制第二模块件204’的缸261’以降低第二辊202’处于其活动位置。

加热系统能够安装在每一个支撑模块件204、204’上。可选地，如IR灯的加热系统绕与中间平面P5平行的轴线枢转地安装在引导系统上，以在使辊能够升起/降低的非活动位置与活动加热位置之间运动。

尽管已经结合几个具体实施例描述了本发明，但是显而易见的是，并不是限制于此，而是包含描述的器件全部技术等同件、以及其在本发明范围内的组合。

Claims (15)

1.一种用于制造由复合材料制成的部件的纤维施加头(1，101，201)，所述纤维施加头包括用于将由一根或多根纤维(F1，F2)形成的带施加在模具(9)的施加表面(91)上的至少一个施料辊，以及用于将至少一根纤维引向所述施料辊的主引导系统(3)，

其特征在于，所述纤维施加头包括包含第一辊(2，102，202)和第二辊(2’，102’，202’)的两个施料辊，每一个辊均相对于所述主引导系统可动地安装在活动位置与非活动位置之间，在所述活动位置中，所述带能够由主引导系统引导在所述辊上，在所述非活动位置中，所述辊远离主引导系统而不与所述带接触，

所述纤维施加头包括致动系统，所述致动系统能够使第一辊处于活动位置并使第二辊处于非活动位置，用于借助第一辊来施加带；并且能够使第一辊处于非活动位置并使第二辊处于活动位置，用于借助所述第二辊来施加带。

2.根据权利要求1所述的纤维施加头，其特征在于，每一个施料辊(2，2’；102，102’)绕布置在其旋转轴线(A1，A’1，A3，A’3)上方并与所述旋转轴线平行的枢转轴线(A2，A’2，A4)枢转地安装，每一个施料辊在其两个位置之间的运动均通过使所述辊绕所述枢转轴线枢转来实现。

3.根据权利要求2所述的纤维施加头，其特征在于，每一个施料辊(2，102)均绕其旋转轴线(A，A’1，A3，A’3)旋转地安装到至少一个臂(5a，5b，5’a，5’b；105)的下端，每一个臂均绕所述枢转轴线(A2，A’2，A4)枢转地安装。

4.根据权利要求3所述的纤维施加头，其特征在于，其包括两个支撑模块件(4，4’，104，104’)，每一个支撑模块件均承载施料辊(2，2’，102，102’)且以可拆卸的方式组装到至少一个枢转臂(5a，5b，5’a，5’b)。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的纤维施加头，其特征在于，所述主引导系统(3)能够将多根纤维(F1，F2)以带的形式引向施料辊，所述主引导系统包括沿从上游至下游彼此接近的两个引导平面(P1，P2)以错开行的形式布置的第一引导器件和第二引导器件，以将纤维(F1，F2)以两层纤维的形式引向处于活动位置的辊(2，2’；102，102’；202，202’)，所述第一引导器件和第二引导器件包括第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道引到主引导系统的下游边缘上，所述主引导系统(3)具有中间平面(P3，P4，P5)，两个引导平面(P1，P2)对称地布置在中间平面的任一侧上，所述中间平面与处于活动位置的辊的圆柱表面基本上正切地布置，或相对于处于活动位置的施料辊的旋转轴线布置在所述圆柱表面外。

6.根据权利要求5所述的纤维施加头，其特征在于，所述第一辊(2)和第二辊(2’)的臂(5a，5b，5’a，5’b)的枢转轴线(A2，A’2)对称地布置在中间平面(P3)的任一侧上，当辊处于活动位置时，辊的单个或多个臂的枢转轴线(A2，A’2)布置在中间平面的与所述辊的旋转轴线相反侧上。

7.根据权利要求1所述的纤维施加头，其特征在于，所述辊(2，2’，202，202’)安装在单独的支撑模块件(4，4’，204，204’)上，每一个支撑模块件能够由所述致动系统(6)操纵以使其相关的辊在其两个位置之间移位。

8.根据权利要求1所述的纤维施加头，其特征在于，所述辊(102，102’)安装在共用的支撑模块件(104)上，所述共用的支撑模块件能够由所述致动系统操纵用于使所述辊在其两个位置之间移动。

9.根据权利要求7或8所述的纤维施加头，其特征在于，其进一步包括安装在每一个辊的支撑模块件(4，4’，204，204’)上的附加的引导系统(7，7’，107，107’，207，207’)、或安装在辊的共用的支撑模块件(104)上的两个附加的引导系统(7，7’，107，107’，207，207’)，每一个附加的引导系统能够将离开主引导系统(3)的每一根纤维引向与其相关的、处于活动位置的辊。

10.根据权利要求7或8所述的纤维施加头，其特征在于，其包括安装在每一个辊的支撑模块件(4，4，204，204’)上或安装在辊的共用的支撑模块件(104)上的压实板(86，86’，186，286，286’)。

11.根据权利要求1至4中的一项所述的纤维施加头，其特征在于，其包括加热系统(85，85’，185，185’)，当所述带借助处于活动位置的第一辊来施加或借助处于活动位置的第二辊来施加时，所述加热系统能够在压实纤维带之前沿纤维带的方向放射出热辐射，和/或沿模具或已被施加的纤维带的方向上放射出热辐射。

12.根据权利要求1至4中的一项所述的纤维施加头，其特征在于，其包括锁止器件(84)，以便确保至少对处于活动位置的一个辊的锁止，所述锁止器件能够接收压实力。

13.用于通过借助纤维施加头将纤维铺砌在施加表面上制造由复合材料制成的部件的方法，所述纤维施加头包括用于将至少一根纤维引向施料辊的主引导系统，所述方法包括所述纤维施加头相对于所述施加表面的相对位移，以借助所述纤维施加头的施料辊来将由一根或更多根纤维形成的带施加在施加表面上，其特征在于，其包括

-使所述纤维施加头的第一辊相对于主引导系统运动以使所述第一辊处于活动位置，并使所述纤维施加头的第二辊相对于主引导系统运动以使所述第二辊处于非活动位置而不与带接触，并且使所述纤维施加头在第一方向上相对位移以便借助第一辊来施加带，

-使所述纤维施加头的第一辊相对于主引导系统运动以使所述第一辊处于非活动位置而不与所述带接触，并使所述纤维施加头的第二辊相对于主引导系统运动以使所述第二辊处于活动位置，并且使所述纤维施加头在基本上与第一方向相反的第二方向上相对位移以便借助第二辊来施加带。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其包括借助第一辊来施加第一带，以及借助长度比第一辊的长度短的第二辊来施加宽度比第一带的宽度小的第二带。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，其包括借助第一辊来施加第一带，以及借助具有比第一辊的弹性变形能力大的弹性变形能力的第二辊来施加第二带。