CN107635755B - 用于加工纤维复合构件的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造纤维复合构件的系统，其包括至少一个用于将纤维条施加到工件(12)上的第一纤维铺设机(2)；以及用于修改工件的、另一与纤维铺设机(2)不同的加工工位，其中，可借助于自动化的输送装置(4,5)将工件(12)带至纤维铺设机(2)以及另一加工工位。

Description

用于加工纤维复合构件的系统

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维复合构件的系统。此外，本发明涉及一种用于结合到根据本发明的系统中的纤维铺设机。此外，本发明涉及一种用于借助于该系统的纤维铺设机将纤维幅面铺设在工件上的方法。

背景技术

由印刷文献WO 2009/042 225 A2已知一种用于制造纤维条的纤维铺设机。纤维铺设机具有三轴的工作台，该工作台可相对于纤维铺设头绕垂直的旋转轴线旋转并且可在两个方向上线性行驶。在三轴的工作台上布置有真空工作台，其用作光滑的工具表面。纤维铺设头在真空工作台之上固定地布置在机架处并且具有用于纤维带的引导轨道，引导轨道可借助于线性执行器在垂直的方向上移动，以将纤维带提供至工具表面。

发明内容

本发明的目的是，说明一种用于制造纤维复合构件、特别是用于制造高件数的系统，其允许快速且无干扰的制造过程。

该目的通过一种用于制造纤维复合构件的系统实现，其包括

至少一个用于将纤维条施加到工件上的第一纤维铺设机；以及

用于修改工件的、另一与纤维铺设机不同的加工工位，

其中，可借助于自动化的输送装置将工件带至纤维铺设机以及另一加工工位。

至今为止，纤维铺设机已经用作用于以小的件数制造高度独立且复杂的构件的单个机械。为了得到在批量制造范围中高的工件生产量，根据本发明设置成将纤维铺设机连结到工件的自动化加工上。

通常地，根据本发明的系统可具有多个不同结构形式的纤维铺设机，以优化工件制造的过程。

在本发明的一尤其优选的实施形式中，系统包括第二纤维铺设机，其空间上独立于第一纤维铺设机并且借助于自动化的输送装置与第一纤维铺设机相连接。优选地但不必要地，在此至少两个纤维铺设机结构相同。

在第一可行的改进方案中，纤维铺设机在此设置成平行的加工工位，其在同时被加工的工件处进行相同的加工步骤。由此，可提高生产量并且可与其它加工工位的可能更高的生产量相匹配。然而，原则上可设想的是，纤维铺设机执行不同的加工步骤。

在与此备选的或补充的一实施形式中设置成，纤维铺设机作为有顺序的加工工位在工件处先后执行不同的加工步骤。由此，可进一步优化工件的制造并且尤其地可在纤维铺设机中的加工之间进行其它加工步骤。

通常有利地，系统包括至少一个用于容纳、储存和中转多个工件的缓冲工位。这允许在以高的生产量自动化制造时显著改善的物流。优选地，工件在缓冲工位中分别保留在其托板上。

在本发明的一优选的实施形式中，另一加工工位包括从以下组中选出的至少一个，即，形变装置、尤其地压紧装置、温度室和/或涂漆装置。尤其地为了制造用于汽车或飞机的批量件，这种加工工位有利地以自动化的形式与纤维铺设机组合。

为了节省支承面并且为了普遍改善的灵活性，自动化的输送装置优选地包括装载装置，借助于装载装置实现从仅一侧加载和卸载纤维铺设机。这允许工件以死胡同的形式驶入纤维铺设机中且从中驶出。通常有利的是，借助于装载装置同时实现利用未被加工的工件更换已加工的工件。

在此，在本发明的一优选的详细设计方案中，装载装置构造成旋转更换装置，其包括用于容纳至少两个工件的可旋转的支架。

此外，本发明总地涉及一种纤维铺设机，其与以上描述的装载装置组合，借助于装载装置实现从仅仅一侧加载和卸载纤维铺设设备。可理解的是，这种纤维铺设机此外可包括在此描述的纤维铺设机的其它特征中的每一个。

通常优选地，纤维铺设机的铺设头可在垂直的平面中运动，其中，在该平面和纤维铺设机的装载路径之间的角度在0°与30°之间。这允许了节省空间的且尤其窄地构造的纤维铺设机的构型。尤其优选地，装载路径和平面在此以0°的角度卷绕，即，平行布置或布置在一条直线上。通常有利地，铺设头可仅仅在垂直的平面中运动。

装载路径通常理解成用于在纤维铺设机的外部区域与工件的加工位置之间自动化地运输工件的尤其地直地伸延的区段。装载路径由此一方面是自动化的输送装置的一部分并且另一方面是纤维铺设机的一部分。

在一可行的实施例中，纤维铺设机的铺设头可在垂直的平面中运动，其中，纤维铺设机的纤维绕线轴承包括多个带有彼此平行的绕线轴线的纤维绕线，其中，在绕线轴线与垂直的平面之间的角度在60°与90°之间。由于纤维绕线轴承和相应的纤维引导部的布置方案，狭窄地构建的纤维铺设机同样允许这种情况。尤其优选地，该角度约为90°。以这种方式，装载路径、铺设头和纤维绕线轴承可近似先后布置在一条直线上。尤其地，设置至少两个纤维绕线轴承，其分别关联于一组纤维绳并且并排地定位。

在铺设头的运动平面、装载路径和/或绕线轴线的取向方面，纤维铺设机的以上描述的设计方案允许在结构设计和空间尺寸设计的情况中很大程度上的自由度。这尤其地涉及纤维铺设机的其它组件、尤其地电控制单元和空调单元的布置方案。

此外，本发明总地涉及一种用于制造纤维复合构件的系统，其包括

至少一个用于将纤维条施加到工件上的第一纤维铺设机，以及

另一、结构相同或不同的、用于修改工件的加工工位；

其中，可借助于自动化的输送装置将工件带至纤维铺设机以及另一加工工位，

其中，输送装置包括装载装置，借助于装载装置实现从仅仅一侧加载和卸载纤维铺设设备。尤其优选地，装载装置在此在一优选的详细设计方案中构造成旋转更换装置，其包括用于容纳至少两个工件的可旋转的支架。这种系统可与以上描述的系统的所有独立的特征组合。尤其地，纤维铺设机可为在此描述的纤维铺设机。

通过将纤维以铺设行程预拉出，实现这样的铺设，即，在其中，在实际施加之前，将纤维从提供单元中拉出，其中，纤维大多从绕线中展开并且经由多个转向部来引导。在随后直接施加到工件上期间，不必再从纤维提供单元中拉出纤维。纤维进料的该分割实现了铺设头的相应的运动区段的优化。

在本发明的思想中，工件理解成任意垫材，纤维按计划地被施加到该垫材上。尤其地，这种垫材可为平的面，例如以稍后可去除的薄膜或载体的光滑涂覆的表面的形式，纤维条稍后与其分离。同样，部分制成的纤维条或待以纤维铺设的产品的其它预制阶段也形成本发明思想中的工件。此外，垫材可为预成形的成型工具，在该成型工具中构造纤维条的稍后的底侧的限定的造型。

在根据本发明的纤维铺设机中，通常优选地，单个纤维绳在其出现在纤维提供单元中的情况中已经被预涂覆以粘合剂，在纤维复合构件的领域中，粘合剂也被称为“基质”。这种被预涂覆的纤维允许尤其受控地粘接或连结在纤维条处，其中，随时最优地调配粘合剂的量。为了改善粘合过程，在铺设头处尤其地可设置例如以热辐射器的形式的加热装置。原则上，与未被涂覆的纤维相比，被预涂覆的纤维至铺设头的输送关联有特殊要求。因此，纤维铺设机的根据本发明的设计方案可特别地优化用于已涂覆的纤维的纤维运输。这种粘合剂在专业领域中也被称为基质。

可松开的夹紧装置理解成任意这样的装置，即，其在夹紧的状态中可将充分的保持力施加到纤维绳上，以克服纤维绳的摩擦引起的阻力可靠地从纤维提供单元中拉出纤维绳。

在本发明的思想中，纤维提供单元理解成任意用于给出纤维绳的储备区域。尤其地，相应的纤维绳可卷起在可更换的绕线上。纤维提供单元也包括纤维绳的转向部，借助于转向部实现至可动的铺设头的输送。由此，可尽可能自由地选择可更换的绕线或绕线轴承相对于铺设头的定位。

在本发明的总体优选的实施形式中，绕线可配坐在与卷开方向相反地驱动的旋转轴线上，其中，旋转轴线的驱动部具有扭矩限制。例如可通过摩擦离合器或者也可通过电驱动部的与扭矩相关的操控进行扭矩限制。以这种方式，可根据需求、尤其地在卷开期间将相应的纤维绳保持在限定的预紧下。

此外，通常优选地，纤维提供单元可具有一个或多个跳动储存室，以在限定的应力下保持纤维绳的运输并且使运输更均衡。

通常有利地，工件以可绕轴线摆动的方式被容纳在纤维铺设机中，从而可相对于工件调整地改变纤维的铺设方向。根据需求，工件的支架也可具有其它运动，例如在平行于铺设方向的平面中的运动。

在本发明的一优选的实施形式中，纤维提供单元位置固定地布置。这在良好的可维护性的情况中允许高的纤维绳储备。尤其优选的但非必要的是，铺设头可仅在恰一个平面中相对于纤维提供单元行驶。可利用用于在铺设头与纤维提供单元之间引导纤维绳的相对简单的器件实现这种在一个平面中的对铺设头运动的限制。

通常优选地设置成，在铺设纤维幅面的区段期间松开夹紧装置。在此，以预拉出长度的铺设行程铺设纤维幅面，其位于纤维提供单元与铺设头之间的储存区域中。在此，铺设头主要在借助于预拉出纤维幅面进行的运动的反向上行驶。

在本发明的一总体优选的详细设计方案中，夹紧装置包括至少一个、尤其优选地两个相互共同作用的夹紧滚轮。夹紧滚轮的使用减小了粘合剂和/或纤维刮落物的聚集并且以简单的方式实现了在功能故障的情况中用于保护设备的起动力矩的建立。尤其优选地，夹紧滚轮可与预拉出方向相反地装备有单向离合器。由此，例如当布置在夹紧滚轮下游的输送元件已经为了铺设而继续预拉出纤维绳时，夹紧滚轮还可彼此压靠。在优选的详细设计方案中，在这种继续预拉出开始之后才很快松开夹紧滚轮以整体地使纤维引导更均衡。

通常有利地构造的铺设头包括两个彼此成角度地伸延的输送部，其中，借助于输送部中的第一个将第一组纤维绳并且借助于输送部中的第二个将第二组纤维绳引导到交叉区域中，以将两组纤维绳联合成纤维幅面。在此，纤维绳的组可垂直于铺设方向以错位一个纤维绳宽度来布置，并且例如可借助于压缩滚轮使被联合的纤维绳的组变得更均匀并且施加到工件上。带有两个引导部的这种铺设头在引导部的取向方面、优选地构造成相对于中间平面基本上镜像对称。

通常优选地，纤维可借助于布置在铺设头处的切割装置切断，其中，切割装置包括多个可独立操控的切割元件，其可横向于铺设方向切断纤维的不同部分。由此，通常相应被铺设的幅面的始部和端部可以其形状来设计，从而在任意成型的工件中大多数情况下也存在很小的纤维幅面的边缘侧超出或位置偏差。

在一尤其优选的改进方案中，切割装置在此具有用于操纵切割元件中的至少一个的执行器元件，其中，执行器元件构造成与切割元件分离。尤其优选地，执行器元件布置在铺设头的为了维护目的可松开的上部件处。这种上部件例如可构造成可相对于下部件上摆，从而可以简单的方式在下部件中接近铺设头的受到磨损的切割元件和必要时其它机械元件。理解成，在构造带有两个彼此成角度地伸延的引导部的铺设头的情况中，优选地在引导部的每个上布置相应的上部件。纤维绳可尤其地在铺设头中的上部件与下部件之间伸延。

有利地，在铺设头处设置至少一个用于被驱动的进料部的预输送滚轮，其中，预输送滚轮布置在铺设头的夹紧装置与离开侧的压缩滚轮之间。纤维绳的被驱动的进料部用于尤其均匀地施加纤维幅面。此外，预输送滚轮用于将纤维幅面的在铺设头中被切断的端部输送至工件，以便于开始铺设新的纤维幅面。

在本发明的总体优选的实施形式中，纤维铺设机完全构建在机架上。这必要时允许了在生产设备中简单地移动或更换整个纤维铺设机，而不必将机械拆卸成单件。此外，这种结构有利于将纤维铺设机集成到自动化生产设备中。

此外有利的是，纤维铺设机具有环境封闭的壳体。在本发明的思想中，这理解成，纤维铺设机的至少一个包围工件的区域在壳体之内设有受控的空气调节。尤其在铺设纤维幅面期间以及直接在铺设纤维幅面之后，这种空气调节对于良好的结果非常重要。在本发明的思想中的空气调节也包括在不影响空气湿度的情况下仅仅调温。

为了可简单地操作纤维铺设机并且为了有利于集成到自动化的生产设备中，工件优选地布置在可自动化运输的托板上。在本发明的思想中，托板理解成任意的可更换的用于工件的载体。

在可形的改进方案中，可通过以下方式节省运输空间，即，使托板的承载工件的表面相对于垂直线倾斜小于30度的角度。这尤其地包含表面的垂直的取向。以这种方式，可利用生产车间的大的空间高度，而在运输和输送带有工件的托板时不会在宽度上占据过多位置。在这种思想中，此外还可设置成，铺设方向在相对于垂直线倾斜小于30度的平面中伸延。

此外，本发明的目的通过一种用于在工件上铺设纤维幅面的方法实现，其包括以下步骤：

a. 在铺设头的夹紧装置中夹住待铺设的纤维；

b. 使铺设头相对于纤维提供单元行驶到开始位置中，其中，以铺设行程将纤维从纤维提供单元中拉出；

c. 松开夹紧装置；

d. 在工件上铺设纤维的情况下使铺设头从开始位置行驶到终位置中，从而在将纤维(13)施加在工件(12)上期间不从纤维提供单元(42)中拉出纤维(13)。

通过该过程，保证了纤维在工件上的均匀铺设，而不会由于同时从纤维提供单元中的拉出而引入非期望的力。此外，可彼此独立地调整纤维预拉出的速度和铺设速度，从而优化了整个过程。在调节情况中，在铺设头的第一次行进运动的情况中实现纤维的拉出，在其中不与工件接触。随后，铺设头被放到工件上，从而借助于返回运动将被预拉出的纤维下放在工件上。

尤其优选地，借助于在此描述的纤维铺设机执行该方法。在此，尤其地所描述的纤维铺设机的特定特征中的每一个都适用于改进根据本发明的方法所用的单个特征。

优选地，在步骤c之后借助于被驱动的预输送滚轮使纤维相对于铺设头运动，其中，尤其地不借助于预输送滚轮从纤维提供单元中拉出纤维。由此，可以简单的方式得到用于开始铺设过程的起始进料。

应指出的是，根据纤维铺设机的结构设计方案，可在上述方法步骤之间设置任意数量的中间步骤。在所有总的设置的步骤的范围中，尤其地必须保证的是，持续地存在纤维的某种固定，以便于防止纤维不受控地离开纤维铺设头。

由接下来描述的实施例得到本发明的其它优点和特征。

附图说明

接下来描述本发明的多个实施例并且根据附图详细阐述这些实施例。其中：

图1示出了根据第一实施例的、用于制造纤维复合构件的根据本发明的系统的示意图，其带有多个彼此平行地布置的用于制造纤维条的纤维铺设机，

图2示出了根据本发明的纤维铺设机的透视图，特别是作为在图1中示出的系统的一部分，

图3示出了图2中的纤维铺设机的俯视图，

图4示出了沿着截面线IV-IV穿过图3中的纤维铺设机的透视的截面图，

图5示出了根据第二实施例的、用于制造纤维复合构件的根据本发明的系统的示意图，其带有彼此串联布置的用于制造纤维条的纤维铺设机，

图6示出了本发明的另一实施形式，在其中，设置用于纤维铺设机的单侧的装载装置，

图7示出了图2中的纤维铺设机的根据本发明的铺设头的空间视图，

图8示出了在为了维护的目的打开的位置中的图7中的铺设头，

图9从另一视角示出了图8中铺设头，以及

图10示出了沿着截面线X-X穿过图7中的铺设头的截面图，

图11示出了图6中的实施形式的第一变型方案，

图12示出了图6中的实施形式的第二变型方案。

具体实施方式

接下来根据图1至4描述本发明的第一实施例。用于加工纤维复合构件1的系统以下也被称为纤维铺设设备，其具有多个用于制造纤维条3的纤维铺设机2。纤维铺设机2结构相同。在图1中，纤维铺设设备1例如具有六个结构相同的纤维铺设机2，其布置成两组。每组具有三个彼此平行地布置的纤维铺设机2。为了自动地加载和卸载纤维铺设机2，纤维铺设设备1具有输送装置4,5。输送装置例如具有多个输送滑块，其可在引导部上行驶。引导部具有加载区段6，其从容纳部位7伸延直至纤维铺设机2的相应的加载侧8。

在加载区段6上可行驶地布置至少一个输送滑块。引导部此外具有卸载区段9，其从纤维铺设机2的相应的卸载侧10伸延直至下放部位11。在卸载区段9上可行驶地布置至少一个输送滑块。

即，借助于输送装置4,5，可使工件12、即待以纤维13铺设的对象从容纳部位7行驶直至加载侧8，并且使已以纤维13铺设的工件12从卸载侧10行驶至下放部位11。

工件12布置在托板14上。纤维铺设机2结构相同，从而以下仅仅描述纤维铺设机2中的一个。

纤维铺设机2具有带有机床16和布置在机床处的横梁17,18的机架15。机床16基本上在水平的x方向上和垂直于x方向伸延的水平的y方向上延伸。横梁17,18平行于y方向伸延并且在x方向上间隔开地布置在机床16上。横梁17,18分别在两个端部处借助于纵向支撑部19在z方向上布置在机床16之上。z方向垂直于x和y方向伸延，从而x、y和z方向形成笛卡尔坐标系。

在机床16处布置两个X引导轨道20，其在x方向上延伸并且在y方向上彼此间隔开。在X引导轨道20处支承有x滑块21，x滑块21借助于x驱动马达22可沿着x方向在加载侧8和卸载侧10之间行驶。为此，X引导轨道20在x方向上沿着整个机床16延伸。在x滑块21处布置工具工作台23，工具工作台23可借助于c驱动马达24绕垂直的摆动轴线25摆动。垂直的摆动轴线25也被称为c轴线。c轴线25平行于z方向伸延。

工具工作台23借助于X滑块21仅仅可在x方向上线性行驶。工具工作台23用于使相应的工件12相对于纤维铺设头26(以下称为铺设头)定位。为了机械地将托板14与相应的工件12夹紧和松开，工具工作台23具有多个夹紧单元27。夹紧单元27在图3中示意性地示出。夹紧单元27基本上是已知的并且例如构造成零点夹紧器15。夹紧单元27可电子机械地、液压地或气动地操纵。为了将纤维13铺设到相应的工件12的二维的或三维的表面S上，可将铺设头26在z方向上定位在工具工作台23之上。

铺设头26可沿着y方向且沿着z方向行驶。为此，y滑块28支承在横梁17,18处，y滑块28可借助于y驱动马达29沿着y方向线性行驶。y滑块28支承在y引导轨道30处，y引导轨道30布置在横梁17,18的上侧处。y滑块28在横梁17,18之间延伸。为了使铺设头26在z方向上行驶，在y滑块28处布置z滑块31。z滑块31支承在z引导轨道32处并且可借助于z驱动马达33沿着z方向行驶。z引导轨道32平行于z方向伸延并且在x方向上彼此间隔开。

铺设头26布置在z滑块31处。优选地，可更换地固定铺设头26。铺设头26仅仅可在y方向上线性行驶。铺设头26在z滑块31处的摆动是不可能的。

在一未示出的备选的实施形式中，铺设头26附加地或备选地可绕平行于x方向伸延的摆动轴线摆动，即，构成a轴线。由此，可制造相对更强弯曲的三维纤维条3。

铺设头26可沿着z方向借助于z滑块31线性行驶至少200mm、尤其地至少400mm、且尤其优选地至少600mm。为了制造三维的纤维条3，如此构造纤维铺设机2的控制单元34，即，纤维铺设头26在铺设纤维13期间借助于z滑块31可在其行程上线性行驶至少50mm、尤其地至少100mm、且尤其地至少150mm。

为了使工具工作台23沿着x方向行驶，在横梁17,18之下且在相应从属的纵向支撑部19之间构造用于工具工作台23的通过孔35,36。为了自动地利用托板14加载工具工作台23，在加载侧8处布置第一托板手操纵单元37，相反地，为了自动地从工具工作台23处卸载成型工具托板14，在卸载侧10处布置第二托板手操纵单元38。手操纵单元37,38沿着x方向端侧地固定在机床16处。托板手操纵单元37,38构造成举升单元，其用于抬起和降下托板14。

为此，托板手操纵单元37,38具有至少三个、尤其地至少四个举升元件39。举升元件39具有活塞40，活塞40可沿着z方向在从属的气缸41中移动。举升元件39可电子机械地、气动地或液压地操纵。尤其地，属于相应的托板手操纵单元37,38的举升元件39借助于控制单元34同步地操纵，以便于抬起或降下成型工具托板14。

为了提供待铺设的纤维13，纤维铺设机2具有纤维提供单元42。纤维提供单元42具有两个纤维绕线轴承43,44，其中，第一纤维绕线轴承43在x方向上布置在第一横梁17旁边并且第二纤维绕线轴承44布置在第二横梁18旁边。纤维绕线轴承43,44在y方向上在端侧固定在机床16处。纤维绕线轴承43,44分别具有多个用于纤维绕线46的纤维绕线架45。纤维绕线46布置在相应的纤维绕线架45处并且可绕相应的水平的旋转轴线47旋转地支承。相应的水平的旋转轴线47平行于y方向伸延。

分别将以纤维绳的形式的纤维13从纤维绕线引导至铺设头26。在将纤维幅面施加到工件上之前，在铺设头处将单个的纤维绳结合且使其均匀成纤维幅面。

纤维绕线架的旋转轴线47在此配备有驱动部，从而绕线配坐在与卷开方向相反地被驱动的轴线47上，其中，轴线47的驱动部具有扭矩限制。例如，可通过摩擦离合器或也可通过电驱动部的与扭矩相关的操控进行扭矩限制。以这种方式，可根据需要、尤其地在卷开期间以定义的预紧保持相应的纤维绳。

纤维或纤维绳可经由以引导滚轮的形式的引导元件50输送给相应的跳动储存室48,49，其用于补偿作用到纤维13上的拉应力的变化。相应的跳动储存室48,49具有以转向滚轮的形式的转向元件51，转向元件51可沿着z方向移动并且借助于重力预紧纤维13。转向元件51也被称为跳动辊。通过转向元件51的移动，可补偿一方面通过纤维绕线46的惯性引起的且另一方面通过在下放纤维13期间切断单个纤维13的情况中不均匀地输送纤维13引起的动态效应。纤维13可经由以引导滚轮的形式的引导元件53转向并且可从相应的纤维绕线轴承43,44中引导出来。在跳动储存室48,49运行中调节转向元件51的位置。为此使用传感器52，其测定转向元件51在z方向上的偏转。通过使纤维绕线架45配备有可调节的制动部，绕理论位置调节在z方向上的偏转。优选地，制动部是与卷绕方向相反地作用的限制扭矩的驱动部。

纤维13在x方向上从纤维绕线轴承43,44中离开并且通过构成垂直的转向轴线的垂直地布置的转向元件54在y方向上转向。转向元件54构造成转向滚轮。转向元件54支承在承载架55处，承载架固定在纤维绕线轴承43,44之间。在y滑块28的背离铺设头26和纤维绕线轴承43,44的侧处，布置以转向滚轮的形式的水平的转向元件56，其使纤维13首先从y方向转向到z方向上并且紧接着从z方向再次转向y方向。转向元件56构成水平的转向轴线。在y滑块28与纤维绕线轴承43,44之间，在z滑块31之上布置其它水平的转向元件57。转向元件57构成水平的转向轴线并且使纤维13从y方向转向朝向铺设头26的z向。转向元件57构造成转向滚轮。

纤维铺设机2具有机械壳体58，其仅仅在图3和4中示出。机械壳体58限制内腔59，在内腔59中布置带有横梁17,18的纵向支撑部19、y滑块28、z滑块31和纤维铺设头26。机械壳体58朝向加载侧8具有第一壳体孔60并且朝向卸载侧10具有第二壳体孔61，其可通过相应的覆盖元件62密封地封闭和打开。壳体孔60,61和从属的覆盖元件62在图3中仅仅概略地绘出。覆盖元件62例如构造成门或元件挡板。

为了内腔59的空气调节，纤维铺设机2具有空调单元63，其布置在机床16上。由此，在本发明的思想中整体上构造环境封闭的壳体58。

为了进入内腔59，在机械壳体58中构造另外两个壳体孔64,65，其在分别邻近的纵向支撑部19之间通入内腔59中。壳体孔64,65可借助于门66封闭。

用于制造纤维复合构件1的系统和纤维铺设机2的运行方式如下：

借助于输送装置4,5自动地利用托板14加载纤维铺设机2，在托板14上布置待铺设的工件12。为此，至少一个输送滑块从在引导部的加载区段6上的容纳部7行驶直至纤维铺设机2的相应的加载侧8。

如此进行加载，即，输送装置4,5将托板14输送给第一托板手操纵单元37。第一托板手操纵单元37优选地位于抬高的位置中。如果第一托板手操纵单元37不位于抬高的位置中，则在加载之前或之后使其转移到抬高的位置中。在时间上，与纤维13的铺设和/或工具工作台23的卸载并行地进行相应的纤维铺设机2的加载。

在加载侧8处的第一托板手操纵单元37提供待铺设的工件12期间，借助于铺设头26制造纤维条3。为此，在工具工作台23上借助于夹紧单元27张紧带有布置在其上的工件12的托板14。工具工作台23在纤维铺设期间借助于X滑块21沿着x方向线性行驶，并且为了得到期望的纤维定向借助于c驱动马达24绕摆动轴线25摆动。此外，铺设头26在纤维铺设时借助于y滑块28沿着y方向行驶并且借助于z滑块31沿着z方向行驶。

根据需要，通过铺设头26在z方向上的行驶，也可制造三维的纤维条3。

在完成纤维条3之后，使x滑块21在x方向上行驶至卸载侧10。在此，第二托板手操纵单元38位于降下的位置中。为了自动地卸载托板14，借助于夹紧单元27将其从工具工作台23处松开。紧接着，使第二托板手操纵单元38的举升元件39从下降的位置中转移到抬高的位置中，从而自动地从工具工作台23处卸载带有完成铺设的工件12的托板14。

紧接着，x滑块21从卸载侧10移动至加载侧8，在该处，第一托板手操纵单元37在抬高的位置中准备好下一个托板14。如果工具工作台23位于托板14之下，使第一托板手操纵单元37的举升元件39从抬高的位置中转移到下降的位置中，由此，托板14布置在工具工作台23上。紧接着，托板14借助于夹紧单元27在工具工作台23上夹紧。现在，为了下一个纤维铺设过程，使工具工作台23在x方向上移动至铺设头26处，从而工具工作台可以新的纤维铺设过程开始。

为了重新加载，使第一托板手操纵单元37的举升元件39再次转移到抬高的位置中。借助于从相应的卸载侧10引导到下放部位11的输送装置4,5进行纤维铺设机2的自动卸载。时间上与利用托板14和布置在托板14上的且待被铺设的工件12加载工具工作台23和/或利用纤维13铺设工件12并行地进行相应的纤维铺设机2的卸载。为了卸载，输送滑块从第二托板手操纵单元38处接收托板14和布置在托板14上的工件12，并且从引导部的卸载区段9上相应的卸载侧10行驶到下放部位11。在卸载之后，使第二托板手操纵单元38的举升元件39转移到下降的位置中，从而可再次卸载工具工作台23。

空气调节的机械壳体58的壳体孔60,61主要借助于覆盖元件62封闭，并且仅仅当工具工作台23从加载侧8行驶至铺设头26或从铺设头26行驶至卸载侧10或从卸载侧10行驶至加载侧8时，才打开壳体孔60,61。

当铺设头26在y方向朝向纤维绕线轴承43,44行驶时，单向地实现纤维13的铺设。在该行驶过程中，在垂直的转向元件54与水平的转向元件56之间的距离缩短，从而在纤维铺设过程期间，不必从纤维绕线轴承43,44中拉出纤维13。由此，可相对快速地进行纤维铺设。于是，在纤维铺设头26远离纤维绕线轴承43,44后退行驶的情况中，为了下一个纤维铺设过程从纤维绕线轴承43,44中拉出纤维13。借助于跳储存室48,49平衡在纤维13的拉应力中的变化。

以下根据图5描述本发明的第二实施例。与第一实施例不同地，纤维铺设机2彼此串联地布置成两组。如此构造引导部，即，输送滑块可经由相应的加载区段6和相应的卸载区段9行驶至纤维铺设机2中的每一个的加载侧8和卸载侧10。相应的纤维铺设机2的纤维绕线轴承43,44布置成朝向中间腔67。中间腔67通过两行纤维铺设机2形成，在中间腔67中例如布置带有纤维绕线46的储备轴承，以重新装备纤维绕线轴承43,44。在系统1和纤维铺设机2的其它结构和其它工作原理方面，参考上述实施例。

以下是普遍适用的：纤维铺设机2实现了铺设由丝束预浸材料和/或断裂丝束材料和/或干燥纤维13组成纤维叠，其可设有粘合物。对于所有实施例，优选地，纤维13在本发明的思想中已经在纤维提供单元中被预涂覆了粘合剂。

纤维13优选地是碳纤维和/或玻璃纤维。

可利用任意纤维定向和/或轮廓制造纤维条3。纤维铺设机2自主工作。

为了加载和卸载纤维铺设机2，用于制造纤维复合构件的系统可具有上级的控制装置。为了获得高的生产率，纤维铺设机2尤其地被结合到节拍生产线中。相应的纤维铺设机2优选地构造成四轴的。

如果纤维铺设头26构造成可绕附加的a轴线摆动(未示出)，则相应的纤维铺设机2构造成五轴的。

利用相应的纤维铺设机2不仅可制造二维的而且也可制造三维的纤维条3。铺设头26可在两个轴线上线性移动。尤其地，铺设头26仅仅可在两个轴线上线性行驶，即，在水平的y轴线上和垂直的z轴线上行驶。因此，在刚好在此处由y轴线和z轴线撑开的平面中进行铺设头的运动。

工具工作台23可在一个轴线上线性行驶并且可绕摆动轴线25摆动。尤其地，工具工作台23仅仅可在x轴线上线性行驶并且可绕垂直的z轴线25摆动。轴组合允许简单地、柔性地且高效地制造具有任意纤维定向和/或轮廓的二维的或三维的纤维条3。

自动地进行纤维铺设机2和/或工具工作台23的加载。为此，设置输送装置4,5和托板手操纵单元37。

相应地，自动地进行工具工作台23和/或纤维铺设机2的卸载。为此，设置托板手操纵单元38和输送装置4,5。输送装置也可如此构造，即，可借助于引导部自身使工件12或托板14行驶。为此，引导部例如形成滚轮输送器或带输送器。于是，不需要输送滑块。托板手操纵单元37,38例如是托板更换器。为了加载和卸载，可从两个相对的侧接近纤维铺设机2。尤其地，可通过纤维铺设机2加载托板14。通过输送装置4,5，纤维铺设机2适合结合到节拍生产线中。

利用纤维铺设机2可制造例如具有1500mm×1500mm×100mm尺寸的纤维条3。这种类型的纤维条3例如使用在汽车工业中。本发明不限制在示例性地阐述的尺寸的纤维条上。

在根据图6的另一优选的实施形式中，根据本发明的纤维铺设机经由装载装置200与自动化的输送装置4,5相连接，借助于输送装置4,5实现从仅仅一侧加载和卸载纤维铺设设备。在此，装载装置200在输送装置4,5中形成T形的分支部，从而根据死胡同的形式使带有工件12的托板14从分支部运动到纤维铺设机中并且可从中运动出来。

在此，经由至少部分地在纤维铺设机之内伸延的装载路径202进行在输送装置4,5的外部分和在纤维铺设机中的加工位置之间的运输。装载路径202可在其技术实现方案中例如相应于以上描述的工具工作台沿着x轴线的引导部。当前，装载路径202成直角地从输送装置4,5中分支出来，然而也可设置其它角度。在通用的实施形式中，装载路径202也可布置成输送装置的外部分的线性的延续。

装载装置200在细节中构造成旋转更换装置，其包括用于容纳至少两个工件12的可旋转的支架201。工件12在此分别布置在其托板14上。可旋转的支架201可根据转盘给料机的形式在大致水平的平面中旋转。在此，为了提高生产量，可同时在外部的输送装置4,5侧利用被未被加工的工件12以及从纤维铺设机中利用已加工的工件加载可旋转的支架。随后，使支架旋转180度。随后，可继续利用输送装置4,5运输已加工的工件，并且可经由装载路径202使未被加工的工件行驶到纤维铺设机2中。

可理解的是，可旋转的支架也可根据要求与可两侧装备的纤维铺设机2组合地存在，如其以上且已经描述并且在图1至5中示出。

如以上对图2至4描述的那样，在图6中示出的纤维铺设机包括铺设头26，其可在刚好一个垂直地布置的平面中运动。铺设头26被两个纤维绕线轴承43,44供给。作为其它组件，在其位置中示意性地示出了电控制单元34和空调单元63。当前，装载路径202与铺设头的运动的垂直地布置的平面成90°直角地伸延。纤维绕线47的绕线轴线或旋转轴线平行于垂直布置的平面伸延。

在图11中示出的第一变型方案中，已经如此修改了工具工作台，即，加载路径202平行于垂直地布置的平面伸延，铺设头26在该平面中运动。尤其地，加载路径202的中轴线在垂直地布置的平面中伸延。纤维绕线轴承43,44以及控制单元34和空调单元63的布置方案相应地相对于铺设头保持相同，但是已经与铺设头一起相对于自动化的输送装置4,5旋转了90°。

在图12中示出的第二变型方案中，附加于在图11中的变化，纤维绕线轴承43,44相对于铺设头26旋转了90°。由此绕线轴线47现在与垂直布置的平面成90°角度地伸延。相应地，纤维绕线轴承43,44基本上可与铺设头26和装载路径202布置在一条直线上。这允许了纤维铺设机2的特别窄的结构形式。

通常，纤维铺设机的所提到的组件、即多个纤维绕线轴承43,44、空调单元63和电控制单元34可以任意方式相对于铺设头26和/或装载路径202布置。由此，对于纤维铺设机2，可将外尺寸、轮廓形状、维护入口的位置等类似的配备于相应的要求。

在图1至6中示出的系统中，纤维铺设机2优选地与至少另一用于修改工件12的加工工位(未示出)组合，其与以上描述的纤维铺设机2不同。在此，不仅可涉及其它结构形式的纤维铺设机而且可涉及不是构造用于将纤维铺设在工件上的加工工位。在此，其它加工工位借助于自动化的输送装置4,5与纤维铺设机2相连接。

尤其地，另一加工工位可为形变装置，特别是压紧装置，借助于该另一加工工位在施加纤维13之后的工作步骤中压紧工件12。

备选地或补充地，另一加工工位是温度室和/或涂漆装置。也可为其它加工工位，其尤其地使用在飞机构件或汽车构件的自动化制造中。

在图1中示例性地示出的实施形式中，有利的是，尤其并行地加工多个在其相应的托板14上的工件12。在此，系统包括多个结构相同的纤维铺设机2，其空间上彼此分离并且借助于自动化的输送装置4,5相连接。在工件12处进行的修改在此分别是相同的。

在图5中示例性地示出的实施形式中，尤其适宜的是，多个纤维铺设机2作为有顺序的加工工位在工件12处进行先后不同的加工步骤。所示出的布置方案可通过输送装置4,5的合适的控制部例如作为两个平行的、布置在提取部位7和下放部位11之间的分别三个有顺序地先后布置的纤维铺设机2的行来运行。于是，在相应的行中，可在相同的工件12处先后进行三个不同的加工步骤。为此，也可将不同地构造的纤维铺设机布置在相应的行中。在一行中与纤维铺设机不同的加工工位的组合也是可行的。

提取部位和/或下放部位11分别可构造成用于容纳、储存和中转多个工件12的缓冲工位。以这种方式，缓冲工位形成用于工件12在其托板14上的中间储存器，由此，改善了以相应的节拍率结合到自动的整体加工中。

以下更准确地阐述在以上描述的纤维铺设机中使用的根据本发明的铺设头26。

铺设头26作为可更换的模块布置在另一纤维铺设机2处。如以上描述的那样，铺设头26可在以下也称为铺设方向的y方向上运动。此外，铺设头26可在与此垂直的z方向上运动，以便于放在工件上或从工件处抬起，总体地，铺设头26因此在刚好由y轴线和z轴线撑开的平面中运动。

铺设头具有两个彼此成角度地伸延的输送部101,102，其中，借助于第一输送部101将第一组纤维绳并且借助于第二输送部102将第二组纤维绳引导到交叉区域103中，以便于将两组纤维绳联合成纤维幅面。当前，每个组包括八个纤维绳，从而总共16个纤维绳联合成一个纤维幅面。

输送部101,102彼此成约15°的锐角伸延，从而铺设头26的中心区域104例如成型成锥形。在锥形的区域104的每个侧上分别布置可松开的上部件105,106。为了维护目的，可使上部件105,106相对于中心区域上摆(见图8、图9)并且被取下。

两组纤维绳在铺设头的输入侧经由滚轮引导部107,108被分配到两个输送部101,102上。在输送部101,102中的每个中，以与纤维绳的组相同的方式行驶，从而铺设头构造成关于两个输送部101,102大致对称。

两组的纤维绳在横向上、确切地说垂直于铺设头的运动平面以错位一个绳宽度的方式被引导，从而在交叉区域103中在横向上总是交替地将第一组的纤维绳和第二组的纤维绳引导到得到的纤维带中。

直接在该结合之后，纤维带经由布置在铺设头端部侧的压缩滚轮109行进，借助于压缩滚轮109在铺设时在工件12上按压纤维带。

交叉区域103和压缩滚轮109借助于以热辐射器的形式加热装置118加热，从而激活纤维的预涂覆的粘合物。

在输送部101,102中，在此分别如下描述的内容作用到纤维绳上：

输送部的纤维绳在平行的引导槽110中行进，引导槽布置在中心的区域104的侧上。在输送方向上，纤维绳首先横跨夹紧装置111，借助于夹紧装置111可以受控的方式卡紧纤维绳并且再次将其松开。对于纤维绳中的每一个而言，夹紧装置包括下部的、布置在中心的区域处的夹紧滚轮112和上部的、布置在上部件处的夹紧滚轮113。对于纤维绳中的每一个，由此设置相互共同作用的夹紧滚轮112,113的对，纤维绳可在期间被夹入。

为了可松开地夹紧的目的，分别布置在上部件处的夹紧滚轮113与执行器114相连接，通过执行器114可使上部的夹紧滚轮113压靠纤维绳和下部的夹紧滚轮112。

此外，夹紧滚轮对112,113设有在纤维绳的输送方向上的单向离合器，从而在夹紧的状态中仅仅出现与输送方向相反的夹紧作用。

预输送滚轮115在输送方向上布置在夹紧装置111之后。借助于预输送滚轮115可驱动纤维绳在输送方向上移动。预输送滚轮布置在铺设头26的夹紧装置111与离开侧的压缩滚轮109之间。

当前，预输送滚轮115构造成两个共同作用的、在纤维绳的组的整个宽度上分布的滚轮116,117的对。预输送滚轮借助于旋转驱动部驱动。

切割装置119布置在预输送滚轮115和离开侧的压缩滚轮109之间的铺设头处。可借助于切割装置切断纤维或纤维绳的组。为此，切割装置119包括多个可独立操控的切割元件120，其可横向于铺设方向切断纤维的不同部分。当前，为一组的八个纤维绳中的每一个设置可分别独立操控的切割元件120。切割元件的相应独立的操控允许铺设的纤维幅面的结束部或开始部的期望的造型。

切割装置119此外包括带有用于独立地操纵八个切割元件120的八个单个执行器的执行器元件121。在此，执行器元件121构造成与切割元件120分离并且布置在铺设头26的相应的上部件105,106处。相反地，切割元件120固定在中心的区域104处。在上部件105,106上摆之后，执行器元件121从切割元件120处松开，从而切割元件120可以快速且简单的方式接近以用于维护。

铺设头26现在如下工作：

在将纤维幅面的区段铺设在工件12上之后，通过切割装置119切断纤维绳，并且纤维绳的前端部位于切割装置的区域中。铺设头26在铺设方向上在铺设行程的范围中最大地行驶到纤维提供单元42的最后的空间固定的转向部56附近。于是，使铺设头26在z方向上以小的行程从工具处抬起，由此压缩滚轮109不再接触工件12。

然后，在铺设头26的夹紧装置111中夹紧待铺设的纤维绳。

随后，使纤维头26相对于纤维提供单元42在y向上驶过铺设行程到达开始位置中。在此，由于夹紧，将纤维从纤维提供单元42中以铺设行程拉出。

随后，再次使纤维头26在纤维提供单元的最后的转向部56的方向上行驶一段，其中，预输送滚轮115驱动地输送纤维，直至纤维幅面到达压缩滚轮109处。在此，由于铺设头26的运动，不从纤维提供单元42中拉出纤维。在纤维的预输送部的第一区段中，夹紧滚轮仍可保持在夹紧的状态中，因为夹紧滚轮在纤维的输送方向上具有单向离合器。

随后，松开夹紧装置。之前或随后使铺设头26下降到工件12上，并且由此位于用于铺设纤维幅面的开始位置中。必要时，在此期间已经将工件带入改变的位置或定向中。

之后，在将纤维13铺设在工件12上的情况下，使铺设头26从开始位置中行驶到终位置中。由于纤维绳之前已经从纤维提供单元42中预拉出，在将纤维铺设在工件12上期间，不从纤维提供单元42中拉出纤维13。

可理解的是，可与绕线轴承43,44的定位无关地，实现根据本发明地将纤维以铺设行程预拉出。相应地通过铺设头相对于纤维提供单元42的最后的空间固定的转向部的运动实现以铺设行程的拉出。相应地，可很大程度上自由地选择尤其地绕线轴承43,44相对于铺设头26的定位。

Claims (13)

1.一种用于制造纤维复合构件的系统，其包括

至少一个用于将纤维条施加到工件(12)上的第一纤维铺设机(2)；以及

用于修改所述工件的、另一与所述纤维铺设机(2)不同的加工工位，

其中，借助于自动化的输送装置(4,5)能够将所述工件(12)不仅带至所述纤维铺设机(2)而且带至所述另一加工工位，其中所述系统包括第二纤维铺设机(2)，其空间上与所述第一纤维铺设机(2)分离并且借助于所述自动化的输送装置(4,5)与所述第一纤维铺设机(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个纤维铺设机(2)设置成平行的加工工位，其在同时被加工的工件(12)处进行相同的加工步骤。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，多个纤维铺设机(2)作为有顺序的加工工位在工件(12)处先后进行不同的加工步骤。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个用于容纳、储存和中转多个工件(12)的缓冲工位(7,10)。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述另一加工工位包括从以下组中选出的至少一个，即，形变装置、温度室和涂漆装置。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述自动化的输送装置(4,5)包括装载装置(200)，借助于所述装载装置实现从仅仅一侧加载和卸载所述纤维铺设机(2)。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述装载装置(200)构造成旋转更换装置，其包括用于容纳至少两个工件的能旋转的支架(201)。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述纤维铺设机具有用于将纤维(13)施加到所述工件(12)上的铺设头(26)。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述纤维铺设机具有工具工作台(23)，该工具工作台(23)可在水平的平面中延伸的轴线上线性移动并且可绕垂直于水平的平面的摆动轴线(25)摆动。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述纤维铺设机(2)的铺设头(26)能在垂直的平面中运动，其中，在所述垂直的平面和所述纤维铺设机(2)的装载路径(202)之间的角度在0°与30°之间。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述纤维铺设机(2)的铺设头(26)能在垂直的平面中运动，其中，所述纤维铺设机(2)的纤维卷筒支座(43,44)包括多个带有彼此平行的卷筒轴线(47)的纤维卷筒，其中，在所述卷筒轴线(47)和所述垂直的平面之间的角度在60°与90°之间。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述纤维铺设机的铺设头可在两个轴线上线性移动。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二纤维铺设机(2)与所述第一纤维铺设机(2)结构相同。

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