CN109715359B - 用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于形成沿径向横截面具有变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备，包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物(210)的储存心轴(300)、一个或多个从动辊(400，500)和轴对称的模具(600)，储存心轴、每个从动辊和模具在它们的轴向宽度上具有可变化的半径，所述半径限定具有凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括限定从动辊外表面的一部分的压板和适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板的致动器系统。

Description

用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件 的设备和方法

技术领域

本发明涉及通过卷绕通过三维(3D)编织或多层编织获得的纤维织物来成形纤维预制件。这种纤维预制件构成用于复合材料部件的纤维增强结构。

本发明更具体地涉及纤维预制件，所述纤维预制件用于形成轴对称复合材料部件的增强件，所述轴对称复合材料部件具有截面变化的轮廓(形状和/或厚度变化)，例如航空发动机风扇壳体。用于这种部件的纤维预制件是通过编织纤维织物并在张力下将该织物卷绕到轴对称模具上而制成的，该轴对称模具包括径向部分的卷绕表面，该卷绕表面包括对应于待制造部件的轮廓的一凸起的部分。

背景技术

为了制造适合于不同形状的注塑模具的纤维织物，使用形状编织，也称为“轮廓编织”或“外形编织”，其在于根据在以条带形式编织的纤维织物宽度上的位置卷取不同长度的经纱，以获得经纱长度(切向方向)之间的比率，所述比率类似于限定待制造的最终部件的变化轮廓的半径之间的比率。

以这种方式编织的纤维织物储存在储存心轴上，用于随后在张力下卷绕到轴对称注射模具上，该轴对称注射模具包括卷绕表面，所述卷绕表面在径向截面中具有与待制造部件的轮廓相对应的凸起轮廓。当织物被卷绕到模具上时，它在张力下由储存心轴张力放置，储存心轴也被称为“卷取”心轴，一个或多个从动辊放置在储存心轴与注射模具之间。从动辊具有在它们轴向宽度上变化的半径，以便限定外表面或凸起轮廓，所述外表面或凸起轮廓在储存心轴与注射模具之间用于保持在编织期间限定的纱线长度比率。因此，节省纱线长度比率用于保持纤维织物中的均匀张力。

当纤维预制件在模具上成形时，纤维织物通过多个匝卷起。对于每个匝，限定凸起轮廓的各个半径之间的比率根据已经卷绕的纤维织物层而变化。当最终部件中的形状和/或厚度比大时，这些轮廓变化本身更大。

当纤维织物卷绕在注射模具上时，由于织物轮廓与其所卷绕的真实轮廓之间的差异，纤维织物可能变得偏移，从而导致在整个织物上的某些轴向位置处的张力损失。在部件宽度上的这些不平衡张力可导致例如波痕、纤维弯曲、夹紧纤维、不需要的额外厚度区域和不合规格的纤维体积分数之类的缺陷。这些张力不平衡还可以通过特别导致折痕的形成或不对准通过卷绕来使纤维结构的成形复杂化，从而使纤维结构的成形更加艰苦并且花费更长的时间。

发明内容

本发明在于提供上述缺点的方案。

为此，本发明提供了一种用于成形具有在径向截面中的变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备，该设备包括用于储存卷绕带形式的纤维织物的储存心轴、一个或多个从动辊以及纤维织物通过卷绕成形在其上的轴对称模具，从动辊放置在储存心轴与轴对称模具之间，储存心轴、每个从动辊和模具具有它们的轴向宽度半径，所述轴向宽度半径变化以限定具有相应凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括：

-压板，所述压板限定从动辊外表面的一部分的；和

-致动器系统，所述致动器系统适于使所述辊段的压板沿着相对于从动辊的轴线是径向的方向上移动，以局部地改变从动辊的外表面的轮廓。

通过使用能够局部地修改一个或多个从动辊的外表面的凸起轮廓的辊段，同时将纤维织物在张力下卷绕到模具上，本发明的设备使得可以成形在径向截面中的变化的轮廓的纤维预制件，其中张力的损失或不均匀性显着降低。而且，本发明的辊段也可用于局部增加纤维织物中的张力，例如以便减少预制件在较厚区域中扩张(以避免挤压和弯曲)。

这些效果可能是织物被卷绕到模具上以便成形的结果，或者如果施加在织物上的张力很差地施加，它们可能在关闭模具时出现，并且然后它们在注塑部分中变得可见。有利地，在卷绕到模具上时，与其中张力不平衡更大的根据现有技术制造的纤维预制件相比，纤维预制件几乎没有缺陷(在待卷绕的第一圈的波痕，不良地施加的张力在闭合模具时引起纤维的弯曲和/或挤压，不期望的额外厚度的区域，纤维体积分数超出规格，折痕，未对准等)。这用于减少卷绕机的不希望的停止，这通常是必要的，以便校正例如折痕或织物塌陷的部分之类的缺陷，这也需要机器与一个或多个技术人员采取的动作一起反转。有利地，这种设备还使得可以制造不同的纤维预制件，它们在使用相同的从动辊时具有相似的轮廓，即不需要替换从动辊，如现有技术中所必需的那样。

根据本发明的设备的第一特定特征，柔性膜覆盖所述至少一个从动辊的每个辊段压板。

根据本发明的设备的第二特定特征，至少一个从动辊的每个辊段与适于测量纤维织物的张力的传感器相关联，每个传感器连接到构造成对应于传感器的张力测量的伺服控制系统，以便控制一些或所有辊段的致动器系统。

根据本发明的装置的第三特定特征，每个辊段均具有不同的旋转轴，辊段的压板固定到旋转轴，致动器系统构造成沿着径向移动所述辊段的旋转轴。。

根据本发明的设备的第四特定特征，所述至少一个从动辊具有与辊段共用的旋转轴，一辊段的每个压板均通过至少一个可弹性变形的元件连接到旋转轴。致动器系统具有多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一径向移动力。

根据本发明的设备的第五特定特征，所述至少一个可弹性变形的元件包括弹簧或可压缩泡棉。

根据本发明的设备的第六特定特征，所述至少一个从动辊包括固定支撑轴，所述固定支撑轴具有面向辊段的每个压板的多个滚动轴承，每个压板均通过弹簧连接到滚动轴承，致动器系统包括多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一径向移动力。

本发明还提供了一种由通过三维或多层编织以形成具有在径向截面中的变化的轮廓的轴对称的纤维预制件而获得的纤维织物成形的方法，所述纤维织物通过在张力下卷绕到轴对称模具上以获得纤维预制件而成形，纤维织物从储存心轴上展开，纤维织物在放置在储存心轴与轴对称模具之间的一个或多个从动辊上行进，储存心轴、每个从动辊和模具具有以这样的方式变化的它们的轴向宽度半径，以便限定具有凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括限定所述至少一个从动辊的外表面的一部分的压板，在将纤维织物卷绕到轴对称模具上的同时每个压板可沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动，该方法还包括沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向从多个辊段中移动辊段的至少一个压板的步骤。

根据本发明方法的特定特征，该方法包括：

-测量作用在从储存心轴上展开并在从动辊上行进的纤维织物上的张力的步骤；和

-响应于张力测量，使得至少一个辊段的压板沿着径向移动的步骤。

附图说明

本发明的其他特征和优点从作为非限制性示例给出的本发明的特定实施例的以下描述中显现，参考附图，其中：

-图1是根据本发明的一个实施例的用于成形不同形状的纤维织物的设备的示意图；

-图2是显示了卷绕在图1的设备的注射模具上的纤维织物的示意性立体图；

-图3A和图3B是在一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；

-图4A和图4B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；

-图5A和图5B是图4A和图4B的从动辊在平面V上的示意性轴向剖视图；

-图6A和图6B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；

-图7A和图7B是图6A和图6B的从动辊在平面VII上的示意性轴向剖视图；

-图8A和图8B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；以及

-图9A和图9B是图8A和图8B的从动辊在平面IX上的示意性轴向剖视图。

具体实施方式

本发明以一般方式应用于制造轴对称从动辊预制件，所述预制件具有在径向截面中的变化的轮廓，并且适于构成纤维增强件，该纤维增强件用于制造由复合材料制成的轴对称部件，所述轴对称部件同样具有变化的轮廓和/或变化的厚度，特别是在径向截面中。径向截面对应于由预制件在其上成形的模具的轴向和径向限定的平面。轴向D_A和径向D_R如图2所示。所述部件是通过将纤维织物卷绕到一模具上，将如树脂等流体组合物注入到以此方式构成的纤维预制件中而获得的，然后对所述组合物进行热处理以获得一基质。

图1显示了根据本发明实施例的用于成形不同形状的纤维预制件的设备10。装置10包括储存心轴300、在纤维织物的行进方向上位于心轴300下游的两个从动辊400和500以及设置在从动辊500下游的模具600。存在于储存心轴300上的纤维织物210从其上展开，以便通过被卷绕在模具600上而被成形，在受到在储存心轴上控制的张力下发生卷绕。

纤维结构210通过三维编织或通过使用提花型织机以已知方式进行的多层编织获得，所述提花织机在其上设置有占据多个层的经纱或股的线束。经纱在所得结构中由纬纱相互连接。

术语“三维编织”或“3D编织”在本文中用于表示编织技术，其中至少一些纬纱在多个经纱层上互接经纱，或反之亦然。3D编织可以是互锁类型，如文献WO 2006/136755中所述。

术语“多层编织”在本文中用于使用多个经纱层进行3D编织，其中每层的基础编织等同于传统的2D编织，例如平纹、缎纹或斜纹型编织，但某些编织点互连经线层，反之亦然。

通过3D或多层编织制造纤维结构使得可以获得层之间的粘合，从而对于纤维结构和由其获得的复合材料部件具有良好的机械强度，同时使用单个的纺织操作。

特别是，该纤维结构可以由纱线编织而成，所述纱线由碳纤维、陶瓷纤维如碳化硅纤维、玻璃纤维或实际上芳族聚酰胺纤维制成的。

为了制造适合于在注塑模具上成形的不同形状的纤维预制件的纤维织物，使用形状编织，也称为“轮廓编织”，其在于根据在纤维织物宽度上的位置提供不同长度的经纱，所述纤维织物以条带的形式编织。为此，在织机的出口处使用一个或多个输送辊，输送辊在轴向宽度上具有变化的半径，以便限定具有凸起轮廓的外表面，使得可以根据纱线在纤维织物宽度上的位置输送不同长度的经纱，较大长度的经纱由一部分输送辊输送，该部分输送辊的半径大于辊的其余部分。由输送辊执行的差异输送在插入下一根纬纱列之前通过拉动适当长度的经纱而在织机的织造单元中产生影响。以这种方式编织的织物卷绕在心轴或储存鼓上，该心轴或储存鼓也称为“卷取”心轴，并且位于卷取辊的下游。因此，纤维织物以这种方式储存，以便随后在一模具上成形。

如图2所示，纤维预制件通过将纤维织物210卷绕到一注射模具600上而成形。纤维织物210在多根经纱211与多根纬纱212之间通过三维或多层编织而制成。纤维织物210形成一条带，该条带具有一横截面变化的轮廓，即变化的形状和/或在横截面上变化的厚度。模具在径向截面中具有出与待制造部件的轮廓相对应的轮廓，其在当前描述的例子中对应于航空发动机风扇壳体。

为此，模具600具有凸起轮廓的外表面601，所述外表面601对应于待制造的壳体的内表面。通过卷绕到模具600上，纤维织物210匹配其轮廓的形状。模具600还具有两个颊板620和630，用于形成纤维预制件的与待制造的壳体的法兰相对应的部分。模具600例如通过电动机(图2中未示出)在旋转方向S₆₀₀上旋转驱动，纤维织物210在张力状态下被放置在储存心轴300与模具600之间。

放置在储存心轴300下游的第一从动辊400和第二从动辊500由纤维织物210沿图1中所示的相应旋转方向S₄₀₀和S₅₀₀驱动。在它们的轴向宽度上，它们具有出变化的半径，以便定义凸起轮廓的相应的外形表面401和501，所述凸起轮廓与用于待制造的纤维预制件的轮廓对应。

设备10还具有储存心轴或鼓300，也称为“卷取”心轴，其主要在旋转方向S₃₀₀上旋转驱动，并且还在其轴向宽度上具有变化的半径，以限定一外表面301，所述外表面301具有与用于纤维预制件的轮廓相对应的凸起轮廓，从而在纤维织物210被储存的同时限制纤维织物210的变形。由于储存心轴300在纤维织物被卷绕的同时用于使纤维织物在张力状态下，因此可能发生其旋转相对于旋转方向S₃₀₀暂时停止或反转，以在被卷绕在注塑模具上的同时保持织物上的张力。

根据本发明，至少一个从动辊400,500具有多个辊段，每个辊段在其轴向宽度的一部分上延伸。每个辊段均包括特定于其的压板，因此限定了从动辊400,500的外表面的一部分。因此，每个辊段的轴向宽度均小于从动辊400,500的轴向宽度。

另外，每个辊段均包括致动器系统，该致动器系统适于相对于从动辊400,500的轴线沿着径向方向移动其压板，因此能够局部地改变从动辊400,500的外表面的轮廓。

因此，每个压板均可以独立地移动，以在其轴向宽度上局部地控制从动辊400,500的半径的变化。

用于从动辊400,500的辊段的数量可以特别地根据待制造的部件的几何复杂性来确定。在例中，每个编织区可以使用一个辊段，通常与一个特定厚度对应。包括特定编织和/或股线类型的编织区可以具有不同的行为，从而需要独立地施加到纤维织物210的不同张力。

图3A和图3B示出了从动辊400-1的第一实施例，在例中，从动辊400-1是在平面III的截面中看到的图1的从动辊400。

从动辊400-1由四个辊段3a，3b，3c，3d组成，其中为了说明的目的在此选择该数量。每个辊段均具有不同的旋转轴31a，31b，31c，31d，并且这些辊段中的每一个的压板32a，32b，32c，32d均固定到其旋转轴。每个辊段3a，3b，3c，3d均也包括致动器系统，所述致动器系统适于沿着径向移动其旋转轴，从而同样地沿着径向移动固定到旋转轴的压板32a，32b，32c，32d。每个辊段3a，3b，3c，3d均可以独立于另一个辊段的径向移动而沿着径向移动。

在所示的例子中，每个辊段3a，3b，3c，3d的每个致动器系统尤其包括臂33a，33b，33c，33d，所述臂33a，33b，33c，33d设置在每个旋转轴31a，31b，31c，31d的相对端处并连接到它们。用于移动33a，33b，33c，33d并且在图3B中垂直表示的移动装置，例如致动器，用于沿着径向移动臂33a，33b，33c，33d，从而沿着径向移动每个辊段3a，3b，3c，3d的每个压板32a，32b，32c，32d。

控制每个压板32a，32b，32c，32d的运动然后使得可以在从动辊的轴向宽度上局部地控制在从动辊上行进的纤维织物210的张紧。

在例中，图3A示出了初始情况，其中纤维织物210从储存心轴展开，在两个从动辊400和500，包括从动辊400-1，上行进，然后卷绕在模具600上。

在该初始情况下，假设卷绕第一匝不会导致纤维织物210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400-1施加在纤维织物210上的张力是合适的。

因此，辊段3a，3b，3c，3d均没有移动，它们的旋转轴31a，31b，31c，31d均在公共轴线X₄₀₁上对齐。

此后，图3B示出了与初始情况连续并且需要由从动辊400-1施加在纤维织物210上的张力待局部改变的情况，例如，以便限制纤维织物210在被卷绕到模具600上的同时被抵消的任何风险。在这种情况下，抵消构成了与纤维织物210中的张力分布的质量有关的指标之一，其具有对所生产部件的质量，特别是其纤维分数，的影响。在适应施加到纤维织物210的张力的同时，可以考虑某些其他指标，例如，影响纤维的波浪、挤压和弯曲的扩张。

如图中可以所示，辊段的一些压板然后相对于轴线X₄₀₁沿着径向并且彼此独立地移动。然后，由从动辊400-1施加在纤维织物210上的张力在从动辊400-1的轴向宽度上局部地受到控制。

在图1中示出了在该实施例中由从动辊400施加在纤维织物210上的张力的方式。如该图所示，在以虚线绘制的第一位置与连续线绘制的第二位置之间移动至少一个辊段，用于改变由从动辊400施加在纤维织物210上的张力。

而且，在该实施方案中，可以用柔性膜220覆盖辊段3a，3b，3c，3d中的每个压板32a，32b，32c，32d，以支撑在从动辊上行进的纤维织物210。滚筒。如果在辊段3a，3b，3c，3d之间存在臂33a，33b，33c，33d导致它们之间存在相对较大的间隙，则这种支撑可能是特别有利的。因此，柔性膜可变形，以能够跟随辊段3a，3b，3c，3d的径向运动。

图4A至图5B示出了从动辊400-2的另一实施方案，在例中，从动辊400-2是在截面III中看到的图1的从动辊400。

从动辊400-2由四个辊段4a，4b，4c，4d组成，这个数量同样是为了说明的目的而选择的。

轴线X₄₀₂的旋转轴对于所有辊段4a，4b，4c，4d是共用的。每个辊段4a，4b，4c，4d的每个压板42a，42b，42c，42d均通过弹簧43连接到轴线X402的旋转轴。与第一个描述的实施方案不同，每个压板42a，42b，42c，42d均因此可相对于轴线X₄₀₂的旋转轴移动。

在未示出的另一个实施方案中，每个辊段4a，4b，4c，4d均通过替换弹簧43的滑道系统连接到轴线X₄₀₂的旋转轴。

而且，每个辊段4a，4b，4c，4d均包括致动器系统，所述致动器系统适于使每个压板42a，42b，42c，42c沿着径向且独立地移动。在该例中，每个致动器系统均呈反向旋转元件44a，44b，44c，44d的形式，例如在所示示例中的支撑辊，适于向相应的辊段压板施加径向移动力。在例中，反向旋转元件44a，44b，44c，44d可通过连接到它们的旋转轴和移动装置两者的臂沿着径向移动，如图4b中的垂直箭头所示，例如致动器。

图4A显示类似于图3A的初始情况：纤维织物210从储存心轴展开，在包括从动辊400-2的从动辊上行进，然后卷绕到模具600上。在这种情况下，假设第一卷绕匝不会导致纤维织物210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400-2施加在纤维织物210上的张力是合适的。因此，辊段4a，4b，4c，4d均没有移动，并且将每个压板42a，42b，42c，42d连接到轴线X₄₀₂的旋转轴的弹簧43处于第一配置中，例如静止配置。

此后，图4B示出了要求由从动辊400-1施加在纤维织物210上的张力待改变的情况，在例中，以便限制纤维织物210在被卷绕在模具600上的同时被抵消的任何风险。如图中可以示出，一些压板然后相对于轴线X₄₀₂以独立的方式沿着径向移动。更确切地说，一些反向旋转元件44a，44b，44c，44d向对面的辊段4a，4b，4c，4d的表面施加一移动力。在辊段4a，4b，4c，4d上施加一力的作用是压缩一些弹簧43，例如弹簧43-1，并拉伸其它弹簧，例如弹簧43-2，以结束向上移动压板42a，42b，42c，42d。

图5A和图5B是图4B的平面V的横截面视图，分别涉及图4A和图4B中描述的情况。在这些图中，尤其可以看到第一配置(图5A)中弹簧43的各自形状以及弹簧43(图5B)的压缩和拉伸。

此外，图5B中的虚线示出了在图5A的初始情况下由从动辊400-2最初施加在纤维织物210上的张力。如在图5B中可以示出的，至少一个辊段在以虚线示出的第一位置与以实线示出的第二位置之间的运动用于控制由从动辊400-2施加在纤维织物210上的张力。

图6A至图7B然后显示从动辊400-3的另一实施方案，在例中，所述从动辊400-3是在平面III上的截面中看到的图1的从动辊400。

从动辊400-3由四个辊段6a，6b，6c，6d组成，为了说明的目的选择该数量。轴线X₄₀₃的旋转轴对于所有辊段6a，6b，6c，6d是共用的。每个辊段6a，6b，6c，6d的每个压板62a，62b，62c，62d通过可压缩泡棉63连接到轴线X₄₀₃的旋转轴。因此，可压缩泡棉63固定到每个压板62a，62b，62c，62d和轴线X₄₀₃的旋转轴。在这些图中，可压缩泡棉63内的不同张力状态由变化的灰度表示。在该比例上的较淡灰色表示扩张的形状，而较深的灰色表示可压缩泡棉63的压缩状态。

此外，每个辊段均具有适于一使每个压板62a，62b，62c，62d均沿着径向和独立地移动的致动器系统。在例中，每个致动器系统均由反向旋转元件64a，64b，64c，64d构成，例如在所示例子中的支撑辊，适于向相应的辊段压板施加径向移动力。举例来说，反向旋转元件64a，64b，64c，64d可以通过连接到它们的旋转轴和也连接到移动装置，例如致动器，如图6B中的垂直箭头所示，的臂沿着径向移动。

图6A显示其中纤维织物210从储存心轴展开，在包括从动辊400-3的从动辊上行进，然后卷绕在模具600上，的初始情况。在这种情况下，假设第一卷绕匝不会导致纤维织物210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400 3施加在纤维织物210上的张力是合适的。因此，辊段6a，6b，6c，6d均没有移动，并且将每个压板62a，62b，62c，62d连接到轴线X₄₀₃的旋转轴的可压缩泡棉63处于一第一配置中，例如静止配置。

此后，图6B显示需要由从动辊400-3施加在纤维织物210上的张力待改变的情况，例如，以便限制纤维织物210在卷绕到模具600上的同时变成偏移的任何风险。从该图中可以示出，一些压板62a，62b，62c然后相对于轴线X₄₀₃沿着径向和以独立方式移动。更确切地说，一些反向旋转元件64a，64b，64c，64d向面对的辊段62a，62b，62c，62d的表面施加一移动力。在辊段6a，6b，6c，6d上施加一力的作用是在某些区域(较暗的灰色区域)间接压缩泡棉，并在其他区域(较浅的灰色区域)中将其扩张，以便结束向上移动相应的辊段6a，6b，6c，6d的压板62a，62b，62c，62d。

图7A和图7B是图6B的平面VII中的分别涉及图6A和图6B所描述的情况的横截面视图。特别地，在这些图中，可压缩泡棉63的状态可以在第一配置(图7A)以及可压缩泡棉63(图7B)的压缩区域和扩张区域中看到。

此外，图7B中的虚线表示在图7A的情况下由从动辊400-3最初施加在纤维织物210上的张力。如在图7B中可以示出，在以虚线绘制的第一位置与以连续线绘制的第二位置之间移动至少一个辊段用于控制由从动辊400-3施加在纤维织物210上的张力。

图8A至图9B显示从动辊400-4的另一实施方案，在例中，所述从动辊400-4是在平面III的截面中可看见的图1的从动辊400。

从动辊400-4由四个辊段8a，8b，8c，8d组成，该数量以图示的方式选择。轴线X₄₀₄的固定支撑轴对于所有辊段8a，8b，8c，8d是共用的。轴线X₄₀₄的固定支撑轴与多个滚动轴承81相关联，所述滚动轴承81面对辊段8a，8b，8c，8d的每个压板82a，82b，82c，82d。每个辊段8a，8b，8c，8d的每个压板82a，82b，82c，82d均通过弹簧83连接到滚动轴承81，从而用于将压板连接到轴线X₄₀₄的固定支撑轴，并使它们围绕它们旋转。

而且，每个辊段均包括致动器系统，所述致动器系统适于使每个压板82a，82b，82c，82d沿着径向和以独立方式移动。在例中，每个致动器系统均由反向旋转元件84a，84b，84c，84d构成，例如在所示例子中的支撑辊，适于向相应的辊段压板施加一径向移动力。在例中，反向旋转元件84a，84b，84c，84d可以通过使用连接到它们的旋转轴和也连接到移动装置，例如致动器，由图8B中的垂直箭头表示，的臂而沿着径向移动。

图8A显示其中纤维织物210从储存心轴展开，在包括从动辊400-4的从动辊上行进，然后卷绕在模具600上，的初始情况。在这种情况下，假设第一卷绕匝不会导致纤维织物210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400-4施加在纤维织物210上的张力是合适的。因此，辊段8a，8b，8c，8d均没有移动，并且连接到滚动轴承81的弹簧83处于第一配置中，例如静止配置。

此后，图8B显示需要由从动辊400-4施加在纤维织物210上的张力被改变的情况，例如，以便限制在纤维织物210在被卷绕到模具600上的同时被抵消的任何风险。入该图中可以示出的，一些压板82a，82b，82c然后相对于轴线X₄₀₄的固定支撑轴沿着径向和以独立方式移动。更确切地说，某些反向旋转元件84a，84b，84c，84d对面对的辊段82a，82b，82c，82d的表面施加一移动力。对辊段8a，8b，8c，8d施加一力的作用是压缩一些弹簧83，例如弹簧83-1，并使其它弹簧伸展，例如弹簧83-2，以便结束向上移动相应的辊段8a，8b，8c，8d的压板82a，82b，82c，82d。

图9A和图9B是图8B的平面IX上分别涉及图8A和图8B所描述的情况的横截面视图。在这些图中，尤其可以看到在第一配置(图9A)中弹簧83的相应状态以及弹簧83(图9B)的压缩和拉伸。

而且，图8B中所示的虚线表示在图8A的情况下由从动辊400-4最初施加在纤维织物210上的张力。从图8B中可以看出，至少一个辊段在以虚线绘制的第一位置与以连续线绘制的第二位置之间的运动用于控制由从动辊400-4施加在纤维织物210上的张力。

在未示出的另一个实施方案中，一可压缩泡棉设置在辊段压板之间，形成至少一个从动辊子400,500和一固定支撑轴。为了保证各种压板旋转，可压缩泡棉然后仅固定到固定支撑轴上或仅固定到辊段压板上。

而且，参考所有上述实施方案，本领域技术人员理解，可以使用除弹簧或一可压缩泡棉之外的任何可弹性变形的元件。

另外，如图3A和图3B所示的柔性膜220的可选存在不限于这些图的实施方案。参考所有上述实施方案，完全可以将辊段的每个压板覆盖在柔性膜220中，以支撑在任何在从动辊400-1,400-2,400-3,400-4上行进的纤维织物210。如上所述，如果辊段之间的间隙相对较大，则这种支撑件可能是特别有利的。然后柔性膜可变形，以便能够跟随辊段的径向运动。

在各种实施方案中，至少一个从动辊400,500的每个辊段均与适于测量施加在纤维织物210上的张力的传感器相关联。

在例中，在图3A和图3B中，张力传感器34a，34b，34c，34d安装在每个辊段3a，3b，3c，3d的相应致动器系统上。然而，这种表示不是限制性的，传感器34a，34b，34c，34d可以以任何其他方式与辊段3a，3b，3c，3d相关联，例如，分别与压板32a，32b，32c，32d相关联。

在例中，每个传感器34a，34b，34c，34d均连接(图3A和3B中的虚线)到伺服控制系统35，例如电子计算设备。伺服控制系统35被配置为响应来自传感器的张力测量值，以控制根据上述实施方案中的一个制造的从动辊400,500的致动器系统。

然后，由从动辊400,500施加在纤维织物210上的张力根据由装配到每个辊段3a，3b，3c，3d的每个传感器34a，34b，34c，34d测量的值来控制。在例中，每个辊段3a，3b，3c，3d均可以根据由其相应的传感器34a，34b，34c，34d测量的值或者根据平均值和根据用于分享将施加在纤维织物210上并以每段的百分比表示的张力的关系独立地移动。

因此，响应于在纤维织物210上进行的每个张力测量，至少一个从动辊的一个或多个辊段压板可以沿着径向方向移动。

因此，根据张力测量，可以在它们的轴向宽度上局部地改变一个或多个从动辊的半径。因此，可以改变至少一个从动辊的外表面的凸起轮廓，并且可以控制与从动辊的辊段接触的纤维织物210上的张力的施加或松弛。

当需要修改施加在纤维织物上的张力时，例如当由模具的外表面限定的初始轮廓与织物被卷绕到其上的真实轮廓之间的差异使得它可能导致织物的某些轴向位置处的张力损失时，使用这种轮廓改变。

因此，通过使用在使一纤维预制件成形的同时能够局部地改变一个或多个从动辊的外表面的凸出轮廓的辊段，本发明的设备和方法使得可以成形具有在径向截面中的变化的轮廓的并且其中张力的损失或不均匀性显着降低的轴对称的纤维预制件。在卷绕到注塑模具上或在模具闭合之后，与其中张力不平衡更大的根据现有技术制造的预制件相比，已经形成的纤维预制件几乎没有缺陷(第一卷绕匝上的波痕，施加不良的张力，当模具关闭时引起纤维的弯曲和/或挤压，不需要的额外厚度的区域，超出规格的纤维体积分数，折痕，未对准等)。这用于减少卷绕机的不希望的停止，这通常是必要的，以便校正例如预制件的部分(例如法兰)的折痕或塌陷之类的缺陷，这也需要机器与由一个或多个技术人员要采取的动作一起而被反转。

Claims (9)

1.一种用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备，该设备包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物的储存心轴、一个或多个从动辊，和所述纤维织物将在其上通过被卷绕而成形的轴对称的模具，所述从动辊被放置在所述储存心轴与所述轴对称的模具之间，所述储存心轴、每个所述从动辊，以及所述模具具有穿过它们的轴向宽度的半径，所述半径是变化的，以限定具有相应的凸出的轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个所述辊段均包括：

-压板，所述压板限定所述从动辊的外表面的一部分；和

-致动器系统，所述致动器系统适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板，以局部地改变所述从动辊的外表面的轮廓。

2.根据权利要求1所述的设备，其中一柔性膜覆盖所述至少一个从动辊的每个辊段压板。

3.根据权利要求1所述的设备，其中至少一个所述从动辊的每个辊段均与一传感器相关联，所述传感器适于测量所述纤维织物的张力，每个所述传感器均连接到一伺服控制系统，该伺服控制系统设置为响应所述传感器的张力测量值，以控制一些或全部所述辊段的致动器系统。

4.根据权利要求1所述的设备，其中每个所述辊段均具有不同的旋转轴，所述辊段的压板固定到所述旋转轴上，所述致动器系统设置为沿着径向移动所述辊段的旋转轴。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个从动辊具有与所述辊段共有的旋转轴，一辊段的每个压板均通过至少一个可弹性变形的元件连接到所述旋转轴上，所述致动器系统具有多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对一辊段的每个压板施加一径向移动力。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述至少一个可弹性变形的元件包括弹簧或可压缩的泡棉。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个从动辊包括一固定的支撑轴，该支撑轴具有面向辊段的每个压板的多个滚动轴承，每个所述压板均通过弹簧连接到所述滚动轴承上，所述致动器系统包括多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对一辊段的每个压板施加一径向移动力。

8.一种从由通过三维或多层编织而获得的纤维织物来形成具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的成形的方法，所述纤维织物通过在张力下被缠绕到一轴对称的模具上而成形，以获得所述纤维预制件，所述纤维织物从一储存心轴展开，所述纤维织物在放置在所述储存心轴与所述轴对称的模具之间的一个或多个从动辊上行进，所述储存心轴、每个所述从动辊，以及所述模具具有穿过它们的轴向宽度的半径，所述半径的变化方式限定具有一凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个所述辊段均包括一压板，该压板限定所述至少一个从动辊的外表面的一部分，每个所述压板均可沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动，其中，在将所述纤维织物卷绕到所述轴对称的模具上同时，该方法包括沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动来自多个所述辊段中的一个辊段的至少一个压板。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：

-测量作用在从所述储存心轴展开，并在一从动辊上行进的纤维织物上的张力；和

-响应于张力测量，使得至少一个辊段的压板沿着径向移动。

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