用于制造纖維預(yù)成形件的設(shè)備與方法，所述纖維預(yù)成形件尤其在制造纖維增強的塑料構(gòu) ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造纖維預(yù)成形件（28、28.1）的設(shè)備和方法，所述纖維預(yù)成形件在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時例如是一種預(yù)備物，其中該設(shè)備具有多個退繞站（3、4）、多個抓取器（5、5.1）和至少一個第一成形工具（15、15.1），其中每個抓取器（5、5.1）可以在最大位置（8、8.1）與拿取位置（9、9.1）之間的路徑上來回運動，其中拿取位置（9、9.1）設(shè)置在線遞送部位（14、14.1）上并且拿取位置比最大位置（8、8.1）更接近于退繞站（3、4），其中第一成形工具具有在最大位置與線遞送部位之間的連接線范圍內(nèi)的投放位置（15.1），并且具有在該連接線外的出發(fā)位置（15），并且第一成形工具（15、15.1）至少在出發(fā)位置（15）可轉(zhuǎn)動和/或可傾斜，并且也可以在轉(zhuǎn)動和/或傾斜位置中運動到各自的投放位置（15.1）。
【專利說明】用于制造纖維預(yù)成形件的設(shè)備與方法，所述纖維預(yù)成形件尤其在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時是一種預(yù)備物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造纖維預(yù)成形件的設(shè)備，所述纖維預(yù)成形件尤其在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時是一種預(yù)備物，其中該設(shè)備具有多個用于提供多個線或紗的退繞站、多個抓取器和至少一個第一成形工具，這些抓取器可以分別在線或紗的始端抓取單個或多個線或紗，其中每個抓取器可以在最大位置與拿取位置之間的路徑上來回運動，并且其中拿取位置設(shè)置在線遞送部位上并且拿取位置比最大位置更接近于退繞站。
[0002]此外本發(fā)明尤其在使用該設(shè)備的情況下涉及一種用于制造纖維預(yù)成形件的方法，所述纖維預(yù)成形件例如在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時是一種預(yù)備物，該方法依次具有以下方法步驟:
[0003]-借助多個抓取器來拉緊用于第一層的線或紗，
[0004]-在第一成形工具上投放第一層，
[0005]-切斷第一層的線或紗，
[0006]-借助多個抓取器來拉緊用于第二層的線或紗，
[0007]-在第一成形工具上投放另一層，
[0008]-切斷第二層的線或紗，
【背景技術(shù)】
[0009]纖維增強的塑料由基質(zhì)材料構(gòu)成，該基質(zhì)材料此外具有剛性并且由纖維組成,所述纖維嵌入基質(zhì)材料中并且所述纖維此外提供有抗拉強度。纖維增強的塑料尤其用于高負荷的構(gòu)件，所述構(gòu)件然而應(yīng)該還要盡可能的輕。因為纖維在橫向上不具有強度，所以纖維必須以如下方式取向，即，其縱向長度與相應(yīng)的負荷方向盡可能一致。為了實現(xiàn)這個目的，纖維經(jīng)常必須以不同的方向放置。纖維層與負荷越好而精確地匹配，那么該構(gòu)件也越好。針對由纖維增強的塑料組成的構(gòu)件存在許多制造方法。然而針對多件數(shù)的生產(chǎn)，當前僅在旋轉(zhuǎn)對稱或板狀或繩狀的構(gòu)件中通過纏繞或板按壓或繩按壓存在可以很好使用的方法。
[0010]相反地，復(fù)雜的、高品質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)僅可耗費巨大地制造，這是因為必需的纖維成形件的建立是困難的、緩慢的和昂貴的。高品質(zhì)的結(jié)構(gòu)大多利用無終端纖維來建立。在許多方法中，纖維成形件首先根據(jù)期望的三維的構(gòu)件形狀，即所謂的預(yù)形狀來制造，所述纖維成形件大多由纖維構(gòu)成，這些纖維經(jīng)常以多層重疊地布置，以便得到必要的纖維方向。緊接著，纖維預(yù)成形件于是利用基質(zhì)材料來潤濕或涂抹，有時還被按壓和最后被硬化。不僅為了制造纖維預(yù)成形件而且為了潤濕和/或硬化構(gòu)件可以使用對應(yīng)于期望的構(gòu)件形狀的成形工具，纖維預(yù)成形件或構(gòu)件放置和/或按壓到成形工具上或成形工具中。
[0011]為了使纖維預(yù)成形件具有用于進一步處理的足夠的形狀穩(wěn)定性，纖維成形件設(shè)有少量膠或粘合劑，并且在三維的投放后例如通過干燥或通過加熱和冷卻來固定。
[0012]纖維成形件大多通過疊置和固定預(yù)先制造的和預(yù)先連接的平面半成品來制造。這些半成品例如是帶子、紡織品、織物或纖維網(wǎng)(Vliese)，其中許多單個的線或紗已經(jīng)交織、縫合或粘接成平面的外形。也就是說當纖維從線圈或線團中退繞時，在使用無終端纖維時將其稱作線。大量不可扭轉(zhuǎn)地同時從線圈或線團退繞的線被稱為線束或紗。在此紗可以由最多幾萬條單線構(gòu)成，所述單線也被稱為細絲。
[0013]像也在DE 10 2008 011 658 Al中公知的那樣，必需的單個部件按照一種切割模板從平面半成品切割成，所述半成品大多作為卷材提供。所述單個部件然后放置在成形工具上并且相互連接或按壓。DE 10 2008 011 658 Al同樣示出通過粘接或縫合來制造這些半成品的例子。盡管如此，很大一部分的手動操作經(jīng)常是必要的。用于利用由半成品組成的區(qū)段來機器制造簡單的一維彎曲的預(yù)成形件的設(shè)備由DE 10 2008 042 574 Al公知，所述預(yù)成形件預(yù)存在匣子中并且然后存儲在芯上。復(fù)雜的形狀并不可機器地制造。
[0014]用于制造用于更復(fù)雜的構(gòu)件的纖維預(yù)成形件的另一可能性是自動化的纖維放置。在此細長的線束或由線束構(gòu)成的帶被纖維放置頭件在成形工具上來回引導(dǎo)，并且在此并排地和重疊地放置、按壓和固定。對于更復(fù)雜的構(gòu)件來說，纖維放置頭件的昂貴的機器人性質(zhì)的控制是必要的。即使在平行使用兩個、三個或甚至四個纖維放置頭件的情況下，制造速度還是相對緩慢，這是因為頭件通常必須經(jīng)過長的路徑，并且這是因為所述頭件連續(xù)地以細長的纖維束工作。此外，纖維放置頭件具有特別長和復(fù)雜的、用于多軸運動的放置頭件的線圈架的線跟蹤裝置。在軟管中具有特殊的引導(dǎo)聲音的這種線跟蹤裝置(以便阻止紗的扭轉(zhuǎn))例如在US 2008/0202691 Al中示出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種用于制造纖維預(yù)成形件的設(shè)備和方法，從而更復(fù)雜的、高品質(zhì)的結(jié)構(gòu)也能夠更輕松地實現(xiàn)自動化地，在形狀和纖維取向方面靈活地、快速地且廉價地制造。
[0016]該任務(wù)通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的設(shè)備解決。其它有利的特征在從屬權(quán)利要求中提到。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備的特征在于，第一成形工具具有在最大位置與線遞送部位之間的連接線范圍內(nèi)的投放位置，并且具有在該連接線外的出發(fā)位置，并且第一成形工具至少在出發(fā)位置可轉(zhuǎn)動和/或可傾斜，并且也可以在轉(zhuǎn)動和/或傾斜位置中運動到各自的投放位置。由此可以通過抓取器的簡單的，尤其是線性的路徑來同時拉緊多個線或紗，并且多個層以不同取向依次投放在成形工具上。退繞站以及線引導(dǎo)裝置可以通過抓取器來保持位置固定。對于遲些時候的構(gòu)件，期望的層取向可以通過轉(zhuǎn)動成形工具來獲得。因而纖維預(yù)成形件的特別靈活的設(shè)計是可能的，并且盡管如此，簡單的自動化是可能的，而無需對線引導(dǎo)路徑的復(fù)雜計算。該設(shè)備由此如此設(shè)計，即，該設(shè)備適合于大于2kg/min或甚至大于3kg/min的線或紗材料放置率。
[0018]因為取消了通常的平面半成品并且取而代之的是投放和制造直接由線或紗組成的纖維預(yù)成形件，所以材料成本相對于公知的方法來說明顯更低。盡管如此，通過平行化可以達到短的制造時間。但由于預(yù)制造，平面半成品是非常貴的。在明顯三維的構(gòu)件中，在使用大平面半成品的情況下此外還存在形成褶皺的危險。另一方面在小平面的情況下，用于切割和連接單個部件的費用會提高。
[0019]有利的是設(shè)置有第二成形工具，其可以與第一成形工具在投放位置中聚在一起并且具有自身的出發(fā)位置。因而也可以更精確地制造更復(fù)雜的三維形狀，其方法是線或紗的列在兩個成形工具之間投放或變形。優(yōu)選地，從第一成形工具看來，第二成形工具布置在拉緊的線或紗的對置的側(cè)面上。將第二成形工具運動到投放位置中可以優(yōu)選與運動第一成形工具同時進行或在運動第一成形工具之后進行。但是也可以在運動第一成形工具之前進行。第一成形工具和/或第二成形工具也可以多件式地實施。
[0020]為了獲得盡可能良好的、至期望的形狀的投放，第一成形工具和/或第二成形工具的在出發(fā)位置與投放位置之間的運動方向應(yīng)該優(yōu)選基本上垂直于抓取器的路徑而布置?？梢钥紤]最多+/-30°的偏差。優(yōu)選地，抓取器的路徑是近似水平的并且成形工具的運動方向是近似豎直的。對于兩個方向來說同樣可以考慮最多+/-30°的偏差。抓取器的路徑優(yōu)選在投放之前就近似與拉緊的線或紗一致。
[0021]特別有利的是，第二成形工具至少在出發(fā)位置可轉(zhuǎn)動和/或可傾斜，并且也可以在轉(zhuǎn)動和/或傾斜位置中運動到相應(yīng)的投放位置。轉(zhuǎn)動和/或傾斜對應(yīng)于第一成形工具的轉(zhuǎn)動和/或傾斜來實施。因此在以其它纖維取向來投放另一層之后，或在以其它纖維取向來投放另一層時，第二成形工具匹配于第一成形工具地聚在一起。優(yōu)選地，第二成形工具實施為帽件，該帽件匹配于第一成形工具，并且在所述第一成形工具與所述第二成形工具之間留有用于線或紗的間隙。因此線或紗被精確地帶至，也就是說投放至期望的形狀。
[0022]在投放時可能重要的是，調(diào)整或調(diào)節(jié)線或紗的應(yīng)力。在投放期間，例如在特別明顯的三維的構(gòu)件中，其中線或紗在投放時明顯偏移，必要時也可以補充調(diào)節(jié)線或紗的應(yīng)力。因此額外地，優(yōu)點在于設(shè)置有用于調(diào)整和/或調(diào)節(jié)應(yīng)力的拉緊裝置?？梢詫?yīng)力在投放時保持恒定或保持在預(yù)定的值范圍中的拉緊裝置是特別優(yōu)選的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，第一成形工具和/或第二成形工具的轉(zhuǎn)動軸線可以基本上垂直于所述路徑且基本上平行于第一成形工具和/或第二成形工具的在出發(fā)位置與投放位置之間的運動方向。
[0024]此外第一成形工具和/或第二成形工具可以配備有加熱裝置和/或按壓裝置。通過溫度提高或壓力提高可以激活存在于層中的粘合劑，從而將線或紗以預(yù)定的形狀固定并且彼此首先連接成一個層，隨后連接成纖維預(yù)成形件。例如絲線或纖維網(wǎng)可以作為粘合材料一起被投放，所述絲線或纖維網(wǎng)至少部分由熱塑性塑料或膠粘劑構(gòu)成。由此對于固定所必需的粘合材料也同時與纖維材料一起安放。粘合材料也可以通過混合絲線(其除了纖維材料以外也包含粘合材料)，或通過涂覆或噴涂線或紗來引入。粘合材料也可以在投放線或紗后安放在，例如噴涂在成形工具上。通過固定線或紗層來達到一定的穩(wěn)定性，用于安放線或紗的其它層或用于進一步處理線預(yù)成形件。
[0025]為了可以簡單且靈活地匹配于不同的構(gòu)件形式，第一成形工具和/或第二成形工具可輕松分離地固定在運動裝置上，尤其是升降臺或下降裝置上。因此線或紗的一個或多個層也可以和成形工具一起傳遞到隨后的、尤其是又根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的設(shè)備上，以便在那里安放一個或多個另外的層。
[0026]給設(shè)備供應(yīng)線或紗通過退繞站來進行。退繞站可以例如實施成所謂的線圈架。在此線或紗可以從線圈或線團(線桶)中拉出。每個線遞送部位從一個或多個退繞站得到線或紗?？梢栽诰€圈上或在線遞送部位上或在它們之間存在用于調(diào)節(jié)或調(diào)整線應(yīng)力的裝置。
[0027]優(yōu)選還設(shè)置有可以在成形工具與抓取器之間切斷線或紗的切斷裝置，和/或設(shè)置有可以在成形工具與線遞送部位之間切斷線或紗的切斷裝置。
[0028]此外有利的是，抓取器在其路徑上可以占據(jù)不同的、個體的中間位置，且這些抓取器可以在中間位置上抓緊線或紗各自的始端。由此可以復(fù)制不同的形狀。并且每個抓取器拉緊對于形狀的相應(yīng)部位所需的那么多的線。也有利的是，單個的抓取器可以隨著成形工具的外輪廓定位在其路徑上。也就是說，抓取器如此抓緊線或紗的始端，即，抓取器盡可能接近于如下部位，在該部位上纖維預(yù)成形件將具有其邊緣，在該邊緣上線在成形之后從成形工具上被切斷。也就是說當成形工具運動到用于成形的位置中時，或在多件式的成形工具中當若干成形工具放到一起(zusammenfahren)時,抓取器定位在相應(yīng)的線或紗離開成形工具的地方。由此也在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的情況下僅產(chǎn)生昂貴的纖維材料的少量下腳料，這在批量生產(chǎn)時是特別重要的。
[0029]該任務(wù)通過具有根據(jù)權(quán)利要求10所述的特征的方法，尤其是結(jié)合根據(jù)設(shè)備權(quán)利要求之一所述的設(shè)備來解決。對于該方法的其它有利的特征在從屬權(quán)利要求中提到。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，該方法的特征在于，投放相應(yīng)通過將第一成形工具移入到拉緊的線或紗的區(qū)域中來進行，第一成形工具在切斷第一層的線或紗之后且在投放其它層之前轉(zhuǎn)動和/或傾斜。由此得到已經(jīng)在描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備時提到的優(yōu)點。
[0031]有利的是，拉緊如此進行，S卩，多個單獨的抓取器在多個分別配屬于單個的抓取器的線遞送部位上抓取單個或多個線或紗，抓取器然后彼此在基本上平行的路徑上運動，并且線或紗由此并排拉緊。此外有利的是，多個抓取器可以在拉緊過程中同時地并且獨立地相互運動。由此，線或紗可以快速地平行地拉緊并且每個抓取器可以獨立地工作。
[0032]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動繞一個軸線進行，該軸線基本上垂直于拉緊的線或紗并且基本上平行于移入時的運動方向。此外有利的是，第一成形工具以一個在10到170°之間的角度，優(yōu)選在30到150°之間的角度，特別優(yōu)選在45到135°之間的角度轉(zhuǎn)動。第二成形工具同樣可以以一個在10到170°之間的角度，優(yōu)選在30到150°之間的角度，特別優(yōu)選在45到135°之間的角度轉(zhuǎn)動。
[0033]此外有利的是，尤其通過加熱和/或按壓而在投放第一層與拉緊其它層之間固定第一層。由此該第一層得到用于其它方法步驟或進一步處理的足夠的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，每層都可以在投放之后，尤其是纖維預(yù)成形件也在投放最后一層后固定。像提到的那樣，這例如通過激活粘合材料而發(fā)生。
[0034]固定可以直接在投放時，也就是說在移入第一成形工具或第二成形工具時開始或在這之后開始。線或紗的切斷可以在固定期間或在固定之后進行。
[0035]由此實現(xiàn)更精確的定形，即，在投放時第二成形工具，尤其是帽件，與第一成形工具放到一起，從而使各自的層成形且必要時被固定。
[0036]為了以不同的纖維取向來建立具有多層的纖維預(yù)成形件，分別地可以使用同一設(shè)備來投放第一層和其它層。在投放若干層之間，成形工具相應(yīng)地轉(zhuǎn)動和/或傾斜。
[0037]但也可以設(shè)置具有兩個或多個設(shè)備的一種生產(chǎn)線，其中第一層的投放在設(shè)備中進行，第一成形工具隨后遞送到另一設(shè)備上并且在該另一設(shè)備中投放其它層。帶有處于成形工具上的層的成形工具的轉(zhuǎn)動和/或傾斜可以在第一設(shè)備中或在其它設(shè)備中進行。因此也可以將多個層依次安放在多個設(shè)備中，直到纖維預(yù)成形件完成。在此優(yōu)選地，在每個設(shè)備中安放且尤其也固定一個層?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0038]在參考附圖的情況下借助實施例來闡述本發(fā)明的其它有利的特征。在圖la_7b中示出在不同方法步驟中的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實施形式:
[0039]圖1a在抓取器取線或紗時的側(cè)視圖，
[0040]圖1b在抓取器取線或紗時的俯視圖，
[0041]圖2a在拉緊線或紗后的側(cè)視圖，
[0042]圖2b在拉緊線或紗后的俯視圖，
[0043]圖3a在第一層的第一投放步驟之后的側(cè)視圖，
[0044]圖3b在第一層的第一投放步驟之后的俯視圖，
[0045]圖4a在第一層的第二投放步驟之后的側(cè)視圖，
[0046]圖4b在第一層的第二投放步驟之后的俯視圖，
[0047]圖5a在切斷線或紗后的側(cè)視圖，
[0048]圖5b在切斷線或紗后的俯視圖，
[0049]圖6a在轉(zhuǎn)動成形工具后的，以及在抓取器為了第二層來取線或紗時的側(cè)視圖，
[0050]圖6b在轉(zhuǎn)動成形工具后的，以及在抓取器為了第二層來取線或紗時的俯視圖，
[0051]圖7a在第二層的第二投放步驟之后的側(cè)視圖，
[0052]圖7b在第二層的第二投放步驟之后的俯視圖，
[0053]并且在圖8a-c中示出在不同方法步驟中的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的其它優(yōu)選實施形式:
[0054]圖8a在安放第一層之后的俯視圖，
[0055]圖8b在安放另一層之后的俯視圖，
[0056]圖8c在安放又一層之后的俯視圖。
【具體實施方式】
[0057]隨后詳細描述圖與實施例。
[0058]為此在該設(shè)備和方法的特別優(yōu)選的實施形式中，該設(shè)備是適用的，或者由該設(shè)備依次或彼此部分平行地實施如下方法步驟:
[0059]-提供線或紗并且也許還提供粘合材料
[0060]-抓取必需的線或紗并且也許還抓取粘合材料
[0061]-通過相應(yīng)地定位抓取器來拉緊必需的線或紗
[0062]-經(jīng)由第一成形工具進行第一投放
[0063]-利用第二成形工具進行第二投放
[0064]-使由線或紗組成的層固定
[0065]-在成形工具的兩側(cè)上切斷線或紗
[0066]-回繞已給出的且非必需的線或紗
[0067]-打開成形工具
[0068]-轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)交帶有安放的層的成形工具
[0069]重復(fù)該流程以在同一設(shè)備中或在一個或多個其他根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中安放其他層直到完成纖維預(yù)成形件。
[0070]例如由碳(Carbon)、玻璃或芳綸組成的纖維或其它纖維可以使用為用于線或紗的纖維材料。熱塑性或熱固性塑料、環(huán)氧樹脂、其它塑料(聚合物)或其它樹脂可以考慮為用于纖維增強塑料的基質(zhì)材料。熱塑性塑料或膠粘劑可以使用為粘合材料。已經(jīng)存在有混合線或混合紗，也就是說，各纖維或線由粘合材料組成，或者粘合材料可以和線或紗一起被抓取器拉緊，或者粘合材料被涂覆到或噴涂到被投放的線或紗上。
[0071]在圖1a和圖1b中可看到設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)。線或紗的提供經(jīng)由多個退繞站進行，纖維材料以線圈或線團的形式(所謂的線桶)提供在該退繞站中，并且它們以多排1、2并排地、依次地或相疊地布置。像圖1a所示那樣，線圈也可以形成上排和下排。線或紗20的始端僅在針對使用的退繞站3、4的相應(yīng)使用的區(qū)域中示意性地示出。所有其他始端也穿入相應(yīng)的線遞送部位14，從而這些始端可以被所屬抓取器在拿取位置9中抓住。因此這些總體上也被稱為線圈架。
[0072]在另一側(cè)上示出在其最大位置8中的抓取器5，該最大位置在該情況下也相應(yīng)于初始位置。抓取器的夾緊寬度是b并且所有抓取器的總夾緊寬度是B。雖然僅示出了相同寬度的抓取器，具有不同寬度的抓取器當然也是可能的。若干抓取器的最大位置和拿取位置也不必非得在一條直線上。此外，示出有在升降臺17上的第一成形工具15和示出有實施為帽件的、在出發(fā)位置中的，也就是說在抓取器的路徑外的第二成形工具16。第二成形工具未在俯視圖中示出。并且用于第二成形工具的相應(yīng)的運動裝置或下降裝置也未額外地示出。此外存在粘合材料儲備19，其例如可以布置在退繞站的排之間。
[0073]抓取器6處于拿取位置并且取出相應(yīng)于其在設(shè)備中的布置的線或紗，其方法是抓取器抓取線或紗的始端。抓取器可通過引導(dǎo)設(shè)備7，例如桿或活塞移動。抓取器可以單獨地，但是僅線性地并且在平行路徑上并排地在拿取位置與最大位置之間運動，由此，簡單的自動化和快速的平行運動是可能的。像示出的那樣，多個退繞站可以組成一個組并且配屬于一個抓取器。一個抓取器可以抓取多個線或紗。無論如何，都應(yīng)該設(shè)置至少和抓取器一樣多的退繞站。
[0074]圖2a和圖2b示出拉緊的線或紗21，通過朝其中間位置移動，抓取器10拉出所述線或紗。這可以通過主動驅(qū)動的退繞來支持。當成形工具被帶到其投放位置時，中間位置接近于成形工具的外輪廓或接近于外輪廓的遲些時候的位置。和線或紗一起，粘合材料18也可以例如以粘合劑絲線或粘合劑纖維網(wǎng)的形式被抓取器一起拉緊。像示出的那樣，也可以提供有退繞站的上排和下排，從而粘合材料在線或紗的上列與下列之間拉緊。在拉出時，粘合材料可以在線遞送部位14的區(qū)域中，尤其通過加熱裝置來預(yù)激活，從而線或紗在投放開始時已經(jīng)同時相互固定。此外在線遞送部位的區(qū)域中設(shè)置有分叉裝置，其可以實施成一種具有一排或多排齒的梳形件。因此確保線或紗處于平面覆蓋的并排狀態(tài)并且在遲些時候的投放時也不會側(cè)向滑動。分叉裝置也可以沿著線路徑或沿著抓取路徑移動。還示出一種用于線應(yīng)力測量裝置13的可能性。
[0075]投放可以理解為例如借助成形工具來使線或紗變形或定形。投放可以以一個或多個階段進行，其方法是成形工具同時或依次運動到由拉緊的線或紗組成的層中。在投放期間有利的是，可以調(diào)節(jié)線應(yīng)力，尤其是使線應(yīng)力保持恒定。也就是說，提供有這么多的線或紗，其對于在成形工具的相應(yīng)部位上的投放來說是必需的。為了滿足所述情況可以設(shè)置有制動裝置和聯(lián)接裝置。優(yōu)選地，每個退繞站或每個退繞站組配屬一個相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置。因此防止過負荷或過松地布置線或紗。線應(yīng)力也可以通過適當?shù)臏y量裝置在線遞送部位的區(qū)域中和/或在退繞站與線遞送部位之間測量。優(yōu)選地，線應(yīng)力的值位于I與50N/m2之間。
[0076]在圖3a和圖3b中示出第一投放之后的狀態(tài)。第一成形工具15’被升降臺17運動到投放位置中。由此線或紗22發(fā)生偏移并且通過成形工具15’投放。抓取器10將線的始端固定在接近于成形工具15’的外輪廓處。在該步驟后，替選地或額外地可以將粘合材料涂覆或噴涂到線或紗上。
[0077]在下一個步驟中，線或紗借助第二成形工具16’(其朝投放位置運動)進一步投放或變形(圖4a和圖4b )。通過兩個成形工具的共同作用(線或紗的層處在這兩個成形工具之間)精確的造型是可能的。成形工具也可以被按壓在一起并且其中一個成形工具，優(yōu)選第二成形工具，或兩個成形工具可以被加熱，從而粘合材料被激活并且線或紗形狀穩(wěn)定地固定成一個層。在該固定時或在該固定之后，在成形工具的兩側(cè)的線或紗被切斷，也就是說在抓取器與成形工具之間的和在線遞送部位與成形工具之間的線或紗被切斷。在一個實施形式中，分離裝置可以與第一成形工具或第二成形工具連接。有利的是，分離至少在線遞送部位一側(cè)上接近于成形工具地進行。由此只會產(chǎn)生昂貴的纖維材料的很少的下腳料并且需要更少的纖維預(yù)成形件的補充加工。
[0078]切斷的線或紗23可以通過反繞裝置重新回拉并且繞上或通過相應(yīng)的線引導(dǎo)裝置暫存起來?；乩@通過如下方式進行，即，線或紗的始端又處在線遞送部位14的區(qū)域中，從而線或紗可以被抓取器拿取，而沒有太多的下腳料材料產(chǎn)生。為了抓住始端可以使用傳感器。
[0079]在圖5a和圖5b中，線或紗已經(jīng)回繞了或在線遞送部位上被剪掉，從而始端又處在線遞送部位上。在抓取器上也僅形成很少的纖維材料的下腳料24，這是因為抓取器相應(yīng)接近于成形工具的外輪廓地定位并且沿著成形工具的外輪廓定位，并且僅拉緊所需那么多的線。成形工具15、16又進入它們的出發(fā)位置。在第一成形工具上保留有第一成形層25。
[0080]圖6a和圖6b示出在轉(zhuǎn)動情況下的第一成形工具15和第二成形工具16。在此它們轉(zhuǎn)動90°。但是另一轉(zhuǎn)動角度，例如30°、45°、60°或翻轉(zhuǎn)也是可能的。轉(zhuǎn)動角度優(yōu)選處在10°到170°之間。這取決于如下，即，其它線或紗層應(yīng)該如何安放或者其它線或紗層以什么樣的纖維取向來安放。必需的抓取器6’處在拿取位置中，以便于抓取使用的線或紗的始端20。
[0081]其它層的線或紗于是被拉緊到抓取器的中間位置并且被投放，其方法是第一成形工具15’和第二成形工具16’移動到投放位置中。
[0082]圖7a和圖7b示出在線或紗被切斷之后的設(shè)備。使用的抓取器11處在中間位置。在非矩形的成形工具或其它轉(zhuǎn)動角度的情況下，若干抓取器11也可以處在不同的中間位置中。由線或紗組成的和可能由粘合材料組成的其它層同樣可以通過加溫和/或按壓形狀穩(wěn)定地固定并且與第一層連接。它們一起形成纖維預(yù)成形件28。
[0083]在圖8a中示出另一實施形式，比如該實施形式例如可以在制造引擎罩的纖維預(yù)成形件中使用。使用的抓取器10.1處在中間位置，不需要的抓取器5.1處在最大位置8.1。線或紗的第一層在第一成形工具15.1上進行投放和固定。第二成形工具未示出。線或紗儲備在退繞站1.1、2.1中。此外存在粘合材料儲備19.1和線遞送部位14.1。
[0084]一個或多個其它層的安放可以在同一設(shè)備中進行或者在另一根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或多個其它根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中進行，第一成形工具與第一層一起遞送到這些設(shè)備中。在圖8b中，另一層26.1投放到經(jīng)過轉(zhuǎn)動的成形工具上。為了清楚起見僅示出幾條線或紗。使用的抓取器11.1沿著成形工具的外輪廓并且盡可能精確地描繪出該外輪廓。為了更精確的匹配可以使用更細的或不同寬度的抓取器。
[0085]圖Sc示出如何安放又一層。使用的抓取器12.1又沿著外輪廓。在固定后，這些層一起形成纖維預(yù)成形件28.1。
[0086]附圖標記列表
[0087]
1、1.1、2、2.1退繞站的排
3、3\ 4、4’ 使用的退繞站
5、5.1抓取器的排
[0088] 6、6’在拿取位置中的抓取器
7、7.1、7’、7.1’用于抓取器的引導(dǎo)設(shè)備
8、8.1最大位置的層
9、9.1拿取位置的層
10 10.1、11 在中間位置的抓取器
11.K 12、12.1在中間位置的抓取器
13、13’用于線應(yīng)力的測量裝置
14、14.1線遞送部位(可能時也具有分叉裝置和/或具有用于連接預(yù)激活的裝置)
15在出發(fā)位置的第一成形工具 15’、15.1在投放位置的第一成形工具
16在出發(fā)位置的第二成形工具 16’在投放位置的第二成形工具
17升降臺
18粘合材料
19、19.1粘合材料儲備
20、20’線或紗的始端
21拉緊的線或紗
22投放的線或紗 23、23，切斷的線或紗
24下腳料
25線或紗的第一層 26.1、27.1線或紗的其它層 28、28.1纖維預(yù)成形件
b一個抓取器的夾緊寬度
B所有抓取器的總夾緊寬度
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造纖維預(yù)成形件(28、28.1)的設(shè)備，所述纖維預(yù)成形件尤其在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時是一種預(yù)備物，其中所述設(shè)備具有多個用于提供多個線或紗的退繞站(1、1.1、2、2.1、3、3’、4、4’)、多個抓取器(5、5.1)和至少一個第一成形工具(15、15’、15.1)，這些抓取器能分別在線或紗的始端(20、20 ’)抓取單個或多個線或紗，其中每個抓取器(5、5.1)能在最大位置(8、8.1)與拿取位置(9、9.1)之間的路徑上來回運動，并且其中拿取位置(9、9.1)設(shè)置在線遞送部位(14、14.1)上并且所述拿取位置比最大位置(8、8.1)更接近于退繞站(1、1.1、2、2.1、3、3’、4、4’)，其特征在于，所述第一成形工具(15、15’、15.1)具有在最大位置(8、8.1)與線遞送部位(14、14.1)之間的連接線范圍內(nèi)的投放位置，并且具有在所述連接線外的出發(fā)位置，并且所述第一成形工具(15、15’、15.1)至少能在所述出發(fā)位置轉(zhuǎn)動和/或傾斜并且也能在轉(zhuǎn)動和/或傾斜的狀況中運動到各自的投放位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有第二成形工具(16、16’)，其能與所述第一成形工具(15、15’、15.1)在所述投放位置中聚在一起并且具有自身的出發(fā)位置。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或第二成形工具(15、15’、15.1、16、16’)的在出發(fā)位置與投放位置之間的運動方向基本上垂直于所述路徑而布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二成形工具(16、16’)至少能在所述出發(fā)位置轉(zhuǎn)動和/或傾斜并且能在轉(zhuǎn)動和/或傾斜的狀況中運動到相應(yīng)的投放位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二成形工具(16、16’)實施為帽件，所述帽件匹配地位于所述第一成形工具(15、15’、15.1)上并且在所述第一成形工具與所述第二成形工具之間留有用于所述線或紗的間隙。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或所述第二成形工具(15、15’、15.1、16、16’)的轉(zhuǎn)動軸線基本上垂直于所述路徑且基本上平行于出發(fā)位置與投放位置之間 的運動方向。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或所述第二成形工具(15、15’、15.1、16、16，)配備有加熱裝置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或所述第二成形工具(15、15’、15.1、16、16，)配備有按壓裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或所述第二成形工具(15、15’、15.1、16、16’)能輕松分離地固定在運動裝置上，尤其是升降臺或下降裝置上。
10.一種用于尤其在使用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備的情況下制造纖維預(yù)成形件(28、28.1)的方法，所述纖維預(yù)成形件例如在制造纖維增強的塑料構(gòu)件時是一種預(yù)備物，所述方法依次具有以下方法步驟: -借助多個抓取器(5、5.1)來拉緊用于第一層的線或紗， -在第一成形工具(15、15’、15.1)上投放第一層， -切斷所述第一層的線或紗， -借助多個抓取器(5、5.1)來拉緊用于第二層的線或紗， -在所述第一成形工具(15、15’、15.1)上投放另一層， -切斷所述第二層的線或紗，其特征在于，所述投放通過將所述第一成形工具(15、15’、15.1)移入到拉緊的線或紗的區(qū)域中來進行，所述第一成形工具(15、15’、15.1)在切斷所述第一層的線或紗后且在投放其它層前轉(zhuǎn)動和/或傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動繞一個軸線進行，所述軸線基本上垂直于拉緊的線或紗(21)并且基本上平行于移入時的運動方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第一成形工具(15、15’、15.1)以在10到170。之間的角度，優(yōu)選在30到150。之間的角度，特別優(yōu)選在45到135。之間的角度轉(zhuǎn)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，尤其通過加熱和/或按壓而在投放所述第一層與拉緊所述其它層之間固定第一層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項所述的方法，其特征在于，在進行投放時，第二成形工具(16、16’)，尤其是帽件，與第一成形工具(15、15’、15.1)放到一起，從而成形出相應(yīng)的層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一層和所述其它層(25,25.1,26.1,27.1)的投放在同一設(shè)備中進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一層(25、25.1)的投放在一個設(shè)備中進行，所述第一成形工具隨后遞送到另一設(shè)備上并且在所述另一設(shè)備中投放其它層 (26.1)。
【文檔編號】B29B11/16GK103476560SQ201280017367
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月8日
【發(fā)明者】馬可·格廷格, 邁克爾·凱澤 申請人:福伊特專利公司