[发明专利]具有两个辊的双向纤维施加头

说明书

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。