用於切割和/或剪切纖維的設備的製作方法

2023-06-20 13:58:06 1

專利名稱：用於切割和/或剪切纖維的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於切割和/或剪切延長長度的纖維的設備。
背景技術：
本發明特別地、但並不排他地旨在將延長長度的纖維切割成預定較短長
度的纖維，並將它們以受控制的排列(alignment)方式施加到模具中。
本設備特別地、但並不排他地用於製造結構產品。例如，這樣的產品可 以是用在汽車或其他產業中的結構部件。在該設備中利用的材料優選為碳纖 維，但其他合適的纖維也可以使用。碳纖維具有強度高且質量輕的優點。在 用於製造結構部件的已知方法中，製造了 一種碳纖維底板(matt)。這種底板 包括大量的碳纖維，這些碳纖維沿部件最大強度預期所在的方向排列。該底 板可以是紡織的也可以是無紡的。在底板是紡織的情況下，綿線保持經排列 的纖維經線，而在底板是無紡的情況下，可通過纏繞在排列的纖維周圍的對黃 向延伸的纖維將排列的纖維保持在適當位置。這樣製造的，或有時稱為"預 浸膠(pre-preg)"的碳纖維底板，被切割成希望的形狀，然後被置於^^莫具中。 然後，施加樹脂，隨後樹脂被凝固，從而製造出希望形狀的模製產品。製造 底板以及之後將底板切割到一定形狀的初始步驟，浪費時間、能量和材料。 本發明的目的是消除或減輕這些缺點。

發明內容
根據本發明，提供了 一種用於將延長長度的纖維切割和/或剪切成較短長 度的設備，該設備包括兩個相鄰的輥子，用於將延長長度的纖維供應給輥子 的裝置，和與輥子相關用於將延長長度的纖維切割成較短長度的切割裝置。
在本發明的優選實施例中，用於供應延長長度的纖維的裝置包括外殼， 兩個相鄰的輥子優選設置在該外殼中。有利地，輥子中的一個包括彈性表面。 優選地，彈性表面由橡膠製成或由其他合適的材料製成。切割裝置有利地包
4支架優選地由諸如橡膠等硬質但彈性的材料製成。優選地，設置有凸輪，以 使所述刀片或每個刀片延伸超過輥子刀片支架的外表面直徑。當凸輪已經過 所述刀片時，外殼的橡膠的彈性使得刀片返回到其縮回非工作位置。有利地， 在存在多個刀片的情況下，在刀片支架輥中形成對應的多個槽，各刀片可通 過凸輪伸出通過該刀片支架輥。優選地，通過凸輪軸在工作切割位置與非工 作縮回位置之間驅動凸輪。有利地，凸輪軸由能以不同速度驅動的步進電機 驅動。在替代實施例中，切割裝置可包括雷射器。在纖維被切割/剪切時，輥 子將剪切後的纖維投向輸送槽。
空氣噴射孔優選延伸通過外殼的壁。在一個優選實施例中，設置有四個 空氣噴射孔，兩個孔接近輥子，而另兩個孔接近輸送槽。接近輥子的孔被激
活作為相對於機器頭部運動的拖尾分量(trailing element),而接近槽的兩個 孑W皮i敫活4乍用在運動的前面(leading face )。
最接近輥子的空氣噴射被用於展開較短長度的纖維。這種展開動作是在 纖維仍部分地被輥子保持時，並在纖維被切割和脫離輥隙之前開始。
最接近輸送通道的空氣噴射孔可操作來允許空氣將較短長度的纖維旋 轉到外殼的輸送槽/輸出槽，並在外殼的輸送槽/輸出槽內排列。


為了更清楚地理解本發明，下文中將通過舉例的方式，通過參考附圖， 來描述一個實施例。在各附圖中
圖1示出了根據本發明的設備的一種形式的截面的示意性視圖，在該設 備中，輸送槽位於最低的豎直位置。為了簡明起見，僅示出了一組空氣輸出 噴射，該組空氣輸出噴射相對於機器頭部運動成正確的關係。
圖2是該設備的示意性底視圖；且
圖3是圖1和圖2中的設備的一部分的放大尺寸的透視圖。
具體實施例方式
參考圖1至圖3，設備包括外殼1。外殼1在側視圖中具有向下漸擴的 形狀，並且其橫截面為錠劑形狀(lozenge shape)(從圖2中可以看出)。外 殼1的各部分有助於已變短纖維的一致和平整地分布。橫截面為錠劑形狀的 輸出/輸送槽(如圖2所示)確定了已變短纖維在^皮堆積到才莫具中時已變短纖
5維的排列的基本排列方式。錠劑形狀包括兩個平行的側邊2和3，這兩個側 邊在相反兩端處分別通過半圓形部分4和5連接。切割/剪切頭6設置在外殼 1內。頭6包括兩個輥子7和8，這兩個輥子在它們之間限定出輥隙9。
輥子7是壓輥，並包括安裝在圓柱形支撐件11上的圓柱形輪胎(tyre) 10。輪胎由橡膠或其他合適的材料製成。輥子8是刀片支架輥(blade housing roller )。這種輥子包括圓柱形支架12。刀片被保持在由諸如橡膠等的硬質但 有彈性的材料製成的刀片支架輥8中。兩個輥子7和8的直徑相同。支架12 形成有多個貫穿(through)的細長槽13,這些槽沿支架的圓柱體的軸向延 伸，並繞著圓柱體外周間隔設置。支架12內設置了凸輪14,凸輪14通過花 鍵(未示出)安裝在凸輪軸15上。凸輪軸被設置成由步進馬達(未示出) 以一定速度範圍內的一個速度驅動。
多個刀片16 (僅示出一個)與各自的槽13相關聯，並被設置成在凸輪 通過步進電機驅動的凸輪軸15而在支架內旋轉時，通過凸輪的動作使多個 刀片16按順序伸出穿過其相應的槽13，從而切割/剪切通過輥子7和8之間 形成的輥隙的纖維。當凸輪已經過每個刀片時，支架8的橡膠的彈性使得刀 片返回到其內縮非工作位置。在此特定例子中，十六個槽13以22.5度的間 隔圍繞支架8的外周設置，並且十六個刀片與這些槽分別相關聯。然而槽13 和刀片16的數目可以根據需要而改變。由凸輪14提供的凸輪升程約為2mm 至3mm，但這也可根據需要改變。輥子7和8的直徑約為30mm,但這仍可 以根據需要改變。在此特定實例中，凸輪具有單個凸出部分，但如果需要較 短的纖維長度，也可利用多個凸出部分。
通常，纖維約lmm厚，因此切割刀片的凸輪升程必須足以切透纖維， 並且在壓輥(7 )方面具有約0.2mm的適應範圍(accommodation )。
輥子(7)和(8)的旋轉中心可被調節成，使得在所選纖維直徑上，輥 隙足以確保一致性，並滿足上述的切割控制標準。
在操作中，輥子7和8被以與凸輪軸速度無關的同一速度驅動。輥子表 面的圓周速度確定了通過輥子供給纖維的供給速率。通過改變驅動凸輪軸15 的步進電機的相對於輥子7和8速度的速度，在輥子之間被供給並由凸輪推 動的刀片切割/剪切的纖維的精確長度被確定，其中該凸輪推動的刀片延伸穿 過該刀片對應的槽。在纖維被切割/剪切時，輥子7和8將長度已變短的纖維 投向輸送槽。在所示的特定定向過程中，在槽位於比輥子7和8更低的位置的情況下，重力將起到輔助作用。然而槽可高於輥子7和8。由切割/剪切輥 7和8產生的已變短纖維將在重力的作用下落向外殼的底部。纖維經過的路 線受從四個空氣噴射孔放出的空氣噴射的影響，該四個空氣噴射孔延伸穿過 外殼1的壁體，布置成分別設置在外殼1的上部和下部的兩對20和21。附 圖中僅示出了每一對中的一個孔。孔20設置成稍低於纖維從輥子7和8之 間被投出的水平面。通過孔20的空氣噴射被激活作為相對於機器頭部運動 的拖尾分量(trailing element),且通過孔21的空氣噴射被激活作用在運動 的前面(leading face )。通過孔20的空氣噴射的目的M開纖維的長度。這 種展開動作是在纖維仍部分地受輥子的夾持時且在纖維被切割和脫離輥隙 以及被^L向輸送槽之前開始的。孔21設置在低於孔20的水平面上。通過孔 21的空氣噴射的目的是使長度已變短的纖維旋轉到輸出槽22的方向且排列 在輸出槽22之內，該輸出槽22被限定在平行的壁2和3之間。槽22的尺 寸、輥子7和8與槽22之間的距離，以及通過孔20和21的噴射的空氣壓 力被調節成適應纖維的長度，以及優化預期纖維分布。
應理解，以上實施例僅僅是通過舉例的方式進行描述，並且在本發明的 範圍內可進行許多變動。例如，切割裝置可以是雷射器，而並不是可伸出的 刀片。
權利要求
1.一種用於將延長長度的纖維切割和/或剪切成較短長度的設備，包括兩個相鄰的輥子，用於將延長長度的纖維供應給所述輥子的裝置，和與所述輥子相關用於將延長長度的纖維切割成較短長度的切割裝置。
2. 如權利要求l所述的設備，其中，用於供應的裝置包括外殼，所述輥 子被設置在所述外殼中。
3. 如權利要求1或2所述的設備，其中，所述輥子中的一個輥子包括彈 性表面。
4. 如權利要求3所述的設備，其中，所述彈性表面由橡膠製成。
5. 如權利要求3或4所述的設備，其中，另一個輥子包括刀片支架輥。
6. 如權利要求5所述的設備，其中，所述刀片支架輥的支架限定了一個 或多個槽， 一個或多個刀片可分別通過所述一個或多個槽伸出和縮回。
7. 如權利要求6所述的設備，其中，設置有凸輪以推進所述刀片通過所 述槽，或推進每個刀片通過每個各自的槽。
8. 如權利要求7所述的設備，其中，設置有凸輪軸，用於在非工作位置 和工作切割位置之間驅動所述凸輪。
9. 如權利要求8所述的設備，其中，所述凸輪軸通過步進電機驅動。
10. 如權利要求9所述的設備，其中，所述步進電機能以不同速度被驅動。
11. 如權利要求5至10中任一項所述的設備，其中，所述刀片支架輥由 硬質彈性材料製成，該材料允許刀片在從所述輥子伸出之後縮回。
12. 如權利要求8所述的設備，其中，所述硬質彈性材料是橡膠。
13. 如權利要求1至4中任一項所述的設備，其中，所述切割裝置是激 光切割裝置。
14. 如權利要求2所述的設備，或如在直接或間接從屬於權利要求2時 的權利要求3至13中任一項所述的設備，其中， 一個或多個空氣噴射孔延 伸通過所述外殼，用於引導纖維。
15. 如權利要求14所述的設備，其中，至少一個孔設置成低於所述輥子 的出口。
16. 如權利要求14或15所述的設備，其中，至少一個孔設置成高於所 述外殼的出口。
17. 如權利要求14、 15或16所述的設備，其中，有兩個孔設置成低於 所述輥子的出口。
18. 如權利要求14、 15或16所述的設備，其中，有兩個孔設置成高於 所述外殼的出口。
19. 如權利要求14至18中任一項所述的設備，其中，所述輥子用於將 切割後的纖維^投向所述外殼的出口 。
全文摘要
一種用於將延長長度的纖維切割和/或剪切成較短長度的設備，具有兩個相鄰的輥子(7)和(8)，和用於將延長長度的纖維供應給輥子的裝置。輥子(7)和(8)設置在外殼(1)中，並在它們之間限定了輥隙。一個輥子(7)是壓輥，而另一個輥子是刀片支架輥。刀片被推進穿過刀片支架輥(8)的支架中的槽，以將纖維切割成較短的長度，並將纖維投向輸送槽。通過外殼(1)的壁的孔(20和21)的空氣噴射引導較短的纖維脫離外殼。
文檔編號B26D5/16GK101583470SQ200780050124
公開日2009年11月18日 申請日期2007年11月16日 優先權日2006年11月18日
發明者安東尼·多德沃思 申請人:賓利汽車有限公司