纏繞至少一根纖維的裝置及其方法
2023-06-09 12:20:56
專利名稱：纏繞至少一根纖維的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種纏繞至少一根纖維，特別是纖維束，到成形輥(former)上的裝置。本發明同樣涉及一種纏繞至少一根纖維，特別是纖維束，到成形輥上的方法。
背景技術：
從實際經驗可知如何用樹脂浸漬纖維束，然後將浸漬的纖維束纏繞到成形輥上。成形輥具體是柱狀中空體，例如是吹塑成型的塑料容器。用於浸漬的樹脂可固化，並可使用隨之產生的最終產品，例如，最終產品可做為用於液體或者類似物質的罐。在這些已知的裝置和方法中，當纏繞到一個成形輥上的操作即將結束時，需要人工地切斷纖維束並且將其繫到另一個成形輥上。不言而喻，這一工序費時費力，並且也必須使纏繞操作反覆地中斷，這意味著不可能得到連續的工序。
然而，也可以從實際經驗得知一種或多或少的自動化方法。在纏繞到一個成形輥上的操作結束之後，將纖維束在其切斷處纏繞到心部。在移走纏繞好的成形輥後，插入另一個成形輥。於是，將纖維束從心部纏繞到另一個成形輥上。然而，這種工序留下許多關於功能上的可靠性和精確度的問題。進一步，在這種工序中的起始轉動只能施加在成形輥的軸向端部，並且在複雜的工作工藝中利用了這種程度的限制。
發明內容
相反的，本發明的技術問題是提供一種上文所提及類型的裝置，通過這種裝置，可得到一種自動的、連續的具有省時省力和高功能可靠性的工作技術。本發明另一個技術問題是提供一種相應的方法。
為了解決這一技術問題，本發明提供一種用於纏繞至少一根纖維，特別是纖維束，到成形輥上的裝置。
其中，提供一種分割裝置，通過它可以在纏繞好的第一成形輥上的纏繞操作結束時，將纖維束分離並固定到分割裝置上，並且其中為了開始新的纏繞操作，所提供的分割裝置把固定在分割裝置上的纖維束端部引進到將要纏繞的第二個成形輥上，並且在供給方向上，其中至少一個線狀物緩衝器設置在分割裝置的上遊，該線狀物緩衝器用於臨時存儲在一個纏繞操作結束與一個新的纏繞操作開始之間的纖維束部分。
以下將基於附圖對本發明作更為詳細的解釋，其中附圖只是對一個實際的例子的舉例說明，在示意圖中圖1所示的是本發明裝置的俯視圖，圖2所示的是根據圖1的在另一個功能位置上的物體，圖3所示的是根據圖2的物體的側視圖，圖4所示的是根據圖3的物體的透視圖，圖5所示的是根據圖4的在另一個功能位置上的物體詳圖，圖6所示的是本發明線狀物緩衝器的側視圖，以及圖7所示的是根據圖5的在又一個功能位置上的物體。
具體實施例方式
在本發明的範圍之內，包含多根纖維或細絲的纖維束將纏繞到成形輥上。在纖維束內，纖維或細絲排列成束或扁平帶的形式。纖維可以是玻璃纖維、碳纖維、芳族聚醯胺纖維(aramide fiber)甚至是塑料纖維(例如聚酯纖維)。該纖維束可方便地從捲軸上取下並通過浸漬裝置。
一方面，成形輥可以是公知的套管，或者換句話說，可以是留在產品中並且變成產品的一部分的成形輥。然而，另一方面，成形輥也可以是心軸，在纏繞操作或樹脂固化之後可以將其從產品中取出，並且其可再次用於另外的纏繞操作。在本發明的範圍之內，在纏繞操作期間成形輥被驅動旋轉。
根據第一實施例，具有至少一個用於用樹脂浸漬纖維束的浸漬裝置。為了方便，將浸漬裝置設置在供給方向上線狀物緩衝器的上遊。在此處和下文中，供給方向是傳送纖維束的方向。在浸漬裝置中，具有樹脂母體的纖維束髮生浸漬或浸透。樹脂或合成樹脂可以是熱固性樹脂或是熱塑性塑料。根據第二實施例，將預浸漬的纖維或預浸漬的纖維束供給線狀物緩衝器和成形輥。這種預浸漬的纖維也稱為預浸料坯。因而，在本發明裝置的第二實施例中浸漬裝置不是必須的。
在本發明範圍中還具有分割裝置，其具有用於固定或夾住纖維束的夾緊用具和切斷纖維束的切斷用具。夾緊用具適當地裝備有兩個相對作用的夾緊夾，纖維束可以在兩個夾之間夾緊。切斷用具優選配備有至少一個切斷刀片。優選地，切斷用具或切斷刀片設置在供給方向上夾緊用具的下遊。根據優選的實施例，只有在一個纏繞操作結束和在一個新的纏繞操作開始的期間，將包含夾緊用具和切斷用具的分割裝置布置在纏繞區域或各自的成形輥區域，否則可以將分割裝置旋轉出纏繞區域。
當在纏繞操作結束用切斷用具切斷纖維束的時候，一殘留端保留在已纏繞在成形輥上的纖維束上。根據本發明特別優選的實施例，還具有擠壓用具，用該擠壓用具將纖維束的殘留端擠壓或壓緊在已纏繞完的成形輥上。在切斷/分割後，很方便地立刻將殘留端擠壓在成形輥上。優選地，擠壓用具為彈性唇片的形式。在纏繞好的成形輥進一步旋轉期間，彈性唇片自動地將纖維束的殘餘端壓在成形輥上。因此，在擠壓作用期間，彈性唇片接近或直接地布置在已纏繞好的成形輥上方。
此後，將纏繞好的第一成形輥移走，並把將要進行新的纏繞的第二成形輥引進纏繞區域。在本發明的範圍之內，使固定的纖維束端與分割裝置一起或與夾緊用具一起被帶到將要進行新的纏繞的第二成形輥上，以致固定在夾緊用具上的纖維束端和將要進行新的纏繞的第二成形輥接觸。此後，分割裝置或夾緊用具打開，纖維束端就被釋放且保持在第二成形輥上。因此，換句話說，夾緊用具的夾緊夾打開，使纖維束端此時僅與將要進行新的纏繞的第二成形輥接觸。
根據本發明非常優選的實施例，在分割裝置上具有第二擠壓用具，通過該擠壓用具可以在纖維束從分割裝置或夾緊用具脫離後，將纖維束端部壓在將要進行新的纏繞的第二成形輥上。因而，優選地，在夾緊用具的夾緊夾已經打開後，該纖維束端部被擠壓或壓緊在第二成形輥上，同時使其保持在第二成形輥上。同樣使第二擠壓用具方便地設置成將纖維束端部壓在第二成形輥上的。彈性唇片。在本發明的範圍之內，當分割裝置位於纏繞區域或位於成形輥區域時，這種彈性唇片直接布置在第二成形輥上方。
根據本發明特別優選的實施例，線狀物緩衝器具有至少兩個用於纖維束的導輥，並且通過增加這兩個導輥之間的距離，與距離增量Δa成比例的纖維束部分可暫時地存儲於這兩個導輥之間。優選地，將一導輥朝向第二導輥相對移動或者遠離第二導輥。在該過程中，第一導輥攜帶著它，可以說，纖維束圍繞著它纏繞，將纖維束部分臨時存儲於第一和第二導輥之間。
為了解決前述技術問題，本發明進一步講授一種用於纏繞至少一根纖維，特別是纖維束，到成形輥上的裝置，其中，用樹脂浸漬連續供給的纖維束並且其中將浸漬的纖維束纏繞到驅動轉動的第一成形輥上，其中，在第一成形輥的纏繞操作結束期間，固定並切斷纖維束，其中，在固定纖維束的時候，將依然繼續供給的纖維束的一纖維束部分臨時存儲到線狀物緩衝器，其中，將固定的纖維束端部脫離以應用起始轉動到將要進行新的纏繞的第二成形輥上，其中，在較小的第一線狀物張力下，將臨時存儲的纖維束部分的起始轉動應用到第二成形輥上，並且其中，在較高的第二線狀物張力下，將繼續供給的纖維束纏繞到第二成形輥上等等。
根據本發明一實施例，用樹脂浸漬纖維束意味著纖維束在線浸漬，或換句話說纖維束在置於線狀物緩衝器或成形輥上遊的浸漬裝置中浸漬。然而，在本發明的範圍之內，同樣可使纖維束離線浸漬，或換句話說利用預浸漬的纖維束。在本發明的範圍之內，固定特別地意味著纖維束的夾緊或位於夾緊用具的夾緊夾之間的纖維束端部的夾緊。因而，固定的纖維束端不再進一步移動或不再進一步輸送。然而，依靠本發明一纖維絞合部分的臨時存儲，仍然可將纖維束持續地進一步供給線狀物緩衝器。在纖維束端部脫離或者釋放之後，纖維束的起始轉動首先應用於將要進行新的纏繞的第二成形輥上。為了這一目的，該第二成形輥連同保持在其上的脫離的纖維束端部以與纏繞方向相反的方向旋轉，或者換句話說以鬆開成形輥的方向旋轉。在此過程中，優選地通過分割裝置的第二擠壓用具將纖維束端部壓緊在向第二成形輥。在以鬆開方向旋轉的期間，成形輥優選地只執行部分旋轉，例如四分之一圈旋轉。然後，成形輥反向它的旋轉方向並且以纏繞方向旋轉。因此，纖維束的起始轉動以較低的第一線狀物張力施加在第二成形輥上。線狀物緩衝器允許存儲的足夠長的纖維束部分以較低或較弱線狀物張力進行起始轉動。當以較低的第一線狀物張力施加起始轉動時，成形輥可方便地執行半圈旋轉到多至四圈旋轉，優選地是半圈旋轉到多至兩圈旋轉。線狀物張力是指張力或通過它纖維束可以在成形輥上運轉的初張力。在已經應用了起始轉動之後，以較高的第二線狀物張力進行在成形輥上的纏繞。較高的第二線狀物張力通常與比施加起始轉動時的成形輥旋轉速度高的成形輥旋轉速度有關。
本發明基於這樣的認識，即，根據本發明裝置的結構或根據本發明的工序，可實現非常簡單且功能上可靠的將纖維束纏繞在成形輥上，並且在操作過程，特別能夠實現連續操作。因此，大體上無需中斷纏繞操作。同樣特別重要的是，通過本發明的裝置和本發明的方法可以非常精確地完成纏繞。與現有已知技術的纏繞方法相比，本發明方法的纏繞速度基本上高於現有技術的纏繞速度。同樣必須強調的是這些優點的實現相對省時省力。
附圖示出了將纖維束1纏繞到成形輥2上的裝置。纖維束優選地是由多根纖維組成的扁平帶—並且這是實際例子中的情形。首先，纖維束1通過浸漬裝置(圖中未示出)，在浸漬裝置中用合成樹脂將其浸漬或浸透。然後，將用合成樹脂浸透的纖維束纏繞到成形輥2上。在實際例子中，成形輥2是被驅動旋轉的纏繞心軸，並在纏繞操作結束及合成樹脂固化後將其從產品中除去，該纏繞心軸可以再次用於隨後的纏繞操作。
附圖示出了分割裝置3，該裝置用於在已纏繞完的第一成形輥2上的纏繞操作結束時，固定和分離纖維束1，並且用於為了開始新的纏繞操作，而將固定的纖維束端4帶入到將要進行新的纏繞的第二成形輥2′上。
圖1示出了纏繞操作處於最大振蕩的操作情形。在這種操作情形中，將分割裝置3旋轉出成形輥2上的纏繞區域5。為了這一目的，分割裝置3可以圍繞旋轉軸S旋轉。在纏繞操作結束時，分割裝置3將旋轉進入纏繞區域5。這一操作情形將在圖2-圖5和圖7中示出。
作為一個例子，在圖3和4中顯而易見，分割裝置3具有用於切斷纖維束1的切割裝置6。為了這一目的，切割裝置6設有可沿箭頭方向延伸的切割刀片7。該分割裝置還具有夾緊用具8，該夾緊用具8具有可以運動到一起或彼此分開的夾緊夾9、10。在第一成形輥2上的纏繞操作結束時，夾緊夾9、10運動到一起把纖維束1或纖維束端部4夾住，使纖維束1或纖維束端部4夾緊或固定在夾緊夾之間。這一操作情形在圖5和圖7中說明。纖維束1夾緊在夾緊夾9、10之後，通過切割刀片7將纖維束1切斷(圖5)。由於成形輥2在箭頭R方向繼續旋轉，通過設計成彈性唇片12的第一擠壓用具將纖維束1的殘餘端11擠壓或壓在纏繞好的成形輥2上。在實際的例子中，將設計成彈性唇片12的第一擠壓用具安裝在分割裝置3上，並且將其直接或緊靠著設置在成形輥2上方。
當然，在夾緊用具8固定纖維束端4的時候，並沒有發生纖維束1向成形輥2上連續的進一步輸送。然而，仍然持續地將纖維束1供給到線狀物緩衝器13。在圖1-3中，僅僅示意性的示出線狀物緩衝器13。該線狀物緩衝器13方便地設置在浸漬裝置下遊和成形輥2或分割裝置3的上遊(未示出)。將在附圖6中更為詳細的示出該線狀物緩衝器13。此處用虛線箭頭示出了纖維束1的輸送方向。線狀物緩衝器13首先具有第一導輥14，然後具有第二導輥15，纖維束1通過導輥14、15。第二導輥15與可以通過圓柱體裝置17起作用的杆裝置16連接。通過位於杆裝置16上的圓柱體裝置17的作用，可將第二導輥15相對於第一導輥14移動，以致於第一導輥14和第二導輥15之間的距離增加了距離增量Δa。當夾緊用具8將纖維束1或纖維束端4固定或夾緊時，可將纖維束1繼續地供給線狀物緩衝器13，如前所述，所設置的第二導輥15移動距離增量Δa。這樣，與距離增量Δa成比例的一纖維束部分18臨時存入線狀物緩衝器13。換句話說，即使通過夾緊用具8將纖維束端4夾緊或固定，仍可將纖維束1繼續地供給線狀物緩衝器13。
圖7說明的操作情形是已經將纏繞好的成形輥2移開，並且已經把將要進行新的纏繞的成形輥2′引進纏繞區域5。此外，在這種情況下，分割裝置3已經以將纖維束端部4接觸第二成形輥2′的方式抵達成形輥2′。接著在圖7中示出操作位置，夾緊用具8的夾緊夾9、10打開，事實上使纖維束端部4從夾緊用具8中釋放。此後，第二成形輥2′在與纏繞方向相反的箭頭G方向上旋轉。從而，通過設置成彈性唇片19的第二擠壓用具將纖維束端部擠壓或壓靠在成形輥2′上。設置成彈性唇片19的第二擠壓用具也同樣是分割裝置3的一部分。這裡將彈性唇片19安裝在其端部具有第二或下夾緊夾10的旋轉臂20上。在圖3和4中具體示出了旋轉臂20，並且其可以繞軸A旋轉或者向上夾緊夾9旋轉。
如上文所描述，一旦已經將纖維束端部4擠壓在新的成形輥2′上，此時將施加起始轉動，並且為了這個目的，成形輥2′將再一次以纏繞方向旋轉。在第一較小的線狀物張力之下，臨時存儲在線狀物緩衝器13中的纖維束部分18的起始轉動現在將施加到第二成形輥2′上。為了這一目的，通過杆裝置16和圓柱體裝置17將線狀物緩衝器13的第二導輥15收回至它的起始位置(由圖6中的實線所示)。在以較小的線狀物張力施加起始轉動的期間，成形輥2′執行例如半圈旋轉到多至2圈旋轉。此後，再次發生纖維束1的纏繞，並且是在大於施加起始轉動操作的線狀物張力的第二線狀物張力下發生。此時可將分割裝置3旋轉回至圖1中所示的位置。在纏繞到第二成形輥2′的操作結束時，將分割裝置3再旋轉入纏繞區域5(圖2)，並且此時上述方法的一系列步驟將全部重新開始。
2004年3月6日提交的歐洲專利申請EP040053993的全部內容結合到此處，作為參考。
顯然，按照上面的技術，本發明許多的修改和變化都是可能的。因此，可以理解除了此處特別描述外，在本發明附加的權利要求範圍內實施本發明。
權利要求
1.一種將至少一根纖維特別是纖維束纏繞到成形輥上的裝置，其中具有一分割裝置，在已纏繞好的第一成形輥的纏繞操作結束時用該分割裝置將纖維束分割並固定到分割裝置，並且為了開始新的纏繞操作，分割裝置用來將固定在分割裝置上的纖維束端部帶到要進行纏繞的第二成形輥上，以及在供給方向上，至少一個線狀物緩衝器設置在分割裝置的上遊，該線狀物緩衝器用於在一個纏繞操作結束與一個新的纏繞操作開始之間臨時存儲纖維束部分。
2.根據權利要求1的裝置，其中具有至少一用於以樹脂浸漬纖維束的浸漬裝置，將該浸漬裝置優選地設置在供給方向上線狀物緩衝器的上遊。
3.根據權利要求1的裝置，其中分割裝置具有用於固定或夾緊纖維束的夾緊用具並還具有切斷纖維束的切割裝置。
4.根據權利要求1的裝置，其中具有一擠壓用具，該擠壓用具將纖維束的殘餘端擠壓在纏繞好的成形輥上。
5.根據權利要求1的裝置，其中可將纖維束端部與分割裝置一起帶到將要進行新的纏繞的第二成形輥，使得纖維束端部與第二成形輥接觸。
6.根據權利要求1的裝置，其中分割裝置設有第二擠壓用具，該擠壓用具可在纖維束端部脫離分割裝置後將其擠壓在要進行纏繞的第二成形輥上。
7.根據權利要求1的裝置，其中線狀物緩衝器具有用於纖維束的至少兩個導輥，並且通過增加兩個導輥之間的距離，可臨時存儲與距離增量Δa成比例的一纖維束部分。
8.一種將至少一根纖維特別是纖維束纏繞到成形輥上的方法，其中，用樹脂浸漬纖維束並且將已浸漬的纖維束纏繞到驅動旋轉的第一成形輥上，其中，在第一成形輥的纏繞操作結束期間，固定並切斷纖維束，其中，在固定纖維束的時候，將繼續供給的纖維束的一纖維束部分臨時存儲到線狀物緩衝器，其中，將固定的纖維束端部脫離，以便將起始轉動施加到將要進行新的纏繞的驅動旋轉的第二成形輥上，其中，此時在較小的第一線狀物張力下，將臨時存儲的纖維束部分的起始轉動施加到第二成形輥上，並且其中，然後在較高的第二線狀物張力下，將繼續供給的纖維束纏繞到第二成形輥上等等。
9.根據權利要求8的方法，其中首先將第二成形輥及保持在其上的纖維束端部以與纏繞方向相反的方向旋轉。
10.根據權利要求9的方法，其中通過第二擠壓用具將纖維束端部擠壓在第二成形輥上。
全文摘要
本發明涉及一種將纖維束纏繞到成形輥上的裝置，其中具有一分割裝置，該分離裝置在已纏繞好的第一成形輥的纏繞操作結束時固定並分離該纖維束，並且為了開始新的纏繞操作，將已固定的纖維束端部引入到將被纏繞的第二成形輥上。在供給方向上，至少一個線狀物緩衝器設置在分割裝置的上遊，該線狀物緩衝器用於在一個纏繞操作結束與一個新的纏繞操作開始之間臨時存儲纖維束部分。
文檔編號B29C53/80GK1676452SQ20051006975
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月4日 優先權日2004年3月6日
發明者M·諾伊貝特, J·韋格 申請人:Eha特種機械製造有限公司