用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料上的设备和方法
【专利摘要】用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料(41)上的设备和方法，该设备具有能够产生扁平的扇状射束(18)和圆形的射束(17)的喷射装置(10)，并且具有用于使所述喷射装置相对所述载体材料运动的器件，其中，所述喷射装置在至少两次穿行中在所述载体材料上方运动，在第一次穿行中利用所述扁平的扇状射束进行将反应混合物涂覆到所述载体材料上的第一材料涂覆(42)，并且接着在下一次穿行中利用所述圆形的射束进行将反应混合物涂覆到如下材料的至少一部分上的第二材料涂覆(43a-c)，所述材料是在进行所述第一材料涂覆时涂覆到载体材料上的材料。
【专利说明】用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料上的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料上的设备和方法。
【背景技术】
[0002]在制造复合结构构件、例如纤维加强产品时已知的是:将纤维毡放到工件上或放入模具中并且接着涂覆塑料材料。这种方法近来例如以“Baypreg技术”的名称而已知。与此相关地例如可参阅DE 10 2009 007 703 Al。
[0003]通常使用产生圆形的射束的喷射头来涂覆塑料材料，该塑料材料例如可以是聚氨酯材料。附加地可以提供的可能性是:在塑料材料中搀合纤维，以便实现加强作用。根据是希望纯的涂覆塑料材料还是希望用于局部加强需涂覆的构件的掺有纤维的涂覆塑料，可以在喷射期间附加地加入纤维。在此，通常通过侧向置入到射束中来实现纤维的置入。更确切地说，设置有单独的纤维束，该纤维射束指向塑料射束。通常用于产生射束的圆形的射束喷嘴具有的缺点是:所述圆形射束喷嘴仅具有相对小的喷射角并且喷射大面积的部件部分导致非常长的循环时间。尽管能够通过相应地供气来影响喷射角，但是这会导致产生增大的喷雾。然而增大的喷雾或较细的喷雾的产生导致较大的材料损耗并且导致对周围环境更大的污染。这总体上造成成本增大和保养费用增大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料上的设备和方法，其避免上述缺点。
[0005]这一目的在设备方面通过权利要求1所提出的特征得以实现并且在方法方面通过权利要求7所提出的特征得以实现。从属权利要求的主题是有益的改进方案。
[0006]根据本发明，用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料上的设备设有喷射装置，该喷射装置能够产生扁平的扇状射束和基本上圆形的射束。
[0007]所述设备在此可以这样构造和适配，使得喷射装置在至少两次穿行中在载体材料上方运动，其中，例如在第一次穿行中利用扁平的扇状射束进行将反应混合物涂覆到载体材料上的第一材料涂覆，并且接着在第二次穿行中利用圆形的射束进行将反应混合物涂覆到下述材料的至少一部分上的第二材料涂覆，所述材料是在第一材料涂覆中涂覆到载体材料上的材料。为此，所述设备具有能够在载体材料与喷射装置之间产生相对运动的器件，这种器件例如可以是机械手，在该机械手上安置有喷射装置。那么机械手例如使喷射装置在多次穿行中在载体材料上方运动。但是也可设想这样的设置结构，该设置结构中，载体材料可运动地设置在例如机器人上并且喷射装置位置固定地设置。也可设想的是这样的组合方案，在该组合方案中载体材料和喷射装置都可运动地设置。喷射装置在载体材料上方的运动不是仅可以理解成喷射装置本身的纯运动，而是也应该包括反应混合物的涂覆区域在载体材料上进行偏移的所有构造方案。
[0008]所述设备的这种构造具有多个优点。通过使用扁平的扇状射束能够用高的量进行大面积涂覆。在此，视喷嘴类型而定，能够实现大的喷射宽度，例如直至800_。此外，使用扁平的扇状射束能够非常精确地喷射载体材料，由此，几乎不会意外喷射到需涂覆的区域之外。此外，能够在很短的时间内喷射大面积的载体材料。对于大多数构件而言，在第一次穿行中甚至一次移过载体材料足以用材料完全喷射需涂覆的面。为了在载体材料上产生有针对性的材料堆积，在第二次穿行中使用圆形的射束。由此，能够在构件的精确定义的区域中设置用于局部加强的更多材料。总而言之，由此通过在喷射装置中提供不同的射束类型能够实现循环时间的缩短。
[0009]为了产生上述射束类型，在一种优选的实施方式中，喷射装置具有用于产生扁平的扇状射束的第一混合头和用于产生圆形的射束的第二混合头，所述第一混合头设有扁平射束喷嘴，所述第二混合头设有圆形射束喷嘴。这种设置结构的优点在于，每一个混合头的性能均能最佳地与要产生的射束相适配。
[0010]此外，产生圆形的射束的第二混合头可以设置有纤维配量装置、有益地设置有与喷射方向同轴的纤维配量装置。由此，能够选择性地给圆形的射束加入纤维，由此又能够实现在载体材料上产生局部的用纤维加强的区域。
[0011]有利的是，所述设备还具有安装置喷射装置上的纤维剪切机构。通过这种设置结构能够将在纤维剪切机构与第二混合头之间的纤维输送距离保持得尽可能短。
[0012]上述设备可以具有用于接收载体材料的专门的接收装置，通过该接收装置能够改变载体材料的位置、例如翻转载体材料。所述接收装置例如可以是将载体材料夹紧于其中的框架。该框架则能够围绕一轴线可旋转地保持，由此，能够翻转载体材料并且进而能够在两侧喷射载体材料。但是也可设想的是，将这种框架安置在机械手上，该机械手则可以使框架自由地运动并且同样可以使框架翻转。但材料首先处于在支架上期间，也能够对材料进行单侧喷射。为了对另一侧进行喷射，机械手则例如可以利用针式抓取器抓取载体材料并且相应地定位。
[0013]根据本发明的用于涂覆反应混合物的方法具有第一步骤，在该第一步骤中，利用喷射装置以扁平的扇状射束进行将反应混合物涂覆到载体材料上的第一材料涂覆。接着在下一个步骤中利用喷射装置以基本上圆形的射束进行将反应混合物涂覆到下述材料的至少一部分上的另外的混合物涂覆，所述材料是在第一混合物涂覆时涂覆在载体材料上的材料。喷射装置由此在扁平和圆形的射束之间切换，其中，能够最好地利用这两种射束类型的优点。
[0014]喷射装置在生产过程中产生扁平的扇状射束和基本上圆形的射束的顺序取决于要生产的构件的类型并且可以任意改变。
[0015]在第二步骤中可以给混合物或者射束配量纤维。在此，在喷射期间可以连续进行配量亦或也可以仅仅暂时进行配量。
[0016]优选地使喷射装置在载体材料上方运动。因此，例如在沿一个方向移过载体材料时可以通过使用扁平的射束来进行大面积的材料涂覆，并且接着在沿相反方向移过载体材料时通过使用圆形的射束来进行有针对性的、附加的必要时设有纤维的材料涂覆。
[0017]此外所期望的是，紧随第一步骤之后进行第二步骤，从而在第一步骤中涂覆的材料尚未开始硬化。
[0018]上述方法可以有益地用于生产复合结构构件。在这种方法中，首先提供载体材料。接着利用上述方法将反应混合物涂覆在载体材料的一侧上。接着可以将载体材料转移到然后所涂覆的材料能够在其中硬化的模具中。但也可以在模具中就已经提供载体材料并且将反应混合物涂覆到处于模具中的载体材料上。
[0019]此外，在用于制造复合结构构件的方法中也可能的是，在将混合物涂覆到载体材料的一侧上之后将载体材料翻转。然后可以利用上述方法同样进行在载体材料的另一侧上的材料涂覆。
[0020]期望的是:使用加强结构作为载体材料。这例如可以是纤维加强结构，如纤维毡或类似物。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的其他优点、特征和细节从以下对优选实施例的说明以及根据附图得出。附图中:
[0022]图1示出利用本发明所述方法喷射的载体材料的俯视图；
[0023]图2示出用于将反应混合物涂覆到载体材料上的设备的示意性构造，其中，该构造以侧视图示出，并且喷射后的载体材料以沿着图1中的剖切线A-A的剖视图示出。
【具体实施方式】
[0024]图2所示的载体材料41在本实施例中是矩形的纤维毡。在该纤维毡41上以聚氨酯材料42喷射基本上矩形的面。所喷射的聚氨酯材料42渗入到纤维毡中。在涂覆有聚氨酯材料42的面上设置有呈第一圆形材料涂覆43a、第二圆形材料涂覆43b形式的另外的材料涂覆以及基本上呈L形的材料涂覆43c。所述另外的材料涂覆的材料同样是聚氨酯材料，该聚氨酯材料在这种情况下掺入有纤维。接着将经过这样喷射的纤维毡放入模具中以便硬化。在对材料进行硬化之前或之后，将纤维毡41的向外伸出区域42的部分切除，从而最后得到希望的复合结构构件。
[0025]图1示出根据本发明的用于将反应混合物涂覆到图2所示的载体材料上的设备。所述设备主要包括:机械手20，在该机械手上固定有用于涂覆反应混合物的喷射装置10 ;组分供应装置30，该组分供应装置储存需生成的反应混合物的单组分并且将其供应给喷射装置10 ;和未示出的接收装置，该接受装置能够接收载体材料。喷射装置10具有第一混合头11和第二混合头12。第一混合头11设置有能够产生扁平的扇状射束18的扁平射束喷嘴14。第二混合头12设置有用于产生圆形的射束17的圆形射束喷嘴15。在混合头12旁边设置有纤维剪切机构13。纤维剪切机构13经由管16而与第二混合头12连接。组分供应装置30具有多个用于储存需产生的反应混合物的各个组分的容器32并且具有能够从相应的容器中提取各个组分并且加载压力的泵33。泵33经由管道31而与第一混合头11和第二混合头12连接并且根据需求将相应量的组分供应给相应的混合头。
[0026]如上面已经提到的那样，图2示出经过喷射的纤维毡41沿着图1的剖切线A-A的剖视图。在此要注意的是:该图仅仅应该用于示意性说明涂覆或者喷射塑料材料。尤其在使用纤维毡时，材料涂覆42将至少部分渗入该纤维毡中。但是，这在这里未示出。
[0027]各个材料层的涂覆如下设计。首先在第一次穿行中将材料42涂覆到纤维毡41上。为此，喷射装置10通过机械手20运动到图1在下侧示出的纤维毡41的端部上。然后，组分供应装置30将希望的组分以预先确定的量供应给混合头11并且在混合头11中进行各组分的混合。然后，从混合头11出来，通过扁平射束喷嘴14进行材料的排出，其中，所述设备在此有规律地在纤维毡41上方运动。由于使用扁平射束喷嘴14，由此通过一次移过纤维毡41就能够用材料喷射纤维毡的大部分。然后，结束第一次材料涂覆，其方式是，停止向第一混合头11进行组分供应或者将混合头11置入组分循环状态。在这次材料涂覆之后，直接利用设有圆形射束喷嘴15的第二混合头11进行下一次材料涂覆。在第二次穿行中，部分地将材料进一步涂覆到之前穿行中涂覆的材料42上。如这可以从图2看出的那样，第二材料涂覆43c的一部分呈L形进行并且另外的材料涂覆43a、43b呈圆形地进行。第二次穿行中使用的材料可以是纯的聚氨酯混合物或者附加地是掺入了纤维的聚氨酯材料。通过这种有针对性的第二次材料涂覆可以在构件上设置加强部位。
[0028]附图标记列表
[0029]10喷射装置
[0030]11第一混合头
[0031]12第二混合头
[0032]13纤维剪切机构
[0033]14扁平射束喷嘴
[0034]15圆形射束喷嘴
[0035]16 管
[0036]17圆形的射束
[0037]18扁平的扇状射束
[0038]20机械手
[0039]30组分供应装置
[0040]31 管道
[0041]32 容器
[0042]33 泵
[0043]40涂覆的载体材料
[0044]41 载体材料
[0045]42第一材料涂覆
[0046]43a另外的材料涂覆
[0047]43b另外的材料涂覆
[0048]43c另外的材料涂覆
【权利要求】
1.用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料(41)上的设备，该设备具有能够产生扁平的扇状射束(18)和基本上圆形的射束(17)的喷射装置(10)，并且具有用于使所述喷射装置(10)相对所述载体材料(41)运动的器件， 其中，所述设备这样构造和适配，使得所述喷射装置(10)在至少两次穿行中在所述载体材料(41)上方运动，在第一次穿行中利用所述扁平的扇状射束进行将反应混合物涂覆到所述载体材料(41)上的第一材料涂覆(42)，并且接着在下一次穿行中利用所述圆形的射束(17)进行将反应混合物涂覆到如下材料(42)的至少一部分上的第二材料涂覆(43a，43b，43c)，所述材料是在进行所述第一材料涂覆时涂覆到载体材料(41)上的材料。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述喷射装置具有用于产生扁平的扇状射束的第一混合头(12)和用于产生圆形的射束(17)的第二混合头(11)，所述第一混合头设有扁平射束喷嘴(14)，所述第二混合头设有圆形的射束喷嘴(15)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二混合头(11)设有同轴的纤维配量装置。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备还具有安置在喷射装置上的纤维剪切机构(13) ο
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，用于使喷射装置(10)运动的器件是机械手(20)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，该设备还具有用于接收所述载体材料(41)的接收装置，其中，所述接收装置这样构造，使得能够改变载体材料(41)的位置、尤其是能够翻转所述载体材料。从而能够在两侧将材料涂覆到所述载体材料(41)上。
7.用于将由至少两种组分构成的反应混合物涂覆到载体材料(41)上的方法，其中，在第一步骤中利用喷射装置(10)利用扁平的扇状射束进行将反应混合物涂覆到所述载体材料(41)上的第一材料涂覆(42)，并且接着在另一个步骤中利用基本上圆形的射束(17)进行将反应混合物涂覆到下述材料(42)的至少一部分上的另一混合物涂覆(43a，43b，43c)，所述材料是在第一混合物涂覆时涂覆到所述载体材料(14)上的材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在第二步骤中给所述混合物配量纤维。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其中，紧随第一步骤之后进行第二步骤，从而在所述第一步骤中涂覆的材料(42)尚未开始硬化。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，使用一种加强结构作为载体材料(41)。
【文档编号】B29B15/10GK104470693SQ201380015143
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月27日
【发明者】E·沙伊特, J·伦克尔 申请人:克劳斯玛菲科技有限公司