用于制造预制件的装置和方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的装置以及根据权利要求15的前序部分的、用于制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的方法。

背景技术：

纤维增强的合成材料（首先属于其的是玻璃纤维增强的合成材料（GFK）以及碳增强的合成材料（CFK））作为用于由金属如钢或铝制成的传统的结构材料的替代获得越来越大的意义。在此纤维增强的合成材料在同时小的重量的情况下提供良好的强度和刚度。这使得其尤其在机动车领域中、在风力轮中并且特别地在飞机制造中的使用有意义，其中例如由纤维增强的合成材料制成的型材能够用作在客机中的骨架（Spanten）。

制造这种型材尤其在较复杂的几何结构（如所述几何结构在飞机制造中通常所需的那样）情况下呈现出一种挑战。在几何结构的复杂性程度高的情况下基本上手动地进行制造，这意味着高的消耗。

但还存在用于自动化地制造由纤维增强的合成材料制成的型材的方式。通常在此将用于自动化地制造预制件的装置特别地针对型材的一定的几何结构来制作。由此通常的是，在型材的期望的纵曲率的情况下在所有的处理阶段的布置中考虑这种曲率半径。为了制造带有其它的曲率半径的型材那么需要非常消耗的改造。

由现有技术并且特别地由文件DE 10 2010 014 704 A1（本发明以其为出发点）已知用于连续制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的装置。在此由卷起的半成品通过变形（Umformung）来制造单个型材（即预制件，其还能够称为子预制件（Sub-Preform）），所述单个型材通过接合器（Binder）的加热来固定。接合器能够在此原则上已经在半成品中存在（这样的半成品那么被称为预浸物（Prepreg））或在装置的框架中安置到半成品上。多个这种单个型材能够此后组装成一个总型材，所述总型材还称为最终预制件（Final-Preform）。

由现有技术已知的装置将横向变形的步骤与纵变形的步骤分离。以这种方式能够进行匹配纵变形的半径，所述纵变形使得不需要改造之前的处理区段。

然而对于这种装置不利的是，对在能够制造的型材的几何结构方面的灵活性的净收益是小的。

技术实现要素：

在这样的背景面前本发明的任务在于，提高在自动化地制造由纤维增强的合成材料制成的预制件方面的灵活性。

提及的问题在带有权利要求1的前序部分的特征的、用于制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的装置的情况下通过权利要求1的特征部分的特征来解决。同样所述问题在带有权利要求15的前序部分的特征的、用于制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的方法的情况下通过权利要求15的特征部分的特征来解决。

对于本发明而言重要的是如下知识，即通过调节如下构件（其引起横截面变形成理论型材）能够将所述理论型材在其横截面方面进行匹配。由此实现横向变形的可变性，其在没有消耗地改造所述构件或甚至整个装置的情况下足以用于制造。

根据按照从属权利要求2的优选的设计方案，能够将这种调节还在输送期间并且由此仿佛“在线”进行。由此还能够实现在各个的预制件处的可改变的理论型材。

根据从属权利要求5，理论型材的上面的改变能够尤其涉及理论型材的桥接部高度（Steghöhe）。

从属权利要求6至10描述带有由两个成形核芯部件构成的成形核芯的调整装置（Drapiervorrichtung），所述成形核芯部件能够通过相对的摆动运动来调节并且在所述成形核芯部件中通过所述摆动能够界定或改变理论型材。

从属权利要求11至14又描述调整装置的滚子机构（Rollenanordnung）的不同的有利的设计方案，利用所述滚子机构能够运送横向变形。

附图说明

本发明的另外的细节、特征、目的和优点在下面按照描述仅仅一个实施例的附图进一步阐述。在附图中：

图1示出根据提议的、用于制造预制件的、带有横向变形机构的装置的实施例的示意性的侧视图，

图2a、b分别示出带有不同的调节状态的、源自图1的横向变形机构的调整装置的成形核芯的透视视图，

图3示出带有调整装置的配属的滚子的、图2a、b的成形核芯的透视视图，

图4示出用于调节源自图2a、b的成形核芯的、源自图1的横向变形机构的线性驱动器的透视视图，以及

图5a、b示出分别带有不同的横截面的预制件的两个理论型材，其中，预制件通过图1的根据提议的装置制造而成。

具体实施方式

图1示出根据提议的、用于制造纤维增强的合成材料的装置的实施例。根据提议的装置具有输送机构1用于连续输送纤维织物（Fasergeleges）2。纤维织物2在当前为以热塑性的粉末结合的纤维材料并且由此为纤维基质半成品，其还称为预浸物。

根据提议的装置同样具有横向变形机构3，带有用于将输送的纤维织物2变形成预设的理论型材5的调整装置4。带有分别不同的横截面的两个这样的理论型材5在图5a、b中示出。此外还能够在横向变形机构3中实行另外的加工步骤。

根据提议的装置此时的特征在于，调整装置4能够调节用于改变理论型材5的横截面。调整装置4的这种可调节性能够在此不仅包括相对于横向变形机构3的单独的结构来调节调整装置4而且包括调整装置4的组成部分彼此的调节、也就是说仿佛为内部的调节。仅仅所需的是，能够实现如下调节，其引起改变理论型材5的横截面，调整装置4将输送的纤维织物2变形成所述理论型材。

参考图1简略地总体上描述根据所述实施例的装置。在运送和处理方向上进行地，所述装置具有材料储存器6，通过所述材料储存器将纤维织物2由存储滚子来提供。所述材料储存器6联接有引导机构7并且到所述引导机构处又联接有加热机构8。那么接着所述加热机构的是已经提及的横向变形机构3。那么继续在运送方向上接着是运送驱动机构9，通过所述运送驱动机构将纤维织物2从材料储存器6中进行牵引并且相应地继续运送。在当前的实施例中能够不仅将引导机构7而且将运送驱动机构9理解为输送机构1的组成部分。最后还接着的是纵变形机构10以及分离机构11以用于预制件的纵分离。描述的装置在此形成线路（Strang）12。还可想到带有多个这种线路12的装置，其中，所述线路通常彼此相叠布置。每个单个的线路12在此用于制造相应不同的单个型材，其中，接着能够将各种单个型材结合成一个总型材。

根据提议的装置的调整装置4的重要的组成部分在接下来所参考的图2a、b以及3和4中示出。

优选的是，调整装置4能够在将纤维织物2输送到调整装置4处期间调节。这还能够称为“在线”可调节性。这不仅实现将一个理论型材5快速转换成另一个理论型材、由此例如从图5a的理论型材5变成图5b的理论型材，而且实现在一个以及同一个预制件处将理论型材5设置有不同的横截面。也就是说能够制造带有局部不同的横截面的预制件。

尤其对于在输送期间的这种调节而言电子的控制是适合的。因此优选的是，横向变形机构2具有电子的控制机构13用于调节调整装置4。所述电子的控制机构13还能够由中央计算单元形成，所述中央计算单元承担用于根据提议的装置或用于这种装置中的多个的、所有的控制技术上的任务。

同样优选的是，所述装置包括输送技术上前置于横向变形机构4的加热机构8用于活化（Aktivieren）纤维织物2，从而使得变形成理论型材5的纤维织物2稳定化。也就是说加热机构8（其在上面已经提及）用于活化接合器，从而纤维织物2的变形的过程与此后实现的形状的固定相联系。

优选地，调整装置4能够调节以用于改变理论型材5的桥接部14和在此尤其以用于改变理论型材5的桥接部高度14a。桥接部14或桥接部高度14a的相应的改变在图5a和5b中示出。

为了优选的实现方案（如在图2a、b和3中示出的那样），调整装置4能够具有成形核芯15，所述成形核芯带有第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b，其中，为了改变理论型材5，能够彼此调节第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b。这种调节能够例如由从根据图2a的成形核芯部件15a、b的相对的位置到根据图2b的成形核芯部件15a、b的相对的位置中的过渡相应。原则上成形核芯15还能够具有另外的、同样能够彼此调节的成形核芯部件。也就是说纤维织物2通过成形核芯15被调整并且在此采用如下横截面，所述横截面由成形核芯15来界定。

由图2a、b可看出优选的设计方案，根据所述设计方案为了改变理论型材5的桥接部14能够彼此调节第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b。特别地，桥接部高度14a在此如下确定，即第一成形核芯部件15a与第二成形核芯部件15b调节得彼此相距多远。

从图2a、b和图5的一起观察中可看出，优选地第一成形核芯部件15a设立成用于制造理论型材5的第一法兰16a并且备选地或附加地第二成形核芯部件15b设立成用于制造理论型材5的第二法兰16b。这优选地如下实现，使得第一成形核芯部件15a和/或第二成形核芯部件15b具有相应的侧翼17a、b用于制造第一法兰16a或第二法兰16b。也就是说法兰16a、b通过经由相应的侧翼17a、b调整纤维织物2来产生。

为了允许尽可能无负荷的过渡，以纤维织物2的通常平的横截面为出发点以如下方式（如所述纤维织物输送给横向变形机构4那样），优选地相应的侧翼17a、b在输送方向18上坡道状地从第一成形核芯部件15a的或第二成形核芯部件15b的水平平面19中提升。这能够在图2a、b中看出。在此水平平面19相应于成形核芯15的如下区段，经由所述区段来调整纤维织物2的相应于桥接部14的部分。

为了能够充分支撑调整装置4优选地设置成，横向变形机构4具有框架20用于容纳调整装置4。所述框架20能够尤其位置固定地紧固。优选地还将第一成形核芯部件15a刚性地与框架20连接。因此当成形核芯15的仅仅一个成形核芯部件能够运动时，这足够了。

关于成形核芯部件15a、b的这种运动优选地设置成，第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b能够彼此摆动。图2a和2b说明这种剪刀状的摆动运动。优选地第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b能够通过摆动连接件21彼此摆动。在此所述摆动连接件21不必在成形核芯部件15a、b之间存在。优选的是，根据在图2a、b中的图示，第二成形核芯部件15b通过摆动连接件21（其在此为关节叉式连接件21a）与框架20连接。如果根据一种优选的变型方案，成形核芯15是细长的，则能够将摆动连接件21布置在成形核芯15的纵端部处。

为了引起根据提议的调节，调整装置4优选地具有线性驱动器22用于彼此调节第一成形核芯部件15a和第二成形核芯部件15b。这种线性驱动器22（其当前为步进马达22a）在图4中示出。为了良好的杠杆作用，使得线性驱动器22为了调节优选地与摆动连接件21间隔开地作用。为了屏蔽以防例如由加热机构8产生的热，线性驱动器优选地具有热防护件23。线性驱动器22在此沿着线性的轨道推动主动的线性单元24。

在当前的实施例中，线性驱动器22推动第二成形核芯部件15b。根据上面的摆动连接件21，第二成形核芯部件15b实施圆运动。为了平衡相应的运动轨道，线性驱动器22还具有被动的线性单元25以及在主动的线性单元24和第二成形核芯部件15b之间的、支承的引导轴26。

为了能够将纤维织物2尽可能准确地调整到成形核芯15上并且能够将纤维织物2相应转向，优选地调整装置4具有第一滚子机构27a用于纤维织物2的横截面固定。附加地调整装置4能够具有第二滚子机构27b用于纤维织物2的横截面固定。这种情况在图3中图解。

优选地在此设置成，第一滚子机构27a包括凸出滚子（Konvexrollen）28，所述凸出滚子尤其能够用于制造第一法兰16a，也就是说通过将纤维织物2引导到相应的侧翼17a处。根据图3，第一滚子机构27a在此布置在第一成形核芯部件15a之上并且如所述第一成形核芯部件那样刚性地与框架20连接，也就是说在当前通过卡夹连接器29连接。为了在凸出滚子28和纤维织物2之间实现小的摩擦，此外在凸出滚子28和卡夹连接器29之间设置有滑动轴承适配器30。优选地并且如能够从图3中看出的那样，第一滚子机构27a在其取向上跟随第一成形核芯部件15a的侧翼17a的坡道状的提升。

第二滚子机构27b的相应的和优选的设计方案规定，所述第二滚子机构包括凹入滚子（Konkavrollen）31。所述凹入滚子优选地用于制造第二法兰16b，其中，另外优选的是，第二滚子机构27b布置在第二成形核芯部件15b之上并且刚性地与第二成形核芯部件15b连接。以这种方式使得第二滚子机构27b能够跟随第二成形核芯部件15b的运动。到第二成形核芯部件15b的连接同样通过卡夹连接器29进行，这允许可变地调整凹入滚子31。同样为第二滚子机构27b优选地设置有滑动轴承适配器30用于减少摩擦。此外优选的是，第二滚子机构27b跟随第二成形核芯部件15b的侧翼17b的坡道状的提升，如同样能够在图3中看出的那样。

除了这些上面描述的滚子机构27a、b之外（其应该运送期望的横截面的准确的构造），还能够优选地使得调整装置4具有弄平机构（Glättungsanordnung）32用于弄平输送的纤维织物2，所述弄平机构32优选地具有水平的引导滚子32a。也就是说应该以这种方式避免出现波浪或类似物。因此弄平机构32优选地布置在桥接部14的区域中。

在根据提议的、用于制造由纤维增强的合成材料制成的预制件的方法中，将纤维织物2连续输送到用于将纤维织物变形成预设的理论型材5的调整装置4处。

根据提议的方法的特征在于，调整装置4调节用于改变理论型材5的横截面。

根据提议的方法的优选的设计方案由根据提议的装置的上面的优选的设计方案获知。