用于纤维或纤维束的进给装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于分散单体分离的纤维或纤维束的进给装置（2），其包括：分散部（20），其中布置有从动进给辊（22）和与进给辊（22）协同工作的从动开松辊（24）。分送装置（16）用于存储和分送被分配给进给辊（22）的纤维条（18），使得进给辊（22）拉入由分送装置（16）提供的纤维条（18），由此向进给辊（22）供给纤维条（18）或纤维绒织物带。开松辊（24）与进给辊（22）相邻布置，使得开松辊（24）开松被进给辊（22）拉入的纤维条（18），以形成单体分离的纤维或纤维束并将它们分散开。
【专利说明】用于纤维或纤维束的进给装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于纤维或纤维束(fiber flocks)的进给装置。
【背景技术】
[0002]这些类型的进给装置的优选应用领域是生产纤维材料的三维模制件。纤维材料的三维模制件例如在汽车行业中使用，其中，这些部件被用来消声。这些模制件例如被用作车门衬里、后部搁架和车顶衬里。从车厢延伸到行李箱以及从车厢延伸到发动机室的底板和连接壁也衬有模制消声件。目标是使用具有可能的最大面积的一体件。车身的薄板金属件具有高度成形的不规则形状，以确保刚度并节省材料。例如，这些薄板金属件包括用于车辆附加部件的底座以及用于缆线槽和转向柱的贯通开口。用于消声的模制件必须符合这些车身件的高度三维成形形状。
[0003]用于消声的厚度不均的三维成形模制件(所谓的“声学”件)当前能够由聚亚安酯泡沫制造。然而，这相对较贵，因为其生产基于石油。此外，聚亚安酯泡沫难以回收，并且在着火时会释放出有毒气体。
[0004]通过辊压纤维材料而生成的传统纤维垫制成的模制件仅适合于非常有限的使用范围。这是因为纤维垫仅能够用于并非高度成形的部件。如果形状的不规则程度过高，则纤维垫会被撕裂。另外，由于辊压工艺，纤维垫不具有均匀的密度分布。因此，纤维垫经常不能满足对于这种专门模制件的几何和声学要求。
[0005]从现有技术中可知一种由纤维混合物或纤维以及添加的粘结剂构成的三维成形的非纺织件。这些非纺织件通过热模制工艺生产。纤维混合物从上面落入到下部模具中，以便纤维聚集在下部模具中。一旦下部模具充满，便将上部模具向下设置到下部模具上，以便压缩松散堆放的纤维。然后，由下部模具和上部模具构成的模具受到热气流作用，使得纤维熔合在一起从而获得模制件。下部模具的内表面决定模制件的底部轮廓，而上部模具的内表面决定模制件的顶部轮廓。
[0006]三维成形的模制件还可以是能够传递力并具有承载功能的结构件。
[0007]US 3791783 A公开了一种生产由纤维制成的模制件的装置。短切纤维被应用到水平旋转的筛状模具的内表面。通过能够水平移动的管完成进料。沉积在模具中的纤维被包围模具的外表面的外部真空压靠在模具上。然后，在纤维上涂覆由合成树脂粘结剂构成的喷剂，所述喷剂在被加热时固化。之后，使由纤维填充的模具经受热气流作用以固化模制件。
[0008]US 5942175 A公开了一种模压松散的纤维簇的方法和装置。为填充模具，通过管将松散的纤维簇从上方分布到模具中，这样还能够根据需要形成密度不同的区域。在替代性实施例中，纤维被气流吹送到封闭模具中，其中能够通过将各个空气入口的流速设定为不同值来在模具内获得不同填充密度。在纤维簇已经被添加到模具中之后，降低压具，使得纤维块在模具被被压缩。之后，供给热气以将纤维簇粘结在一起，从而获得模制体。
[0009]用于纤维或纤维簇的进给装置同样用于生产纤维材料的其他应用领域，例如在纤维束垫或纤维绒织物(fiber fleece)的生产中使用。通常，试图使纤维束垫或纤维绒织物在其整个宽度范围内尽可能地均匀。然而，在此同样也希望使纤维束垫或纤维绒织物具有三维外形。
[0010]从DE 19541818 Al中已知用于纤维的这类进给装置的一个实例。其中，纤维被底部皮带载送至分散部，该分散部将纤维分散到传动带上。借助于自动控制电路，由此产生的绒织物的高度测量影响底部皮带的速度，并因此影响分散的纤维量。然而，分散部还用来在要被生产的绒织物的整个宽度范围内同时分散纤维，这意味着不可能生产出在绒织物的宽度方向上也具有局部限定的更精确的均匀性的绒织物。
[0011]上述所有这些装置和方法的缺点在于不可能通过纤维实现精确的局部覆盖；也就是说，不可能将纤维材料精确地分散到局部限定的区域上。由此获得的最终产品的区域密度不能够在令人满意的程度上局部增大、局部减小或者变得统一。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种用于纤维或纤维束的进给装置，借此能够以简单而高效的方式生产三维构型的纤维材料产品，其中该产品具有能够精确且可重复地调节的区域密度分布。
[0013]根据本发明的一个方面,提供了一种用于分散单体分离的(individualized)纤维或纤维束的进给装置，其包括分散部，其中布置有从动进给辊和与进给辊协同工作的从动开松棍(driven opening roller),分送装置用于存储和分送被分配给进给棍的纤维条或纤维绒织物带，使得进给辊拉入由分送装置提供的纤维条或纤维绒织物带，由此向进给辊供给纤维条或纤维绒织物带。开松辊与进给辊相邻布置，使得开松辊开松被进给辊拉入的纤维条或纤维绒织物带，从而形成单体分离纤维或纤维束并使它们分散。
[0014]通过该进给装置，可以以高精度的微调方式来分散纤维或纤维束，因此能够获得具有精确外形或高均匀度的纤维产品。
[0015]分散部优选地布置在进给臂的一端。如果进给臂能够在一个、两个或三个维度上移动，那么更能增加进给装置的应用领域和灵活性。例如，通过允许二维移动的设计，任何期望的纤维外形都能够被有效地分散到模具上而无需模具自身移动。
[0016]在优选实施例中，进给臂是具有两个腿部的枢转臂，这两个腿部在第一枢转轴处相互连接，其中分散部布置在第二腿部的端部。因此，以简单的方式为进给装置提供了在一个维度上的可移动性。
[0017]在未连接于第二腿部的端部处，第一腿部优选地以围绕第二枢转轴的自由度被支撑，由此为进给装置提供了在第二维度上的可移动性。
[0018]如果进给臂在其第一枢转轴的区域中包括偏转滑轮以在纤维条或纤维绒织物带在分送装置与进给辊之间行进时引导纤维条或纤维绒织物带，那么纤维条或纤维绒织物带能够被特别有效地供给至分散部。
[0019]在第一实施例中，进给辊可包括一组具有齿部的表面配件，所述齿部相对于进给辊的旋转方向向后突出，其中开松辊在与进给辊的旋转方向相同的旋转方向上被驱动，并且开松辊包括一组具有相对于该旋转方向向前突出的齿部的表面配件。
[0020]可选地，进给辊可包括一组具有齿部的表面配件，所述齿部相对于进给辊的旋转方向向后突出，其中开松辊在与进给辊的旋转方向相反的第二旋转方向上被驱动，并且开松辊包括一组具有相对于第二旋转方向向前突出的齿部的表面配件。
[0021]进给辊的宽度通常在5-50mm的范围内、优选在15_30mm的范围内、更优选在20-25mm的范围内。
[0022]可以在分散部的区域中布置送风机以产生气流，该气流将开松辊开松的纤维吹向模具。这可以通过模具下方起作用的抽吸装置来实现。
[0023]此外，进给装置可以在分散部的区域中包括加热线圈或气体燃烧装置，以便同时加热气流。这在中间纤维产品受到热处理的一些应用中是有利的。一种示例是对纤维和热熔胶的混合物的处理，其中热熔胶被热气流熔化。
[0024]优选地，进给装置还包括自动控制单元以根据分散部的分散位置改变进给辊的速度。提前对自动控制单元进行编程精确地限定了分散速度，并因此限定了被分散的量以及分散部的相关移动模式。进给辊优选地由伺服电机驱动，这使得可以精确地对由进给装置分散的纤维进行配量。
[0025]在有效的实施例中，进给装置包括两个能够单独致动的进给辊，这两个进给辊彼此相邻且平行地布置。
[0026]绒织物成形系统包括如上所述的进给装置并且还包括二维沉积表面或三维模具以接收由进给装置分散的纤维或纤维束。
[0027]二维沉积表面或三维模具优选地是可透气的，并且设置有抽吸装置以从沉积表面或模具下方施加吸力。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]可参照附图的得出本发明的其他特征和优势，其中:
[0029]图1示出了根据本发明的进给装置的一个实施例的示意性立体图；
[0030]图2示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图；
[0031]图3示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图；
[0032]图4示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图；
[0033]图5示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图；
[0034]图6示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图；以及
[0035]图7示出了根据本发明的进给装置的另一个实施例的示意性立体图。
【具体实施方式】
[0036]图1示出了根据本发明的进给装置的第一实施例。在本示例中，进给装置2包括进给臂4。然而，还可以想到进给装置2的其他设计。
[0037]在根据图1的示例中，进给臂4布置在二维沉积表面6的上方；在此，二维沉积表面6是环状传动带的上部线束。在本示例中，进给臂4是具有腿部8、10的枢转臂，腿部8、10彼此连接以在腿部8、10相交的区域中的第一优选为水平的枢转轴12处形成倒V形。因此，第二腿部10通过第一枢转轴12可枢转地连接于第一腿部8，使得两个腿部8、10之间的角度(即倒V形的角度)能够通过第二腿部10的枢转而变大或变小。
[0038]另外，支撑第一腿部8的没有连接于第二腿部10的端部，以便其能够优选地在底座上或者在机器台架中围绕第二优选为竖直的枢转轴14旋转。由于枢转臂围绕第二枢转轴14旋转，因此进给臂能够在第二维度中移动。第一枢转轴12和第二枢转轴14在彼此垂直的方向上延伸。
[0039]纤维或纤维束被进给装置2以局部定向的方式分散到二维沉积表面6上。进给装置2包括用来存储和分送纤维条或纤维绒织物带的优选固定的分送装置16。在本示例中，分送装置16能够随进给臂4沿第二枢转轴14枢转，并且分送装置16在底端区域中可拆卸地安装在进给臂4的第一腿部8上。为此，在所示的实施例中，分送装置16的支撑表面设置在进给臂4的第一腿部8的底端。在此示出的示例中，分送装置16设计为纤维条罐，但是还可能有很多其他类型的分送装置16 (诸如线轴)。此外，除本文所述的示例性实施例中示出的方式之外，还能够以某种其他方式来支撑分送装置16。
[0040]在第二腿部10的前端，进给装置2包括分散部20，分散部20能够通过另一水平枢转轴21连接于第二腿部10的剩余部分。从动进给辊22和与进给辊22协同工作的从动开松辊24布置在分散部20中。进给辊22将分送装置16提供的纤维条18或纤维绒织物带拉入。换言之，向进给辊22供给纤维条18或纤维绒织物带。优选地，进给辊22借助于槽26进给纤维条18或纤维绒织物带。纤维条18或纤维绒织物带优选地沿着进给臂4的腿部8、10行进，其中，在第一枢转轴12的区域中，可具有偏转滑轮28以在纤维条18或纤维绒织物带在分送装置16与进给辊22之间行进时引导纤维条18或纤维绒织物带。偏转滑轮28可以是刚性的，或者也能够被支撑具有旋转自由度。
[0041]开松辊24靠近于进给辊22布置，以便其能够开松被进给辊22拉入的纤维条18或纤维绒织物带，并因而形成单体分离的纤维束或纤维，然后分散纤维束或纤维。两条旋转轴线(即，进给辊22的旋转轴线和开松辊24的旋转轴线)优选地大致水平并彼此平行。开松辊24的直径通常略微大于进给辊22的直径。在这里示出的图1的示例中，进给辊22包括一组具有齿部的表面配件(未示出)，这些齿部相对于进给辊的旋转方向向后突出，而开松辊24在与进给辊22相同的旋转方向上被驱动，并且开松辊24包括一组具有齿部的表面配件(未示出)，这些齿部相对于旋转方向向前突出。这样，开松辊24的表面上的齿部从进给辊22运送到这些齿部的纤维条18或纤维绒织物带中剥离出纤维或纤维束，然后这些纤维或纤维束通过重力在进给辊22与开松辊24之间的区域中下落到沉积表面6上。开松辊
24能够被连续地驱动，而对于进给辊22而言有利的是其能够由伺服电机23驱动。这样，能够精确地配量分散的纤维量。进给辊22的宽度优选地大致等于进入的纤维条18或纤维绒织物带的宽度，但是也可以稍微宽一点。对于开松辊24的宽度也是基本上如此。因此，进给辊22的宽度优选地在5-50_的范围内，更优选地在15-30_的范围内，甚至更优选地在20-25mm的范围内。
[0042]图1所示的进给装置2的实施例能够与沉积表面6 (这里是环状传动带)协同工作而作为绒织物成形系统。然而，进给装置2也可以用来使得先前形成的绒织物或纤维束垫的仅仅某些部分均匀化。进给装置2还能够用来通过将附加的纤维分散到先前形成的绒织物或纤维束垫上而形成期望的横向外形和/或纵向外形。在后两种应用中，能够在进给装置2的上游安装合适的重量传感器(未示出)以测量先前生成的绒织物或纤维束垫的每单位面积的质量，以便能够基于因此提供的测量结果来控制进给装置2。
[0043]在图2中，纤维不是被分散到平坦沉积表面上，而是被分散到三维模具30上。进给装置2和模具30共同形成绒织物成形系统。模具30可具有任何三维形状。此外，正如在本实例中由通孔32所暗示的，模具30能够受到来自下方的吸力。
[0044]图2还示出了分散部20的不同实施例。与根据图1的实施例相同的是，纤维条18或纤维绒织物带被进给辊22拉入，其中，纤维条18被拉入到进给辊22的下部区域并且在该区域中沿着槽26被引导。进给辊22的齿部的旋转方向和定向与前面的示例中的旋转方向和定向相同。然而，开松辊24此时沿与进给辊22的旋转方向相反的第二旋转方向被驱动，并包括一组具有齿部的表面配件，这些齿部相对于该第二旋转方向向前突出。在所示的实施例中，这意味着被开松辊24撕开的纤维或纤维束朝向另一个槽34向上输送，并最终沿着该槽(沿图中的逆时针方向)被输送到分送筒36中。
[0045]在该分送筒36中，单体分离的纤维通常再次通过重力和开松辊24的旋转速度被向下输送，并因此被分散到模具30上。然而，如图2所示，还可以在分散部20的区域中安装送风机38 ;在这里示出的示例中，送风机38安装在分送筒36的区域中。由送风机38产生的气流朝向模具30向下吹送单体分离的纤维。此外，上述过程能够通过从模具30下方施加的吸力来实现。
[0046]图2所示的绒织物成形系统(包括进给装置2和模具30)主要用于三维模制件的生产，例如在本文的说明书的前言部分中所论述的。在将纤维分散到模具30上之后，模具30中的纤维材料可经历现有技术中已知的任何期望的进一步处理步骤，包括用上部模具挤压、加热等等。
[0047]在大多数实施例中，进给装置通常包括自动控制单元(未示出)，以根据分散部20的分散位置改变进给辊22的速度。能够运行先前建立的程序，或者，如前面参照图1所提到的，自动控制单元还能够根据传感器提供的测量结果可变地作出反应。
[0048]在图3所示的进给装置2的实施例中，进给臂4的第二腿部10包括附加的旋转接头40，以便第二腿部10的前部能够围绕垂直于第二腿部10的延伸方向延伸的轴线枢转。除此之外，图3所示的进给装置的实施例与图2的进给装置相同。
[0049]在图4所示的进给装置2的实施例中，两条进给线彼此平行布置，其中在进给臂4的两侧上各有一条进给线。每条进给线基本上对应于图2的实施例。换言之，设置有两个分送装置16和两个进给辊22。每个进给辊22由其各自的伺服电机23致动。在所示的示例中，仅设置有一个在分散部20的整个宽度上延伸的开松辊24，因此该开松辊24用以将被两个进给辊22拉入的纤维带18的纤维单体分离。这种布置进一步增加了进给装置2的效率。
[0050]还能够想到的是，仅第一股纤维带18由基础纤维材料形成，而第二股纤维带18是一股热熔胶纤维。也可以将两条纤维带18进给到同一进给辊22。
[0051]最后，在这里示出的所有实施例中，还可以将纤维带18设计为多种纤维混合物，诸如基础纤维材料与热熔胶纤维混合在一起。
[0052]图5所示的进给装置的实施例与图3的实施例基本上相同，其中，除了这里示出的元件之外，在分送筒36的区域中还设置有加热线圈42。可以设置气体燃烧装置来代替加热线圈42。此外，如图5所示，在分散部20的区域中还可以设置用于进给材料的供给容器44。在供给容器44中，例如，能够以粒状形式存储热熔胶，之后会被添加到单体分离的纤维中以形成混合物。然后可通过进给装置2中的热气流来完成对热熔胶的加热。还能够想到的是，尽管热熔胶会被供给到进给装置2的这个区域，但在例如进入炉中之前，纤维与热熔胶的混合物将不被加热。也能够想到供给其他材料。在图5中还示出了用于从模具30的下方施加吸力的装置46。
[0053]图6示出了绒织物成形系统的另一实施例中，其中进给臂4仅能够在一个维度中移动。进给臂4的第一腿部8刚性并且大致水平地附接于机器台架，而其他元件保持不变。在这种情况下，沉积表面6有必要在至少一个方向上移动，以便能够在两个维度中分散纤维。在所示的示例中，沉积表面6以实际上能够在两个维度中移动的方式被支撑。
[0054]在进给装置2的其他实施例中，沉积表面6或模具30能够移动也是有益的。例如，能够想到的是围绕竖直轴线的旋转运动或者水平面内的平移运动。
[0055]图7所示的实施例对应于图2的实施例，但是其包括平行于第二腿部10的延伸方向的附加的旋转轴线48。这为分散部20的头部提供了附加的自由度(即，扭转自由度)，该头部因此能够绕旋转轴线48完整地旋转。
[0056]参照图1至图7描述的所有细节和替代设置都能够与其他实施例的任何部件相组合。这能够例如应用于分散部20的设计，并且也能够应用于允许进给臂4移动的结构。
[0057]特别地，进给臂4的区域中的枢转轴的数量和布置能够以任何期望的方式来修改。还能够想到的是，在第一腿部8的底端的区域中可设置附加的水平枢转轴，以便当第二腿部10相对于第一腿部8枢转时，第一腿部8也能够枢转，由此，分散部20在模具30或沉积表面6上方的高度能够保持恒定。还能够想到的是，整个进给臂4可以执行线性运动。
[0058]总的来说，进给装置2应当能够在一个、两个或三个维度中移动。然而可能的是，进给装置2可以是固定的，只要确保沉积表面6或模具30能够执行适当的运动即可。如前面提到的，还可想到移动的进给装置2与移动的沉积表面6或模具30的组合。
[0059]进给装置2能够用于纤维的模制件的独立形成，但是也能够用于纤维垫或绒织物的形成。进给装置2还能够用来使先前生成的纤维垫或绒织物变得均匀或者向其提供预定的外形。
【权利要求】
1.一种用于分散单体分离的纤维或纤维束的进给装置(2)，包括: 分散部(20)，在所述分散部(20)中布置有从动进给辊(22)和从动开松辊(24)，所述从动开松辊(24)与所述进给辊(22)相邻布置并与所述进给辊(22)协同工作； 分送装置(16)，用于存储和分送被分配给所述进给辊(22)的纤维条(18)或纤维绒织物带，使得所述进给辊(22)拉入由所述分送装置(16)提供的所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带，由此向所述进给辊(22)供给所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带； 其中，所述开松辊(24)布置成开松由所述进给辊(22)拉入的所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带以形成单体分离的纤维或纤维束并分散所述单体分离的纤维或纤维束。
2.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述分散部(20)布置在进给臂(4)的一端。
3.根据权利要求2所述的进给装置(2)，其中，所述进给臂(4)能够在一个、两个或三个维度中移动。
4.根据权利要求3所述的进给装置(2)，其中，所述进给臂(4)是具有第一腿部(8)和第二腿部(10)的枢转臂，所述第一腿部(8)和所述第二腿部(10)在第一枢转轴(12)处相互连接，其中，所述分散部(20 )布置在所述第二腿部(10 )的前端。
5.根据权利要求4所述的进给装置(2)，其中，所述第一腿部(8)能够在没有连接于所述第二腿部(10)的底端处围绕第二枢转轴(14)被旋转地支撑。
6.根据权利要求4所述的进给装置(2)，其中，所述进给臂(4)在所述第一枢转轴(12)的区域中包括偏转滑轮(28)，以在所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带在所述分送装置(16)与所述进给辊(22)之间行进时引导所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带。
7.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述进给辊(22)包括一组具有齿部的表面配件，所述齿部相对于所述进给辊(22)的旋转方向向后突出，所述开松辊(24)在与所述进给辊(22)的旋转方向相同的旋转方向上被驱动，并且所述开松辊(24)包括一组具有相对于所述旋转方向向前突出的齿部的表面配件。
8.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述进给辊(22)包括一组具有齿部的表面配件，所述齿部相对于所述进给辊(22)的旋转方向向后突出，所述开松辊(24)在与所述进给辊(22)的旋转方向相反的第二旋转方向上被驱动，并且所述开松辊(24)包括一组具有相对于所述第二旋转方向向前突出的齿部的表面配件。
9.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述进给辊(22)的宽度在5mm至50mm的范围内。
10.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述进给辊(22)的宽度在15mm至30mm的范围内。
11.根据权利要求1所述的进给装置(2)，其中，所述进给辊(22)的宽度在20mm至25mm的范围内。
12.根据权利要求1所述的进给装置(2)，还包括位于所述分散部(20)的区域中的送风机(38)。
13.根据权利要求12所述的进给装置(2)，还包括位于所述分散部(20)的区域中的加热线圈(42)或气体燃烧装置。
14.根据权利要求1所述的进给装置(2)，还包括根据所述分散部(20)的分散位置改变所述进给辊(22)的速度的自动控制单元。
15.根据权利要求1所述的进给装置(2)，包括彼此相邻且平行布置的两个单独致动的进给辊(22)。
16.—种绒织物成形系统,包括: 进给装置(2 )，所述进给装置(2 )包括: 分散部(20)，在所述分散部(20)中布置有从动进给辊(22)和从动开松辊(24)，所述从动开松辊(24)与所述进给辊(22)相邻布置并与所述进给辊(22)协同工作； 分送装置(16)，用于存储和分送被分配给所述进给辊(22)的纤维条(18)或纤维绒织物带，使得所述进给辊(22)拉入由所述分送装置(16)提供的所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带，由此向所述进给辊(22)供给所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带； 其中，所述开松辊(24)布置成开松被所述进给辊(22)拉入的所述纤维条(18)或所述纤维绒织物带，以形成单体分离的纤维或纤维束并分散所述单体分离的纤维或纤维束；以及 用于接收被所述进给装置(2)分散的纤维或纤维束的二维沉积表面(6)或三维模具(30)。
17.根据权利要求16所述的绒织物成形系统，其中，所述二维沉积表面(6)或所述三维模具(30 )是可透气的，并且在所述沉积表面(6 )或所述模具(30 )下方设置有用于产生吸力的抽吸装置( 46)。
【文档编号】D04H1/72GK103572506SQ201310337279
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】约翰·菲利普·迪罗 申请人:奥斯卡迪罗机械制造公司