本发明涉及一种用于制造热塑性复合材料预成型坯件的单元。
特别设想的一个应用领域(但不是唯一)是制造能够易于回收的、用于机动车辆的复合材料的领域。
背景技术：
已知的设施允许由热塑性复合材料带制造复合材料预成型坯件。所述带包括热塑性聚合物材料基体且包括埋在聚合物材料中的增强纤维。这些带在移动支撑件附近作为卷储存，在该移动支撑件上，多个带部分以不同取向相继地施加并焊接在一起。例如使用缠绕在相应卷轴上的不同类型的两种带。在每次施加带之后，移动支撑件可被驱动旋转，以便能够沿另一方向施加下一个带。
由此，通过叠置多个带，制造出具有预限定增强区域的二维预成型坯件。这些预成型坯件然后可在为此目的设置的压机中热成型。
参考文献wo2013/016487，其描述这种类型的设施。
将看到，每个预成型坯件的制造要求使用大数量的带，且因此相对较长。此外，该设施不能同时制造多于一个预成型坯件。并且，生产率低。
并且，所产生的且本发明要解决的问题是提供用于制造热塑性复合材料预成型坯件的更高产设施。
技术实现要素：
为此，提出一种用于制造热塑性复合材料预成型坯件的设施，该预成型坯件意图被热成型，所述设施一方面包括移动支撑件和多个储存区域，所述储存区域位于所述移动支撑件附近以能够储存相应多个热塑性复合材料结构元件，且另一方面包括转移和连接装置，用于将所述结构元件从所述多个储存区域的相应储存区域转移到所述移动支撑件，且以能够将所述移动支撑件上的所述结构元件连接在一起，以便制造预成型坯件。所述移动支撑件被沿馈送方向相继地驱动平移，且所述储存区域相对于所述移动支撑件被侧向地布置，所述转移和连接装置将所述结构元件沿转移方向相继地转移到所述移动支撑件上，所述转移方向大体垂直于所述馈送方向。
由此，本发明的一个特征在于移动支撑件的使用，所述移动支撑件仅沿馈送方向被驱动平移。并且，储存区域在移动支撑件的每侧侧向地布置，转移和连接装置在相应的储存区域中拿起结构元件，以驱动它们沿与馈送方向垂直的方向平移到移动支撑件上。移动支撑件被相继地驱动平移，换句话说，间歇地，从而结构元件可在支撑件上连接在一起。作为结果，随着移动支撑件前进且当移动支撑件前进时，互补的结构元件将能够被调整。并且，根据所需的预成型且基于其的要被制造的复合材料部件，可被组装的各个结构元件的形状将在上游侧被预限定。因此，与叠置标准带的现有技术相比，这最小化要被组装的结构元件的数量。
甚至，可以在起点和终点之间在移动支撑件上同时且逐渐组装多个预成型坯件。例如，移动支撑件包括传送带，如以下详细解释的。由于这些特征，生产率被明显改善。
根据本发明的一个特别有利的实施例，所述储存区域成对，每对储存区域的储存区域相对于所述移动支撑件彼此相对。如以下解释的，储存区域相对于移动支撑件的该布置允许结构元件的更高效转移。
此外，且有利地，所述转移和连接装置包括多个用于保持所述结构元件的构件。并且，保持构件与每个储存区域相关联。保持构件优选地包括相应的抽吸杯。因此，抽吸杯抵靠结构元件布置，以便能够将它们拿起且将它们转移到移动支撑件。为了释放它们，为杯充气足矣，如以下所解释的。根据变体实施例，该杯被加压，以便更容易地释放结构元件。
此外，所述转移和连接装置包括多个焊接构件，用于将所述结构元件连接在一起。焊接构件优选地通过抽吸杯安装。作为结果，当一个结构元件在另一个上调整时，其被焊接到所述另一结构元件，而没有释放其。作为结果，结构元件以精确的方式被调整，且连接至彼此。根据在说明书其余部分中更详细描述的另一变体，焊接构件与抽吸杯邻近。
根据本发明的一个特别有利的实施例，焊接构件包括换能器和超声焊头。由此，结构元件超声焊接到一起。该方法包括局部地熔化结构元件的热塑性材料，以便焊接它们。
并且，所述转移和连接装置此外有利地包括转移支架，其沿所述转移方向平移移动，以便能转移所述结构元件。转移支架接合在横向滑动件中，其允许几乎没有摩擦且因此以高速的平移移动。转移支架与每个储存区域相关联。此外，所述转移和连接装置还包括连杆/曲柄系统，以能够驱动所述转移支架平移。由于连杆/曲柄系统，旋转移动被转换为平移移动，允许转移支架被以高速移动。并且，该系统允许支架在出发和到达时的逐渐且受控的加速。
根据本发明的特别有利的实施例，所述转移支架两两机械连接。相对于移动支撑件彼此相对的两个储存区域的转移支架因此机械地连接在一起，从而如果其中一个转移支架被朝向其中一个储存区域驱动，则另一转移支架同时从另一储存区域朝向移动支撑件驱动。这最小化转移装置的静寂时间和不必要的移动。这改进了复合材料预成型坯件的制造的生产率。
此外，根据本发明的设施包括安装在所述转移支架上的相应臂。保持构件和焊接构件安装在臂的相应端部处，如以下更详细解释的。
本发明还提出一种用于制造热塑性复合材料预成型坯件的方法，该预成型坯件意图被热成型，所述方法包括以下步骤：获得移动支撑件和多个储存区域，所述储存区域位于所述移动支撑件附近以能够储存相应多个热塑性复合材料结构元件；所述结构元件从所述多个储存区域的相应储存区域转移到所述移动支撑件，且所述结构元件在所述移动支撑件上连接在一起，以制造预成型坯件；所述移动支撑件被沿馈送方向相继地驱动平移，且所述储存区域相对于所述移动支撑件被侧向地布置，且在于，所述结构元件被沿转移方向相继地转移到所述移动支撑件上，所述转移方向大体垂直于所述馈送方向。
优选地，还获得转移和连接装置，其包括转移支架，该转移支架沿与所述馈送方向d大体垂直的转移方向平移移动，以能够将所述结构元件沿所述转移方向相继地转移到所述移动支撑件上。
附图说明
本发明的其它特定特征和优势将在阅读借助非限制性示例并参考附图给出的本发明一个特定实施例的以下描述中而更清楚，在附图中：
图1是根据本发明的用于制造热塑性复合材料预成型坯件的设施的局部示意平面图；
图2是沿图1所示的箭头ii的方向的示意前视图，且示出工作单元；和
图3是示出作为本发明主题的制造设施的使用的相继阶段的流程图。
具体实施方式
图1示出用于制造热塑性复合材料预成型坯件的设施10的平面图。其具有入口12和与之相对的出口14。传送带16在入口12和出口14之间延伸，并形成移动支撑件，该移动支撑件意图被从入口12向出口14沿箭头f的方向平移驱动。其因此限定馈送方向d。该设施10具有侧向的储存区域18、20、22、24，其被侧向地布置在传送带16的每侧上，且两两面对面。储存区域18、20、22、24意图能够储存热塑性复合材料结构元件。这些结构元件之前已经被拉挤，且按长度切割。它们可以是不同类型。它们例如由聚丙烯或聚酰胺制成，且例如通过玻璃纤维或碳纤维增强。它们可还具有不同的厚度。每个储存区域因此适于储存具有相同预限定形状和相同结构的结构元件，所述结构元件彼此堆叠。可设想其他类型储存区域，例如用于在标识时间(tempsmasqué)内预成型装载。
两个第一储存区域——一个是在右侧的区域18、另一个是在左侧的区域20——因此相对于传送带16彼此大体对称，两个第二储存区域——一个是在右侧的区域22、另一个是在左侧的区域24——也相对于传送带16彼此大体对称。此外，第一右侧储存区域18包含第一第一结构元件，第一左侧储存区域20包含第一第二结构元件，第二右侧储存区域22包含第二第一结构元件，第二左侧储存区域24包含第二第二结构元件。
应注意，图1中仅示出两对储存区域18、20；22、24，但是，可以相同方式在所述两个第一储存区域18、20和所述两个第二储存区域22、24之间分布多对储存区域。
在传送带16和储存区域18、20；22、24上方安装有龙门26，所述龙门26被分为工作站：第一工作站28和第二工作站30。工作站28、30在传送带16和两对储存区域18、20；22、24上延伸。对于每个工作站28、30，龙门26包括一对平行的上横杆构件32、34，所述上横杆构件32、34大体垂直于馈送方向d和传送带16延伸。每对横杆构件32、34接收两个转移支架，即，近端支架35和远端支架36，所述近端支架35和远端支架36彼此对齐地机械联接在一起，且安装为在横杆构件32、34之间平移移动。转移支架35、36借助连杆/曲柄系统38相继地驱动平移移动，该连杆/曲柄系统包括意图驱动曲柄42枢转的马达单元40，该曲柄经由连杆44连接至其中一个转移支架(近端转移支架35)。
第一工作站28在图2的前视图中再次可见。再次可见的有被安装为在平行上横杆构件32、34之间平移移动的被联接的转移支架35、36、马达单元40以及将近端转移支架35连接至马达单元40的连杆44和曲柄42的组合。
还再次可见传送带16和相对于传送带16彼此相对的在侧向的两个第一储存区域18、20。
近端转移支架35装备有近端伸缩臂46，远端转移支架36装备有远端伸缩臂48。伸缩臂46、48大体垂直于各转移支架35、36且分别朝向传送带16和第一左侧储存区域20延伸。
近端伸缩臂46包括近端本体50和安装为在近端本体50中滑动的近端杆52。近端杆52的自由端部装备有近端抽吸杯54和邻近的近端超声焊头56。并行地，远端伸缩臂48包括远端本体60和安装为在远端本体60中滑动的远端杆62。远端杆62的自由端部装备有形成保持构件的远端抽吸杯64和形成焊接构件的邻近的远端超声焊头66。将看到，抽吸杯允许将物体拿起，以便驱动它们移动，在此其将拿起热塑性复合材料结构元件。为此，该杯被密封地压靠结构元件的平坦面，在杯内产生减小的压力，以便将其附着至结构元件。为了释放结构元件，该杯则被减压，即，充气到大气压力，或为了更好效果而加压。对于超声焊头，其与未示出的换能器相关联，且允许结构元件通过超声机械波被软化且局部熔化，该超声机械波由换能器生成。
根据本发明的未示出的另一变体实施例，超声焊头位于抽吸杯内，以便改进在伸缩臂的杆的自由端部处的焊接构件和保持构件的紧凑性。根据本发明的未示出的另一变体实施例，超声焊头占据在杆的自由端部处的中央位置，且两个抽吸杯相对于超声焊头安装在直径上相对的位置。由于此，将结构元件拿起被改进，如之后解释的。
在此，在图1中示出的第二工作站30与第一工作站28相同。
现在参考图3描述根据本发明的设施在简单情况下的操作循环，其中，复合材料预成型坯件包括连接在一起的四个结构元件，这四个结构元件初始地储存在相应的储存区域18、20；22、24中，
现在将参考图1和2描述该操作循环。
在分为三个步骤的第一拿起阶段68中，第一工作站28处于如图1和2所示的初始状态，远端伸缩臂48被激活，从而远端杆62被驱动，以将其延伸，以便将远端抽吸杯64从第一左侧储存区域20压靠第一第一结构元件。远端抽吸杯64然后被减压，在这之后，远端杆62被缩回，以便拿起第一第一结构元件。
在第二阶段70中，第一工作站28的马达单元40被操作为到达与图1所示的第二工作站30的状态相同的状态。因此，回到图2，第一第一结构元件在传送带16上输送，就近端伸缩臂46的近端抽吸杯54而言，其在第一右侧储存区域18上输送。
然后，在包括两个同步步骤(一个是放置、另一个是拿起)的第三阶段72中(所述步骤又分为子步骤)，第一第一结构元件放置在传送带16上，且为此，远端杆62被驱动以将其延伸，在这之后，远端抽吸杯64被充气至大气压力，然后远端杆62被缩回，近端杆52被驱动以将其延伸，以将近端抽吸杯54从第一右侧储存区域18压靠第一第二结构元件，在这之后，抽吸杯54被减压，然后近端杆52被缩回，以能够拿起第一第二结构元件。
根据变体执行，基本结构元件已经在传送带16上与输送第一第一结构元件的远端伸缩臂48垂直对齐地输送。第一第一结构元件因此在预限定位置中至少部分地放置在基部结构元件上，且远端超声焊头66压靠第一第一结构元件，且用于局部焊接第一第一结构元件和基部结构元件。
在第四阶段74中，第一工作站28的马达单元40再次被操作，以在它们的初始状态输送转移支架35、36，如图2所示。第一第二结构元件然后以预限定相对位置和取向与放置在传送带16上的第一第一结构元件对齐地输送，远端伸缩臂48的远端抽吸杯64回到在第一左侧储存区域20上方的位置。
然后在也包括两个同步步骤(一个为放置并固定、另一个为拿起)的第五阶段76中，这两个步骤都分为子步骤，第一第二结构元件一方面在预限定相对位置中压到第一第一结构元件上，这是由于近端杆52被驱动以将其延伸，且附加并同时地，压靠第一第二结构元件的近端超声焊头56用于局部地焊接第一第一结构元件和第一第二结构元件。弹簧加载的装置优选地允许在焊接期间保持在结构元件上的压力。近端抽吸杯54然后减压，且近端杆52缩回。并行地，远端杆62已经被驱动以将其延伸，然后将其缩回，以拿起另一个第一第一结构元件，如对于第一拿起阶段68所描述的那样。
在第六阶段78中，传送带16然后被驱动沿馈送方向d通过给定步进平移，以便与第二工作站30的两个转移支架35、36垂直对齐地输送彼此紧固的两个第一结构元件。
在第六阶段78执行之前，且在使用第一工作站28直到第五阶段76的时段期间，第二工作站30已经根据第一阶段68和第二阶段70并行操作。
从这开始，第二站30的远端支架36的远端伸缩臂48已经被激活，以拿起包含在第二左侧储存区域24中的第二第一结构元件。第二工作站30的马达单元40然后被操作，以在传送带16上输送第二第一结构元件，就第二站30的近端支架35的近端伸缩臂46的近端抽吸杯54而言，其在第二右侧储存区域22上被输送。
因而，当紧固在一起的两个第一结构元件与第二工作站30的两个转移支架35、36垂直对齐时，被远端伸缩臂48输送的第二第一结构元件在预限定相对位置中与紧固在一起的两个第一结构元件对齐。
然后，在类似于用于第一工作站28的第三阶段72的第七阶段80(其还包括焊接操作)中，第二第一结构元件压到紧固在一起的第二第一结构元件上，压靠第二第一结构元件的远端超声焊头66被操作为将第二第一结构元件局部地焊接到紧固在一起的两个第一结构元件中的一个或另一个。并行地，第二站30的近端转移支架35的近端伸缩臂46已经被激活，以拿起包含在第二左侧储存区域22中的第二第二结构元件。
然后，在对应于用于第一工作站28的第四阶段74的第八阶段82中，第二工作站30的马达单元40被再次操作。第二第二结构元件然后与紧固在一起的第二第一结构元件和两个第一结构元件对齐地输送。
在与用于第一工作站28的第四阶段类似的第九阶段84——还包括两个同步步骤(一个为布置和固定，另一个为拿起)——中，这两个步骤都被分为子步骤，第二第二结构元件一方面在预限定相对位置中压到第二第一结构元件和两个第一结构元件上，压靠第二第二结构元件的近端超声焊头56被同时操作，以将其局部地焊接至第二第一结构元件和两个第一结构元件中的一个或多个。此外，远端伸缩臂48同时拿起包含在第二左侧储存区域24中的第二第一结构元件。
以此方式获得预成型坯件，其包括紧固在一起的四个热塑性复合材料结构元件。
当然，与第七阶段80、第八阶段82和第九阶段84的执行同时，第一工作站28已经根据第一阶段68至第五阶段76操作。
因此，在第十阶段86中，传送带16再次沿馈送方向d在所述给定步进上被驱动平移，以便朝向出口14输送以此方式形成的预成型坯件，且还将紧固在一起的两个新的第一结构元件输送为与第二工作站30的两个横向支架35、36垂直对齐。
由此，热塑性复合材料预成型坯件被以传送带16的向前步进的节奏连续地制造，在此包括四个结构元件。每个热塑性复合材料预成型坯件然后布置在压机中，以便被热成型。
并且，清楚的是，如果复合材料预成型坯件更加复杂且并入其他结构元件的话，工作站的数量可大于两个。
此外，由于根据本发明的制造设施，可以使用具有不同种类、不同取向以及不同厚度水平的由热塑性复合材料制造的结构元件。利用该设施制造的预成型坯件可利用较少材料被制造。
由于根据本发明的设施，热塑性复合材料预成型坯件被以高生产量(例如每分钟一个)、高再现性制造。