用于生產(chǎn)增強材料的多針機以及方法
【專利說明】用于生產(chǎn)增強材料的多針機以及方法
[0001]本PCT申請要求于2012年12月5日提交的、德國專利申請N0.102012023815.0的申請日的權(quán)益，本申請的公開內(nèi)容由此通過參弓I并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及生產(chǎn)增強材料的技術(shù)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)增強多孔材料、增強紡織品或其組合的方法、涉及一種用于生產(chǎn)增強多孔材料、增強紡織品或其組合的多針機、涉及多針機的用于生產(chǎn)增強多孔材料、增強紡織品或其組合的用途、涉及多針機的用于生產(chǎn)交通工具的結(jié)構(gòu)部件的用途、并且涉及多針機的用于生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電站的翼的用途。
【背景技術(shù)】
[0003]由于其剛性和硬度與厚度的良好比率，因此復(fù)合材料且特別地夾層部件被廣泛用于飛行器構(gòu)造的領(lǐng)域。夾層構(gòu)造通常由上和下覆蓋層或覆蓋層片形成，在上與下覆蓋層或覆蓋層片之間例如存在由六邊形截面的豎向單元形成且設(shè)計成增加剛度的蜂窩型芯結(jié)構(gòu)。
[0004]由于其多功能性，因此多孔材料對部件生產(chǎn)以及對應(yīng)用于大尺寸的結(jié)構(gòu)部件的夾層構(gòu)造的增強的部件屬性的領(lǐng)域一一特別地航空制造業(yè)一一是特別感興趣的?？p紉技術(shù)一一纖維或線可以通過該縫紉技術(shù)結(jié)合在硬質(zhì)泡沫部件中一一用于增強泡沫基夾層構(gòu)造。在樹脂浸滲過程之后，散布有纖維的區(qū)域則幫助機械地增強多孔材料。
[0005]用于增強的纖維或線(下文也稱為半成品紡織產(chǎn)品)可以是所謂的包括平行的纖維的粗紗。用于增強的纖維或線也可以是包括加捻或合股纖維的線。
[0006]在已知的縫紉方法中，首先將針穿入和刺入多孔材料中。同時，針由此將線引入多孔材料中。在該階段，在線被插入多孔材料中的同時，線平行于針且基本上遍及針的整個長度而延伸。因而，穿孔的孔尺寸由針直徑和線的厚度來確定。
[0007]在針從多孔材料或紡織品拉出之后，孔被留下，該孔的直徑與引入的線的直徑相比相對較大。這意味著在樹脂浸滲之后，未填充纖維的孔區(qū)域填充有樹脂，這可能會增加成品部件的重量。
[0008]DE 10 2005 024 408 Al描述了借助于打結(jié)方法的多孔材料的增強，在該打結(jié)方法中，針首先刺入待增強的材料(多孔材料)，直到那時在多孔材料的下側(cè)區(qū)域中挑起半成品紡織產(chǎn)品(即，粗紗或線)并且在隨后的向后運動時將該半成品紡織產(chǎn)品(即，粗紗或線)牽拉通過穿孔。
[0009]以該方式，孔直徑可以大體上保持相對較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是使生產(chǎn)增強材料的過程加速。
[0011]該目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)?？梢栽趶膶贆?quán)利要求和下文描述中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的改進。
[0012]待增強的材料例如為多孔材料或在夾層構(gòu)造中適合作為芯材的其他材料。除多孔材料之外，也可以考慮紡織品，比如氈或其他纖維編織織物。用于增強材料的半成品紡織產(chǎn)品可以是:以多個單獨纖維或單絲的粗紗的形式的纖維束、各個纖維本身或通過加捻各個纖維或纖維束而生產(chǎn)的線。
[0013]本發(fā)明的第一方面提供了一種用于生產(chǎn)增強材料一一特別地增強多孔材料、增強紡織品或其組合一一的方法。特別地，待增強的材料可以是除芯材之外還包括一個或更多個中間和/或覆蓋層的夾層部件。
[0014]該方法可以用于生產(chǎn)夾層構(gòu)造部件，該夾層構(gòu)造部件可以是具有兩個相對的表面的平面部件或者在最基本的情況下具有兩個相對的平行表面的平面部件。通常，這些部件沿著部件的延伸范圍具有二維或三維曲率或可變厚度。
[0015]多孔材料可以是任何給定的多孔材料。在航空領(lǐng)域中，高品質(zhì)的PMI硬質(zhì)多孔材料往往被證明是有利的。然而，也可以使用例如由聚氯乙烯或聚氨酯組成的其他多孔材料。
[0016]本發(fā)明的一個方面應(yīng)當(dāng)被認為是在待增強的材料(多孔材料、紡織品等)的后表面的一側(cè)以Z字形、波紋狀或任何其他非線性方式布置半成品紡織產(chǎn)品(粗紗、線等)。關(guān)于這點，非線性布置意味著半成品紡織產(chǎn)品的在多針機的一組相關(guān)的針的工作區(qū)域中進給的部分沒有以直線方式延伸而是以Z字形、波紋狀或其他非直線方式延伸，使得有充分過量的半成品紡織產(chǎn)品稍后被牽拉至由針刺破的孔中。
[0017]在該步驟之前或在該步驟之后，多個針被引導(dǎo)通過待增強的材料，使得各個針穿透材料的后表面。然后，在半成品紡織產(chǎn)品被插入各個針中之后，通過從材料抽回針，針各自將半成品紡織產(chǎn)品的一部分牽拉至材料中。
[0018]在該階段，重要的是，由于所述產(chǎn)品的多個部分之后由每個單獨的針牽拉穿過對應(yīng)的孔以填充孔，因此足夠長度的半成品紡織產(chǎn)品被進給。
[0019]如所解釋的那樣，這例如是打結(jié)方法而不是縫紉方法，其中，半成品紡織產(chǎn)品首先僅呈現(xiàn)在待增強的材料的后表面上，而不是呈現(xiàn)在前側(cè)。由于針可以同時移動，因此生產(chǎn)速度顯著快得多。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，半成品紡織產(chǎn)品在待增強的材料的后表面的一側(cè)以線性方式進給并且然后半成品紡織產(chǎn)品例如通過由接合入半成品紡織產(chǎn)品中的輥、鉤等定位而以Z字形、波紋狀或以其他非線性方式布置。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，借助于將多個鉤接合入半成品紡織產(chǎn)品中以及借助于鉤在與材料的后表面的平面大致平行的平面中的隨后的位移而以非線性方式布置半成品紡織產(chǎn)品。在該操作中，針扣留半成品紡織產(chǎn)品的多個部分，使得在端部中，半成品紡織產(chǎn)品的子部分不被移動。
[0022]替代性地或除鉤之外，各個輥或軸柱也可以被移位并且由此將半成品紡織產(chǎn)品轉(zhuǎn)變到非線性布置中。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，鉤、輥或軸柱按順序被移位，使得在任何時間點處剛好移動一個單獨的鉤、一個單獨的輥或一個單獨的軸柱或其組。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，多個針在半成品紡織產(chǎn)品的非線性布置之后執(zhí)行中間行程，使得半成品紡織產(chǎn)品由針進行挑線。為此，各個針包括針眼。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，例如借助于在某種程度上抽回針使得半成品紡織產(chǎn)品在某種程度上向下穿入孔中而將半成品紡織產(chǎn)品固定至材料的后表面。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，半成品紡織產(chǎn)品在鉤、輥或軸柱附近被切斷，使得每個孔存在有半成品紡織產(chǎn)品的單個單獨的部分，所述單個單獨的部分然后可以被牽拉至對應(yīng)的孔中。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，每個縫合線通過在與材料的后表面相反的前表面上布置半成品紡織產(chǎn)品的線環(huán)而形成。半成品紡織產(chǎn)品的另外的線環(huán)之后被牽拉通過該線環(huán)。這里，在半成品紡織產(chǎn)品被牽拉至材料中之后，線環(huán)延伸的方向垂直于半成品紡織產(chǎn)品在材料的后表面的一側(cè)的布置方向。這產(chǎn)生了新型的縫合線成型，在該新型的縫合線成型中，半成品紡織產(chǎn)品在待增強的材料的下側(cè)呈現(xiàn)一定方向，所述方向與位于材料上側(cè)的半成品紡織產(chǎn)品的線環(huán)形成不是O度的角度，該角度例如可以是35度或45度或90度。半成品紡織產(chǎn)品在本實施方式中不被切斷。
[0028]在本實施方式和其他實施方式中，半成品紡織產(chǎn)品可以僅在待增強的材料的下偵U、僅在材料的上表面上、或在材料的下側(cè)和上側(cè)兩者被切割成各個部分。
[0029]半成品紡織產(chǎn)品在待增強的材料的下側(cè)附近的非線性布置使得能夠為其提供足夠長度的半成品紡織產(chǎn)品，以便之后可牽拉至各個孔中。半成品紡織產(chǎn)品的非線性布置在這里不需要遵循有規(guī)律的、周期性的圖案而是也可以是不規(guī)律的。這例如在待增強的材料具有可變厚度的情況下是重要的。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，半成品紡織產(chǎn)品的牽拉至材料中的部分在其被牽拉至材料中時被壓縮。這可能是由于在其被牽拉至材料中之前孔的直徑小于半成品紡織產(chǎn)品的直徑而發(fā)生。
[0031]本發(fā)明的另外的方面提供了一種用于生產(chǎn)增強多孔材料、增強紡織品或其組合的多針機，該多針機包括多個針，所述多個針以類似行程的方式可移動并且所述多個針用于刺入待增強的材料一一該材料可以是多孔材料、紡織品或其組合一一以便對半成品紡織產(chǎn)品進行挑線以及以便針各自將半成品紡織產(chǎn)品的一部分牽拉至材料中。
[0032]此外，設(shè)置有進給裝置，該進給裝置設(shè)計成用于在待增強的材料的后表面的一側(cè)非線性(例如Z字形或波紋狀)地布置半成品紡織產(chǎn)品。
[0033]例如，多針機包括一個或更多個針梁，所述一個或更多個針梁承載多個針，使得所有針均可以由于針梁的移動而同時移動。在本實施方式和其他實施方式中，所有針也可以基于個體而被驅(qū)動。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，進給裝置包括多個鉤、輥或軸柱，所述多個鉤、輥或軸柱用于在待增強的材料的后表面的一側(cè)非線性地布置半成品紡織產(chǎn)品。
[0035]本發(fā)明的另外的方面提供了如上所述的且在下文中所述的多針機的用于生產(chǎn)增強多孔材料的用途。
[0036]本發(fā)明的另外的方面提供了如上所述的且在下文中所述的多針機的用于生產(chǎn)交通工具的結(jié)構(gòu)部件的用途。
[0037]本發(fā)明的另外的方面提供了如上所述的且在下文中所述的多針機的用于生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電站的翼的用途。
[0038]在下文中，參照附圖對本發(fā)明的各實施方式進行描述。
【附圖說明】
[0039]圖1A至圖1C示出了可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法的三個