(57)【要約】  繊維複合部材を製造するシステムであって、ワークピース（１２）に繊維スクリムを装着する少なくとも１つの繊維敷設機（２）と、繊維敷設機（２）とは異なる、ワークピースを変更する別の加工ステーションと、を有しており、ワークピース（１２）は、自動化された搬送装置（４，５）を用いて、繊維敷設機（２）と別の加工ステーションとに移送可能である、繊維複合部材を製造するシステム。
2018511493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維複合部材を製造するシステムであって、
ワークピース（１２）に繊維スクリムを装着する少なくとも１つの第１の繊維敷設機（２）と、
前記繊維敷設機（２）とは異なる、前記ワークピースを加工する別の加工ステーションと、を有しており、
前記ワークピース（１２）は、自動化された搬送装置（４，５）を用いて、前記繊維敷設機（２）と前記別の加工ステーションとに移送可能である、
繊維複合部材を製造するシステム。
【請求項２】
当該システムは、特に前記第１の繊維敷設機（２）と同一構造の第２の繊維敷設機（２）を有しており、該第２の繊維敷設機（２）は、前記第１の繊維敷設機（２）から空間的に隔てられていて、かつ前記自動化された搬送装置（４，５）を用いて前記第１の繊維敷設機（２）に接続されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
複数の繊維敷設機（２）が、同時に加工される複数のワークピース（１２）に対して同一の加工ステップを実施する、互いに並列な加工ステーションとして配設されている、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
複数の繊維敷設機（２）が、シーケンシャルな加工ステーションとして、相前後して異なった加工ステップを、１つのワークピース（１２）に対して実施する、請求項２または３記載のシステム。
【請求項５】
当該システムは、複数のワークピース（１２）を収容、貯蔵および転送する少なくとも１つのバッファステーション（７，１０）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
前記別の加工ステーションは、変形装置、熱処理室および／またはラッカ塗布装置から成るグループから選択されて、そのうちの少なくとも１つを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
前記自動化された搬送装置（４，５）は、ローディング装置（２００）を有していて、該ローディング装置（２００）を用いて、前記繊維敷設機（２）に対するローディングおよびアンローディングが片側からだけ可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項８】
前記ローディング装置（２００）は、少なくとも２つのワークピースを収容する回転可能な保持体（２０１）を有する回転式交換装置として形成されている、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記繊維敷設機（２）の敷設ヘッド（２６）が、鉛直平面において可動であり、該鉛直平面と前記繊維敷設機（２）のローディング路（２０２）との間の角度が、０°〜３０°である、請求項１から８までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項１０】
前記繊維敷設機（２）の敷設ヘッド（２６）が、鉛直平面において可動であり、前記繊維敷設機（２）の繊維パッケージ貯蔵部（４３，４４）が、互いに平行なパッケージ軸線（４７）を備えた複数の繊維パッケージを有しており、前記パッケージ軸線（４７）と前記鉛直平面との間の角度が、６０°〜９０°である、請求項１から９までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載のシステムを備えた、繊維スクリムを製造する繊維敷設機（２）であって、
供給方向（ｘ）に沿ってワークピース（１２）を供給する工具テーブル（２３）と、
ワークピース（１２）に繊維（１３）を装着する敷設ヘッド（２６）と、
前記敷設ヘッド（２６）に複数の繊維ストランド（１３）を供給する繊維準備ユニット（４２）と、を有しており、
前記複数の繊維ストランド（１３）が、前記敷設ヘッド（２６）において、前記ワークピース（１２）に装着すべき繊維ウェブにまとめられ、
前記敷設ヘッド（２６）は、前記繊維準備ユニット（４２）に対して敷設方向（ｙ）において可動であり、
前記敷設ヘッド（２６）に、前記繊維ストランド（１３）を解離可能にクランプするクランプ装置（１１１）が配設されており、前記繊維ストランド（１３）が前記敷設ヘッド（２６）を用いて敷設行程１回分だけ予め引き出された後で、前記ワークピース（１２）上における前記繊維ウェブ（１３）の一部分の敷設が行われ、これによって前記ワークピース（１２）上における前記繊維（１３）の装着中には、前記繊維準備ユニット（４２）から前記繊維（１３）が引き出されない、
繊維スクリムを製造する繊維敷設機。
【請求項１２】
前記繊維準備ユニット（４２）は位置固定に配置されており、特に前記敷設ヘッド（２６）は、単に正確に１つの平面において前記繊維準備ユニット（４２）に対して走行可能である、請求項１１記載の繊維敷設機。
【請求項１３】
前記クランプ装置（１１１）は、前記繊維ウェブ（１３）の前記部分の敷設中に解除されている、請求項１１または１２記載の繊維敷設機。
【請求項１４】
前記クランプ装置（１１１）は、少なくとも１つの、特に２つの互いに共働するクランプローラ（１１２，１１３）を有している、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項１５】
前記敷設ヘッド（２６）は、互いに角度を成して延びる２つの供給路（１０１，１０２）を有しており、該２つの供給路のうちの第１の供給路（１０１）を用いて、前記繊維ストランド（１３）の第１のグループが、かつ前記２つの供給路のうちの第２の供給路（１０２）を用いて、前記繊維ストランド（１３）の第２のグループが交差領域（１０３）内に案内され、これによって前記繊維ストランド（１３）の前記両方のグループを繊維ウェブにまとめることができるようになっている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項１６】
前記繊維（１３）は、前記敷設ヘッド（２６）に配置された切断装置（１１９）を用いて切断可能であり、前記切断装置（１１９）は、別個に駆動制御可能な複数の切断部材（１２０）を有していて、該切断部材（１２０）は、前記敷設方向に対して横方向に、前記繊維（１３）の種々異なった部分を切断することができる、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項１７】
前記切断装置（１１９）は、前記切断部材（１２０）のうちの少なくとも１つを作動させるアクチュエータ部材（１２１）を有しており、該アクチュエータ部材（１２１）は、前記切断部材（１２０）とは別個に形成されていて、かつ特に保守目的のために解離可能な、前記敷設ヘッド（２６）の上側部分（１０５，１０６）に、配置されている、請求項１６記載の繊維敷設機。
【請求項１８】
前記敷設ヘッド（２６）に、駆動された送りのために少なくとも１つのフィードローラ（１１５）が設けられており、該フィードローラ（１１５）は、前記クランプ装置（１１１）と前記敷設ヘッド（２６）の出口側の圧縮ローラ（１０９）との間に配置されている、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項１９】
当該繊維敷設機（２）は、機械フレーム（１５）上に完全に配設されている、請求項１１から１８までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項２０】
当該繊維敷設機（２）は、空調的に閉鎖されたハウジング（５８）を有している、請求項１１から１９までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項２１】
前記ワークピース（１２）は、自動化されて搬送可能なパレット（１４）上に配置されている、請求項１１から２０までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項２２】
前記パレット（１４）の、前記ワークピース（１２）を保持する表面が、鉛直方向に対して３０°未満の角度だけ傾けられている、請求項２１記載の繊維敷設機。
【請求項２３】
前記敷設方向は、鉛直方向に対して３０°未満の角度だけ傾けられた平面において延びている、請求項２２記載の繊維敷設機。
【請求項２４】
前記繊維ストランド（１３）はそれぞれ交換可能なパッケージ（４６）に巻き取られており、前記パッケージ（４６）は、繰出し方向とは逆方向に駆動されるように回転軸線（４７）に位置しており、前記回転軸線（４７）回りに駆動する駆動装置は、トルク制限装置を有している、請求項１１から２３までのいずれか１項記載の繊維敷設機。
【請求項２５】
特に請求項１１から２４までのいずれか１項記載の繊維敷設機を用いて、ワークピース（１２）に繊維ウェブを敷設する方法であって、
ａ.敷設すべき繊維（１３）を、敷設ヘッド（２６）のクランプ装置（１１１）においてクランプするステップと、
ｂ.前記敷設ヘッド（２６）を繊維準備ユニット（４２）に対して開始位置に走行させ、このとき前記繊維（１３）を、敷設行程１回分だけ、前記繊維準備ユニット（４２）から引き出すステップと、
ｃ.前記クランプ装置（１１１）を解除するステップと、
ｄ.前記敷設ヘッド（２６）を前記開始位置から終了位置へと、前記ワークピース（１２）上に前記繊維（１３）を敷設させながら走行させ、これによって前記ワークピース（１２）上における前記繊維（１３）の装着中に、前記繊維準備ユニット（４２）から前記繊維（１３）を引き出さないステップと、
を有する、ワークピースに繊維ウェブを敷設する方法。
【請求項２６】
前記繊維（１３）を、ステップｃ.の後で、駆動されるフィードローラ（１１５）を用いて、前記敷設ヘッド（２６）に対して移動させ、このとき前記繊維（１３）を、特に、フィードローラ（１１５）を用いて前記繊維準備ユニット（４２）から引き出さない、請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の特徴を備えた、繊維複合部材を製造するシステムに関する。本発明はさらに、本発明に係るシステムに組み込まれる繊維敷設機に関する。本発明はさらにまた、システムの繊維敷設機を用いてワークピースに繊維ウェブを敷設する方法に関する。
【０００２】
刊行物、国際公開第２００９／０４２２２５号（WO 2009/042 225 A2）に基づいて、繊維スクリムを製造する繊維敷設機が公知である。繊維敷設機は３軸のテーブルを有しており、このテーブルは、繊維敷設ヘッドに対して鉛直な回転軸線を中心にして回転可能であり、かつ２方向において直線的に走行可能である。３軸テーブルには、真空テーブルが配置されており、この真空テーブルは、滑らかな工具表面として働く。繊維敷設ヘッドは、真空テーブルの上において機械フレームに不動に配置されていて、繊維ベルト用のガイドレールを有しており、これらのガイドレールは、直線的なアクチュエータを用いて鉛直方向において移動可能であり、これによって繊維ベルトを工具表面に接近させることができる。
【０００３】
本発明の課題は、特に多くの個数を製造するための、繊維複合部材を製造するシステムであって、迅速かつ故障のない製造プロセスを可能にするシステムを提供することである。
【０００４】
この課題は、ワークピースに繊維スクリムを装着する少なくとも１つの第１の繊維敷設機と、該繊維敷設機とは異なる、ワークピースを変更する別の加工ステーションと、を有しており、ワークピースは、自動化された搬送装置を用いて、繊維敷設機と別の加工ステーションとに移送可能である、繊維複合部材を製造するシステムによって解決される。
【０００５】
従来、繊維敷設機は、ハイグレードにカスタマイズされた高価な部材を僅かな個数で製造するための個別機械として使用されていた。大量生産の枠内においてワークピースの高い処理量を得るために、本発明によれば繊維敷設機が自動化されたワークピース製造に結び付けられている。
【０００６】
全般的に、本発明に係るシステムは、ワークピース製造のプロセスを最適化するために、種々様々な構造形式の複数の繊維敷設機を有することができる。
【０００７】
本発明の特に好適な実施形態では、当該システムは、第２の繊維敷設機を有しており、該第２の繊維敷設機は、第１の繊維敷設機から空間的に隔てられていて、かつ自動化された搬送装置を用いて第１の繊維敷設機に接続されている。好ましくは、しかしながらこれらの少なくとも２つの繊維敷設機が同一構造を有している必要はない。
【０００８】
第１の可能な改良形態では、これらの繊維敷設機が、同時に加工される複数のワークピースにおいて同一の加工ステップを実施する、互いに並列な加工ステーションとして設けられている。このように構成されていると、処理量を高めることができ、かつ他の加工ステーションの場合によっては比較的高い処理量への適合が可能である。しかしながら基本的には、繊維敷設機が異なった加工ステップを実施することが考えられる。
【０００９】
この形態に対して択一的なまたは補足的な実施形態では、繊維敷設機が、シーケンシャルな加工ステーションとして、相前後して異なった加工ステップを、１つのワークピースにおいて実施するようになっている。このように構成されていると、ワークピースの製造はさらに最適化することができ、かつ特に他の加工ステップを、繊維敷設機における加工の間に行うことができる。
【００１０】
全般的に好ましくは、当該システムは、複数のワークピースを収容、貯蔵および転送する少なくとも１つのバッファステーションを有している。このことは、高い処理量を有する自動化された製造において、大幅に改善された補給形態（Logistik）を可能にする。好ましくは、ワークピースはバッファステーションにおいてそれぞれパレットに載ったままである。
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、別の加工ステーションは、特にプレス装置である変形装置、熱処理室および／またはラッカ塗布装置から成るグループから選択されて、そのうちの少なくとも１つを有している。このような加工ステーションは、特に、自動車または航空機用の大量生産品を製造するために、好ましくは自動化された形態で繊維敷設機と組み合わせられる。
【００１２】
設置面積を節減するためおよび全般的に改善されたフレキシビリティのために、自動化された搬送装置は、好ましくはローディング装置を有していて、該ローディング装置を用いて、繊維敷設機に対するローディングおよびアンローディングが片側からだけ可能である。このことは、袋小路の形式で繊維敷設機に対するワークピースの進入・進出を可能にする。全般的に好ましくは、ローディング装置を用いて同時に、加工済みのワークピースと未加工のワークピースとの交換が可能である。
【００１３】
このときローディング装置は、本発明の好適な詳細形態では、少なくとも２つのワークピースを収容する回転可能な保持体を有する回転式交換装置として形成されている。
【００１４】
さらに本発明は、全般的に、単に片側からの繊維敷設設備に対するローディングおよびアンローディングを可能にする、上において記載したローディング装置と組み合わせられた繊維敷設機に関する。もちろんこのような繊維敷設機は、本明細書に記載された繊維敷設機の別の特徴それぞれを有することができる。
【００１５】
全般的に好ましくは、繊維敷設機の敷設ヘッドが、鉛直平面において可動であり、該鉛直平面と繊維敷設機のローディング路との間の角度が、０°〜３０°である。このように構成されていると、スペースを節減する、特に細く構成された繊維敷設機の構造が可能になる。特に好ましくはローディング路と鉛直平面との間の角度は０°であり、つまりローディング路と鉛直平面とは互いに平行にもしくは一直線上に配置されている。全般的に好ましくは、敷設ヘッドは鉛直平面内においてだけ移動することができる。
【００１６】
ローディング路というのは、全般的に、繊維敷設機の外側領域とワークピースの加工位置との間においてワークピースを自動化して搬送する、特に真っ直ぐに延びる部分を意味している。したがってローディング路は、一方では自動化された搬送装置の一部であり、かつ他方では繊維敷設機の一部である。
【００１７】
１つの可能な実施形態では、繊維敷設機の敷設ヘッドが、鉛直平面において可動であり、このとき繊維敷設機の繊維パッケージ貯蔵部が、互いに平行なパッケージ軸線を備えた複数の繊維パッケージを有しており、このときパッケージ軸線と鉛直平面との間の角度が、６０°〜９０°である。このように構成されていると、繊維パッケージ貯蔵部と対応する繊維ガイドとの配置形態に基づいて、同様に細く構成された繊維敷設機が可能になる。特に好ましくは、角度は約９０°である。このようにして、ローディング路、敷設ヘッドおよび繊維パッケージ貯蔵部をほぼ一直線上に相前後して配置することができる。特に、少なくとも２つの繊維パッケージ貯蔵部が設けられており、これらの繊維パッケージ貯蔵部は、繊維ストランドの各１つのグループに対応配置されていて、互いに並んで位置決めされる。
【００１８】
敷設ヘッドの運動平面、ローディング路および／またはパッケージ軸線の方向付けに関して、繊維敷設機を上に記載のように構成することによって、構造上の構成および空間的な寸法設定時における自由度を拡大することができる。このことは特に、特に電気式の制御ユニットおよび空調ユニットといった、繊維敷設機の別のコンポーネントの配置形態に該当する。
【００１９】
本発明はさらに、全般的にワークピースに繊維スクリムを装着する少なくとも１つの第１の繊維敷設機と、同一構造のまたは異なった、ワークピースを変更する別の加工ステーションと、を有しており、ワークピースが、自動化された搬送装置を用いて、繊維敷設機と別の加工ステーションとに移送可能であり、さらに搬送装置が、単に片側からの繊維敷設設備に対するローディングおよびアンローディングを可能にするローディング装置を有している、繊維複合部材を製造するシステムに関する。特に好ましくは、ローディング装置は、このとき好適な詳細形態では、少なくとも２つのワークピースを収容する回転可能な保持体を有する回転式交換装置として形成されている。このようなシステムは、上に記載したシステムのすべての個々の特徴と組合せ可能である。特に、繊維敷設機は、本明細書において記載した繊維敷設機であってよい。
【００２０】
好ましくは、本発明に係るシステムの繊維敷設機は、請求項１１に記載の特徴を備えた繊維敷設機として形成されている。敷設行程分だけ繊維を予め引っ張ることによって、繊維が本来の装着前に準備ユニットから引き出される敷設形態が可能であり、このとき繊維は大抵、ローラから繰り出されて、複数の変向部を介して案内される。ワークピースへの後続の直接的な装着中に、繊維をもはや繊維準備ユニットから引き出す必要はない。繊維送りもこのような分割形態は、敷設ヘッドのそれぞれの運動部分の最適化を可能にする。
【００２１】
ワークピースというのは、本発明の意味では、その上に繊維が計画通りに装着されるすべてのベース体（Unterlage）を意味している。特に、このようなベース体は、例えば後に除去可能なフォイル、またはそこから繊維スクリムが後で剥離される担体の滑りコーティングされた表面として形成された、平らな面であってよい。同様に部分的に完成した繊維スクリム、または製品の他の中間製品であって、繊維によって被覆されることが望ましい中間製品が、本発明の意味におけるワークピースを成している。さらにベース体は、繊維スクリムの後の下側面の確定された成形形状が形成されている、予備成形された成形型であってよい。
【００２２】
個々の繊維ストランドは、本発明に係る繊維敷設機では、全般的に好ましくは、既に繊維ストランドが繊維準備ユニット内に存在するときに、結合剤を予備コーティングされており、この結合剤は、繊維複合部材の分野においては「マトリックス」とも呼ばれる。このような予備コーティングされた繊維は、繊維スクリムにおける特にコントロールされた接着もしくは結合を可能にし、このとき結合剤の量はいつでも最適に調量されている。結合工程を改善するために、敷設ヘッドには特に、例えば熱放射装置として形成された加熱装置が設けられていてよい。基本的には、敷設ヘッドへの予備コーティングされた繊維の供給は、コーティングされていない繊維に比べて、特殊な要求と結び付いている。したがって繊維敷設機の本発明に係る構成は、コーティングされた繊維のための繊維搬送を特に最適化することができる。このような結合剤は、当該分野ではマトリックスとも呼ばれる。
【００２３】
解除可能なクランプ装置というのは、クランプされた状態において繊維ストランドに対して十分な保持力を加えることができ、これによって繊維ストランドをその摩擦に基づく抵抗に抗して繊維準備ユニットから確実に引っ張り出すことができるすべての装置を意味している。
【００２４】
繊維準備ユニットというのは、本発明の意味では、繊維ストランドを放出するすべての貯蔵領域を意味している。特に、それぞれの繊維ストランドは交換可能なパッケージに巻き取られていてよい。繊維準備ユニットはまた、繊維ストランドの変向部を有しており、これらの変向部を用いて、可動の敷設ヘッドへの供給が行われる。敷設ヘッドに対する交換可能なパッケージもしくはパッケージ貯蔵部の位置決めは、これによって大幅に自由に選択可能になる。
【００２５】
パッケージは、本発明の全般的に好適な実施形態では、繰出し方向とは逆向きに駆動される回転軸線に位置しており、このとき回転軸線の駆動装置は、トルク制限装置を有している。トルク制限は、例えば摩擦クラッチによって、または電気式の駆動装置の、トルクに関連した駆動制御によって行うことができる。このようにすることによって、それぞれの繊維ストランドは、必要な場合に、特に繰出し中に、確定された予荷重を加えられた状態に保たれることができる。
【００２６】
さらに全般的に好ましくは、繊維準備ユニットは、繊維ストランドの搬送を確定された応力下に保つためおよび同等にするために、１つまたは複数のダンサマガジンを有していてよい。
【００２７】
全般的に好ましくは、ワークピースは繊維敷設機において軸線を中心にして旋回可能に収容されており、これによって、ワークピースに対する繊維の敷設方向が調節可能に変化可能である。必要に応じて、ワークピースの保持体は、例えば敷設方向に対して平行な平面において、他の運動を有することも可能である。
【００２８】
本発明の好適な実施形態では、繊維準備ユニットは位置固定に配置されている。このことは、保守のし易さと共に、繊維ストランドの大きなストックを可能にしている。特に好ましくは、しかしながら、敷設ヘッドが繊維準備ユニットに対して正確に一平面だけにおいて走行可能である必要はない。一平面における敷設ヘッドの運動のこのような制限は、敷設ヘッドと繊維準備ユニットとの間において繊維ストランドを案内する比較的単純な手段によって実現可能である。
【００２９】
全般的に好ましくは、クランプ装置が、繊維ウェブの部分の敷設中に解除されるようになっている。このとき、繊維準備ユニットと敷設ヘッドとの間の貯蔵領域にある、敷設行程分だけ予め引っ張られた繊維ウェブの長さが、敷設される。このとき敷設ヘッドは、繊維ウェブの予めの引張りが行われる運動とは逆方向に走行する。
【００３０】
本発明の全般的に好ましい詳細形態では、クランプ装置は、少なくとも１つの、特に好ましくは２つの互いに共働するクランプローラを有している。クランプローラの使用は、結合剤および／または繊維からの摩耗屑の集合を減じ、かつエラー機能時にスクリムを保護するための破断トルクの発生を簡単に可能にする。特に好ましくは、クランプローラは、予めの引張り方向とは逆向きにフリーホイールを備えていてよい。このように構成されていると、クランプローラの下流側に配置された搬送部材が繊維ストランドを既に敷設のためにさらに予め引っ張っている場合に、クランプローラは例えばさらに互いに向かって押圧されることができる。好適な詳細形態では、クランプローラは、このようなさらなる予めの引張りの開始直後にやっと解除され、これによって繊維案内を全体として均一化することができる。
【００３１】
全般的に好適に形成された敷設ヘッドは、互いに角度を成して延びる２つの供給路を有しており、このとき該２つの供給路のうちの第１の供給路を用いて、繊維ストランドの第１のグループが、かつ２つの供給路のうちの第２の供給路を用いて、繊維ストランドの第２のグループが交差領域内に案内され、これによって繊維ストランドの両方のグループを繊維ウェブにまとめることができる。このとき繊維ストランドのグループは、敷設方向に対して垂直に繊維ストランド１つ分だけずらされて配置されていることができ、かつ繊維ストランドの１つにまとめられたグループは、例えば圧縮ローラを用いて均一化され、かつワークピースの上に装着されることができる。２つのガイドを備えたこのような敷設ヘッドは、ガイドの方向付けに関して、好ましくは中心平面に対してほぼ鏡面対称に形成されている。
【００３２】
全般的に好ましくは、繊維は、敷設ヘッドに配置された切断装置を用いて切断可能であり、このとき切断装置は、別個に駆動制御可能な複数の切断部材を有していて、該切断部材は、繊維の、敷設方向に対して横方向に種々異なった部分を、切断することができる。これによって全般的に、それぞれ敷設されたウェブの始端部および／または終端部の形状を構成することができ、その結果、任意に成形されたワークピースの場合でも、せいぜい、繊維ウェブの縁部側における突出部または凹部が僅かに存在するだけとなる。
【００３３】
特に好適な改良形態では、切断装置は、このとき切断部材のうちの少なくとも１つを作動させるアクチュエータ部材を有しており、このときアクチュエータ部材は、切断部材とは別個に形成されている。特に好ましくは、アクチュエータ部材は、保守目的のために解離可能な、敷設ヘッドの上側部分に、配置されている。このような上側部分は、例えば下側部分に対して上方旋回可能に形成されていてよく、これによって摩耗にさらされている切断部材および場合によっては敷設ヘッドの別の機械的なエレメントは、下側部分において簡単に接近可能になる。もちろん、互いに角度を成して延びる２つのガイドを備えた敷設ヘッドの構成では、好ましくはガイドのそれぞれを介して、それぞれの上側部分が配置されている。繊維ストランドは、特に上側部分と下側部分との間で敷設ヘッドにおいて延びていてよい。
【００３４】
好ましくは、敷設ヘッドに、駆動された送りのために少なくとも１つのフィードローラが設けられており、このときフィードローラは、クランプ装置と敷設ヘッドの出口側の圧縮ローラとの間に配置されている。繊維ストランドの駆動された送りは、繊維ウェブの特に同様な装着のために働く。さらにフィードローラは、新しい繊維ウェブの敷設を開始するために、敷設ヘッドにおいて切断された繊維ウェブの端部を、ワークピースに供給するのに働く。
【００３５】
本発明の全般的に好適な実施形態では、繊維敷設機は、機械フレームに完全に構成されている。このように構成されていると、場合によっては、繊維敷設機を個々の部分に分解する必要なしに、１つの製造設備において繊維敷設機全体を簡単にずらすことまたは交換することが可能になる。このような構造は、さらに、自動化された製造設備内への繊維敷設機の組込みを促進する。
【００３６】
さらに好ましくは、繊維敷設機は、空調的に閉鎖されたハウジングを有している。このことは、本発明の意味では、繊維敷設機の、ワークピースを取り囲む少なくとも１つの領域が、ハウジングの内部において、コントロールされた空調設備を備えていると、理解されるべきである。特に、繊維ウェブの敷設中および敷設直後に、このような空調設備は良好な結果のために重要である。本発明の意味における空調設備は、空気湿度に影響を及ぼさない、単なる温度調整をも含む。
【００３７】
繊維敷設機を簡単に操作できるようにするため、および自動化された製造設備内への組込みを促進するために、ワークピースは、好ましくは、自動化されて搬送可能なパレット上に配置されている。パレットというのは、本発明の意味では、ワークピースのための交換可能なすべての担体であると理解されるべきである。
【００３８】
別の可能な改良形態では、パレットの、ワークピースを保持する表面が、鉛直方向に対して３０°未満の角度だけ傾けられていることによって、搬送スペースを節減することができる。鉛直方向は、特に表面の鉛直方向の方向付けを含んでいる。このように構成されていると、ワークピースを載せたパレットの搬送および供給時に、極めて大きなスペースが幅方向においてとられることなしに、製造工場の大きな空間高さを利用することができる。この意味においてさらにまた、敷設方向が、鉛直方向に対して３０°未満の角度だけ傾けられた平面において延びているようになっていてよい。
【００３９】
本発明の課題はさらに、
ワークピースに繊維ウェブを敷設する方法であって、
ａ.敷設すべき繊維を、敷設ヘッドのクランプ装置においてクランプするステップと、
ｂ.敷設ヘッドを繊維準備ユニットに対して開始位置に走行させ、このとき繊維を、敷設行程１回分だけ、繊維準備ユニットから引き出すステップと、
ｃ.クランプ装置を解除するステップと、
ｄ.敷設ヘッドを開始位置から終了位置に、ワークピースに繊維を敷設させながら走行させ、これによってワークピース上における繊維の装着中に、繊維準備ユニットから繊維を引き出さないステップと、
を有する、ワークピースに繊維ウェブを敷設する方法によって解決される。
【００４０】
このような工程によって、繊維準備ユニットからの同時の引出し動作によって不所望の力を導入することなしに、ワークピース上における繊維の均一な敷設が保証される。さらに繊維の予備引出しの速度と載設の速度とを互いに無関係に独立して調節することができるので、工程全体が最適化される。通常、繊維の引出しは、ワークピースとの接触が存在していない、敷設ヘッドの第１の行程運動の途中において行われる。次いで敷設ヘッドは、ワークピースの上に装着され、その結果、後退運動によって予め引き出された繊維がワークピースの上に敷設される。
【００４１】
特に好ましくは、この方法は、本明細書に記載した繊維敷設機を用いて実施される。このとき特に、記載した繊維敷設機の固有の特徴のそれぞれは、本発明に係る方法を改善するための個々の特徴として有用である。
【００４２】
好ましくは、繊維は、ステップｃ.の後で、駆動されるフィードローラを用いて、敷設ヘッドに対して移動させられ、このとき繊維は、特に、フィードローラを用いて繊維準備ユニットから引き出されない。このようにすると、敷設工程を開始するための最初の送りを、簡単に達成することができる。
【００４３】
ここで付言しておくと、繊維敷設機の構造上の設計に関連して、上に述べた方法ステップの間に、任意の数の中間ステップを設けることが可能である。全体的に設けられたすべてのステップの枠内において、特に、繊維が繊維敷設ヘッドからコントロールされずに進出することを阻止するために、繊維を常に何らかの形で固定することが保証されていなくてはならない。
【００４４】
本発明のその他の利点および特徴は、以下に記載の実施形態および従属請求項に開示されている。
【００４５】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の複数の実施形態について詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】互いに並列に配置された、繊維スクリムを製造する繊維敷設機を備えた、第１実施形態による、繊維複合部材を製造する本発明に係るシステムを示す概略図である。
【図２】特に図１に示したシステムの一部としての、本発明に係る繊維敷設機を示す斜視図である。
【図３】図２に示した繊維敷設機の平面図である。
【図４】図３に示した繊維敷設機を断面線ＩＶ−ＩＶに沿って断面して示す斜視図である。
【図５】互いに直列に配置された、繊維スクリムを製造する繊維敷設機を備えた、第２実施形態による、繊維複合部材を製造する本発明に係るシステムを示す概略図である。
【図６】繊維敷設機のための片側からのローディング装置が設けられている、本発明の別の実施形態を示す図である。
【図７】図２に示した繊維敷設機の本発明に係る敷設ヘッドを示す斜視図である。
【図８】図７に示した敷設ヘッドの、保守目的のために開放された位置を示す図である。
【図９】図８に示した敷設ヘッドを他の方向から見た斜視図である。
【図１０】図７に示した敷設ヘッドを、断面線Ｘ−Ｘに沿って断面して示す図である。
【図１１】図６に示した実施形態の第１の変化形態を示す図である。
【図１２】図６に示した実施形態の第２の変化形態を示す図である。
【００４７】
次に図１〜図４を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。繊維複合部材を製造するシステム（以下においては繊維敷設設備（Faserlegeanlage）とも呼ばれる）１は、繊維スクリム（Fasergelege）３を製造する複数の繊維敷設機（Faserlegemaschine）２を有している。これらの繊維敷設機２は、同一構造を有している。図１において繊維敷設設備１は、例えば６つの同一構造の繊維敷設機２を有しており、これらの繊維敷設機２は、２つのグループに配置されている。各グループは、互いに並列に配置された３つの繊維敷設機２を有している。繊維敷設機２に対する自動式のローディング・アンローディングのために、繊維敷設設備１は、搬送装置４，５を有している。この搬送装置は、例えば、ガイド５に沿って走行可能な複数の搬送キャリッジ４を有している。ガイド５はローディング部分６を有しており、このローディング部分６は、収容箇所７から繊維敷設機２のそれぞれのローディング側８にまで延びている。
【００４８】
ローディング部分６には、少なくとも１つの搬送キャリッジ４が走行可能に配置されている。ガイド５はさらにアンローディング部分９を有しており、このアンローディング部分９は、繊維敷設機２のそれぞれのアンローディング側１０から荷下ろし箇所１１にまで延びている。アンローディング部分９には、少なくとも１つの搬送キャリッジ４が走行可能に配置されている。
【００４９】
搬送装置４，５を用いてワークピース１２、つまり繊維１３によって被覆されるべき対象物が、収容箇所７からローディング側８にまで走行可能であり、かつ繊維１３によって被覆されたワークピース１２が、アンローディング側１０から荷下ろし箇所１１に走行可能である。
【００５０】
ワークピース１２は、パレット１４上に配置されている。繊維敷設機２は、同一構造を有しているので、以下においては単に、繊維敷設機２のうちの１つについてだけ説明する。
【００５１】
繊維敷設機２は、機械ベッド１６を備えた機械フレーム１５と、この機械フレーム１５に配置された横桁１７，１８とを有している。機械ベッド１６は、ほぼ水平なｘ方向と、このｘ方向に対して直角に延びている水平なｙ方向とにおいて延びている。横桁１７，１８は、ｙ方向に対して平行に延びていて、ｘ方向において間隔をおいて機械ベッド１６の上に配置されている。横桁１７，１８はそれぞれ両端部において長手方向支持１９を用いて、ｚ方向において機械ベッド１６の上方に配置されている。ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向に対して垂直に延びているので、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、デカルト座標系を成している。
【００５２】
機械ベッド１６には、２つのｘ方向ガイドレール２０が配置されており、両ｘ方向ガイドレール２０は、ｘ方向に延びていて、かつｙ方向において互いに間隔をおいて位置している。ｘ方向ガイドレール２０には、ｘ方向キャリッジ２１が支持されており、このｘ方向キャリッジ２１は、ｘ方向駆動モータ２２を用いてｘ方向に沿ってローディング側８とアンローディング側１０との間において走行可能である。そのためにｘ方向ガイドレール２０は、ｘ方向で機械ベッド１６全体に沿って延びている。ｘ方向キャリッジ２１には、工具テーブル２３が配置されており、この工具テーブル２３は、ｃ方向駆動モータ２４を用いて鉛直方向の旋回軸線２５を中心にして旋回可能である。この鉛直方向の旋回軸線２５は、ｃ軸線とも呼ばれる。ｃ軸線２５は、ｚ方向に対して平行に延びている。
【００５３】
工具テーブル２３は、ｘ方向キャリッジ２１を用いてもっぱらｘ方向において直線的に走行可能である。工具テーブル２３は、各ワークピース１２を繊維敷設ヘッド２６（以下においては敷設ヘッドと呼ぶ）に対して位置決めするために用いられる。それぞれのワークピース１２を備えたパレット１４を機械式に緊締および解除するために、工具テーブル２３は複数の緊締ユニット２７を有している。このような緊締ユニット２７は図３に略示されている。緊締ユニット２７は基本的に公知であり、例えば０ポイント緊締装置１５として形成されている。緊締ユニット２７は、電気機械式、液圧式または空気力式に作動可能である。それぞれのワークピース１２の二次元または三次元の表面Ｓに繊維１３を敷設するために、敷設ヘッド２６はｚ方向において工具テーブル２３の上に位置決め可能である。
【００５４】
敷設ヘッド２６は、ｙ方向に沿ってかつｚ方向に沿って走行可能である。そのために横桁１７，１８にはｙ方向キャリッジ２８が支持されており、このｙ方向キャリッジ２８は、ｙ方向に沿ってｙ方向駆動モータ２９を用いて直線的に走行可能である。ｙ方向キャリッジ２８は、ｙ方向ガイドレール３０に支持されており、このｙ方向ガイドレール３０は、横桁１７，１８の上側に配置されている。ｙ方向キャリッジ２８は、横桁１７，１８の間において延びている。ｚ方向において敷設ヘッド２６を走行させるために、ｙ方向キャリッジ２８にはｚ方向キャリッジ３１が配置されている。このｚ方向キャリッジ３１は、ｚ方向ガイドレール３２に支持されていて、ｚ方向駆動モータ３３を用いてｚ方向に沿って走行可能である。ｚ方向ガイドレール３２は、ｚ方向に対して平行に延びていて、ｘ方向において互いに間隔をおいて位置している。
【００５５】
敷設ヘッド２６は、ｚ方向キャリッジ３１に配置されている。好ましくは、敷設ヘッド２６は交換可能に取り付けられている。敷設ヘッド２６は、もっぱらｙ方向において直線的に走行可能である。ｚ方向キャリッジ３１における敷設ヘッド２６の旋回は不可能である。
【００５６】
図示されていない択一的な実施形態では、敷設ヘッド２６は、追加的にまたは択一的に、ｘ方向に対して平行に延びる旋回軸線を中心にして旋回可能であってよく、つまりａ軸線を形成していてよい。これによって比較的強く湾曲された三次元の繊維スクリム３を製造することができる。
【００５７】
敷設ヘッド２６は、ｚ方向に沿ってｚ方向キャリッジ３１を用いて、少なくとも２００ｍｍ、特に少なくとも４００ｍｍ、および特に好ましくは少なくとも６００ｍｍだけ直線的に走行可能である。三次元の繊維スクリム３を製造するために、繊維敷設機２の制御ユニット３４は、敷設ヘッド２６が繊維１３の敷設中にｚ方向キャリッジ３１を用いて該ｚ方向キャリッジ３１の行程にわたって、少なくとも５０ｍｍ、特に少なくとも１００ｍｍ、および特に少なくとも１５０ｍｍだけ直線的に走行可能であるように形成されている。
【００５８】
ｘ方向に沿って工具テーブル２３を走行させるために、横桁１７，１８の下方においてかつそれぞれ所属の長手方向支持１９の間に、工具テーブル２３のための通過開口（Durchfahroeffnung）３５，３６が形成されている。工具テーブル２３にパレット１４を自動式にローディングするために、ローディング側８に第１のパレットハンドリングユニット３７が配置されており、これに対して工具テーブル２３から成形型パレット（Formwerkzeug-Palette）を自動式にアンローディングするためには、アンローディング側１０に第２のパレットハンドリングユニット３８が配置されている。ハンドリングユニット３７，３８は、ｘ方向に沿って端部側において機械ベッド１６に固定されている。パレットハンドリングユニット３７，３８は、パレット１４を昇降させるために働くリフティングユニットとして形成されている。
【００５９】
そのためにパレットハンドリングユニット３７，３８は、少なくとも３つの、特に少なくとも４つのリフティングエレメント３９を有している。これらのリフティングエレメント３９は、ピストン４０を有しており、このピストン４０は、所属のシリンダ４１内においてｚ方向に沿って移動可能である。リフティングエレメント３９は、電気機械式に、空気力式にまたは液圧式に作動可能である。特に、それぞれのパレットハンドリングユニット３７，３８に属するリフティングエレメント３９は、成形型パレット１４を昇降させるために、制御ユニット３４を用いて同期的に作動させられる。
【００６０】
繊維敷設機２は、敷設すべき繊維１３を準備するために繊維準備ユニット４２を有している。繊維準備ユニット４２は、２つの繊維パッケージ貯蔵部４３，４４を有しており、このとき第１の繊維パッケージ貯蔵部４３は、ｘ方向において第１の横桁１７のそばに配置され、かつ第２の繊維パッケージ貯蔵部４４は、第２の横桁１８のそばに配置されている。繊維パッケージ貯蔵部４３，４４は、ｙ方向において端部側で機械ベッド１６に固定されている。繊維パッケージ貯蔵部４３，４４は、繊維パッケージ４６のためのそれぞれ複数の繊維パッケージホルダ４５を有している。繊維パッケージ４６は、それぞれの繊維パッケージホルダ４５に配置されていて、それぞれの水平な回転軸線４７を中心にして回転可能に支持されている。それぞれの水平な回転軸線４７は、ｙ方向に対して平行に延びている。
【００６１】
繊維パッケージから繊維１３は、それぞれ繊維ストランドの形で、敷設ヘッド２６に案内される。敷設ヘッドにおいて個々の繊維ストランドは、１つの繊維ウェブに集められて均一化され、次いで繊維ウェブはワークピース上に装着される。
【００６２】
繊維パッケージホルダ４５の回転軸線４７は、本実施形態では駆動装置を備えており、パッケージ４６は軸線４７回りで繰出し方向とは逆向きに駆動される繊維パッケージホルダ４５に位置しており、このとき軸線４７の駆動装置は、トルク制限装置を有している。トルク制限は、例えば摩擦クラッチによって、または電気式駆動装置の、トルクに関連した駆動制御によっても行うことができる。このようにしてそれぞれの繊維ストランドは、必要な場合に、特に繰出し中に、確定された予荷重において保持され得る。
【００６３】
繊維もしくは繊維ストランド１３は、ガイドローラとして形成されたガイドエレメント５０を介して、それぞれのダンサマガジン４８，４９に供給可能であり、このダンサマガジン４８，４９は、繊維１３に作用する引張り応力の変化を補償するために働く。それぞれのダンサマガジン４８，４９は、変向ローラとして形成された変向エレメント５１を有しており、これらの変向エレメント５１は、ｚ方向に沿って移動可能であり、かつ重りを用いて繊維１３に予荷重を加える。変向エレメント５１は、ダンサとも呼ばれる。変向エレメント５１の移動によって動的な効果が補償可能であり、このような動的な効果は、一方では繊維パッケージ４６の慣性によって惹起され、かつ他方では、繊維１３の荷下ろし（Ablegen）中の個々の繊維１３の切断時における、繊維１３の不均一な搬送によって引き起こされる。繊維１３は、ガイドローラとして形成されたガイドエレメント５３を介して変向可能であり、かつそれぞれの繊維パッケージ貯蔵部４３，４４から導出可能である。変向エレメント５１の位置は、ダンサマガジン４８，４９の運転において調整される。そのために、変向エレメント５１のｚ方向における動き（Auslenkung）を検出するセンサ５２が働く。ｚ方向における動きは、繊維パッケージホルダ４５が調整可能なブレーキを備えていることによって、目標位置を中心にして調整される。このようなブレーキは、好ましくは巻取り方向とは逆向きに作用する、トルクを制限された駆動装置である。
【００６４】
繊維１３は、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４からｘ方向において進出し、鉛直方向の変向軸線を形成する、鉛直に配置された変向エレメント５４によって、ｙ方向に変向される。変向エレメント５４は、変向ローラとして形成されている。変向エレメント５４は、保持フレーム５５に支持されており、この保持フレーム５５は、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４の間に固定されている。ｙ方向キャリッジ２８の、敷設ヘッド２６および繊維パッケージ貯蔵部４３，４４とは反対の側には、変向ローラとして形成された水平な変向エレメント５６が配置されており、これらの変向エレメント５６は、繊維１３をまずｙ方向からｚ方向に変向し、かつ次いでｚ方向から再びｙ方向に変向する。変向エレメント５６は、水平な変向軸線を形成している。ｙ方向キャリッジ２８と繊維パッケージ貯蔵部４３，４４との間には、ｚ方向キャリッジ３１の上方に別の水平な変向エレメント５７が配置されている。これらの変向エレメント５７は、水平な変向軸線を形成していて、繊維１３をｙ方向からｚ方向に敷設ヘッド２６に向かって変向させる。変向エレメント５７は、変向ローラとして形成されている。
【００６５】
繊維敷設機２は、機械ハウジング５８を有しており、この機械ハウジング５８は、単に図３および図４に示されている。機械ハウジング５８は内室５９を画定しており、この内室５９内には、横桁１７，１８を備えた長手方向支持１９、ｙ方向キャリッジ２８、ｚ方向キャリッジ３１および繊維敷設ヘッド２６が配置されている。機械ハウジング５８は、ローディング側８に向かって第１のハウジング開口６０を有し、かつアンローディング側１０に向かって第２のハウジング開口６１を有しており、これらのハウジング開口６０，６１は、それぞれのカバーエレメント６２を用いて、シール作用をもって閉鎖および開放されることができる。ハウジング開口６０，６１および所属のカバーエレメント６２は、図３において単に略示されている。カバーエレメント６２は、例えば扉またはリンクエプロン（Gliederschuerze）として形成されている。
【００６６】
内室５９の空調のために、繊維敷設機２は空調ユニット６３を有しており、この空調ユニット６３は、機械ベッド１６上に配置されている。これによって全体的に、空調的に閉鎖されたハウジング５８が本発明の意味において形成されている。
【００６７】
内室５９への進入のために、２つの別のハウジング開口６４，６５が機械ハウジング５８に形成されており、これらの別のハウジング開口６４，６５は、それぞれ隣接した長手方向支持１９の間において内室５９内に開口している。ハウジング開口６４，６５は、扉６６を用いて閉鎖可能である。
【００６８】
繊維複合部材を製造するシステム１および繊維敷設機２の運転形式は、以下の通りである：
繊維敷設機２には、搬送装置４，５を用いて自動式にパレット１４がローディングされ、これらのパレット１４には、被覆されるべきワークピース１２が配置されている。そのために少なくとも１つの搬送キャリッジ４が、収容箇所７からガイド５のローディング部分６上を繊維敷設機２のそれぞれのローディング側８まで走行する。
【００６９】
ローディングは、搬送装置４，５がパレット１４を第１のパレットハンドリングユニット３７に供給するように行われる。第１のパレットハンドリングユニット３７は、好ましくは上昇させられた位置にある。第１のパレットハンドリングユニット３７が上昇させられた位置にない場合には、第１のパレットハンドリングユニット３７はローディングの前または後で上昇させられた位置に移動させられる。それぞれの繊維敷設機２のローディングは、繊維１３の敷設および／または工具テーブル２３のアンローディングに対して、同時に並行して行われる。
【００７０】
第１のパレットハンドリングユニット３７がローディング側８において、被覆されるべきワークピース１２を準備している間に、敷設ヘッド２６を用いて繊維スクリム３が製造される。そのために、上にワークピース１２が配置されたパレット１４は、工具テーブル２３の上において、緊締ユニット２７を用いて緊締されている。工具テーブル２３は、繊維敷設中に、ｘ方向キャリッジ２１を用いてｘ方向に沿って直線的に走行させられ、かつ所望の繊維配向を得るために、ｃ方向駆動モータ２４を用いて旋回軸線２５を中心にして旋回させられる。さらに敷設ヘッド２６は、繊維敷設時に、ｙ方向キャリッジ２８を用いてｙ方向に沿って、かつｚ方向キャリッジ３１を用いてｚ方向に沿って走行する。
【００７１】
ｚ方向における敷設ヘッド２６の走行によって、必要な場合に、三次元的な繊維スクリム３をも製造することができる。
【００７２】
繊維スクリム３の製造後に、ｘ方向キャリッジ２１は、ｘ方向においてアンローディング側１０に走行させられる。そこで、第２のパレットハンドリングユニット３８は、下降させられた位置にある。パレット１４の自動式のアンローディングのために、パレット１４は、緊締ユニット２７を用いて工具テーブル２３から解離される。次いで第２のパレットハンドリングユニット３８のリフティングエレメント３９は、下降させられた位置から上昇させられた位置に移動させられ、これによって、被覆済みのワークピース１２を備えたパレット１４は、自動式に工具テーブル２３からアンローディングされる。
【００７３】
次いでｘ方向キャリッジ２１は、アンローディング側１０からローディング側８に走行し、このローディング側８では第１のパレットハンドリングユニット３７が、上昇させられた位置において次のパレット１４を準備している。工具テーブル２３がパレット１４の下方に位置している場合に、第１のパレットハンドリングユニット３７のリフティングエレメント３９は、上昇させられた位置から下降させられた位置に移動させられ、これによってパレット１４は工具テーブル２３上に配置される。パレット１４は次いで、緊締ユニット２７を用いて工具テーブル２３上において緊締される。工具テーブル２３は、今や、次の繊維敷設工程のためにｘ方向において敷設ヘッド２６に向かって移動させられ、これによって敷設ヘッド２６は新しい繊維敷設工程を開始することができる。
【００７４】
第１のパレットハンドリングユニット３７のリフティングエレメント３９は、新しいローディングのために再び、上昇させられた位置に移動させられる。繊維敷設機２の自動式のアンローディングは、それぞれのアンローディング側１０から荷下ろし箇所１１に通じる搬送装置４，５を用いて、行われる。それぞれの繊維敷設機２のアンローディングは、パレット１４とその上に配置された被覆されるべきワークピース１２の、工具テーブル２３へのローディングに対して、および／または繊維１３によるワークピース１２の被覆に対して、同時に並行して行われる。アンローディングのために搬送キャリッジ４は、パレット１４およびその上に配置されたワークピース１２を、第２のパレットハンドリングユニット３８から引き受け、ガイド５のアンローディング部分９におけるそれぞれのアンローディング側１０から、荷下ろし箇所１１に走行する。第２のパレットハンドリングユニット３８のリフティングエレメント３９は、アンローディング後に下降させられた位置に移動させられ、これによって工具テーブル２３を再びアンローディングすることができる。
【００７５】
空調された機械ハウジング５８のハウジング開口６０，６１は、通常カバーエレメント６２によって閉鎖されていて、工具テーブル２３がローディング側８から敷設ヘッド２６にまたは敷設ヘッド２６からアンローディング側１０にまたはアンローディング側１０からローディング側８に走行させられる場合にだけ、開放される。
【００７６】
繊維１３の敷設は、敷設ヘッド２６がｙ方向において繊維パッケージ貯蔵部４３，４４に向かって走行させられる場合に、一方向において行われる。この走行工程時に、鉛直方向の変向エレメント５４と水平方向の変向エレメント５６との間における間隔が短縮し、その結果、繊維敷設工程中に、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４から繊維１３を引き出す必要がない。これによって繊維敷設を比較的迅速に行うことができる。次いで、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４から離れる敷設ヘッド２６の後退走行時に、繊維１３は次の繊維敷設工程のために繊維パッケージ貯蔵部４３，４４から引き出される。繊維１３の引張り応力における変化は、ダンサマガジン４８，４９を用いて補償される。
【００７７】
次に、図５を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態とは異なり、繊維敷設機２は、２つのグループにおいて互いに直列に配置されている。ガイド５は、搬送キャリッジ４がそれぞれのローディング部分６およびそれぞれのアンローディング部分９を介して、繊維敷設機２のそれぞれのローディング側８およびアンローディング側１０に走行可能であるように形成されている。それぞれの繊維敷設機２の繊維パッケージ貯蔵部４３，４４は、中間室６７に向かって配置されている。中間室６７は、２列の繊維敷設機２によって形成される。中間室６７内には、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４を新しく装備するために、例えば繊維パッケージ４６を備えた貯蔵部が配置されている。システム１および繊維敷設機２のその他の構造およびその他の機能に関しては、上に述べた実施形態を参照のこと。
【００７８】
全般的に以下のことが言える：すなわち、繊維敷設機２は、結合剤を備えていてよいトウプレグ材料および／またはスリットトウ材料および／または乾燥した繊維１３から成る繊維スタックの敷設を可能にする。すべての実施形態のために、好ましくは、繊維１３は本発明の意味では、既に繊維準備ユニットにおいて結合剤によって予備コーティングされている。
【００７９】
繊維１３は、好ましくは炭素繊維および／またはガラス繊維である。
【００８０】
繊維スクリム３は、任意の繊維配向および／または構造を備えて製造されることができる。繊維敷設機２は自立的に機能する。
【００８１】
繊維敷設機２に対するローディングおよびアンローディングのために、繊維複合部材を製造するシステムは、上位に配置された制御装置を有していてよい。繊維敷設機２は、高い生産性を得るために、特に間欠式の組立てライン（Taktstrasse）内に組み込まれている。それぞれの繊維敷設機２は、好ましくは４軸式に形成されている。
【００８２】
敷設ヘッド２６が追加的なａ軸線を中心にして旋回可能に形成されている場合（図示せず）には、それぞれの敷設ヘッド２は５軸式に形成されている。
【００８３】
それぞれの繊維敷設機２を用いて、二次元および三次元の繊維スクリム３を製造することができる。敷設ヘッド２６は、２つの軸線において直線的に走行可能である。特に敷設ヘッド２６は、もっぱら２つの軸線において、つまり水平なｙ軸線および鉛直なｚ軸線において、直線的に走行可能である。したがって敷設ヘッドの運動は、ここではｙ軸線とｚ軸線とによって描かれる、正確に１つの平面において行われる。
【００８４】
工具テーブル２３は、１つの軸線において直線的に走行可能であり、かつ旋回軸線２５を中心にして旋回可能である。特に工具テーブル２３はもっぱらｘ軸線において直線的に走行可能であり、かつ鉛直なｚ軸線を中心にして旋回可能である。この軸線組合せは、任意の繊維配向および／または輪郭を備えた、二次元および三次元の繊維スクリム３の簡単でフレキシブルでかつ効果的な製造を可能にする。
【００８５】
繊維敷設機２および／または工具テーブル２３に対するローディングは、自動式に行われる。そのために搬送装置４，５およびパレットハンドリングユニット３７が設けられている。
【００８６】
相応に、工具テーブル２３および／または繊維敷設機２からのアンローディングも、自動式に行われる。そのためにパレットハンドリングユニット３８および搬送装置４，５が設けられている。搬送装置は、ガイドを用いてワークピース１２もしくはパレット１４自体が走行可能であるように形成されていてもよい。そのためにガイドは例えばローラコンベヤまたはベルトコンベヤを形成している。このような場合、搬送キャリッジ４は不要である。パレットハンドリングユニット３７，３８は、例えばパレット交換装置である。繊維敷設機２は、ローディングおよびアンローディングのために、互いに反対側に位置する２つの側から接近可能である。特にパレット１４は、繊維敷設機２を通過してローディングされることができる。搬送装置４，５によって繊維敷設機２は、間欠式の組立てライン内に組み込まれるのに適している。
【００８７】
繊維敷設機２によって、例えば１５００ｍｍ×１５００ｍｍ×１００ｍｍのサイズの繊維スクリム３を製造することができる。このような繊維スクリム３は、例えば自動車工場において使用される。本発明は、例としてあげたサイズの繊維スクリムに制限されるものではない。
【００８８】
図６に示した別の好適な実施形態では、本発明に係る繊維敷設機は、ローディング装置２００を介して自動化された搬送装置４，５に接続されており、この搬送装置４，５を用いて繊維敷設設備に対するローディングおよびアンローディングが、単に片側から可能である。このときローディング装置２００は、Ｔ字形の分岐路を搬送装置４，５において形成しており、その結果、ワークピース１２を備えたパレット１４を、袋小路の形式で分岐部から繊維敷設機内に、かつ繊維敷設機から外に移動させることができる。
【００８９】
このとき、搬送装置４，５の外側部分と繊維敷設機の加工位置との間における搬送は、少なくとも部分的に繊維敷設機の内部において延びているローディング路２０２を介して行われる。このローディング路２０２は、その技術的な実現において、例えば上に述べた、ｘ軸線に沿った工具テーブルのガイドに相当していてよい。本実施形態では、ローディング路２０２は搬送装置４，５から直角に分岐しているが、しかしながら他の角度が設けられていてもよい。ローディング路２０２は、一般的な実施形態では、搬送装置の外側部分の直線的な延長部として配置されていてもよい。
【００９０】
ローディング装置２００は、詳しく言えば回転式交換装置（Drehwechseleinrichtung）として形成されており、この回転式交換装置は、少なくとも２つのワークピース１２を収容する回転可能な保持体２０１を有している。このときワークピース１２は、それぞれそのパレット１４の上に配置されている。回転可能な保持体２０１は、ターンテーブルの形式で、ほぼ水平な平面において回転可能である。このとき回転可能な保持体には、処理量を高めるために、外側の搬送装置４，５の側からの未加工のワークピース１２と繊維敷設機からの加工済みのワークピースとを同時にローディングすることができる。次いで保持体は１８０°回転させられる。その後で、加工済みのワークピースは、搬送装置４，５によってさらに搬送されることができ、かつ未加工のワークピースは、ローディング路２０２を介して繊維敷設機２内に走行されることができる。
【００９１】
もちろん、回転可能な保持体は、必要に応じて、上において記載しかつ図１〜図５に示したような、両側において供給可能な繊維敷設機２との組合せにおいても存在することができる。
【００９２】
図６に示した繊維敷設機は、図２〜図４について既に記載したように、敷設ヘッド２６を有しており、この敷設ヘッド２６は、垂直に配置された正確に１つの平面において可動である。敷設ヘッド２６には、２つの繊維パッケージ貯蔵部４３，４４から供給が行われる。別のコンポーネントおよび電気式の制御ユニット３４ならびに空調ユニット６３は、その位置が略示されている。本実施形態では、ローディング路２０２は、敷設ヘッド２６の運動の、鉛直に配置された平面に対して９０°の直角を成して延びている。パッケージ軸線もしく繊維パッケージの回転軸線４７は、鉛直に配置された平面に対して平行に延びている。
【００９３】
図１１に示した第１の変化形態では、敷設ヘッド２６が移動するところの鉛直に配置された平面に対してローディング路２０２が平行に延びるように、工具テーブルは変更されている。特に、ローディング路２０２の中心軸線は、鉛直に配置された平面において延びている。繊維パッケージ貯蔵部４３，４４および制御ユニット３４ならびに空調ユニット６３の配置形態は、敷設ヘッド２６に対しては相応に等しいままであるが、しかしながら敷設ヘッド２６と一緒に、自動化された搬送装置４，５に対して９０°だけ回転させられている。
【００９４】
図１２に示した第２の変化形態では、図１１における変化に加えて、繊維パッケージ貯蔵部４３，４４が敷設ヘッド２６に対して９０°だけ回転させられている。これによってパッケージ軸線４７は、今や鉛直に配置された平面に対して９０°の角度をおいて延びている。相応に繊維パッケージ貯蔵部４３，４４は、ほぼ敷設ヘッド２６およびローディング路２０２と一直線上に配置されることができる。このことは、繊維敷設機２の特に細い構造形式を可能にする。
【００９５】
全般的に、繊維敷設機の上に述べたコンポーネント、つまり複数の繊維パッケージ貯蔵部４３，４４、空調ユニット６３および電気式の制御ユニット３４は、任意の形式で、敷設ヘッド２６および／またはローディング路２０２に対して配置することができる。これによって繊維敷設機２のために、外寸、輪郭形状、保守通路またはこれに類したものの位置を、その都度の要求に適合させることができる。
【００９６】
図１〜図６に示したシステムでは、繊維敷設機２は、好ましくは、ワークピース１２を変更、即ち加工するために、上に記載した繊維敷設機２とは異なった少なくとも１つの別の加工ステーション（図示せず）と組み合わせられている。このような別の加工ステーションは、別の構造形式の繊維敷設機であっても、ワークピース上に繊維を敷設するように形成されていない加工ステーションであってもよい。このとき別の加工ステーションは、自動化された搬送装置４，５を用いて繊維敷設機２に接続されている。
【００９７】
特に、別の加工ステーションは、変形装置、特にプレス装置であってよく、このプレス装置を用いて、ワークピース１２は、繊維１３の装着に続く作業ステップにおいてプレスされる。
【００９８】
択一的にまたは追加的に、別の加工ステーションは熱処理室（Temperaturkammer）および／またはラッカ塗布装置である。別の加工ステーションは、その他の加工ステーションであってもよく、このような加工ステーションは、特に飛行機部材または自動車部材の自動化された製造時に使用される。
【００９９】
図１に例示された実施形態では、特に、それぞれのパレット１４上における複数のワークピース１２の同時並行な加工が促進される。このときシステムは、同一構造の複数の繊維敷設機２を有しており、これらの繊維敷設機２は空間的に互いに隔てられていて、かつ自動化された搬送装置４，５を用いて接続されている。ワークピース１２において行われる変更はこのときそれぞれ同一である。
【０１００】
図５に例示された実施形態では、特に、複数の繊維敷設機２がシーケンシャルな加工ステーションとして、１つのワークピース１２において相前後して異なった加工ステップを実施することが促進される。図示の配置形態は、搬送装置４，５の適宜な制御によって、例えば取出し箇所７と荷下ろし箇所１１との間に配置された、それぞれ３つのシーケンシャルに相前後して配置された繊維敷設機２の平行な２つの列として運転される。それぞれの列において、３つの異なった加工ステップを同じワークピース１２に対して相前後して行うことができる。そのために、異なった構造を有する繊維敷設機が、それぞれの列において配置されていてもよい。１つの列において、１つの繊維敷設機とは異なった加工ステーションとの組合せも可能である。
【０１０１】
取出し箇所７および／または荷下ろし箇所１１は、それぞれ複数のワークピース１２の収容、貯蔵および転送のためのバッファステーションとして形成されていてよい。このように構成されていると、バッファステーション７，１１は、パレット１４上におけるワークピース１２のための中間貯蔵部を形成し、これによって、相応のクロックスピード（Taktrate）を有する自動化された製造全体への組込みが改善される。
【０１０２】
以下において、上に述べた繊維敷設機において使用される本発明に係る敷設ヘッド２６について、より正確に説明する。
【０１０３】
敷設ヘッド２６は、交換可能なモジュールとして別の繊維敷設機２に配置されている。上において記載したように、敷設ヘッド２６は、ｙ方向において（以下において敷設方向（Verlegerichtung）とも呼ぶ）移動させられる。さらに敷設ヘッド２６は、それに対して垂直なｚ方向においても移動させられ、これによって敷設ヘッド２６をワークピース上に載置することまたはワークピースから持ち上げることができる。したがって全体として、敷設ヘッド２６は、ｙ軸線とｚ軸線とによって描かれる正確に１つの平面において移動する。
【０１０４】
敷設ヘッドは、互いに角度を成して延びている２つの供給路１０１，１０２を有しており、このとき両供給路のうちの第１の供給路１０１を用いて、繊維ストランド１３の第１グループが交差領域１０３内に案内され、かつ第２の供給路１０２を用いて、繊維ストランド１３の第２のグループが案内され、これによって繊維ストランド１３の両方のグループを１つの繊維ウェブにまとめることができる。本実施形態では、各グループは８つの繊維ストランドを有しているので、全部で１６の繊維ストランド１３が１つの繊維ウェブにまとめられる。
【０１０５】
供給路１０１，１０２は、互いに約１５°の鋭角を成して延びているので、敷設ヘッド２６の中央領域１０４は、ほぼくさび形状に成形されている。くさび形状の領域１０４の各側には、それぞれ１つの解離可能な上側部分１０５，１０６が配置されている。これらの上側部分１０５，１０６は、保守目的のために、中央領域に対して上方旋回可能（図８、図９参照）および取外し可能である。
【０１０６】
繊維ストランド１３の両方のグループは、敷設ヘッドの入口側において、ローラガイド１０７，１０８を介して両方の供給路１０１，１０２に分割される。供給路１０１，１０２のそれぞれにおいて、同様な形式で繊維ストランド１３から成るグループが移動させられるので、敷設ヘッドは、両方の供給路１０１，１０２に関してほぼ対称的な構造を有している。
【０１０７】
両グループの繊維ストランドは、横方向において、もしくは敷設ヘッドの運動平面に対して垂直に、ストランド幅１つ分だけずらされて案内されているので、交差領域１０３では、横方向において常に交互に第１グループの繊維ストランド１３と第２グループの繊維ストランド１３とが、形成される繊維ベルト内に案内される。
【０１０８】
この集合の直後に繊維ベルトは、敷設ヘッドの端部側に配置された圧縮ローラ１０９を介して走行し、この圧縮ローラ１０９を用いて繊維ベルトは、ワークピース１２上における載設時に圧着させられる。
【０１０９】
交差領域１０３および圧縮ローラ１０９は、熱放射装置として形成された加熱装置１１８を用いて加温され、これによって繊維の、予備コーティングされた結合剤が活性化される。
【０１１０】
このとき繊維ストランド１３に対しては、供給路１０１，１０２においてそれぞれ以下に記載のような作用が加えられる：すなわち、
１つの供給路の繊維ストランド１３は、互いに平行なガイド溝１１０内において延びており、これらのガイド溝１１０は、中央領域１０４の側に配置されている。搬送方向において繊維ストランドはまずクランプ装置１１１を横切り、このクランプ装置１１１を用いて繊維ストランド１３は、コントロールされた形式で緊締可能であり、かつ再び解離可能である。クランプ装置は、それぞれの繊維ストランド１３のために、中央領域に配置された下側のクランプローラ１１２と、上側部分に配置された上側のクランプローラ１１３とを有している。これによって、それぞれの繊維ストランドのために互いに共働するクランプローラ１１２，１１３の対が設けられており、これらのクランプローラ１１２，１１３の間において繊維ストランドをクランプすることができる。
【０１１１】
それぞれ上側部分に配置されたクランプローラ１１３は、解除可能なクランプのためにアクチュエータ１１４に接続されており、このアクチュエータ１１４によって上側のクランプローラ１１３は、繊維ストランド１３および下側のクランプローラ１１２に押し付けられる。
【０１１２】
クランプローラ対１１２，１１３には、さらに繊維ストランド１３の搬送方向においてフリーホイールを備えているので、クランプされた状態においても搬送方向とは逆向きのクランプ作用しか存在しない。
【０１１３】
搬送方向においてクランプ装置１１１の後ろには、フィードローラ１１５が配置されている。このフィードローラ１１５を用いて、繊維ストランドを駆動して搬送方向に送ることができる。フィードローラは、クランプ装置１１１と敷設ヘッド２６の出口側の圧縮ローラ１０９との間に配置されている。
【０１１４】
フィードローラ１１５は、本実施形態では、繊維ストランド１３のグループの全幅にわたって分配された、共働する２つのローラ１１６，１１７の対として形成されている。フィードローラは、回転駆動装置を用いて駆動されている。
【０１１５】
切断装置１１９は、敷設ヘッドにフィードローラ１１５と出口側の圧縮ローラ１０９との間において配置されている。繊維もしくは繊維ストランド１３のグループは、切断装置を用いて切断可能である。そのために切断装置１１９は、別個に駆動制御可能な複数の切断部材１２０を有しており、これらの切断部材１２０は、繊維の、敷設方向に対して横方向おいて異なった部分を切断することができる。本実施形態では、１つのグループの８つの繊維ストランド１３のそれぞれに対して、それぞれ別個に駆動制御可能な切断部材１２０が設けられている。切断部材の相応の別個の駆動制御は、敷設された繊維ウェブの１つの端部もしくは始端部の所望の形状付与を可能にする。
【０１１６】
切断装置１１９は、さらに、８つの切断部材１２０を個々に作動させるために８つの個別のアクチュエータを備えたアクチュエータ部材１２１を有している。このときアクチュエータ部材１２１は、切断部材１２０とは別個に形成されていて、敷設ヘッド２６のそれぞれの上側部分１０５，１０６に配置されている。これに対して切断部材１２０は中央領域１０４において固定されている。上側部分１０５，１０６の上方旋回後に、アクチュエータ部材１２１は切断部材１２０から解離され、その結果切断部材１２０は、迅速かつ簡単な形式で保守のために接近可能である。
【０１１７】
敷設ヘッド２６は、以下に記載のように機能する：すなわち、
ワークピース１２に繊維ウェブの一部分を敷設した後で、繊維ストランド１３は切断装置１１９によって切断され、繊維ストランド１３の前端部は、切断装置の領域に位置する。敷設ヘッド２６は、敷設方向において、敷設行程の枠内において、繊維準備ユニット４２の空間固定の最後の変向部５６の近くに最大に接近走行させられる。次いで敷設ヘッド２６は、小さな行程だけｚ方向においてワークピースから持ち上げられ、これによって圧縮ローラ１０９はワークピース１２にもはや接触しなくなる。
【０１１８】
次いで、敷設ヘッド２６のクランプ装置１１１における敷設すべき繊維ストランド１３の挟込みが行われる。
【０１１９】
次に敷設ヘッド２６は、繊維準備ユニット４２に対して、ｙ方向において敷設行程１回分だけ開始位置内に走行させられる。クランプに基づいて、このとき繊維は敷設行程の分だけ繊維準備ユニット４２から引き出される。
【０１２０】
次に敷設ヘッド２６は、再び一部分、繊維準備ユニットの最後の変向部５６に向かって走行させられ、このときフィードローラ１１５は駆動されて、繊維ウェブが圧縮ローラ１０９に到着するまで、繊維を搬送する。このとき敷設ヘッド２６の運動に基づいて、繊維が繊維準備ユニット４２から引き出されることはない。繊維の送りの第１の部分において、クランプローラはなおクランプされた状態に留まっていてよい。それというのは、クランプローラは、繊維の搬送方向においてフリーホイールを有しているからである。
【０１２１】
次にクランプ装置は解除される。敷設ヘッド２６は、前もってまたは次いでワークピース１２の上に下降させられ、そして繊維ウェブを敷設するための開始位置に位置する。ワークピースは、場合によってはその間に、変更させられた位置もしくは方向付けへともたらされている。
【０１２２】
次いで敷設ヘッド２６は、開始位置から終了位置へと、ワークピース１２上に繊維１３を敷設しながら走行させられる。繊維ストランド１３は前もって繊維準備ユニット４２から引き出されているので、ワークピース１２上における繊維の敷設中に、繊維準備ユニット４２から繊維１３が引き出されることはない。
【０１２３】
もちろん、本発明のように繊維を敷設行程分だけ前もって引っ張ることは、パッケージ貯蔵部４３，４４の位置決めとは無関係に実現可能である。敷設行程分だけ引き出すことは、繊維準備ユニット４２の空間固定の最後の変向部に対する敷設ヘッドの運動によってそれぞれ行われる。相応に、特に敷設ヘッド２６に対するパッケージ貯蔵部４３，４４の位置決めも十分に自由に選択可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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