本发明涉及一种支撑结构，并且特别涉及与合并承载纤维织物作为承载 表面的支撑结构相关的方法和设备。

承载纤维织物作为承载表面而持续获得增长的市场份额。承载纤维织物 有多种期望特征。例如，承载纤维织物提供有吸引力且易于维护的耐用和高 强度承载表面。在其它方面承载纤维织物的特征可被调整来提供非常适合于 使用在机座和其它机体支撑应用的表面。
经验揭示通过直接浇模到支撑结构来制造承载纤维织物结构很困难。典 型地，用来承受作用到承载结构上的载荷所需的材料类型不适合同承载纤维 织物直接浇模。例如，浇模框架材料所需的浇模状态将损坏承载纤维织物。 问题是，在很多应用中承载纤维织物使用“载体”安装于支撑框架上。载体 是从更适合同承载纤维织物直接浇模的材料制造的中介零件。因此，载体可 被浇模在纤维织物的适当位置来提供能够安装于支撑框架上的结构。使用分 体的载体增加结构的制造和装配成本。例如，使用分体的载体要求另外的浇 模，在制造期间要求时间和工作来制造载体并将其连接到框架上。
由于涉及承载纤维织物和相关结构对应体的技术不断提高，所以可一致 地，统一地在纤维织物的适当位置上直接浇模框架。这类型传统制造系统中， 纤维织物完全扩展穿过浇模腔，并且通过例如浇模自身或伸长位于浇模外部 的装置外围边缘而保持在浇模腔的外部。虽然这些制造系统克服与使用分体 的载体相关的一些问题，但用于保持纤维织物的额外纤维织物必须从承载结 构修剪。结果浪费纤维织物并可在承载结构周围留有可见的修剪线。
因此，需要改进的方法和设备以用来制造框架在适当位置直接浇模到纤 维织物上的承载纤维织物结构。

本发明提供的一种用来制造承载纤维织物直接连接到支撑框架上的承载 纤维织物结构的设备以克服上述问题。设备通常包括用来形成支撑框架的浇 模、用来拉伸承载纤维织物的拉伸装置和放置在浇模内部以用来在浇模期间 将纤维织物保持在拉伸状态下的纤维织物保持装置。
本发明提供一种用来制造承载纤维织物结构的设备，其包含：浇模装置； 拉伸装置，其安装在浇模装置附近，所述拉伸装置可在装载位置、拉伸位置 和缩回位置之间移动，当所述拉伸装置在所述缩回位置时，其位于所述浇模 装置的操作轨迹的外部，因此所述拉伸装置不与所述浇模的操作干涉；和纤 维织物保持装置，其安装在浇模装置附近，所述纤维织物保持装置可移动到 所述纤维织物保持装置被设计成与拉伸装置内部的纤维织物结合的纤维织物 保持位置。
本发明还提供一种用来制造承载纤维织物结构的方法，其包括步骤为： 用拉伸装置拉伸承载纤维织物；用纤维织物保持装置结合拉伸承载纤维织物； 当通过纤维织物保持装置将纤维织物的至少一部分保持在拉伸状态下时，从 拉伸装置释放承载纤维织物；围绕承载纤维织物闭合浇模装置且承载纤维织 物的至少一部分位于浇模装置的空腔中；和将熔化的材料注射到浇模空腔中 以在承载纤维织物上直接形成框架。
在一个实施例中，浇模包括两个浇模零件和安装到浇模附近来在浇模零 件之间的空间拉伸纤维织物的拉伸装置。在一个实施例中，拉伸装置包括一 个或多个闭合在纤维织物边缘然后可移动以在纤维织物上施加拉伸的可动夹 具。
在一个实施例中，纤维织物保持装置包括在浇模期间将纤维织物保持于 拉伸状态下的纤维织物头。在一个实施例中，纤维织物头同浇模零件合作来 夹持拉伸的承载纤维织物并因此使其保持在拉伸状态下。在另一个实施例中， 纤维织物头可包括穿过承载纤维织物的空隙来将纤维织物保持在拉伸状态下 的多个销。
在一个实施例中，浇模包括固定浇模零件和移动浇模零件。在该实施例 中，拉伸装置安装到固定浇模零件附近，在那里拉伸装置拉伸邻近固定浇模 零件表面的承载纤维织物。在该实施例中，移动浇模零件通常为外围并且形 成包容纤维织物保持装置的头部的内部空间，因此当它被纤维织物保持装置 保持时许可移动浇模零件来在拉伸纤维织物上闭合。
本发明提供一种用来制造承载支撑结构的方法，其包括通常步骤：(1)用 拉伸装置拉伸承载纤维织物，(2)用纤维织物保持装置将承载纤维织物保持在 拉伸状态下，(3)当用纤维织物保持装置继续将纤维织物的至少部分保持在拉 伸状态下时，从拉伸装置释放纤维织物来提供自由边缘，(4)用在浇模空腔中 包容的纤维织物的自由边缘的至少部分来围绕纤维织物闭合浇模，(5)注射支 撑框架材料到浇模空腔中，和(6)允许支撑框架材料固化，并且因此同承载纤 维织物一体化结合。承载纤维织物的尺寸和形状已被选择，所以在它被拉伸 装置释放后，承载纤维织物的至少部分在浇模空腔中截止。
本发明提供一种高效率的、有效的和相对便宜的用来制造承载纤维织物 结构的设备，其框架围绕承载纤维织物在适当位置浇模。纤维织物保持装置 允许承载纤维织物的外围边缘在浇模空腔中截止，因此不需修剪纤维织物。 拉伸装置提供恒定的，可控制的纤维织物拉伸。在浇模操作期间纤维织物保 持装置将纤维织物的期望部分保持在拉伸状态下，因此在浇模期间允许将拉 伸装置移出，所以不与浇模操作干涉。结果，本发明提供具有有效循环时间 一致的，可重复的制造过程。
本发明的这些和其它目标、优点和特征将通过参考当前实施例和附图的 详细描述而容易理解和认识。

图1是表示根据本发明的实施例的制造系统的局部侧剖视图；
图2是拉伸装置的俯视图；
图3是夹具装置的侧视图；
图4是以虚线显示的移动浇模部件的纤维织物保持装置的侧视图；
图5是浇模装置局部侧剖视图；
图6A是准备加载的制造系统部分的侧视图；
图6B是具有加载的纤维织物的制造系统部分的侧视图；
图6C是具有拉伸的纤维织物的制造系统部分的侧视图；
图6D是具有在拉伸的纤维织物上的适当位置的纤维织物保持系统的头 的制造系统部分的侧视图；
图6E是具有从拉伸装置释放的纤维织物的制造系统部分的侧视图；
图6F是具有缩回以用来浇模的拉伸装置的制造系统部分的侧视图；
图6G是具有闭合的浇模的制造系统部分的侧视图；
图6H是框架已浇模后的制造系统部分的侧视图；
图7A是浇模前浇模装置部分的放大侧剖视图；
图7B是浇模后浇模装置部分的放大侧剖视图。

用来制造承载纤维织物结构的系统在图1中示出并通常由标记10表示。 制造系统10被设计为将结构框架直接浇模到预拉伸的承载纤维织物14的截 面的外围上。系统10通常包括用来拉伸承载纤维织物14的拉伸装置20、在 纤维织物14被拉伸装置20释放后用来使纤维织物14保持在拉伸状态下的纤 维织物保持装置22和当纤维织物14被保持装置22保持时用来围绕纤维织物 14浇模框架12的浇模装置24。本发明结合适合使用在用于机座应用的承载 纤维织物机座装置和后部装置制造的系统一起描述。然而，本发明适合和可 容易地实施在用于其它类型的承载纤维织物结构的制造系统中。
对于公开目的，本发明结合相对简单的垂直压力浇模来进行描述。本发 明也适用于水平压力浇模和其它结构的浇模。
本申请中所使用的术语“承载纤维织物”指有足够强度来形成可支撑载 荷的表面的弹性纤维织物。虽然术语“承载纤维织物”基本上用于指任何机 织或非机织弹性纤维织物，但是弹性纤维织物可包括具有复丝和其它填充丝 的弹性单丝机织纤维织物。弹性单丝可由热塑性的弹性共聚物制造。这种类 型的一种适合材料来自于注册商标Hytrel下的DuPont。然而，本发明不限于 任何特别的弹性，相反可基本上包括任何弹性绞合线或丝(单丝或多丝)。由于 选择性地使用充填丝，纤维织物可包括在两个方向扩展的弹性体丝。如果需 要，则弹性纤维织物的经线和纬线可在它们的交叉点处被焊接。承载纤维织 物的精确构造可部分地根据预期的载荷和期望的支撑特征而在不同应用中变 化。
拉伸装置
由上述可知，制造系统10包括用来拉伸承载纤维织物14的拉伸装置20。 拉伸装置20通常包括由扩展装置32支撑的夹具装置。夹具装置形成来抓住 纤维织物14的外围边缘，且在所示的实施例中，包括其可进行操作以有选择 性地闭合在纤维织物14上的四个夹具34a-d(见图2)。夹具34a-d的设计和构 造可因应用不同而变化；然而，在所示的实施例中，每个夹具34a-d包括底 座35a-d、夹具头36a-d和夹具液压缸38a-d(见图3)。夹具头36a-d枢轴转动 地安装到对应的底座35a-d上。夹具液压缸38a-d安装在底座35a-d和夹具头 36a-d之间。例如，液压缸体可被安装到底座35a-d上，并且杆可被安装到夹 具头36a-d上。该构造允许夹具头36a-d通过夹具液压缸38a-d有选择性的扩 展和缩回来有选择性地打开和闭合。
虽然所示实施例的拉伸装置20包括用来夹住纤维织物14边缘的夹具 34a-d，但在拉伸操作过程中夹具34a-d可由其它能够保持纤维织物外围边缘 的机构替换。例如，可在一些应用中使用销，钩或其它相似结构来代替夹具。 这些可选择的机构可更适合使用于焊接承载纤维织物，因为焊接将帮助阻止 纤维织物在拉伸操作的应力下损坏。
扩展装置32被形成用来使夹具34a-d相对于浇模装置24而向内和向外 移动以有选择性地对纤维织物14实施拉伸。扩展装置32的设计和构造可因 应用不同而变化；然而，在所示实施例中，扩展装置32包括将每个夹具34a-d 的底座35a-d有效地连接到支撑结构(没有显示)上的多个拉伸液压缸46a-d。 结果，拉伸液压缸46a-d的伸展和缩回导致夹具34a-d相对于支撑结构运动。 该移动反过来导致纤维织物14的拉伸。如果需要，则每个夹具34a-d的底座 35a-d可以可滑动地安装在能够支撑和/或引导底座35a-d移动的轨(没有显示) 或其它相似结构。
在所示实施例中，拉伸装置20包括进行协作以从四侧同时拉伸纤维织物 14的四个夹具34a-d和四个拉伸液压缸46a-d。拉伸装置20还可被设计成从 较多或较少侧面拉伸纤维织物。例如，如果仅需要在一个方向上拉伸，则拉 伸装置20可仅包括位于纤维织物的相对两侧以同时在相反方向上拉伸纤维 织物的两个夹具。在一些应用中，可能仅一个夹具移动来施加期望的拉伸。 此外，在所示的实施例中，拉伸装置20包括沿着纤维织物的每侧的单个滑动 和夹具装置。如果需要，则可沿纤维织物的每侧来放置多个滑动和夹具装置 以允许沿着纤维织物(没有显示那)侧来改变拉伸量。
纤维织物保持装置
纤维织物保持装置22被设计成在浇模过程中有选择性地将拉伸纤维织 物14的至少一部分保持在拉伸状态下。现参考图4，纤维织物保持装置22 包括头50和一对保持液压缸52a-b。头50安装在移动浇模零件64的空腔63 中，它不干涉浇模装置24的移动。当拉伸装置20在拉伸位置时，头50的尺 寸从夹具34a-d向内部安装，所以头50不干涉夹具34a-d的操作。头50包括 在操作期间趋向于直接与纤维织物14结合的纤维织物表面51。在所示的实 施例中，纤维织物表面51在纤维织物14的整个区域内与纤维织物14结合以 由纤维织物保持装置22保持于拉伸状态下。或者，头50可被设计成仅与纤 维织物14的选择部分结合。例如，纤维织物表面51基本上可以是环状的以 将纤维织物14的圆形部分保持在拉伸状态下(没有显示)。
头50通过保持液压缸52a-b的操作而伸出和缩回。当伸出时，头50贴 着固定浇模零件62(在下面详细描述)的面夹住纤维织物14。保持液压缸52a-b 与头50和外部支撑结构(没有显示)相连。例如，每个保持液压缸52a-b的液 压缸体可被安装于支撑结构上，并且每个保持液压缸52a-b的杆可被安装于 头50上。在所示的实施例中，保持液压缸52a-b自由延伸穿过在浇模背板65 的开口。保持液压缸52a-b可由其它能够移动头50使其与纤维织物14结合 或使其与纤维织物14脱离结合的机构替换。
在所示的实施例中，纤维织物保持装置22通过贴着固定浇模零件62的 面夹住的纤维织物14来进行操作。保持装置22可有选择性地贴着其它结构 (没有显示)夹住纤维织物，如内含在浇模零件62里面或邻近固定浇模零件62 放置的压盘。另外的选择为，保持装置22可用销或其它结构来保持纤维织物 14而不是压缩。例如，头50可包括延展穿过纤维织物空隙(如在纤维织物的 交叉线之间的开口空间)的多个销(没有显示)。
浇模装置
当纤维织物14由纤维织物保持装置22而被保持在拉伸状态时，浇模装 置24被设计成将框架直接浇模到承载纤维织物14的外围。除了这里的描述， 浇模装置通常是传统的。现参考图5，浇模装置24通常包括固定浇模零件62 和移动浇模零件64。固定浇模零件62通常为传统的，并且基本上可被安装 到任何适合的支撑结构(没有显示)上。固定浇模零件62形成了在形状上对应 于框架12部分的轮廓80。
移动浇模零件64被安装用于与固定浇模零件62结合和与固定浇模零件 62脱离结合的交替移动。移动浇模零件64形成了在形状上对应于框架12部 分的轮廓82。在所示的实施例中，移动浇模零件64被安装到背板65上。所 示实施例的浇模装置24包括用来将移动浇模零件64移动以与固定浇模零件 62结合及与固定浇模零件62脱离结合的一对浇模液压缸72a-b。浇模液压缸 72a-b可被其它能够使移动浇模零件64移动的机构替换。如果需要，则可沿 着传统引导管(没有显示)来引导使移动浇模零件64的移动。
由上所述，移动浇模零件64形成了被设计成用来容纳纤维织物保持装置 22的头50的中央空腔63。移动浇模零件64形成了被设计成允许保持液压缸 52a-b自由延伸穿过背板65以与到头50结合(接合)的一对开口67a-b(见图 1)。在所示的实施例中，保持液压缸52a-b的杆延伸过开口67a-b，并且有效 地连接到头50上。
在所示的实施例中，当浇模装置24被闭合时，两个浇模零件62和64的 轮廓80和82被设计成相对接。当闭合时，轮廓80和82根据期望的框架12(见 图6G)的形状来协作地形成浇模空腔66。
浇模装置24也包括用来注射熔化的材料到浇模空腔66中的传统材料注 射装置(没有显示)。如图7A和7B所示，浇口86可位于固定浇模零件62上， 在那里它引导熔化的材料流向上进入浇模空腔66。注入口、流道和浇口可被 设计成仅从纤维织物一侧供应熔化的材料到浇模空腔(如从形成的框架12的 可视表面的浇模一侧)。仅在纤维织物14一侧进入浇模空腔66中的熔化材料 流将把纤维织物14推到浇模空腔66的相对侧。在使用承载纤维织物结构过 程中，该方法可被用于将纤维织物14推到不可见的(或将较看不见的)框架12 的表面。或者，注入口、流道和浇口可被设计成在纤维织物14的两侧供应熔 化材料到浇模空腔66中。控制熔化材料向浇模空腔66的供应可将浇模空腔 66的中心保持在纤维织物14附近，因此防止纤维织物14被推到框架12的 表面，在那里纤维织物14为可见。
操作
现在将联系图6A-6H来描述制造系统10的操作。为公开目的，将描述 制造系统10操作的单个循环。过程可按需要来进行重复以生产所需数量的承 载纤维织物结构。
为准备用于操作的系统10，浇模液压缸72a-b被缩回以使移动浇模零件 62从固定浇模零件64升起，并且保持液压缸52a-b被缩回以使头50从固定 浇模零件64升起。另外，通过使拉伸液压缸46a-d拉伸以使夹具34a-d相互 之间向内移动来使拉伸装置移动到装载位置。使夹具液压缸38a-d缩回以打 开夹具34a-d(见图6A)。
承载纤维织物14被装载到拉伸装置20上，例如，通过手动放置承载纤 维织物14，从而其外围边缘被放置在夹具头36a-d的作用范围内。纤维织物 14基本上可以是任何形式的承载纤维织物，包括合并在至少一个方向上延伸 的弹性线的无限承载纤维织物。选择纤维织物14的尺寸和形状，从而被拉伸 纤维织物14的自由边缘在浇模空腔66中终止，这在下文详细描述。在一些 应用中，期望纤维织物14的外围边缘的一个或多个部分在浇模空腔66的外 部终止。虽然纤维织物14被手动装载在所示的实施例中，但可使用多种传统 自动装载系统来将纤维织物14装载到拉伸装置20上。
在承载纤维织物14被装载后，使夹具液压缸38a-d延伸，从而引起夹具 头36a-d向下闭合到底座35a-d上(见图6B)。以这种方式，夹具34a-d夹在承 载纤维织物14的外围边缘上。当夹具34a-d被拉伸时，以足够的力闭合夹具 34a-d以维持对纤维织物14的保持。
在将夹具34a-d闭合后，拉伸装置被移向拉伸位置。更特别地，使拉伸 液压缸46a-d缩回适当的量以对纤维织物14施加期望的拉伸(见图6C)。确定 作用到纤维织物14上的拉伸量以作为完成品中期望的张力函数。
纤维织物保持装置22接着在拉伸的纤维织物上被闭合(见图6D)。保持液 压缸52a-b被扩展来驱动头50与拉伸的纤维织物14接触。由于保持的液压 缸52a-b被进一步延伸，头50向下推纤维织物14以同固定浇模零件62的表 面接合。以这种方式，纤维织物14夹在头50和固定浇模零件62之间。即使 在纤维织物14由拉伸装置20释放后，保持液压缸52a-b仍以足够的力被延 伸以将纤维织物14保持在拉伸状态。
一旦使头50延伸且纤维织物14紧靠固定浇模零件62的面而被固定地保 持，则使夹具液压缸38a-d缩回以打开夹具34a-d并释放纤维织物14的边缘(见 图6E)。确定纤维织物14的尺寸和形状，从而一旦夹具34a-d被释放则纤维 织物14的外围边缘在浇模空腔66中终止。
然后，拉伸装置20移动到图6F所示的缩回位置。特别是，拉伸液压缸 46a-d缩回足够的量来使夹具34a-d从移动浇模零件64的轨迹移动出。
在将夹具34a-d从移动浇模零件64的轨迹移出之后，浇模装置24移到 浇模位置。如图6G所示，使浇模液压缸72a-b延伸以将移动浇模零件64移 动到与固定浇模零件64接触之处，这就闭合了浇模装置24。一旦闭合，轮 廓80和82相互之间对齐以共同形成浇模空腔66。
在浇模装置24闭合后，将熔化的材料M引导进浇模空腔66以形成框架 12(见图6H)。如图7A所示，浇口86向上延伸到浇模空腔66中。通过浇口 86处于该位置中，被引导到浇模空腔66中的熔化材料M向上推纤维织物14 以使其与浇模空腔66的上表面接合。图7B显示了在浇模空腔66被熔化的材 料M填满后，纤维织物14贴在浇模空腔的上表面。
浇模装置24被给予充足的时间以用于熔化材料M硬化，并且接着打开 浇模装置24以释放框架12。因为承载纤维织物14的外围边缘在浇模空腔66 中终止，所以不需要从浇模的产品来剪除任何多余的材料。
通过上述内容可以看到，在不脱离本发明新概念的真实精神和范围下， 可以进行多种改动和变型。应当理解，相对于所示具体实施方式，不打算或 不应推断得出任何限制。本公开内容打算由所附权利要求来覆盖落入权利要 求范围内的所有这种改动。任何对于权利要求单个单元的参考，例如，使用 “一个”、“这个”或“所述”不可直译为限制单元为单个。