CN102015262B - 带安装设备和构造层压件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特别是在航空和航天领域中的一种带安装设备(1；30)以及一种借助带安装设备(1；30)构造层压件(9)的方法。所述带安装设备(1；30)具有：沉积单元(1a)，用于沉积带(5)以构造层压件(9)；和激励单元(13；31)，待沉积的所述带(5)能够在其全部厚度(18)上借助该激励单元被直接且均匀地激励，从而被加热。所述激励单元被配置为超声波单元。

Description

带安装设备和构造层压件的方法

技术领域

本发明涉及特别是在航空和航天领域中的一种带铺设设备，并涉及一种利用带铺设设备构造层压件的方法。

背景技术

自动带铺设设备目前经常用于处理带，并能够在大面积上铺设带。在铺设过程中，根据所使用的带铺设设备的类型利用滑块或压力辊，利用相对低的压力将待铺设的带压到先前铺设的带上，通过这种方式待铺设的带轻微地粘附到先前铺设的带上。然而，该过程要求在待铺设的带或已被铺设的带中的模具系统(matrix system)有适当的粘性。该粘性可通过适度加热而增大。因此，在申请人的行业中，已经成为惯例的是引导通过对流来加热待铺设的带的热气流通过待铺设的带。

然而，已经发现，由于待铺设的带仅在其表面上受激励以进行加热，因此上述利用热气流的加热仅仅非常缓慢的发生，因而不能获得期望的铺设速度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供克服了上述缺点的一种改进的带铺设设备和一种改进的利用带铺设设备来构造层压件的方法。

该目的根据本发明通过具有如下特征的带铺设设备和/或具有如下特征的方法来实现。

一种特别是在航空和航天领域中的带铺设设备，包括：铺设装置，用于铺设带以构造层压件，所述铺设装置包括压力辊，待铺设的所述带能够利用所述压力辊被压到已被铺设的带上；和采用超声波装置的形式的激励装置，待铺设的所述带能够在其全部厚度上利用所述激励装置被直接且均匀地激励，从而被加热，所述激励装置整体式形成在所述压力辊中，并且所述激励装置包括多个激励单元，所述多个激励单元被布置为沿所述压力辊的周界分布。

一种特别是在航空和航天领域中的利用带铺设设备构造层压件的方法，包括如下步骤：将待铺设的带供应到铺设装置，所述铺设装置包括压力辊；利用采用超声波装置的形式的激励装置在待铺设的所述带的全部厚度上直接且均匀地激励待铺设的所述带，所述激励装置整体式形成在所述压力辊中，并且所述激励装置包括多个激励单元，所述多个激励单元被布置为沿所述压力辊的周界分布；以及利用所述铺设装置铺设待铺设的所述带以构造所述层压件。

因此，一种特别是在航空和航天领域中的带铺设设备被提供有铺设装置和激励装置。所述铺设装置被配置为适于铺设带以构造层压件。待铺设的所述带可在其全部厚度上利用所述激励装置被直接且均匀地激励，从而被加热。

进一步提供一种特别是在航空和航天领域中的利用带铺设设备来构造层压件的方法，该方法具有以下步骤。首先，待铺设的带被供应到铺设装置。随后，待铺设的所述带在其全部厚度上被激励装置直接且均匀地激励，从而被加热。接着，待铺设的所述带被所述铺设装置铺设以构造所述层压件。

本发明所基于的想法包括为全部待铺设的带提供激励，即在所述带的全部厚度上基本上直接且均匀地作用在待铺设的所述带的各部件上的激励，取代申请人已知的在待铺设的所述带的表面上的激励。以这种方式获得的加热与根据已知方法的在表面上的加热相比相对较快地发生。因此，可以在期望的高铺设速度下获得期望的待铺设的带的粘性。

本发明的有利的扩展方案和改进被提供在在此描述的优选实施例中。

本案中，“带”优选表示适于用带铺设设备铺设的任何类型的网状预浸渍材料，例如300毫米宽的预浸渍条带材料。本案中，“预浸渍材料”表示用模具(例如热固性模具或热塑性模具)浸渍(特别是预先浸渍)的粗纱、纤维编织织物和/或纤维组织。纤维编织织物或纤维组织的纤维特别为碳纤维。所述带优选地被布置在基体材料(特别是基纸)上。由于所述带被铺设以构造所述层压件，因此所述基体材料优选与所述带分离，所述基体材料利用所述带铺设设备的适当装置而被卷起。

本案中，“带铺设设备”优选还包括纤维安置设备。

根据本发明的带铺设设备的一优选扩展方案，所述铺设装置包括压力辊，待铺设的所述带可利用所述压力辊被压到已被铺设的带上和/或压到层压设备上，所述激励装置整体式形成在所述压力辊中。因此，所述激励装置形成在所述压力辊内部和/或形成为所述压力辊的部件。这导致非常紧凑的结构。可选择地，所述激励装置还可整体式形成在压力滑块中。整体式形成在所述压力辊中的所述激励装置当然还可以用于在激励并由此加热待铺设的所述带的同时激励并由此加热先前铺设的带。采用感应装置形式的相对大范围的激励装置将特别适于该目的。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，所述激励装置包括多个激励单元，所述多个激励单元被布置为沿所述压力辊的周界分布，且可以如下方式接线：随着所述压力辊旋转，只有布置在所述压力辊的周界的与待铺设的所述带相关联的区域中的激励单元被接通。因此，由于只有被布置为基本上处于待铺设的所述带的紧邻处且由此能够基本没有损失地激励待铺设的所述带的激励单元被接通，从而激励待铺设的所述带，因而所述激励装置可非常有效率地被操作。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，所述铺设装置包括压力辊，待铺设的所述带可利用所述压力辊被压到已被铺设的带上和/或压到层压设备上，所述激励装置和所述压力辊形成间隔，待铺设的所述带可被引导通过该间隔从而被激励。该激励装置可被提供为代替或增添到整体式形成在所述压力辊中的所述激励装置。该最后的选择具有的优点在于待铺设的所述带能从两侧受激励。将所述激励装置布置在所述压力辊外部具有的优点在于所述激励装置可被提供为相对于所述压力辊固定并相对于待铺设的所述带固定，这导致相对简单的结构。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，一另外的激励装置被提供，已被铺设的带可在其全部厚度上被该另外的激励装置直接且均匀地激励，从而被加热。这特别致力于加热已被铺设的带的多个层中的最上层。为了进一步改进待铺设的所述带在先前铺设的带上的粘附，所述先前铺设的带以及待铺设的所述带应被激励并由此被加热。以这种方式，待铺设的所述带和所述先前铺设的带二者都具有高粘性。如果待铺设的所述带与所述先前铺设的带随后例如利用所述压力辊被压到一起，则这导致待铺设的所述带与所述先前铺设的带的非常好的粘附。

根据所述带铺设设备的另外的优选扩展方案，当沿其移动方向观看时，所述另外的激励装置被布置在所述压力辊的后面，以激励所述已被铺设的带。以这种方式，可以以简单的方式确保所述先前铺设的带在与待铺设的所述带形成接触之前被激励并由此被加热。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，所述另外的激励装置整体式形成在滑块或辊中。这种类型的滑块或辊可以以简单的方式被引导经过所述先前铺设的带，这基本上使得所述另外的激励装置与所述先前铺设的带之间的直接接触成为可能，并且这相应地使得每单位时间的高能量(激励)导入成为可能。

根据另外的优选扩展方案，所述激励装置可被布置在所述压力辊内部，但不随所述压力辊旋转。这特别在所述激励装置采用感应装置形式的情况下是有利的。所述感应装置应被定向为朝向所述带的基本上与所述压力辊接触的部分和/或被定位在沿所述移动方向观看的所述辊的后面。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，待铺设的所述带和/或所述已被铺设的带在没有接触的情况下被激励。这可以防止所述激励装置或所述另外的激励装置被所述带中的模具污染。然而，如果可以的话，应在待铺设的所述带或已被铺设的带与所述激励装置和另外的激励装置之间提供最小的间隔，以最大化每单位时间导入的能量。

根据本发明的带铺设设备的另外的优选扩展方案，所述激励装置和/或所述另外的激励装置采用超声波装置和/或感应装置的形式。这使得在所述带的全部厚度上直接且均匀地激励所述带成为可能。专门的深度作用红外辐射器也是这种类型的应用的一种可能。

根据本发明的方法的另外的优选扩展方案，待铺设的所述带被铺设在所述已被铺设的带或层压设备上。由此带来的优点已在前文中描述。

根据本发明的方法的另外的优选扩展方案，在铺设待铺设的所述带之前，出于加热目的，所述已被铺设的带在其全部厚度上利用另外的激励装置被直接且均匀地激励。同样，由此带来的优点已在前文中描述。

根据本发明的方法的另外的优选扩展方案，待铺设的所述带和/或已被铺设的带通过超声波和/或使用可变磁场来激励。同样，由此带来的优点已在前文中描述。

附图说明

下文中，将结合附图通过实施例对本发明进行详细描述。

在附图中：

图1为根据本发明一优选实施例的带铺设设备的侧视图；

图2为图1的带铺设设备的压力辊的示意图A；

图3为沿图2中的线B-B截取的示意性的剖视图；以及

图4为根据本发明另外的优选实施例的带铺设设备的侧视图。

附图中，除非另外声明，相同的或功能相当的部件由相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1为根据本发明一优选实施例的带铺设设备1的侧视图。

带铺设设备1包括具有保持架2的铺设装置1a，保持架2例如被固定到吊机架机械臂(gantry robot)(未示出)的法兰3上。吊机架机械臂沿箭头3a所示的移动方向移动带铺设设备1。

铺设装置1a的压力辊4被提供为可旋转地安装在保持架2上，来自卷轴(未示出)的基纸5a上的压力辊带5在前侧通过偏转辊6被供应到压力辊4，偏转辊6也被提供为可旋转地安装在保持架2上。

具有基纸5a的带5部分地卷绕在压力辊4周围，基纸5a被布置在带5与压力辊4之间。带5在区域7中经由压力辊4被压到已被构造在层压设备8上的层压件9上。这导致带5粘附到层压件9上并由于带铺设设备1沿移动方向3a的移动而与基纸5a分离。

层压件9由带5的一个或更多个层组成。这些层逐步经由层压设备1构造，这些步骤开始于图1所示的方法状态。

基纸5a被卷绕到位于压力辊4后侧的辊10上。

压力辊4的旋转方向以及带5和支撑纸5a的传送方向在每种情况下作为示例在图1中用箭头示出。

为了确保改进带5与层压件9的粘附，层压件5至少在区域11中被激励以进行加热。区域11优选沿压力辊4的周界从区域7延伸到带5开始与压力辊4接触的区域12。根据图1所示的实施例，带5在区域11中的激励通过带铺设设备1的激励装置13实现，激励装置13在图1中仅示意性地被示出。

图2为图1的压力辊的示意图A。图3为沿图2中的线B-B截取的剖视图。

如图2所示，压力辊4在其大致环形壁14中包括多个径向延伸凹槽(作为示例由附图标记15表示)。激励单元16(例如超声焊极)被布置在这些凹槽15的每一个中。在图2和图3中，只有一个超声焊极作为示例被示出。

在区域11(见图1)中，超声焊极16的激励头17与基纸5A接触或与基纸5A形成最小的间隔。超声焊极16被控制装置(未示出)控制，使得只有当前布置在区域11(见图1)中的超声焊极16被接通以激励带5。由超声焊极16产生的超声波(例如其频率范围在20kHz到5MHz之间)致使带5加热。该加热在极短的时间内被提供在带5的由图1中的附图标记18表示的整个厚度上。这相当大地增加带5的粘性，因而带5在区域7(见图1)中良好地粘附到层压件9上。

图4为根据本发明另外的优选实施例的带铺设设备30的示意性侧视图。下文将只论述根据图4的带铺设设备30与图1的带铺设设备1之间的区别。

第一激励装置31和第二激励装置32被提供在带铺设设备30中。

第一激励装置31在功能上对应于激励装置13，但被布置在滑块33以内、压力辊4以外和沿移动方向3a观看时的压力辊4的后面。滑块33与压力辊4形成间隔34，带5与基纸5A一起被引导通过间隔34。

第二激励装置32优选也被整体式形成在滑块33中。第二激励设备32基本上在先前铺设的层压件9的全部厚度上直接且均匀地激励先前铺设的层压件9的最上层的带，以加热所述层压件。以这种方式，先前铺设的层压件9的粘性也可增大，因此待铺设的带5在区域7中与层压件9的粘附可进一步改进。

图1和图4中，相应的激励装置13或31和32的激励方向由多个箭头示出。第一和第二激励装置31、32可例如采用感应装置的形式，该感应装置生成可变磁场，从而相应地在带5中的纤维(特别是碳纤维)内引起电流。纤维的固有电阻相应地导致带5或层压件9被加热。

当然，根据图1和图4的实施例可被结合。

根据图1的实施例中的激励单元16也可以形成为感应单元。

虽然本发明借助优选实施例被描述，但并不限于此，而是能够以多种方式修改。

另外，应注意的是，“一”并不排除多个。应进一步注意的是，关于一个实施例描述的特征或步骤也可与其它实施例或扩展方案的其它特征或步骤结合使用。

本发明提供特别是在航空和航天领域中的一种带铺设设备和一种利用带铺设设备构造层压件的方法。该带铺设设备包括：用于铺设带以构造层压件的铺设装置；以及激励装置，待铺设的带可利用该激励装置被激励，从而在其全部厚度上被直接且均匀地加热。本发明所基于的想法包括对待铺设的带在其全部厚度上提供直接且均匀的激励，即在所述带的全部厚度上基本上直接且均匀地作用在待铺设的所述带的部件上的激励，取代申请人已知的在待铺设的带的表面上的激励。以这种方式获得的加热与根据已知方法通过对流获得的加热相比相对较快地发生。因此，可以在期望的高铺设速度下获得期望的待铺设的带的粘性。

附图标记清单

1、带铺设设备

1a、铺设装置

2、保持架

3、法兰

3a、移动方向

4、压力辊

5、带

5a、基纸

6、偏转辊

7、区域

8、层压设备

9、层压件

10、辊

11、区域

12、带

13、激励装置

14、壁

15、凹槽

16、超声焊极

17、激励头

18、厚度

30、带铺设设备

31、激励装置

32、激励装置

33、滑块

34、间隔

Claims (9)

1.一种特别是在航空和航天领域中的带铺设设备(1；30)，包括：

铺设装置(1a)，用于铺设带(5)以构造层压件(9)，所述铺设装置(1a)包括压力辊(4)，待铺设的所述带(5)能够利用所述压力辊(4)被压到已被铺设的带上；和

采用超声波装置的形式的激励装置，待铺设的所述带(5)能够在其全部厚度(18)上利用所述激励装置被直接且均匀地激励，从而被加热，所述激励装置整体式形成在所述压力辊(4)中，并且所述激励装置包括多个激励单元(16)，所述多个激励单元(16)被布置为沿所述压力辊(4)的周界分布。

2.根据权利要求1所述的带铺设设备，其特征在于，所述多个激励单元(16)能够以如下方式接线：随着所述压力辊(4)旋转，只有布置在所述压力辊(4)的所述周界的与待铺设的所述带(5)相关联的区域(11)中的激励单元(16)被接通。

3.根据权利要求1所述的带铺设设备，其特征在于，所述铺设装置(1a)包括压力辊(4)，待铺设的所述带(5)能够利用所述压力辊(4)被压到已被铺设的带上，所述激励装置和所述压力辊(4)形成间隔(34)，待铺设的所述带(5)能够被引导通过该间隔(34)从而被激励。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的带铺设设备，其特征在于，一另外的激励装置(32)被提供，已被铺设的带能够在其全部厚度上利用该另外的激励装置(32)被直接且均匀地激励，从而被加热。

5.根据权利要求4所述的带铺设设备，其特征在于，当沿其移动方向(3a)观看时，所述另外的激励装置(32)被布置在所述压力辊(4)的后面，以激励所述已被铺设的带。

6.根据权利要求4所述的带铺设设备，其特征在于，所述另外的激励装置(32)整体式形成在滑块(33)或辊中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的带铺设设备，其特征在于，待铺设的所述带(5)和/或所述已被铺设的带在没有接触的情况下被激励。

8.一种特别是在航空和航天领域中的利用带铺设设备(1；30)构造层压件(9)的方法，包括如下步骤：

将待铺设的带(5)供应到铺设装置(1a)，所述铺设装置(1a)包括压力辊(4)；

利用采用超声波装置的形式的激励装置在待铺设的所述带(5)的全部厚度上直接且均匀地激励待铺设的所述带(5)，所述激励装置整体式形成在所述压力辊(4)中，并且所述激励装置包括多个激励单元(16)，所述多个激励单元(16)被布置为沿所述压力辊(4)的周界分布；以及

利用所述铺设装置(1a)铺设待铺设的所述带(5)以构造所述层压件(9)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，待铺设的所述带(5)被铺设在已被铺设的带上，在铺设待铺设的所述带(5)之前，出于加热目的，所述已被铺设的带在其全部厚度(18)上利用另外的激励装置(32)被直接且均匀地激励。

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