CN103180126A - 施加纤维条带的铺放头 - Google Patents
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Abstract
一种用于施加纤维条带的由结构组件构成的铺放头，其产生将多个纤维条带(2)输送至施加区域(3)的路径，每个纤维条带(2)穿过驱动辊(5)和张力调节器(6)，而在施加区域(3)中，纤维条带(2)由包括一系列独立的单独辊(9)的压实系统(8)单独地压制，所述辊中的每一个设置有包括沿高度方向移动的系统和浮动系统的紧固装置。
Description
技术领域
本发明涉及借助于施加碳纤维条带、纤维玻璃条带或由其它类似纤维形成的条带的部件成形，提出用于以所述的功能施加纤维条带的铺放头，其具有优化工作功能和铺放表面适应性的特征。
背景技术
当前，诸如风能部门或者航空部门的部门中对于由纤维玻璃、碳纤维或其它类似纤维制成的大型部件的需求需要开发允许使制造所述部件的过程自动化以提高质量和生产力水平的机械。
从这种意义上来说，用于施加纤维条带的铺放头，像与本发明属于相同申请人的在Ingersol Milling Machine Company的专利US 4,696,707、CincinatiMilacon Inc的专利EP 0 333 010以及专利ES 9302506和ES 9402102中所描述的那些铺放头已经被研发。
所述的头施加纤维条带或者带条，在横向行进中相继地重复施加直至覆盖整个将要被成形的表面，为此，所施加的条带或者带条可以是宽的以便利用最少的穿行(操作)次数来覆盖整个施加表面，其具有这样的缺点，即，在修整以形成部件边缘的过程中发生过量的材料损耗；或者窄条带可以被使用以由此产生较少的材料损耗，但是相比之下需要更多的穿行次数，由此增长工作时间并降低了产量。
为了解决所述问题，用于施加多个纤维条带的铺放头，例如与本发明属于相同申请人的专利ES 200200524和ES 200401853的那些铺放头已经被研发，以使得在每次穿行中施加一系列窄纤维条带，所述条带一起确定了宽阔的施加区域，每个条带的供应均独立于其它的条带。
另一方面，在用于施加纤维条带的铺放头中弹性辊的使用是已知的，其能够缓解小的施加表面变形；并且允许在所施加的纤维条带上施加更大的压实压力的分段的施加辊也是已知的。
所述的系统对于平坦表面或者轻微弯曲表面以及在具有明显凸出弯曲的表面上是非常有效的，因为即使工作辊未能完全地接触施加表面，但是其中央部分确实接触所述表面，能够仅用带条宽度的一部分工作。然而，在具有明显凹度的表面上利用所述辊压实是不可能的，因为其足够的变形是不可能的。
发明内容
本发明提出用于施加多个纤维条带的铺放头，其中在高度上具有显著差别的施加表面的部段可以被同时地压实，而不会不利地影响压实过程，其允许纤维条带施加在平坦表面上以及具有广泛范围曲率的凸或凹的弯曲表面上。
本发明的这种铺放头包括设置为用于沿高度方向移动的组件，一系列纤维条带通过其被传递至施加表面，其中，设置有由多个短的、独立的单独辊构成的压实系统，所述辊在轴向相继连续地设置，每个辊通过包括由马达操作而沿高度方向移动的系统和由气缸构成的浮动补偿系统的紧固装置被支撑。
由此获得在施加区域中由压实系统的单独辊分别压制纤维条带的头，以使得组件可以通过竖直移动整个头而被移动至更接近于所述施加表面，并且所述辊被单独地布置在该区域上，其中，它们中的每一个需要通过沿高度方向移动每个辊的支撑件的系统来执行所述施加，从而在所述的区域中施加相应纤维条带的压实压力，而在应用每个辊的过程中可以通过浮动补偿系统来缓解施加表面的不规则性，其不会不利地影响所述压实。
所述压实系统的单独辊由在其中具有纵向孔的弹性材料制成，由此所述辊是更加有弹性的，以帮助一致地施加其压制的纤维条带。
此外，所述压实系统的单独辊在两个平行排中以交错的纵向分布方式设置，其允许施加非常窄的纤维条带，以使得它们在施加中相互横向地相切。
另一方面，在纤维条带穿过所述头至施加区域的路径中，相对于每个纤维条带的通路设置有与张力调节器结合的驱动辊，所述张力调节器包括用于相应纤维条带通路的辊，其与设有位置传感器的线性移置器相关联。
纤维条带张力的任何改变由此被张力调节器感知，其产生改变驱动辊速度的信号以恢复纤维条带的张力，并将其还原至设定值，完全一致地将纤维条带供给穿过所述头而被施加，并且由此实现用于调节供给而不猛拉或者给予所述条带过大张力的备用存储，其允许从大的卷盘供给纤维条带，可以计算出在每次施加中所需的纤维条带量或最小化在任何情况中所必须的卷盘更换。
综上所述，本发明的铺放头对于其所针对的施加纤维条带具有非常有利的特征，相对于已经应用于相同功能的已知铺放头来说获得了其自身独特的和优选的特征。
附图说明
图1示出本发明目的的铺放头的透视图，其处于穿入意图用该铺放头施加的纤维条带的打开位置。
图2为铺放头的前视剖视图，可以观察到纤维条带穿过该铺放头的路径。
图3为前排压实系统的单独辊组件的设置的放大细节的剖视图，沿高度方向移动所述辊的系统在最大上升位置。
图4为后排压实系统的单独辊组件的设置的放大细节的剖视图，沿高度方向移动所述辊的系统被向下布置。
图5为铺放头处于初始准备位置的图示，其与纤维条带的施加表面相隔离。
图6为铺放头移动至更接近于纤维条带施加表面的位置的图示。
图7为铺放头处于使压实系统适应于纤维条带施加表面的位置的图示。
图8为纤维条带张力控制系统的细节的视图，张力调节器的线性移置器处于中间位置。
图9为相同前述细节的视图，线性移置器处于末端位置。
图10为相同前述细节的视图，线性移置器处于相对的末端位置。
图11示出用于施加由本发明的铺放头提供的纤维条带的机器的透视图。
图12为前述附图的机器的侧视图，供给纤维条带的卷盘位于该侧。
具体实施方式
本发明的目的涉及意图用于施加玻璃纤维条带、碳纤维条带或者由其它类似纤维制成的条带的铺放头，用于通过利用纤维条带装衬叠加层的方式形成复合材料部件，特别是同时地施加多个窄纤维条带的类型，其利用所述铺放头的每次穿行来确定宽广的施加区域。
所提出的铺放头包括结构组件，其意图用于具有沿高度方向移动的能力的组件设备，包括：中央块1，通过其完成多个纤维条带2从上部至施加区域3的穿行；侧部块4，其可以向外旋转，将纤维条带2穿入使所述纤维条带穿行通过铺放头的路径中以被联接至所述中央块1。
每个纤维条带2通过铺放头的路径包括通过驱动辊5和通过张力调节器6的通路，以及通过旋转切割系统7至施加区域3末端的通路，其中，压实系统8在施加表面上单独地挤压每个纤维条带2。
所述压实系统8包括一系列轴向一致地独立布置的单独辊9，将要在施加表面上被单独压制的纤维条带2穿过每个所述辊。为了能够在铺放中施加相互横向相切的非常窄的纤维条带2，所述压实系统8的单独辊9在两个平行排中以交错的方式来设置，所述纤维条带2由通过铺放头的两个不同的路径区域被供给至那两排的单独辊9，如在图2中所观察到的。
在铺放头的组件设置中，所述压实系统8的每个单独辊9被结合在支撑件10中，所述支撑件10可以在高度方向移动并附连至气缸11，该气缸又通过螺母12与由旋转马达14操作的竖直轴13联接，如在图3和4中所观察到的。
气缸11被连接至气动系统，其通过自动控制器来调节以保持所述气缸11的活塞处于纵向路径的中间位置，具有位置传感器15，其检测所述活塞相对于所述中间位置的偏离并激活所述气动系统来恢复所述的中间位置。
因此，所述压实系统8的单独辊9具有将所述纤维条带2施加于施加表面上的三个竖直移动，使得开始于铺放头与工作表面16相隔离的准备位置，如在图5中所观察到的，通过移动该铺放头组件以使该铺放头组件被移动至更接近于工作表面16，从而使压实系统8以相应于所述表面的方式被布置为面向所述的工作表面16，如在图6中所观察到的，并且之后通过单独地竖直移动每个单独辊9，使所述压实系统8根据所述表面的构型而适应于工作表面16，如在图7中所观察到的。
所述铺放头由此可以用于完全有效地施加纤维条带2，甚至是在具有显著凹形形状的工作表面16上，因为每个单独辊9的单个的和独立的定位允许使压实系统8的组件以极其可变的方式适应于任何类型的平坦的或弯曲的形状。
在纤维条带2的施加中，每个单独辊9的支撑件的气缸11进一步执行补偿缓冲的功能，允许缓解工作表面16可能的不规则性，从而克服所述不规则性而不产生可能改变施加纤维条带2的一致性的突发事件。
所述单独辊9提供有弹性材料并且在其中具有纵向孔，如在图3和4中所观察到的，其中所述单独辊9为非常有弹性的，由此还帮助在其上执行铺放的工作表面16上一致地施加纤维条带2。
张力调节器6包括可以是任意类型的线性移置器17，其中结合有相应纤维条带2所穿过的辊18，所述线性移置器17具有位置传感器19，其检测所述线性移置器17相对于中间位置在一个方向或另一个方向上的移动。
因此，对于纤维条带2的特定张力，通过配衡所述张力调节器6使得所述张力相应于线性移置器17的中间位置，当相应的纤维条带2承受当其被供给至施加操作时的张力变化的时候，所述的变化由张力调节器6检测，其产生改变各自驱动辊5的旋转速度的信号以提高或降低纤维条带2的供给速度，从而恢复纤维条带的张力并使其恢复至设定值。
由此获得允许将纤维条带2以完全一致的方式供给至施加操作的调节，其防止了对于在工作表面16上获得恰当的压实有害的猛拉和过大的张力，线性移置器17确定了允许在压实系统8的调节、纤维条带2的切割等的过程中缓解纤维条带2的供给中的精确变化的存储。
所提出的铺放头由此可以使用于在如图11中所示的任意类型的工作表面16上施加纤维条带2的机器20中，将要被施加的纤维条带2由喂料卷盘21的组件供给，如在图12中观察到的，纤维条带2通过各自的张力调节梃杆22传递至相应卷盘21的出口。
高容量卷盘21由此可以被使用而不会影响纤维条带2的喂送，从而获得条带的一致铺放，所述卷盘2上纤维条带2的所需用量能够被计算以用于在每种情况中形成将要被制造的部件的全过程，以使得在形成将要被制造的部件的所述过程中不需要改变卷盘21，并且当其由于材料的所需用量而不可行的时候，喂料卷盘21的所需更换次数被最小化。
Claims (6)
1.一种用于施加纤维条带的铺放头，由意图被引入以沿高度方向移动的结构组件构成，其确定用于使多个纤维条带(2)从上部通至下部施加区域(3)的路径，其中，通过压实系统(8)将纤维条带(2)单独地压制到施加表面上，其特征在于，在朝向施加区域(3)的路径中，纤维条带(2)独立地穿过驱动辊(5)和控制驱动辊(5)的旋转速度的张力调节器(6)，而压实系统(8)包括一系列独立的单独辊(9)，所述单独辊将纤维条带(2)单独地压制在施加表面上，每个所述单独辊(9)设置有包括沿高度方向移动的系统和浮动系统的紧固装置。
2.根据权利要求1所述的用于施加纤维条带的铺放头，其特征在于，压实系统(8)的每个单独辊(9)的沿高度方向移动的系统包括竖直轴(13)，其由马达(14)操作并穿过附连至用以紧固所述单独辊(9)的紧固组件的螺母(12)。
3.根据权利要求1所述的用于施加纤维条带的铺放头，其特征在于，压实系统(8)的每个单独辊(9)的浮动系统包括气缸(11)，其连接至由自动控制器调节的气动系统，用以保持所述气缸(11)的活塞处于纵向路径的中间位置，具有通过气动系统激活的位置传感器(15)以当其发生偏离的时候恢复所述位置。
4.根据权利要求1所述的用于施加纤维条带的铺放头，其特征在于，每个纤维条带(2)的张力调节器(6)包括结合辊(18)的线性移置器(17)，相应的纤维条带(2)穿过所述辊(18)，所述线性移置器(17)具有检测其位置相对于中间位置的变化的位置传感器(19)，用以基于所检测到的变化来改变驱动辊(5)的速度，从而维持相应纤维条带(2)的张力处于设定值。
5.根据权利要求1所述的用于施加纤维条带的铺放头，其特征在于，压实系统(8)的单独辊(9)在两个平行排中以交错的方式设置，其允许施加相互横向相切的非常窄的纤维条带(2)。
6.根据权利要求1所述的用于施加纤维条带的铺放头，其特征在于，压实系统(8)的单独辊(9)由弹性材料制成并且在其中具有纵向孔。
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