CN104884875B - 制备反射棱面的工具及反射棱面的制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于组装反射棱面的系统和工具，该反射棱面由支承件(1)和反射片(2)组成，该系统包括以下步骤：将由平坦刚性结构组成的工具(6)放置在水平位置处，该工具设置有用于对支承件和反射片进行支承的机构(9‑10)以及用于对支承件和反射片进行定中心的机构(11‑12)；将支承件(1)和反射片(2)顺次放置在工具(6)上，其中反射表面朝上；将粘合剂(3)施加在支承件(1)和反射片(2)之间；使粘合剂固化。

Description

制备反射棱面的工具及反射棱面的制备系统

技术领域

本发明涉及一种用于制备反射棱面的工具，所述反射棱面特别地能够应用作为中央塔太阳能热力发电站的日光反射装置的部件。

本发明还涉及所述反射棱面的制备系统。

本发明的工具和制备系统处于太阳热能领域中。

背景技术

棱面基本上包括框架和通常为平坦形的反射片(诸如，镜子)，所述框架向棱面提供必须的刚度，以确保光学性能。反射片通过粘合剂与框架相连。

用于将反射片胶合至框架以形成棱面的现有系统直接受棱面结构的制约，但是在胶合过程中大部分叠合是通过使反射表面“面朝下”地定位在使得所述反射表面具有预期形状(平坦或具有一定曲率)的表面上而实施。

在将棱面与冲压金属框架胶合的特定情况中，迄今为止，通过由管制成的金属工具而进行制备，随后进行机加工以获得镜表面所需的几何形状，所述金属工具布置成作为焊接在一起的大梁和横梁，聚酰胺堆积在所述金属工具上。

在借助于这种类型的工具制备棱面时，将镜“面朝下”地放置在聚酰胺块上。在将粘合剂应用于反射片的非反射侧上之后，将棱面的金属框架放置在粘合剂上，重力也帮助适应几何形状。在粘合剂固化所需的时间期间，反射片、粘合剂和冲压框架组件维持在工具中，在粘合剂固化之后释放棱面。

这种“面朝下”制备系统具有下列缺点：

－将金属框架放置在先前已经沉积于反射片的非反射侧上的粘合 剂上是由机械手实施的。在这个方法中，由于机械手在框架的离散点处施加的压力，框架因其低刚度而弹性变形，从而根据粘合剂的粘性，所述变形可能维持在框架中，使得棱面的反射表面具有不合需要的几何形状。

－在由机械手释放金属框架之后，金属框架由于重力而自由地漂浮在粘合剂之上，而没有任何装置将金属框架保持在合适位置处，从而在粘合剂开始固化期间当工具沿着自动生产线移动时，金属框架会移动。

－粘合剂珠的最终厚度不受到控制，从而可能存在粘合剂厚度较小的区域，而在其它区域中，框架并未通过重力而完全适应由工具所限定的几何形状，主要在棱面端部处，存在过大的粘合剂厚度或甚至不存在粘合剂。

－不能确保反射片的参考平面与由棱面的四个固定点所限定的平面之间的平行度，所述四个固定点将棱面安装在日光反射装置的主要结构上。

－工具被设计成用以在固化期间一个堆叠在另一个之上，从而由于工具所抵靠的表面缺乏平坦度而引起的可能形变或者由于组件总重量而引起的可能形变互相传递，而引起棱面发生这种不合需要且不受控制的形变。

－为了对反射表面进行最终尺寸控制，一旦粘合剂固化，则棱面必须释放并且倒转至工具外侧，这使得处理过程难以自动化。

发明内容

本发明的目的是消除前述问题，其使用工具，在棱面的制备过程中，首先将棱面框架放置在工具上，然后将反射片放置在框架上，其中反射表面朝上，从而防止框架经受不合需要的变形以及反射表面损坏的风险。

而且，本发明的制备系统允许对框架和反射片之间的相对定位、以及所应用的粘合剂的厚度进行控制。

根据本发明，用于制备反射棱面的工具包括刚性平坦结构，所述刚性平坦结构在其上表面处具有用于支承棱面的框架的支承件、用于反射片的支承件、用于棱面的框架的定中心装置以及用于反射片的定中心装置，而下表面具有突起，所述突起限定了用于所述刚性平坦结构的支承平面。

前述刚性平坦结构可以呈栅格形式，其由焊接在一起的金属矩形管大梁和横梁组成。该刚性平坦结构的下表面的突起可以包括位于栅格底部处的三个球形支承点，所述三个球形支承点将限定支承平面，以用于在棱面的制备过程中支承工具。

组成刚性平坦结构的栅格将具有用于通过致动器的开口，以用于在制备棱面的过程中提升棱面。

用于棱面的框架的支承件和用于反射片的支承件包括从平坦结构上表面突出的突起，限定了用于反射片的支承件的突起的高度大于限定了用于框架的支承件的突起的高度。在任何情况下，应当将所有的支承件定位成使得在棱面的制备过程期间，所有的支承件将框架和反射片的形变最小化。所讨论的突起可以由金属块体或聚酰胺块体组成，这将向金属框架和反射片提供独立的支承，对这些块体进行机加工以获得所需的几何形状和尺寸。

用于棱面框架的定中心装置从平坦结构的上表面的中间位置处突出并且可以包括两个突出部，所述两个突出部朝向棱面框架的数量相等的孔，以允许将所述框架在工具上定中心。

最后，反射片的定中心装置位于平坦结构的外周处以用作止动件，反射片的边沿将靠在所述止动件上，因而确保使反射片在工具上定中心。

构成工具的平坦结构的栅格还具有用于通过致动器的开口，以用于在制备棱面框架之后对其进行尺寸控制的过程期间提升棱面框架。

为了利用本发明的工具制备棱面，所述工具按照前述结构水平地布置，然后将棱面框架放置在工具上，其中棱面框架的用于反射片的支承表面向上。通过支承件和定中心装置，棱面框架正确的定位在工 具上。

接下来，在框架的上表面上施加粘合剂，棱面的反射片将支承在所述框架的上表面上。随后，将棱面的反射片放置在框架上，其中反射表面向上。反射片将搁置在工具的支承件上，并且与棱面框架之间将具有一间隙，所述间隙将对应于粘合剂珠所需的最终厚度。借助于工具的用于所述反射片的定中心装置而实现对反射片的正确定位。

随后，支承在工具上的棱面在受控的温度下进行粘合剂的固化处理。

最后，从工具上释放棱面并且将棱面仅支承在其界面点处，测量棱面的反射表面以最终从工具中抽出棱面，并且采取正确的保护措施而进行打包和存储。

所述制备系统可以在自动化设施中实施或者以完全手动的方法实施。

附图说明

各附图示出了根据本发明构造、并且仅作为非限制性示例提供的用于制备反射棱面的工具。

在各附图中：

图1是棱面的底平面视图。

图2是根据图1的切割线A－A获得的同一棱面的截面。

图3和4分别示出了用于制备图1和2中所示的棱面的工具的上部透视图和下部透视图。

图5是类似于图3的透视图，其中，棱面框架安装在工具上。

图6是类似于图5的透视图，其中，构成棱面的框架和反射片安装在本发明的工具上。

图7是图6中所示的组件的示意性截面，用于概念性地示出工具的不同元件以及棱面的各部件的布置方案。

具体实施方式

参考附图中所示的实施例的示例、根据以下说明，将更好地理解本发明的工具及其制备系统的结构、特征和优点。

图1和2示出的棱面包括框架1和反射片2。框架1由冲压金属片制成，反射片2通过粘合剂珠3而连接至所述框架，其中反射表面朝外。框架1具有用于将棱面连接至日光反射装置的结构的螺纹界面点4，框架还具有孔5，所述孔用于使框架1在本发明的工具中定中心，如下文所讨论的。

图3和4示出了用于制备图1和2中所示的棱面的工具6的上部透视图和下部透视图。

所述工具6包括栅格形的刚性平坦结构，其可以包括由焊接在一起的矩形截面金属管制成的大梁7和横梁8。所述刚性平坦结构在其上底部处具有由金属或聚酰胺制成的一系列块体、支承件或突起9和10，所述一系列块体、支承件或突起分别限定了用于棱面的框架1和反射片2的独立支承件，其中，限定了用于反射片的支承件的突起10的高度大于构成棱面框架的支承件的突起9的高度。这些支承件被机加工以获得所需的几何形状和高度。

工具6的平坦结构还在其上表面处具有形式为突出部、用于使得棱面的金属框架在工具上定中心的定中心装置11，以及优选由聚酰胺制成、用于使得棱面的反射片2在工具上定中心的定中心装置12，所述定中心装置12布置在工具6的结构的轮廓上。

如图4中所示，工具6在其下表面处设置有呈球形的三个支承点14，所述三个支承点限定了用于工具的支承平面。

最后，工具6的结构在其上表面和下表面之间设置有通路15，所述通路用于通过致动器，以用于在棱面框架1的尺寸控制阶段期间提升棱面框架，如下文所述。

基于焊接在一起的大梁7和横梁8的工具6的结构向组件提供了所必需的刚度，以将在制备棱面期间由于工具和棱面的重量所引起的形变最小化，同时将棱面的重量最小化，以易于在生产线中进行操作。只要确保了这个整体刚度，用于工具结构的其它材料和/或构造也是可 接受的。

焊接至工具6的结构底部的三个球形支承件14始终维持共平面，以允许支承工具，而不在棱面的组装和制备过程中、在粘合剂固化炉中将堆叠机或生产线的不规则性传递至工具，由此避免棱面在固化过程中变形。只要保证各支承点之间的共平面性，则使用四个支承点的结构也可以是有效的。

框架1和反射片2二者均支承在本发明的工具上，它们完全独立地靠在突起9和10上，所述突起由机加工成所需形状的金属、聚酰胺或任何其它聚合物材料制成的块体组成。适当地使突起9和10离散分布，以使得突起具有合适的数量和位置，从而在棱面的制备过程中，当框架1和反射片2搁置在支承件上时将所述框架和反射片的形变最小化。构成突起9和10的块体借助于任何类型的可移除或永久性的附接件(例如，基于连接元件，诸如螺钉、铆钉、粘合剂等)而固定至所述平坦结构。在块体中形成凹陷部，从而使得所述连接元件的头部不从块体的支承表面突出，因而不能刮伤或损害框架和/或反射片的保护性涂层。

可移除连接元件的优点在于，如果需要的话，在制备工具装置的初始阶段中，可以由垫片对构成突起9和10的块体的已加工侧部的高度进行调节。

为了制备棱面，棱面的框架1借助于通过冲压制备的各个臂部1’(图1和2)的外表面而搁置在突起9上。

在反射片2的情况中，反射片将通过非反射侧而搁置在高度更高的突起10上，反射部分保持仍然可见。

粘合剂珠3的标准厚度将由用于棱面的框架1的突起9和用于棱面的反射片2的突起10的表面之间的相对竖直距离而限定；所述相对竖直距离必须接近框架的平坦度公差值。这样，将存在框架1靠近反射片(低粘合厚度)的区域以及距离最大(高粘合厚度)的区域，这是使得粘合剂3在接近框架的所述平坦度公差值的厚度范围内具有密封能力和抵抗力所必须的。

为了确保框架1相对于反射片2进行定中心，存在布置于工具上的两个定中心装置11(如图3和4中所示)，所述两个定中心装置呈突出部形式、处于工具的对角地相对的两个角部处，形成在框架中的两个冲孔5(图1)装配在所述两个定中心装置中。

对框架进行的定中心还可以通过使用设置在框架上并且具有足够的尺寸质量的任何其它部件而实施。

为了对反射片2进行定中心，在工具6的外轮廓上具有侧部定中心装置12(图3)。这些定中心装置可以由聚酰胺或其它足够抗磨损的聚合物材料制成。

为了确保利用本发明的目的工具制备的最终棱面的尺寸质量，确实必须根据下文详述的处理过程的两个关键点而进行棱面的制备。

1-.在已经完成了工具6的结构的大梁7和横梁8的焊接操作之后，必须进行稳定化热处理以消除焊接部中的残余应力，从而焊接部不影响最终组件的尺寸。

2-.将利用适当的装配工具对突起9和10以及定中心装置11和12进行机加工，而无需在单个操作中相对于由工具的三个底部支承件14限定的参考平面而施加压力。这样，由于工具的刚度，工具的自然变形由于重力(尽管很微小)而抵消。

如果需要的话，可以对构成突起9和10的块体进行机加工以补偿变形，从而迫使棱面相对于标准值具有更为明显的曲率，其作为重力负载作用下其刚度的函数，从而一旦在固化之后从工具中抽出棱面时，棱面就具有所需的曲率。

胶合工具的结构的有效替代性方案是具有更轻的大梁和横梁、因而具有更低的刚度的结构，具有足够厚度的板机械地固定或焊接至所述结构以获得所必须的刚度，所述板的各侧部中的一个靠近栅格。继而，限定了用于反射片的突起10的块体连接至所述板。

随后，对板和块体进行机加工以获得所需的高度，板用作框架1的支承件，而块体用作反射片2的支承件。

这一替代性方案被认为是有效的，但是并非最优的，因为其需要 更多的材料和加工时间，这会导致工具的最终成本更高。

除了冲压金属之外，棱面中的胶合有反射片的框架1可以由其它材料制成并且可以具有不同的形状，例如，基于机械连接的、由加强或非加强聚合物材料等制成的轻型异形件，只要所述轻型异形件在其几何形状中具有足够的孔以允许通过足够的块体即可，所述块体用作反射片的支承件。

图7示意性地示出了将图1和2中的棱面的框架1和反射片2安装在本发明的工具中。

工具6搁置在限定其支承平面的下部球形块体14上。棱面框架1的臂部1’将搁置于突起9上，所述突起9从工具6的上表面突出，所述框架被定位成穿过定中心装置11。突起10也从工具6的上表面突出，反射片2搁置于所述突起10上、并且被定位成穿过定中心装置11。

如图1和2中所示，在优选的结构中，可以在自动化设施中借助于本发明的目标工具而制备具有冲压金属框架的棱面，但是所述工具的构思也可以推延至完全手动的处理过程中。下文描述自动化方法。

在自动生产线上进行制备过程，首先空的工具进入自动生产线的第一工位，已经预先从所述工具上释放了先前已经完工的棱面。

由驱动系统在连续运动中沿着生产线将工具推进至图3所示的位置处。当工具到达相应的工位时，自动系统(液压、气动或电机械的自动系统)提升工具，将工具从生产线的驱动系统中释放，并且将工具放置在工作位置处。

替代性的选择方案是在需要时启动和停止工具的驱动系统，避免需要通过提升工具来释放工具。

两种系统也都必须确保将工具正确地定位在各个工位处。

在第一工位中，由机械手(未示出)实施加载，其中借助于框架的冲孔5和工具的定中心装置11而将框架1定中心在工具6的图5中所示的位置处。

框架1通过其冲压臂部1’的下侧而支承在所有的相应突起9上。

在框架加载于工具上之前，已经在所述框架上进行预备表面清洁和准备操作以用于接收粘合剂，以及将框架的相应连接元件安装至日光反射装置的结构(螺纹部件)。

在已完成将框架1加载于工具6上之后，生产线的提升系统下降，将框架释放在驱动系统上，驱动系统将框架运送至第二工位。在设置于生产线中的每个工位中进行上述工具的提升和下降过程。

在第二工位中，将粘合剂3施加在金属框架1上。

在第三工位中，实施反射片2的加载(图6)，在反射片中，与框架中的操作类似，在生产线附近对反射片的非反射侧已经预先进行了表面清洁和准备操作。借助位于工具6的外周处的定中心装置12而使得该反射片相对于框架1是定中心的，并且所述反射片被支承在所有的相应突起10上(图3)。

在将反射片2胶合至框架1之后，工具6移动至生产线的第四工位，即固化区域。在粘合剂3所需的时间期间，工具通过其三个底部球形支承件14而维持处于该区域中并且处于受控的温度下，以获得足够强度来进行操作、而不经受永久变形。

在固化之后，工具移动至第五工位以进行尺寸控制，同样也是在受控的温度下进行的。提升系统(例如，气动、液压或任何其它类型的致动器)通过设置在工具的底侧上的通道15(图4)而到达棱面与日光反射装置连接的连接点4(图1)处，将所述棱面从其在工具6上的支承件上释放。在棱面支承于四个界面点4上的情况下，进行反射表面测量，在尺寸控制结束时将棱面再次下降至工具上，将工具移动至生产线的最后一个工位。

在生产线的第六工位、即最后工位中，将棱面从工具中抽出，并且采取正确的保护措施而进行打包，以准备运输。

上述棱面的制备系统和工具具有下列优点：

－当“面朝上”制备时，反射片的反射表面可见，由此能够进行完全自动化的尺寸控制，而无需抽出和翻转棱面。

－金属框架和反射片之间的相对定位始终受控，以阻止在固化期 间移动。

－鉴于上述情况，还对粘合厚度进行了控制，所述粘合厚度通过其密封剂性能而致使缓解主要是金属框架的平坦度公差的缺少。

－通过将框架和反射片二者支承在工具的机加工块体上，确保了反射片的参考平面与棱面的用于将棱面组装在日光反射装置上的四个界面点之间的平行。

本发明的目标工具的其它特征还可以推延至“面朝下”生产中，并且通过使得在胶合和固化过程期间所引起的棱面形变最小化，有利于明显地改进反射片表面的最终尺寸质量，所述其它特征如下：

－重量优化的焊接管的主要结构的弯曲刚度和扭转刚度较大。

－在仅三个点上进行支承，所述三个点始终维持共平面，而无论工具所定位的支承表面的不规则性如何，都不会引起工具的变形。

－在支承于上述支承件上而进行固化期间，每个工具独立地堆叠。

因而已描述的是，本发明一方面能够将反射片表面的尺寸质量改善至所预期水平，而另一方面使得包括尺寸控制的制备过程得以100％自动化。

Claims (5)

1.一种用于制备反射棱面的方法，所述反射棱面包括框架(1)以及通过粘合剂(3)连接至所述框架的反射片(2)，其特征在于，所述方法包括：

－将工具(6)布置在水平位置处，所述工具包括平坦的刚性结构，并且设置有用于对棱面的框架进行支承及定中心的机构以及用于对棱面的反射片进行支承及定中心的机构；

－通过所述用于对棱面的框架进行支承及定中心的机构，将棱面的框架(1)放置在工具(6)上，其中用于反射片(2)的支承表面朝上；

－在框架(1)的表面上施加粘合剂，棱面的反射片(2)将支承在所述框架的表面上；

－通过用于对棱面的反射片进行支承及定中心的机构，将棱面的反射片(2)定位在框架(1)上，其中反射表面朝上；

－使得棱面在受控的温度下进行粘合剂固化处理；

－从工具中抽离棱面，并且在棱面仅支承在棱面的界面点(4)的情况下对棱面的反射表面进行测量。

2.一种用于制备反射棱面的工具，所述反射棱面包括框架(1)以及通过粘合剂(3)连接至框架的反射片(2)，所述工具包括：

栅格形的刚性平坦结构，所述刚性平坦结构包含有大梁(7)和横梁(8)；

用于棱面的框架的定中心装置(11)，以及用于反射片的定中心装置(12)；

设置在工具(6)的下表面处并且限定了用于所述刚性平坦结构的支承平面的突起(14)；

其特征在于，所述工具(6)还包括：

从所述刚性平坦结构的上表面突出的用于支承棱面的框架(1)的突起(9)，

从所述刚性平坦结构的上表面突出的用于支承棱面的反射片(2)的突起(10)，所述用于支承棱面的反射片的突起(10)的高度大于所述用于支承棱面的框架(1)的突起(9)的高度。

3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述刚性平坦结构具有用于通过致动器的通道(15)，所述致动器提升棱面的框架。

4.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述用于棱面的框架的定中心装置(11)从所述刚性平坦结构的中间位置处突出，而所述用于反射片(2)的定中心装置(12)位于所述刚性平坦结构的外周处，以用作所述反射片的边沿的止动件。

5.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述工具(6)的下表面包括三个呈球形结构的突起，所述三个呈球形结构的突起限定了用于支承所述刚性平坦结构的平面。