DE102014016404B4

DE102014016404B4 - Tape laying machine

Info

Publication number: DE102014016404B4
Application number: DE102014016404.7A
Authority: DE
Inventors: Blagoj Samakoski; Samoil Samak
Original assignee: Tekon DOO
Current assignee: Tekon DOO
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: DE102014016404A1

Abstract

Mehrachsige Bandverlegeeinheit zum automatisierten Verlegen eines Verbundbandes (18.1) auf einer Arbeitsoberfläche zur Bildung von laminierten Strukturen auf der Arbeitsoberfläche, wobei die Bandverlegeeinheit umfasst:eine ein segmentiertes Schuhelement (44) umfassende Verbundbandverlegekopfanordnung (1), die mit Blick auf drei Linearachsen unter Steuerung durch ein Steuersystem (81) bewegbar ist; undeine Verdichtungswalze (45), die dafür ausgelegt ist, das auf die Arbeitsoberfläche aufgelegte Band zu verdichten, wobei die Verdichtungswalze (45) von einem Arm (69) gestützt wird, wobei der Arm (69) verschwenkbar mit der Verbundbandverlegekopfanordnung (1) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundbandverlegekopfanordnung (1) mit Blick auf drei Drehachsen bewegbar ist und des Weiteren einen Servomotor (65) umfasst, der dafür ausgelegt ist, den Arm (69) relativ zu der Verbundbandverlegekopfanordnung (1) zu verschwenken, wobei das segmentierte Schuhelement (44) unabhängig von der Verdichtungswalze (45) betreibbar ist.A multiaxial tape laying unit for automated laying of a composite tape (18.1) on a work surface to form laminated structures on the work surface, the tape laying unit comprising: a composite tape laying head assembly (1) comprising a segmented shoe element (44) which is controlled by three linear axes Control system (81) is movable; and a compacting roller (45) adapted to compact the belt laid on the work surface, the compacting roller (45) being supported by an arm (69), the arm (69) being pivotally connected to the composite belt laying head assembly (1) characterized in that the composite tape laying head assembly (1) is movable with respect to three axes of rotation and further comprises a servo motor (65) adapted to pivot the arm (69) relative to the composite tape laying head assembly (1), the segmented one Shoe element (44) independently of the compaction roller (45) is operable.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine mehrachsige Bandverlegeeinheit gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 oder 10. lnsbesondere wird ein Kopf mit Drehachsen zum automatisierten Verbundbandverlegen offenbart, wobei das Verbundband aus einem Verstärkungsmaterial besteht, das mit einer Polymer- oder Harzmatrix in einem gesteuerten Verhältnis vorimprägniert ist, zur Verwendung bei der Herstellung von Laminat und anderen Verbunderzeugnissen, die in der Luftfahrt, im Schiffbau und seit kurzem auch im Kraftfahrzeugbau verwendet werden.The invention relates to a multiaxial tape laying unit according to the preambles of claims 1, 7 or 10. In particular, a head for automated composite tape laying axes is disclosed wherein the composite tape is made of a reinforcing material preimpregnated with a polymer or resin matrix in a controlled ratio, for use in the manufacture of laminate and other composite products used in aerospace, shipbuilding and, more recently, in automotive engineering.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Köpfe aus dem Stand der Technik, so beispielsweise diejenigen aus den Offenbarungen in den Druckschriften EP 0 644 041 A1 , EP 0 680 818 A2 , US 5,314,563 A , US 4,750,965 A oder EP 1 097 799 A1 umfassen Bandverlegeverdichtungselemente, die eine verschieden segmentierte Struktur aufweisen, so beispielsweise ein Schuhelement, das beim Verlegen auf gekrümmten Oberflächen von Nutzen ist, an Oberflächenungenauigkeiten anpassbar und sehr wichtig beim Vermeiden von nachteiligen Folgen wie Luftblasen, Lücken, Überlappungen oder Falten ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird zum Erreichen der besten Bandverdichtung eine Verdichtungswalze zum Fertigstellen des Verlegeprozesses verwendet. Eine Verdichtungswalze (aber kein segmentiertes Schuhelement) ist auch aus der EP 2 433 784 A1 bekannt.Prior art heads, such as those of the disclosures in the references EP 0 644 041 A1 . EP 0 680 818 A2 . US 5,314,563 A . US 4,750,965 A or EP 1 097 799 A1 For example, tape-laying compacting members having a different segmented structure, such as a shoe member useful in routing on curved surfaces, are adaptable to surface imperfections and are very important in avoiding adverse consequences such as air bubbles, voids, overlaps or wrinkles. In some embodiments, to achieve the best belt compaction, a compaction roller is used to complete the laying process. A compaction roller (but no segmented shoe element) is also from the EP 2 433 784 A1 known.

Eine Anpassung der Segmente an eine andere Oberflächenkontur und andere Oberflächenungenauigkeiten wird dadurch erreicht, dass ein druckbeaufschlagtes Fluid direkt oder indirekt auf jedes Segment aufgebracht wird, um das Band mit einer geeigneten Verdichtungskraft auf die Oberfläche zu drücken, nachdem das Schuhelement angehoben worden ist, wobei der Verdichtungsprozess mit der Verdichtungswalze fortgesetzt wird.Adaptation of the segments to a different surface contour and other surface imperfections is accomplished by applying a pressurized fluid directly or indirectly to each segment to force the tape onto the surface with a suitable compressive force after the shoe member has been lifted, the Compression process continues with the compaction roller.

Die Druckschriften EP 1 097 799 A1 und US 5,314,563 A offenbarten Köpfe, die Verdichtungsmittel umfassen, die aus einem segmentierten Schuhelement zum zunächst erfolgenden Fixieren eines Verbundbandes auf einer Verlegeoberfläche und zum Beginnen des Verlegens und einer Verdichtungswalze zum Durchführen des Verdichtungsprozesses bestehen. Die Schuhelementsegmente sind alle zusammen unter dem Einfluss des druckbeaufschlagten Fluides, das auf das elastische Element wirkt, unabhängig bewegbar. Weitere Beispiele für Köpfe verfügen über keine zusätzliche Verdichtungswalze; stattdessen führt eine segmentierte Walze den gesamten Bandverdichtungsprozess durch, siehe beispielsweise US 4,750,965 A . Die Walzensegmente werden separat von Doppelluftzylindern gesteuert.The pamphlets EP 1 097 799 A1 and US 5,314,563 A disclosed heads comprising compacting means consisting of a segmented shoe element for first fixing a composite tape on a laying surface and for starting laying and a compacting roll for performing the compacting process. The shoe element segments are all independently movable under the influence of the pressurized fluid acting on the elastic element. Other examples of heads have no additional compaction roller; instead, a segmented roll performs the entire band compaction process, see for example US 4,750,965 A , The roll segments are controlled separately from double air cylinders.

Die Bewegungen des vorbeschriebenen Schuhelementes und der Verdichtungswalze werden durch ein geeignetes pneumatisches System ermöglicht, das jedoch die Bandverlegegenauigkeit beeinträchtigt und mehr Fehler erzeugt.The movements of the above-described shoe element and the compaction roller are made possible by a suitable pneumatic system, which, however, impairs the band-laying accuracy and generates more errors.

Einige Beispiele aus dem Stand der Technik beinhalten eine Verdichtungswalze, die mittels pneumatischer Zylinder angetrieben wird, wobei ein Kopfaufbau zusätzliche charakteristische Nockenmittel zum Steuern der Bewegung der Verdichtungswalze beinhaltet, wobei die Bewegung aus zwei kombinierten Wegen besteht, nämlich einer Rotation und einer Translation, jedoch ohne die Möglichkeit der Bereitstellung von verschiedenen Wegen.Some examples of the prior art include a compaction roller driven by pneumatic cylinders, a head assembly including additional characteristic cam means for controlling the movement of the compaction roller, the movement consisting of two combined paths, namely rotation and translation, but without the possibility of providing different ways.

Segmente eines Schuhelementes oder einer Walze sind unabhängig bewegbar, wodurch ungeachtet der verschiedenen Oberflächenkonturen und Ungenauigkeiten eine gleichmäßige Bandanpassung und Verdichtung ermöglicht wird.Segments of a shoe element or roller are independently movable, allowing for uniform belt adjustment and compression regardless of the various surface contours and inaccuracies.

Der Stand der Technik stellt eine Anordnung von Drehachsen bereit, die von zwei Drehachsen A und C mit der A-Achse als letztmontierter gebildet werden und gleichzeitig mit geeigneten Linearachsen arbeiten, wodurch eine Kopfverkippung und Drehung während des Bandverlegeprozesses ermöglicht wird. Während des Bandverlegeprozesses wird infolge des Auftretens einer Bandabweichung eine Anpassung mit Blick auf die C-Achse durchgeführt, wobei die Anpassung eine Versetzung der A-Achse bewirkt, die zusätzlich angepasst werden muss. Bei den erwähnten Beispielen aus dem Stand der Technik fällt die Drehmitte nicht mit dem Ablegepunkt des segmentierten Schuhs zusammen, wobei die Position der Drehachsen angepasst werden muss.The prior art provides an arrangement of axes of rotation that are of two axes of rotation A and C formed with the A-axis as the last assembled and at the same time working with suitable linear axes, whereby a Kopfverkippung and rotation during the band laying process is made possible. During the tape laying process, due to the occurrence of a tape deviation, an adjustment is made with respect to the C-axis, the adjustment causing a displacement of the A-axis, which must be additionally adjusted. In the mentioned examples of the prior art, the center of rotation does not coincide with the depositing point of the segmented shoe, wherein the position of the axes of rotation must be adjusted.

Des Weiteren sind Vorrichtungen mit drei Rotationsachsen bekannt. Zum Beispiel ist aus der EP 2 602 091 A2 eine Faserverlegemaschine bekannt, deren Verlegekopf um drei Achsen schwenkbar ist. Diese Achsen schneiden sich jedoch in zwei unterschiedlichen Punkten, von denen keiner in der Ablegeebene des Kopfes liegt, was die Steuerung während dem Verlegen erschwert. Der aus der FR 2 919 517 A1 bekannte Verlegekopf ist ebenfalls um drei Achsen rotierbar. Diese schneiden sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt, der jedoch ebenfalls außerhalb der Verlegeebene liegt. Gegenüber dem vorgenannten Dokument vereinfacht sich die Steuerung zwar etwas, erfordert jedoch immer noch bei der Anpassung der Rotationsposition um eine erste Achse die Berücksichtigung der rotatorischen und/oder linearen Positionierung in anderen Dimensionen.Furthermore, devices with three axes of rotation are known. For example, from the EP 2 602 091 A2 a fiber laying machine known, the laying head is pivotable about three axes. However, these axes intersect at two different points, none of which is in the plane of deposition of the head, which makes control difficult during installation. The from the FR 2 919 517 A1 known laying head is also rotatable about three axes. These intersect at a common point of intersection, which however also lies outside the laying plane. Compared to the above-mentioned document, although the control is somewhat simplified, it still requires consideration of the rotational and / or linear positioning in other dimensions when adjusting the rotational position about a first axis.

Die Druckschrift US 5,431,749 A beschreibt eine Lösung zum Verbessern einer adaptiven Steuerung, wobei ein Kopf bereitgestellt wird, der eine Drehanordnung aufweist, die von zwei Drehachsen A und C (mit der A-Achse als letztmontierter) gebildet wird, wobei der vorerwähnte Kopf zwei Teile beinhaltet und zusätzlich ein drehbares Schuhelement und eine Drehachse zum The publication US 5,431,749 A describes a solution for improving adaptive control wherein a head is provided having a rotating assembly formed by two pivot axes A and C (with the A-axis last mounted), the aforementioned head including two parts and additionally a rotatable one Shoe element and a rotation axis to

Verbinden der beiden vorgenannten Teile des Kopfes umfasst. Das erläuterte System versucht während des Prozesses des Steuerns eine Bandabweichung unter Verwendung der vorbeschriebenen zusätzlichen Achsen zu vermeiden, wobei dieses System jedoch übermäßig kompliziert und schwierig zu steuern ist.
Die Druckschrift EP 1 097 799 A1 offenbart eine Schneideeinheit, die von drei Achsen gebildet wird, wobei eine Drehachse von einem entsprechenden Motor bereitgestellt wird, sowie zwei Linearachsen, von denen die erste parallel zu dem Verbundband ist, wobei die Bewegung durch eine Gewindespindel ermöglicht wird, während die zweite senkrecht relativ zu dem Band ist, wobei die Bewegung mittels pneumatischer Zylinder ermöglicht wird. Beispiele aus dem Stand der Technik führen eine solche Bewegung durch, die senkrecht relativ zu dem Verbundband ist, und zwar mittels eines pneumatischen Zylinders, der nicht gesteuert werden kann, wodurch für ein genaues Hindurchtreten des Messers eine mechanische Grenze oder ein Anschlag sowie eine manuelle Messerkalibrierung verwendet werden. Das vorbeschriebene System erzeugt während der Bewegung Schwingungen und benötigt eine häufige Schneidekalibrierung, was Fehler infolge der Temperaturänderung und Fehler seitens eines Bedieners erzeugt, was wiederum zu einer verringerten Produktivität führt.Connecting the two aforementioned parts of the head comprises. The illustrated system attempts to avoid band deviation during the process of controlling using the above-described additional axes, but this system is overly complicated and difficult to control.
The publication EP 1 097 799 A1 discloses a cutting unit formed by three axes, one axis of rotation being provided by a corresponding motor, and two linear axes, the first being parallel to the composite band, allowing movement by a threaded spindle while the second is perpendicular relative to the belt is, wherein the movement is made possible by means of pneumatic cylinders. Prior art examples perform such movement that is perpendicular relative to the composite tape by means of a pneumatic cylinder that can not be controlled, thereby providing a mechanical limit or stop as well as manual knife calibration for accurately passing the knife be used. The above-described system generates vibrations during the movement and requires frequent cutting calibration, which generates errors due to the temperature change and errors on the part of an operator, which in turn leads to reduced productivity.

Die Bandverlegeköpfe, die aus den vorerwähnten Einheiten und Anordnungen bestehen, ermöglichen einen Bandauflegeprozess an geeigneten Arbeitsoberflächen.The tape laying heads, which consist of the aforementioned units and arrangements, enable a tape laying process on suitable work surfaces.

Aus der EP 2 433 785 A1 sowie aus der EP 2 772 348 A1 sind Verlegeköpfe für aus einzelnen Fasersträngen zusammengefügte Faserstrukturen bekannt. Da diese Faserstränge nicht auf einem Band zur Verfügung gestellt werden, ist hier auch keine Bandschneideeinheit vorgesehen. Dagegen offenbart die DE 10 2012 017 594 A1 einen Ablegekopf für auf einem Trägermaterial zur Verfügung gestelltes abzulegendes Material, dass vor dem Ablegen auch durch verschiedene Schneidvorrichtungen zugeschnitten werden kann. Es sind zudem Maßnahmen offenbart, die dazu dienen sollen, die Spannung des Bandes konstant zu halten. Es kann jedoch, wie im Folgenden mit Bezug auf die Erfindung noch näher erläutert werden wird, von Vorteil sein, an unterschiedlichen Stellen des Bandverlaufs unterschiedliche Spannungen vorzusehen.From the EP 2 433 785 A1 as well as from the EP 2 772 348 A1 Laying heads for fiber structures assembled from individual fiber strands are known. Since these fiber strands are not provided on a tape, no tape cutting unit is provided here. In contrast, the disclosed DE 10 2012 017 594 A1 a depositing head for material to be deposited provided on a carrier material, which can also be cut by various cutting devices before depositing. In addition, measures are disclosed which are intended to keep the tension of the belt constant. However, as will be explained in more detail below with reference to the invention, it may be advantageous to provide different voltages at different points in the band profile.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Bandverlegeeinheit.An object of the invention is to provide an improved tape laying unit.

Diese Aufgabe wird durch eine Bandverlegeeinheit mit den Merkmalen nach Ansprüchen 1, 7 oder 10 erreicht. Vorteilhafte Verbesserungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a tape laying unit having the features of claims 1, 7 or 10. Advantageous improvements are described in the respective dependent claims.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine mehrachsige Bandverlegeeinheit zum automatisierten Verlegen eines Verbundbandes auf einer Arbeitsoberfläche zur Bildung von laminierten Strukturen auf der Arbeitsoberfläche vorgesehen. Die Bandverlegeeheit umfasst eine ein segmentiertes Schuhelement umfassende Verbundbandverlegekopfanordnung, die mit Blick auf drei Linearachsen unter Steuerung durch ein Steuersystem bewegbar ist. Sie umfasst des Weiteren eine Verdichtungswalze, die dafür ausgelegt ist, das auf die Arbeitsoberfläche aufgelegte Band zu verdichten. Die Verdichtungswalze wird von einem Arm gestützt, wobei der Arm verschwenkbar mit der Verbundbandverlegekopfanordnung verbunden ist. Die mehrachsige Bandverlegeeinheit entsprechend der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundbandverlegekopfanordnung mit Blick auf drei Drehachsen bewegbar ist und des Weiteren einen Servomotor umfasst, der dafür ausgelegt ist, den Arm relativ zu der Verbundbandverlegekopfanordnung zu verschwenken, wobei das segmentierte Schuhelement unabhängig von der Verdichtungswalze betreibbar ist.
Die Länge des Armes kann vorzugsweise automatisch variabel anpassbar sein. Zu diesem Zweck kann der Arm einen Servozylinder zum Anpassen der Länge des Armes umfassen.According to a first aspect of the present invention, there is provided a multi-axis tape laying unit for automatically laying a composite tape on a work surface to form laminated structures on the work surface. The tape laying unit comprises a compound tape laying head assembly comprising a segmented shoe element which is movable with respect to three linear axes under the control of a control system. It further includes a compaction roller designed to compact the belt laid on the work surface. The compaction roller is supported by an arm, the arm being pivotally connected to the composite tape laying head assembly. The multiaxial tape laying unit according to the invention is characterized in that the composite tape laying head assembly is movable with three axes of rotation and further comprises a servomotor adapted to pivot the arm relative to the composite tape laying head assembly, the segmented shoe member being operable independently of the compacting roll is.
The length of the arm can preferably be automatically variably adjustable. For this purpose, the arm may comprise a servo cylinder for adjusting the length of the arm.

Vorteilhafterweise werden der Servomotor und der Servozylinder unabhängig gesteuert.Advantageously, the servomotor and the servo cylinder are independently controlled.

Es ist denkbar, dass die Bandverlegekopfanordnung des Weiteren ein segmentiertes Schuhelement umfasst, das eine Mehrzahl von identischen Segmenten aufweist, die unabhängig von Drei-Positionen-Luftzylindern steuerbar sind. Diese Ausgestaltung kann eine vorteilhafte Anpassung der Schuhelementbewegung an Arbeitsoberflächen mit komplizierten Konturen wie auch an verschiedene Bandbreiten und komplizierte Bandschnitte ermöglichen.It is contemplated that the tape laying head assembly further includes a segmented shoe element having a plurality of identical segments that are independently controllable by three-position air cylinders. This embodiment may allow an advantageous adaptation of the shoe element movement to work surfaces with complicated contours as well as to different bandwidths and complicated tape cuts.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung kann eine Führungsanordnung vorgesehen und dafür ausgelegt sein, eine Bewegung der Kopfanordnung um drei Drehachsen zu führen, wobei sich die drei Drehachsen an einem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden. Beinhalten können die drei Achsen beispielsweise eine A-Achse, die sich parallel zu einer Linie erstreckt, an der das Verbundband von einem Trägerband getrennt und auf die Arbeitsoberfläche aufgelegt wird, eine B-Achse, die sich parallel zu der aktuellen Verlegerichtung erstreckt, das heißt tangential zu dem Band an der Linie, an der das Verbundband auf die Arbeitsoberfläche aufgebracht wird, und eine C-Achse, die sich senkrecht zu der A-Achse wie auch der B-Achse erstreckt. Der Schnittpunkt kann ein zentraler Ablegepunkt sein, der an der vorerwähnten Bandauflegelinie befindlich ist, und zwar beispielsweise in gleichen Abständen zu den Rändern des Vollbreitenverbundbandes (Wie nachstehend noch beschrieben wird, kann das Band auch mit weniger als der Vollbreite aufgelegt werden).In a further variant of the invention, a guide arrangement may be provided and designed to guide a movement of the head assembly about three axes of rotation, wherein the three axes of rotation at a common Cut intersection. For example, the three axes may include an A axis that extends parallel to a line at which the composite tape is separated from a carrier tape and placed on the work surface, a B axis that extends parallel to the current laying direction, that is tangent to the tape at the line where the composite tape is applied to the work surface and a C-axis extending perpendicular to the A-axis as well as the B-axis. The point of intersection may be a central depositing point located at the aforesaid banding line, for example equidistant from the edges of the full width composite band (as will be described below, the band may also be laid at less than full width).

Die Erfindung betrifft zudem eine mehrachsige Bandverlegeeinheit zum automatisierten Verlegen von auf einem Trägerband aufgelegten Verbundbändern auf einer Arbeitsoberfläche zur Bildung von laminierten Strukturen auf der Arbeitsoberfläche. Die Bandverlegeeinheit entsprechend der Erfindung umfasst eine Verbundbandverlegekopfanordnung, die mit Blick auf drei Linear- und drei Drehachsen unter Steuerung durch ein Steuersystem bewegbar ist. Sie beinhaltet des Weiteren Transportwalzen, die zum Führen des Verbundbandes und/oder des Trägerbandes ausgelegt sind. Die Transportwalzen sind motorbetrieben und derart steuerbar, dass verschiedene Segmente des Verbundbandes und/oder des Trägerbandes verschiedene Spannungen aufweisen. Dabei weist ein erstes Segment, das eine Zone vor einer Bandschneideeinheit bedeckt, eine höhere Spannung auf als ein zweites Segment, das eine Zone nach der Bandschneideeinheit bedeckt. Das Trägerband kann beispielsweise ein Deckpapier (backing paper) sein. Es kann auch ein beliebiges geeignetes Material verwendet werden.The invention also relates to a multiaxial tape laying unit for automated laying of composite tapes laid on a carrier tape on a work surface to form laminated structures on the work surface. The tape laying unit according to the invention comprises a composite tape laying head assembly which is movable with respect to three linear and three rotary axes under the control of a control system. It further includes transport rollers, which are designed to guide the composite strip and / or the carrier tape. The transport rollers are motor driven and controllable such that different segments of the composite band and / or the carrier tape have different voltages. In this case, a first segment, which covers a zone in front of a ribbon cutting unit, a higher voltage than a second segment, which covers a zone after the tape cutting unit. The carrier tape may be, for example, a backing paper. Any suitable material may also be used.

Es ist vorteilhaft, wenn die Transportwalzen motorbetrieben sind. Vorzugsweise sind die Servomotoren zum Antreiben der Walzen vorgesehen.It is advantageous if the transport rollers are motorized. Preferably, the servomotors are provided for driving the rollers.

Vorteilhafterweise umfasst die mehrachsige Bandverlegeeinheit des Weiteren eine Führungsanordnung, die dafür ausgelegt ist, eine Bewegung der Kopfanordnung um drei Drehachsen zu führen, wobei sich die drei Drehachsen an einem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden.Advantageously, the multiaxial tape laying unit further comprises a guide arrangement adapted to guide a movement of the head assembly about three axes of rotation, wherein the three axes of rotation intersect at a common point of intersection.

Die Erfindung betrifft zudem eine mehrachsige Bandverlegeeinheit zum automatisierten Verlegen eines Verbundbandes auf einer Arbeitsoberfläche zur Bildung von laminierten Strukturen auf der Arbeitsoberfläche. Die mehrachsige Bandverlegeeinheit umfasst eine Verbundbandverlegekopfanordnung, die mit Blick auf drei Linear- und drei Drehachsen unter Steuerung durch ein Steuersystem bewegbar ist. Sie umfasst zudem eine Führungsanordnung, die dafür ausgelegt ist, eine Bewegung der Kopfanordnung um drei Drehachsen zu führen. Die mehrachsige Bandverlegeeinheit entsprechend der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die drei Drehachsen an einem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden.The invention also relates to a multiaxial tape laying unit for automated laying of a composite tape on a work surface to form laminated structures on the work surface. The multiaxial tape laying unit includes a composite tape laying head assembly that is movable with respect to three linear and three rotary axes under the control of a control system. It also includes a guide assembly adapted to guide movement of the head assembly about three axes of rotation. The multiaxial tape laying unit according to the invention is characterized in that the three axes of rotation intersect at a common point of intersection.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante umfasst die Bandverlegekopfanordnung des Weiteren ein segmentiertes Schuhelement, das eine Mehrzahl von identischen Segmenten aufweist, die von Drei-Positionen-Luftzylindern unabhängig steuerbar sind.In a further advantageous variant, the band laying head assembly further comprises a segmented shoe element having a plurality of identical segments which are independently controllable by three-position air cylinders.

Die mehrachsige Bandverlegeeinheit kann des Weiteren eine Verdichtungswalze umfassen, die dafür ausgelegt ist, das auf der Arbeitsoberfläche aufgelegte Verbundband zu verdichten, wobei die Verdichtungswalze von einem Arm gestützt wird, wobei der Arm verschwenkbar mit der Verbundbandverlegekopfanordnung verbunden ist. Sie kann des Weiteren einen Servomotor beinhalten, der dafür ausgelegt ist, den Arm relativ zu der Verbundbandverlegekopfanordnung zu verschwenken.The multiaxial tape laying unit may further comprise a compaction roller adapted to compact the composite tape laid on the work surface, the compaction roller being supported by an arm, the arm being pivotally connected to the composite tape laying head assembly. It may further include a servo motor configured to pivot the arm relative to the composite tape laying head assembly.

Vorteilhafterweise kann das Verbundband auf einem Trägerband, so beispielsweise einem Deckpapier, zugeleitet werden, und es kann die Bandverlegekopfanordnung des Weiteren Transportwalzen beinhalten, die dafür ausgelegt sind, das Verbundband und/oder das Trägerband zu führen. Die Transportwalzen können zudem derart steuerbar sein, dass verschiedene Segmente des Verbundbandes und/oder des Trägerbandes verschiedene Spannungen aufweisen.
Die Transportwalzen können motorbetrieben sein. Vorzugsweise sind Servomotoren zum Antreiben der Transportwalzen vorgesehen.Advantageously, the composite tape may be fed on a carrier tape, such as a cover paper, and the tape laying head assembly may further include transport rollers adapted to guide the composite tape and / or the carrier tape. The transport rollers may also be controllable such that different segments of the composite band and / or the carrier tape have different voltages.
The transport rollers can be motorized. Preferably, servomotors are provided for driving the transport rollers.

Bei wieder einer anderen Variante der Erfindung kann die Bandverlegekopfanordnung des Weiteren eine Schneideeinheit umfassen, die zwei drehbare Ultraschallmesser umfasst, die um eine Drehachse und entlang zweier Linearachsen bewegbar sind. Eine der Linearachsen kann sich senkrecht relativ zu dem Band erstrecken, wobei die Bewegung entlang der Achse während des Hindurchtretens des Messers durch das Verbundband servogesteuert werden kann.In yet another variation of the invention, the tape laying head assembly may further comprise a cutting unit comprising two rotatable ultrasonic blades movable about a rotational axis and along two linear axes. One of the linear axes may extend perpendicularly relative to the band, wherein the movement along the axis may be servo-controlled during passage of the knife through the composite band.

Vorteilhafterweise kann die Schneideeinheit des Weiteren einen Sensor umfassen, der dafür ausgelegt ist, eine Messerposition zu erfassen und eine automatische Kalibrierung bereitzustellen.Advantageously, the cutting unit may further comprise a sensor configured to detect a blade position and to provide automatic calibration.

Die Verbundbandverlegekopfanordnung kann einen Bandverlegewinkel von 40° zwischen dem Vorderende des Kopfes und der Arbeitsoberfläche bilden. Der Bandverlegewinkel kann das Bandverlegen auf konkaven Oberflächen vereinfachen, wodurch der Auflegebereich des Kopfes vergrößert wird. Die Bandverlegekopfanordnung kann beispielsweise um die A-Achse, wie vorstehend beschrieben ist, um 40° in jeder von einer ersten Vorwärtsrichtung und einer zweiten Umkehrrichtung aus einer Neutralposition heraus drehbar sein.The composite tape laying head assembly can form a tape laying angle of 40 ° between the front of the head and the work surface. The tape laying angle can simplify tape laying on concave surfaces, thereby increasing the laying area of the head becomes. For example, the tape laying head assembly may be rotatable about the A axis as described above by 40 ° in each of a first forward direction and a second reverse direction from a neutral position.

Wie ausgeführt worden ist, kann die Führungsanordnung eine Drehung um drei Drehachsen A, B und C bereitstellen, nämlich eine Drehung, ein Seitenverkippen und ein Frontalerkippen der Bandverlegekopfanordnung, wodurch eine Kopfdrehung ermöglicht wird, wobei die Drehmitte an demselben Ablegepunkt des Schuhelementes befindlich ist, wodurch ermöglicht wird, dass das Kopfseiten- und Frontverkippen nur durch eine Drehung ohne Bewegung entlang irgendeiner der Linearachsen ermöglicht wird.As has been stated, the guide assembly can rotate about three axes of rotation A . B and C provide, namely, a rotation, a Seitenverkippen and a frontal tipping the tape laying head assembly, whereby a head rotation is possible, wherein the center of rotation is located at the same Ablegepunkt of the shoe element, thereby allowing the Kopfseiten- and Frontverkippen only by a rotation without movement along any of Linear axes is possible.

Die Strukturen der Führungsanordnung, die eine Bewegung um die C-Achse ermöglichen, können die letztmontierten sein, das heißt, sie werden gedreht, wenn der Kopf um die A-Achse und die B-Achse gedreht wird. Hierdurch kann eine Bewegung der Bandverlegekopfanordnung derart gesteuert werden, dass sich die C-Achse durchweg während des Verlegeprozesses senkrecht zu der Arbeitsoberfläche erstreckt. Auf diese Weise können Abweichungen zwischen dem natürlichen und dem programmierten Weg durch eine schnelle C-Achsen-Anpassung ohne Anpassung der anderen Drehachsen ausgeglichen werden. Damit kann die adaptive Steuerung verbessert werden, und es können nachteilige Effekte vermieden werden.The structures of the guide assembly that allow movement about the C-axis may be the last-mounted, that is, they are rotated as the head is rotated about the A-axis and the B-axis. This allows movement of the tape laying head assembly to be controlled such that the C axis extends throughout the laying process perpendicular to the work surface. In this way, deviations between the natural and the programmed path can be compensated by a fast C-axis adjustment without adaptation of the other axes of rotation. Thus, the adaptive control can be improved, and adverse effects can be avoided.

Jedes beliebige Merkmal, das in einem der vorhergehenden Absätze beschrieben wird, kann gemeinsam mit anderen oder auch unabhängig einen erfinderischen Beitrag zum Stand der Technik leisten. Infolgedessen kann eine herkömmliche mehrachsige Bandverlegeeinheit, die durch eines oder mehrere dieser Merkmale verbessert wird, eine weitere Erfindung darstellen, die von der vorliegenden Offenbarung mit umfasst ist.Any feature described in any of the preceding paragraphs may, together with others or independently, make an inventive contribution to the art. As a result, a conventional multi-axis tape laying unit that is improved by one or more of these features may represent another invention encompassed by the present disclosure.

Im Folgenden werden nichtbeschränkende Beispiele von Merkmalskombinationen entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.Non-limiting examples of feature combinations according to the present invention will now be described.

Die vorliegende Erfindung stellt einen neuen Bandverlegekopf und eine Drehachsenanordnung mit vorteilhaften Strukturmerkmalen bereit, die zum Verlegeprozess beitragen. Entsprechend der Erfindung besteht der Kopf aus einem segmentierten Schuhelement und einer Verdichtungswalze, die unabhängig durch ein Steuersystem gekoppelt sind, wobei das Schuhelement durch den Servozylinder nach oben und nach unten angetrieben wird, während die Verdichtungswalze durch die Kombination aus dem Servomotor zur Drehung und dem Servozylinder zur Translation betätigt wird.The present invention provides a novel tape laying head and rotary axis assembly having advantageous structural features that contribute to the laying process. According to the invention, the head consists of a segmented shoe element and a compaction roller independently coupled by a control system, the shoe element being driven up and down by the servo cylinder, while the compaction roller is driven by the combination of the servo motor for rotation and the servo cylinder is operated for translation.

Das segmentierte Schuhelement umfasst eine Mehrzahl von Segmenten, die unabhängig bewegbar sind und durch Drei-Positionen-Luftzylinder gesteuert werden, die direkt mit jedem Segment gekoppelt sind, um ein anpassbares Schuhelement entsprechend der Bandbreite, der Oberflächenkontur und den Oberflächenungenauigkeiten zu ermöglichen. Das anpassbare Schuhelement ermöglicht zudem verschiedene Arten von Vorgehensweisen beim Bandverlegen in Abhängigkeit von komplizierten Schnitten durch das Verbundband. Beim Bandverlegeprozess ist mit Ausnahme des Schuhelementes beim Verlegeprozess eine Verdichtungswalze beinhaltet, die dann arbeitet, wenn das Schuhelement zurückgezogen ist, um den Bandverlegeprozess zu beenden. Es ist wichtig anzumerken, dass der Walzenweg in Abhängigkeit von der Walzenverlegeoberfläche gesteuert und angepasst wird, wodurch ein Verlegen auf Oberflächen mit variierenden Konturen und Krümmungsradien ermöglicht wird.The segmented shoe element includes a plurality of segments that are independently movable and controlled by three-position air cylinders coupled directly to each segment to allow for an adjustable shoe element according to the belt width, surface contour, and surface imperfections. The conformable shoe element also allows for different types of tape laying procedures depending on complicated cuts through the composite tape. In the tape laying process, with the exception of the shoe element in the laying process, a compaction roller is included which operates when the shoe element is retracted to complete the tape laying process. It is important to note that the roller path is controlled and adjusted depending on the roller laying surface, thereby allowing laying on surfaces with varying contours and radii of curvature.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht gesteuerte Segmentbewegungen, indem Drei-Positionen-Luftzylinder eingeführt werden, die direkt mit jedem Segment verbunden sind, um eine inkrementelle Steuerung des Schuhelementes zu ermöglichen, wodurch ein Bandverlegen auf konkaven und konvexen Arbeitsoberflächen, ein Verlegen von Bändern mit verschiedenen Breiten mittels desselben Schuhelementes, ein Anpassen des Schuhelementes an Oberflächen mit verschiedenen Konturen und Oberflächenungenauigkeiten und ein Verlegen von Bahnen mit komplizierten Schnitten ermöglicht werden.The present invention allows for controlled segment movements by introducing three-position air cylinders directly connected to each segment to allow incremental control of the shoe element, thus allowing banding on concave and convex work surfaces, laying of bands of different widths the same shoe element, an adaptation of the shoe element to surfaces with different contours and surface inaccuracies and laying of tracks with complicated cuts are made possible.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verdichtungseinheit, ein Schuhelement und eine Verdichtungswalze bereit, die vereinfachte Verdichtungseinheitsbewegungen ermöglichen. Das betrachtete Schuhelement ist direkt mit dem servogesteuerten Zylinder verbunden, der an dem Kopfgehäuse montiert ist, um eine nach oben gerichtete (inaktive) und eine nach unten gerichtete (aktive) Bewegung des Schuhelements zu ermöglichen, die vereinfacht und synchronisiert ist und mit hoher Genauigkeit gesteuert wird.The present invention provides a compaction unit, a shoe element, and a compaction roller that facilitate simplified compaction unit movements. The considered shoe element is directly connected to the servo-controlled cylinder, which is mounted on the head housing to allow an upward (inactive) and a downward (active) movement of the shoe element, which is simplified and synchronized and controlled with high accuracy becomes.

Die Verdichtungswalze ist zudem direkt mit den beiden Servozylindern verbunden, die direkt an dem Kopfgehäuse montiert sind. Die erwähnten Servozylinder sind mit dem Servomotor durch zwei Wellen verbunden, wobei der Servomotor eine gesteuerte Verkippung in einer aktiven oder inaktiven Position der Verdichtungswalze ermöglicht, wobei die Verkippung der Verdichtungswalze durch Position und Druckkraft gesteuert wird. Die Bewegung der Verdichtungswalze ist eine Kombination aus einer Verkippung und einer Linearbewegung, wobei die beiden genannten Servozylinder eine Linearbewegung der Verdichtungswalze ermöglichen, wobei die Verdichtungswalze mit den Servozylindern durch Verdichtungswalzenhebel gekoppelt ist. Mit den erwähnten servogesteuerten Zylindern wird eine gesteuerte Bewegung der Verdichtungswalze durch Position und Druckkraft ermöglicht, wodurch eine geeignete Verdichtungskraft auf die Arbeitsoberfläche einwirkt und zudem die Möglichkeit des Bereitstellens von verschiedenen Bewegungswegen der Verdichtungswalze in Abhängigkeit von der Arbeitsoberfläche eröffnet wird. Bei der vorliegenden Erfindung kann während des Bandverlegeprozesses eine Druckkraft gegen das Verbundband mit dem vorerwähnten Servomotor und den Servozylindern gesteuert werden.The compaction roller is also directly connected to the two servo cylinders, which are mounted directly on the head housing. The mentioned servo cylinders are connected to the servo motor by two shafts, the servo motor allowing a controlled tilting in an active or inactive position of the compaction roller, the tilting of the compaction roller being controlled by position and pressure force. The movement of the compaction roller is a combination of a tilting and a linear movement, wherein the two said servo-cylinders allow a linear movement of the compaction roller, wherein the compaction roller with the servo-cylinders through Compression roller lever is coupled. With the mentioned servo-controlled cylinders, a controlled movement of the compaction roller is made possible by position and pressure force, whereby an appropriate compaction force acts on the working surface and also the possibility of providing different movement paths of the compaction roller in dependence on the working surface is opened. In the present invention, during the tape laying process, a pressing force against the composite tape with the aforementioned servomotor and servo cylinders can be controlled.

Die vorerwähnte servogesteuerte Bewegung der Verdichtungseinheit bietet einen synchronisierten Betrieb der Verdichtungswalze und des Schuhelementes, was eine hohe Genauigkeit während des Bandverlegens ermöglicht, wodurch das Auftreten von nachteiligen Folgen wie Lücken, Überlappungen, Luftblasen und dergleichen mehr vermieden wird. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist mit dem Kopfverlegewinkel von ±40° verbunden. Der vorgenannte hohe Wert des Verlegewinkels bietet Möglichkeiten zum Verlegen auf konkaven Oberflächen, wobei dieser Vorteil im Wesentlichen den Auflegebereich des Kopfes vergrößert.The aforesaid servo-controlled movement of the compacting unit provides synchronized operation of the compacting roller and the shoe element, which allows high accuracy during tape laying, thereby avoiding the occurrence of adverse consequences such as voids, overlaps, air bubbles and the like. Another important feature is the head angle of ± 40 °. The aforementioned high value of the laying angle offers possibilities for laying on concave surfaces, this advantage substantially increasing the laying area of the head.

Der vorgeschlagene Kopf umfasst zudem des Weiteren motorbetriebene Transportwalzen, über die das Verbundband läuft, wobei die eine an dem Hauptkopfrahmen in dem ersten Kopfsegment zwischen der Zuleithaspel und der Schneideeinheit montiert ist, während zwei weitere in dem zweiten Kopfsegment zwischen der Schneideeinheit und dem Schuhelement befindlich sind, wodurch eine unterschiedliche Bandspannung und die Steuerung der Spannung in dem Verbundband in beiden Kopfsegmenten ermöglicht werden.The proposed head further comprises motorized transport rollers over which the composite belt passes, one mounted to the main head frame in the first head segment between the supply reel and the cutting unit, while two others are located in the second head segment between the cutting unit and the shoe element whereby a different tape tension and the control of the tension in the composite tape in both head segments are made possible.

Demgegenüber umfasst der Kopf eine Schneideeinheit, die von zwei drehbaren Schneidemechanismen mit Ultraschallmessern gebildet wird, wo eine senkrechte Achse relativ zu dem Verbundband servogesteuert wird, wodurch eine Messerbewegung mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.On the other hand, the head comprises a cutting unit constituted by two rotary cutting mechanisms with ultrasonic knives, where a vertical axis is servo-controlled relative to the composite belt, thereby enabling a knife movement with high accuracy.

Daher umfasst die Schneideeinheit entsprechend der Erfindung Linearcodierer und Sensoren, die mit der vorerwähnten senkrechten servogesteuerten Messerbewegung die Genauigkeit während des Schneideprozesses verbessern und eine automatisierte Messerkalibrierung bereitstellen, wodurch das Auftreten von Fehlern vermieden und infolgedessen die Produktivität verbessert wird.Therefore, the cutting unit according to the invention comprises linear encoders and sensors which, with the aforementioned vertical servo-controlled knife movement, improve the accuracy during the cutting process and provide automated knife calibration, thereby avoiding the occurrence of errors and, as a result, improving productivity.

Eine weitere wichtige Eigenschaft entsprechend der Erfindung ist die Anordnung der Drehachsenanordnung, die eine Kopfdrehung und Verkippung während des Bandverlegeprozesses ermöglicht.Another important feature of the invention is the arrangement of the rotary axis assembly that allows for head rotation and tilt during the tape laying process.

Die Erfindung ermöglicht die Anordnung von drei Drehachsen A, B und C, wobei die C-Achse die letztmontierte Drehachse ist, wodurch eine Verbesserung der adaptiven Steuerung ermöglicht wird, was Fehleranpassungen mit Blick auf die C-Achse ermöglicht, wodurch eine Bandabweichung während des Verlegeprozesses verhindert wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine zusätzliche Drehachse bereit, die als B-Achse bezeichnet wird, die zuerst an der Z-Achse montiert wird, wodurch ein Bandverlegen auf geneigten Oberflächen möglich wird. Einer der wichtigsten Vorteile entsprechend der Achsenanordnung besteht darin, dass alle Drehachsen dieselbe Drehmitte am Schuhelementablagepunkt aufweisen.The invention enables the arrangement of three axes of rotation A . B and C wherein the C-axis is the last mounted axis of rotation, thereby enabling an improvement in adaptive control, allowing for C-axis error adjustments, thereby preventing tape deviation during the laying process. The present invention provides an additional axis of rotation, referred to as the B-axis, which is first mounted on the Z-axis, allowing tape laying on sloped surfaces. One of the most important advantages in accordance with the axle arrangement is that all axes of rotation have the same center of rotation at the shoe element storage point.

Mit den vorgenannten Verbesserungen erhält man einen Kopf zum automatisierten Bandverlegen, der die Verlegefähigkeit, die Produktivität und die Genauigkeit infolge desjenigen Umstandes deutlich verbessert, dass Linearachsen (X, Y oder Z) nicht ausgeglichen werden, um den Kopf in der Richtung des Auflegens zu platzieren, wodurch nachteilige Folgen wie Schwingungen während des Verlegeprozesses und infolgedessen eine Bandabweichung vermieden werden. The above improvements provide a head for automated tape laying that significantly improves the laying ability, productivity and accuracy due to the fact that linear axes (X, Y or Z) are not balanced to place the head in the direction of lay-up , whereby adverse consequences such as vibrations during the laying process and consequently a band deviation are avoided.

Figurenlistelist of figures

1 Figure 3 is a left side perspective view of a head and pivot axes illustrating a delivery reel and a backup reel.
2 Figure 11 is a perspective right side view of a head and pivot axes illustrating a tape alignment unit.
3 Figure 11 is a left side view of a head and a rotary axis assembly, and a front view of an A-axis curved carrier illustrating a head frontal tilt.
4 Figure 11 is a rear elevational view of a head and a rotary axis assembly, and a front view of a B-axis curved carrier for illustrating a head side tilt.
5 is a left side view of a head with designated segments of a different voltage (segment 1 and segment 2 ).
6 Fig. 16 is a fragmentary enlarged cross-sectional view of a composite tape and a cover paper.
7 is a front view of a tape laying head.
8th is a fragmentary enlarged view of a cutting unit.
9 is a partial sectional view of an ultrasonic cutter and a suitable sensor for automatic knife calibration.
10 is a front view of a segmented shoe element.
11 is a side view of a segmented shoe element.
12 FIG. 10 is a fragmentary enlarged cross-sectional view of a segmented shoe element. FIG.
13 Figure 4 is a fragmentary enlarged cross-sectional view of a segmented shoe element suitable for a different bandwidth by retracting the segments.
14 Figure 4 is a fragmentary enlarged cross-sectional view of a segmented shoe element suitable for a different bandwidth of 50, 75, 100 and 150 mm.
15 is a pictorial representation of complicated cuts made by one ultrasonic cutter (a) and two ultrasonic cutters (b).
16 is a pictorial representation of a method of laying tracks with a complicated cut and of suitable phases of said laying method.
17 is a pictorial representation of a tape laying process on the work surface with angled edges.
18 is a pictorial representation of a tape laying process on laminates with certain thicknesses and angled edges.
19 is a pictorial representation of laying tracks with complicated cuts, starting and ending with the segmented shoe element (a) and starting with the segmented shoe element and ending with the compacting roller (b).
20 is a front view of a compaction roller assembly.
21 Fig. 10 is a side view of a head for showing the tape laying on inclined surfaces and a compaction roller path only by rotation.
21-1 presents phases of a band compaction process with explanation in 21 represents.
22 Fig. 10 is a side view of a head illustrating a tape laying on flat surfaces and a compaction roller path combining rotation and translation.
22-1 presents phases of a band compaction process with explanation in 22 represents.
23 illustrates a tape-laying angle between a head face and a laying surface, with tape laying on concave surfaces.
24 schematically shows a control system of the invention and its connections to other components.

Detailbeschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung umfasst einen Kopf und eine Drehachsenanordnung (1 und 2) zum Verbundbandverlegen, was detailliert beschrieben werden wird. Ein Bandverlegekopf 1 hängt von einer Gerüstmontierung herab und zeichnet sich durch sechs Bewegungsachsen aus, nämlich drei Translationen X, Y, Z und drei Drehachsen A, B und C, wobei die Kopfanordnung 1 direkt mit der Führungsanordnung (oder Anordnung für Drehbewegungen) 2 durch einen C-Achsen-Flansch 13 verbunden ist. Die Führungsanordnung (oder Drehanordnung) 2 umfasst zwei gekrümmte Träger, wobei der erste gekrümmte Träger 3 direkt mit der Z-Achse durch die Platte 61 verbunden ist, der zweite gekrümmte Träger 4 bewegbar mit dem ersten gekrümmten Träger 3 verbunden ist und der Hauptachsenrahmen 5 bewegbar mit dem zweiten Träger 4 verbunden ist. Der erste gekrümmte Träger 3 umfasst Schienen 6 und eine Zahnstangen-Ritzel-Anordnung 7, die unter Verwendung von zwei Motoren 8 eine B-Achsen-Bewegung oder Drehbewegung des gekrümmten Trägers 4 in Kopplung mit dem vorgenanntem Kopf um die Y-Achse (Z-X-Ebene) ermöglichen. Der zweite Träger 4 wie auch der erste Träger 3 umfasst Schienen 9 und eine Zahnstangen-Ritzel-Anordnung 10, die unter Verwendung von zwei Motoren 11 eine A-Achsen-Bewegung oder Drehbewegung des Rahmens 5 um die X-Achse (Y-Z-Ebene) ermöglichen. Der Rahmen 5 umfasst eine Drehanordnung 12, die mit dem Kopf 1 durch einen Flansch 13 verbunden ist, wodurch eine C-Achsen-Bewegung unter Verwendung von zwei Motoren 14 ermöglicht wird, das heißt, der Kopf dreht sich um die vertikale Z-Achse.The present invention comprises a head and a rotary axis arrangement ( 1 and 2 ) to the composite tape, which will be described in detail. A tape laying head 1 depends on a scaffold mount and is characterized by six axes of motion, namely three translations X . Y . Z and three axes of rotation A . B and C , wherein the head assembly 1 directly with the guide arrangement (or arrangement for rotary movements) 2 through a C-axis flange 13 connected is. The guide arrangement (or rotation arrangement) 2 includes two curved beams, wherein the first curved beam 3 directly with the Z-axis through the plate 61 connected, the second curved support 4 movable with the first curved support 3 is connected and the main axis frame 5 movable with the second carrier 4 connected is. The first curved beam 3 includes rails 6 and a rack and pinion assembly 7 using two motors 8th a B-axis movement or rotational movement of the curved carrier 4 in coupling with the aforesaid head around the Y-axis (ZX-plane). The second carrier 4 as well as the first carrier 3 includes rails 9 and a rack and pinion assembly 10 using two motors 11 an A-axis movement or rotation of the frame 5 to enable the X-axis (YZ-plane). The frame 5 includes a rotating assembly 12 that with your head 1 through a flange 13 connected, creating a C-axis motion using two motors 14 is possible, that is, the head rotates about the vertical Z-axis.

Die Bewegungen des Kopfes, insbesondere der Betrieb der Motoren, werden von einem Steuersystem 81 gesteuert, das schematisch in 24 dargestellt ist.The movements of the head, especially the operation of the engines, are controlled by a control system 81 controlled, which is schematically in 24 is shown.

Bandverlegeformen und Arbeitsoberflächen, die dieselbe Form aufweisen, können nicht absolut identisch hergestellt werden. Es sind gewisse Unterschiede untereinander vorhanden, wobei die Unterschiede einen anderen Bandverlegeweg (natürlicher Weg) gegenüber dem Bandverlegeweg (programmierter Weg) erzeugen, der durch das Programm definiert wird, das den Bandverlegeprozess steuert. Die Bandabweichung tritt auf, wenn der natürliche Weg nicht zu dem programmierten Weg passt, was Lücken, Überlappungen, Falten und dergleichen mehr während des Bandverlegeprozesses bewirkt. Um die vorerwähnten nachteiligen Konsequenzen zu vermeiden, sind häufige Anpassungen der C-Achsen-Bewegung erforderlich.Tape laying molds and work surfaces that have the same shape can not be made absolutely identical. There are some differences between each other, with the differences producing a different track laying path (natural path) to the track laying path (programmed path) defined by the program that controls the tape laying process. The band deviation occurs when the natural path does not match the programmed path, leaving gaps, overlaps, wrinkles, and the like during the tape laying process. To avoid the aforementioned detrimental consequences, frequent adjustments to C-axis motion are required.

Aus diesem Grunde stellt die vorliegende Erfindung ein Ausführungsbeispiel mit einer anderen Anordnung der Drehanordnung bereit, die drei Drehachsen umfasst, nämlich A, B und C, wobei die C-Achse die letztmontierte ist, wodurch eine direkte Anpassung mit Blick auf die C-Achse ohne Änderung der Positionen der beiden anderen Drehachsen ermöglicht wird, wodurch eine hohe Bandverlegegenauigkeit und eine qualitativ höherwertige adaptive Steuerung ermöglicht werden.For this reason, the present invention provides an embodiment with another arrangement of the rotary assembly comprising three axes of rotation, namely A . B and C wherein the C-axis is the last-mounted, allowing direct adjustment with respect to the C-axis without changing the positions of the other two axes of rotation, thereby enabling high tape-laying accuracy and higher-quality adaptive control.

Die C-Achsen-Anpassung wird unter Verwendung von optischen Sensoren 74 erreicht, die auf einer Bandführungsplatte 75 montiert sind und Verbundbandkanten und eine Bandkantenabweichung erfassen. Erfassen die genannten Sensoren 74 eine Bandabweichung, so senden sie ein geeignetes elektrisches Signal an die C-Achsen-Servosteuerung, die eine direkte Anpassung mit Blick auf die C-Achse vornimmt, wodurch das Auftreten von Lücken, Überlappungen, Falten und dergleichen mehr vermieden wird.The C-axis adjustment is done using optical sensors 74 achieved on a tape guide plate 75 are mounted and detect composite tape edges and a band edge deviation. Capture the mentioned sensors 74 a band deviation, they send a suitable electrical signal to the C-axis servo control, which makes a direct adjustment with respect to the C-axis, whereby the occurrence of gaps, overlaps, wrinkles and the like is avoided.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen umfasst das bevorzugte Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung zusätzlich die vorgenannte B-Achse, die in 4 gezeigt ist, was ein Bandverlegen auf geneigten Oberflächen von bis zu ±30° ermöglicht. Wie in 3 und in 4 gezeigt ist, ist eine Eigenschaft dieses Ausführungsbeispiels die Drehmitte, die an demselben Ablegepunkt 15 unabhängig davon befindlich ist, welche Drehachse aktiv ist, wodurch dann, wenn alle drei Drehachsen in Funktion sind, die genannte Drehmitte an demselben Ablegepunkt 15 verbleibt. 3 und 4 beschreiben eine A-Achsen- und eine B-Achsen-Bewegung entsprechend den drei charakteristischen Positionen von -30° (3a; 4a), 0° (3b; 4b) und 30° (3c; 4c), was eindeutig zeigt, dass alle drei Drehachsen dieselbe Drehmitte aufweisen, die an dem Ablegepunkt 15 befindlich ist.In contrast to conventional systems, the preferred embodiment according to the invention additionally comprises the aforementioned B-axis, which in 4 is shown, which allows a tape laying on inclined surfaces of up to ± 30 °. As in 3 and in 4 is a feature of this embodiment, the center of rotation, at the same Ablegepunkt 15 regardless of which axis of rotation is active, whereby, when all three axes of rotation are in operation, said center of rotation at the same Ablegepunkt 15 remains. 3 and 4 describe an A-axis and a B-axis movement corresponding to the three characteristic positions of -30 ° ( 3a ; 4a) . 0 ° ( 3b ; 4b) and 30 ° ( 3c ; 4c) , which clearly shows that all three axes of rotation have the same center of rotation at the point of deposition 15 is located.

Die vorbeschriebene Eigenschaft ermöglicht ein Frontal- und Seitenkopfverkippen nur mit einer Drehachsenbewegung und ohne Bewegung der X-, Y- und Z-Achsen, wodurch die Produktivität verbessert wird und eine flexiblere Bewegung der gesamten Maschine ermöglicht wird. Der vorgeschlagene Kopf umfasst entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Kopplungsplatte 17, die das Kopfgehäuse 16 und den Hauptachsenrahmen 5 durch eine Mehrzahl von Bolzen 28 verbindet, wodurch eine A- und C-Achsen-Kopfbewegung ermöglicht wird. Das Verbundband 18, das aus dem Verbundband 18.1 und dem Deckpapier 18.2 besteht, wickelt sich während des Verlegeprozesses von der Zuleithaspel 19 ab, die an einem Spulenhalter 20 montiert ist, der mit dem Kopfgehäuse 16 durch eine Ausrichtvorrichtung 21 zur Bandausrichtung gekoppelt ist.The above feature enables frontal and side head tilting with only one axis of rotation movement and no movement of the X, Y and Z axes, thereby improving productivity and enabling more flexible movement of the entire machine. The proposed head according to the present invention comprises a coupling plate 17 that the head housing 16 and the main axis frame 5 by a plurality of bolts 28 connects, allowing A- and C-axis head movement. The composite tape 18 that from the composite tape 18.1 and the cover paper 18.2 consists, winds during the laying process of Zuleithaspel 19 off, attached to a coil holder 20 is mounted, with the head housing 16 through an alignment device 21 coupled to the band alignment.

Das Verbundband ist nicht perfekt auf die Spule gewickelt, wodurch eine Bandabweichung auftritt, die zur Vermeidung des Auftretens von Lücken oder Überlappungen während des Bandverlegens angepasst werden sollte, weshalb die genannte Ausrichtvorrichtung 21 als geeignete Lösung zum Überwinden dieses Phänomens verwendet wird. Die Ausrichtvorrichtung 21 umfasst zwei dreieckige Platten, eine erste Ausrichtplatte 21.1 ist bewegbar mit dem Kopfgehäuse 16 durch drei zylindrische Schienen 22 gekoppelt und zudem mit einer zweiten Ausrichtplatte 21.2 gekoppelt, die an dem Kopfgehäuse 16 durch drei Halter 23 fixiert ist. An der zweiten Ausrichtplatte 21.2 ist ein Motor 24 montiert, der mit der ersten Ausrichtplatte 21.1 durch eine Gewindespindel 25 gekoppelt ist, was eine Bewegung der Platte 21.2 zusammen mit dem Spulenhalter 20 ermöglicht, wodurch eine axiale Bewegung der Zuleithaspel 19 ermöglicht wird und wodurch zusammen mit einem Rückkopplungssensor (nicht gezeigt) Bandausrichtungen oder eine Zentrierung ermöglicht werden. Der Spulenhalter 20 für die Zuleithaspel 19 wird von einem Motor 26 angetrieben, der an dem Kopfgehäuse 16 durch einen Flansch (nicht gezeigt) montiert ist, wodurch eine Regulierung der Bandspannung ermöglicht wird, die für das passende Bandverlegen wesentlich ist. Aus diesem Grund zeichnet sich, wie in 5 gezeigt ist, der vorgenannte Kopf durch ein erstes und eine zweites Segment, die mit S1 und S2 bezeichnet sind, mit jeweils einer anderen Spannung aus, wobei mittels motorbetriebener Walzen eine andere und geeignete Spannung in jedem Segment bereitgestellt wird. Das erste Segment S1 bedeckt die Zone vor der Bandschneideeinheit 30, wo eine hohe Bandspannung bereitgestellt werden sollte, um Fehler während des Schneidens zu verhindern, wobei dies durch eine motorbetriebene Transportwalze (oder einfach Walze 27) bewerkstelligt wird, die an dem Kopfgehäuse 16 in Kopplung mit dem Motor 29 montiert ist, wodurch die vorgenannte geeignete Spannung in dem ersten Segment S1 bereitgestellt und gesteuert wird.The composite tape is not perfectly wound on the spool, causing a tape deviation that should be adjusted to avoid the occurrence of gaps or overlaps during tape laying, which is why the aforementioned alignment device 21 is used as a suitable solution to overcome this phenomenon. The alignment device 21 includes two triangular plates, a first alignment plate 21.1 is movable with the head housing 16 through three cylindrical rails 22 coupled and also with a second alignment plate 21.2 coupled to the head housing 16 through three holders 23 is fixed. At the second alignment plate 21.2 is an engine 24 mounted, with the first alignment plate 21.1 by a threaded spindle 25 coupled, causing a movement of the plate 21.2 together with the bobbin holder 20 allowing, whereby an axial movement of Zuleithaspel 19 permitting band alignments or centering together with a feedback sensor (not shown). The coil holder 20 for the Zuleithaspel 19 is from a motor 26 driven on the head housing 16 is mounted by a flange (not shown) which allows for regulation of the belt tension which is essential for proper belt laying. For this reason, as in 5 is shown, the aforementioned head by a first and a second segment with S1 and S2 are each designated with a different voltage, wherein means of motor-driven rollers another and suitable voltage is provided in each segment. The first segment S1 covers the zone in front of the tape cutting unit 30 where a high belt tension should be provided to prevent errors during cutting, by a motorized transport roller (or simply roller 27 ), which is attached to the head housing 16 in coupling with the engine 29 is mounted, whereby the aforementioned suitable voltage in the first segment S1 is provided and controlled.

Das zweite Segment S2 bedeckt die Zone nach der Schneideeinheit, wo eine niedrigere Spannung im Gegensatz zum ersten Segment bereitgestellt werden sollte, da während des Schneidevorganges nur das Verbundband 18.1 geschnitten werden sollte, wobei jedoch in einigen Fällen als Folge externer Faktoren die Schneideeinheit 30 einen zu tiefen Schnitt in das Deckpapier 18.2 hinein vornimmt, sodass ein Papierriss (severing) und damit eine Unterbrechung des gesamten Verlegeprozesses auftreten kann.The second segment S2 covers the zone after the cutting unit, where a lower voltage should be provided in contrast to the first segment, since during the cutting process only the composite tape 18.1 However, in some cases, as a result of external factors, the cutting unit should be cut 30 too deep a cut in the cover paper 18.2 into it, so that a paper tear (severing) and thus an interruption of the entire installation process can occur.

Um dieses Phänomen zu verhindern, umfasst ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem zweiten Segment S2 zusätzlich zwei motorbetriebene Transportwalzen (oder einfach Walzen) 31 und 33, die an dem Kopfgehäuse 16 unter der Schneideeinheit 30 in entsprechender Kopplung mit den Motoren 32 und 34 zur genannten Regulierung der Spannung montiert sind. Nach der Verdichtungseinheit 43 und der Bandauflegung auf der Verlegeoberfläche trennt sich das Verbundband 18.1 von dem Deckpapier 18.2, und es sollte die Spannung in dem Deckpapier 18.2 verringert werden, wobei das Deckpapier 18.2 getrennt durch die Walze 33 läuft, die von dem Motor 34 angetrieben wird, der in der Nähe der Sicherungshaspel 35 montiert ist, der die Steuerung und Regulierung der Bandspannung fortsetzt, um einen Deckpapierriss nach der Trennung zu vermeiden. Um eine geeignete Spannung in dem zweiten Segment S2 zu erhalten, wird die Drehung der Sicherungsspule 35.1 für die Sicherungshaspel 35 ebenfalls von dem Motor 36 gesteuert, der an dem Kopfgehäuse 16 durch den Flansch 37 montiert ist. To prevent this phenomenon, one embodiment of the present invention includes in the second segment S2 additionally two motorized transport rollers (or simply rollers) 31 and 33 attached to the head housing 16 under the cutting unit 30 in appropriate coupling with the motors 32 and 34 are mounted for the said regulation of tension. After the compression unit 43 and the tape laying on the laying surface separates the composite tape 18.1 from the cover paper 18.2 and it should be the tension in the cover paper 18.2 be reduced, with the cover paper 18.2 separated by the roller 33 running, that of the engine 34 is driven, which is near the safety reel 35 which continues to control and regulate the belt tension to prevent liner tearing after separation. To get a suitable voltage in the second segment S2 to obtain, is the rotation of the safety coil 35.1 for the safety reel 35 also from the engine 36 controlled, on the head housing 16 through the flange 37 is mounted.

Die Schneideeinheit 30 ist zwischen den Walzen 27 und 31 positioniert und an dem Kopfgehäuse 16 durch den Rahmen 38 montiert, umfassend zwei Ultraschallschneider 30.1 mit Verwendung für komplizierte Schnitte, wie in 15 gezeigt ist.The cutting unit 30 is between the rollers 27 and 31 positioned and on the head housing 16 through the frame 38 mounted, comprising two ultrasonic cutter 30.1 with use for complicated cuts, as in 15 is shown.

Die vorliegende Erfindung definiert eine Schneideeinheit 30 mit drei Schneideachsen, zwei linearen und einer drehbasierten, wobei die vorerwähnte Schneideeinheit 30 zwei Ultraschallschneider 30.1 umfasst, die an einem Kopfgehäuse 16 durch den Rahmen 38 montiert sind, und zwar mit Platzierung senkrecht relativ zu dem Verbundband. Die Linearbewegungen 39 und 39.1 werden durch Servomotoren 78 und 79 bewerkstelligt, wobei eine Messerdrehung 39.2 durch einen geeigneten elektrischen Drehmotor 80 bewerkstelligt wird. Die vorliegende Erfindung ersetzt das bestehende System, das von einem pneumatischen Zylinder und einer mechanischen Grenze mit dem Servomotor 79 gebildet wird. Der Servomotor 79 ermöglicht eine gesteuerte Bewegung während des Hindurchtretens des Messers unter Verwendung eines Linearcodierers (nicht gezeigt), wobei die vorerwähnten erzeugten Schwingungen verringert werden, wodurch eine wesentlich höhere Schneidepräzision und Genauigkeit ermöglicht werden. Die Schneideeinheit 30 umfasst Sensoren 40, die an dem Kopfgehäuse 16 durch Platten 41 neben zylindrischen Schneidestützen 42 montiert sind, wodurch eine Messung des Abstandes b zwischen dem Referenzpunkt 81 und der Referenzlinie 82, wie in 9 gezeigt ist, ermöglicht wird. Infolge des Einflusses von bestimmten Faktoren wie der Temperaturdehnung, Schwingungen oder eines Abstumpfens der Schneide vergrößert sich der Abstand b, wenn die Spitze des Messers 30.2 nicht auf die Referenzlinie 82 (9a) passt, oder er verringert sich (9b), wenn die Spitze des Messers 30.2 die Referenzlinie 82 kreuzt, wobei dieses Phänomen die Genauigkeit beim Schneiden beeinträchtigt. Das vorerwähnte Sensorsystem ermöglicht eine Messerplatzierung in einem geeigneten Abstand b, wodurch eine automatische Messerkalibrierung ermöglicht wird. Im Gegensatz zu einer manuellen Messerkalibrierung vermeidet eine automatische Messerkalibrierung Fehler, die von Bedienern gemacht werden oder die durch externe Faktoren während des Bandverlegeprozesses verursacht werden. Nach der Schneideeinheit 30 und zwischen der Transportwalze 31 und dem segmentierten Schuhelement 44 ist eine Erwärmungseinheit 76 befindlich, die mit dem Kopfgehäuse 16 durch Halter 77 gekoppelt ist und zum Erwärmen des Verbundbandes verwendet wird.The present invention defines a cutting unit 30 with three cutting axes, two linear and one rotary based, with the aforementioned cutting unit 30 two ultrasonic cutters 30.1 includes, attached to a head housing 16 through the frame 38 are mounted, with placement perpendicular relative to the composite tape. The linear movements 39 and 39.1 be servomotors 78 and 79 accomplished, with a knife rotation 39.2 by a suitable electric rotary motor 80 is accomplished. The present invention replaces the existing system, that of a pneumatic cylinder and a mechanical limit with the servomotor 79 is formed. The servomotor 79 allows controlled movement while passing the knife using a linear encoder (not shown), thereby reducing the aforementioned generated vibrations, thereby enabling much higher cutting precision and accuracy. The cutting unit 30 includes sensors 40 attached to the head housing 16 through plates 41 in addition to cylindrical cutting supports 42 are mounted, whereby a measurement of the distance b between the reference point 81 and the reference line 82 , as in 9 is shown is possible. Due to the influence of certain factors such as thermal expansion, vibration or blunting of the cutting edge, the distance increases b when the tip of the knife 30.2 not on the reference line 82 ( 9a) fits, or it decreases ( 9b) when the tip of the knife 30.2 the reference line 82 crosses, which phenomenon affects cutting accuracy. The aforementioned sensor system allows knife placement at a suitable distance b , which enables automatic knife calibration. Unlike manual knife calibration, automatic knife calibration avoids errors made by operators or caused by external factors during the tape laying process. After the cutting unit 30 and between the transport roller 31 and the segmented shoe element 44 is a heating unit 76 located with the head housing 16 through holder 77 coupled and is used to heat the composite tape.

Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft die Verdichtungseinheit 43 zum Verbundbandauflegen, die aus dem Schuhelement 44 und der Verdichtungswalze 45 besteht. Das Schuhelement 44 umfasst eine Mehrzahl von identischen Segmenten 46, die durch zwei Stangen 48 über Schlitze 50 gekoppelt sind, wobei die Stangen 48 unter Verwendung von Plattenhaltern 59 mit dem ersten Schuhelementrahmen 52 durch Bolzen 51 gekoppelt sind, wo Drei-Positionen-Luftzylinder 47 montiert sind. An dem zweiten Schuhelementrahmen 55 ist ein servogesteuerter Zylinder 56 montiert, der mit dem Gehäuse 16 durch den Rahmen 57, Halter 58 und Bolzen 49 gekoppelt ist, was für eine aufwärts und abwärts erfolgende Schuhelementbewegung durch die zylindrischen Schienen 53 und die Kolbenstange 54 verwendet wird. Die zweiten und ersten Schuhelementrahmen 55 und 52 sind mit zwei vertikalen fixierten Bügeln 60 gekoppelt. Jedes Segment ist unabhängig bewegbar und wird von dem Drei-Positionen-Luftzylinder 47 einzeln gesteuert, der drei Bewegungspositionen ermöglicht, nämlich eine neutrale, eine obere und eine untere Position (12), wodurch Schuhelementanpassungen an verschiedene Verlegeoberflächen ermöglicht werden, wodurch wiederum die vorgenannte inkrementelle Schuhelementsteuerung einen weiten Auflegebereich auf konkaven und konvexen Arbeitsoberflächen ermöglicht. Zunächst ermöglicht die inkrementelle Schuhelementsteuerung das Verlegen von Verbundbändern mit verschiedenen Breiten von 150, 100, 75 und 50 mm ( 14) ohne Änderung des segmentierten Schuhs, sondern vielmehr durch Zurückziehen von geeigneten Segmenten durch die Drei-Positionen-Luftzylinder. Dieser Vorteil spart Zeit, die bei anderen Ausführungsbeispielen zum Ersetzen des segmentierten Schuhes zum Verlegen von Bändern mit verschiedenen Breiten benötigt würde, wodurch die Produktivität verbessert wird. Das segmentierte Schuhelement verfügt zudem über die Fähigkeit zum Verlegen von Verbundbahnen 18 mit verschiedenen komplizierten Schnitten, wie in 15 gezeigt ist. In 16 ist ein Beispiel für einen komplizierten Schnitt 63 gezeigt, wobei in Phase I das segmentierte Schuhelement auf das Bahnende 62.1 mit einer Anzahl von Segmenten 46.1 mit geeigneter Länge l drückt. Wenn das segmentierte Schuhelement das Bahnende 62.1 mit einer Anzahl von Segmenten 46.1 mit einer größeren Länge als der geeigneten Länge I oder mit dem gesamten Schuhelement drückt, dann erfolgt ein Drücken eines Teiles eines weiteren Bahnendes 62.2 , das gleichzeitig mit dem Bahnende 62.1 abgelegt wird. Ein selektives Verlegen wird mit dem Betrieb der vorgenannten Drei-Positionen-Luftzylinder 47 ermöglicht, die an jedem Segment 46.1 montiert sind, wodurch eine unabhängige inkrementelle Segmentbewegung und Steuerung möglich wird. Die inkrementelle Schuhelementsteuerung ist von großer Wichtigkeit für den Bandverlegeprozess, da sie ein Bandverlegen auf Oberflächen mit gewinkelter Kante (in 17 gezeigt) und ein Verlegen auf Verbundlaminaten mit bestimmter Dicke (in 18 gezeigt) unter Verwendung des vorgenannten Prinzips zur Bahnverlegung ermöglicht. Das beschriebene Betriebsprinzip bietet zwei Verlegeoptionen, nämlich eine erste Option mit der Kombination aus Schuhelement und Verdichtungswalze, wo das Schuhelement mit dem Verlegen beginnt und die Verdichtungswalze die Verlegebahn fortsetzt und fertigstellt (19a), und eine zweite Option, wo das Schuhelement das Bahnverlegen (19b) beginnt und beendet. Der Kopf der vorliegenden Erfindung ermöglicht im Vergleich zu anderen Ausführungsbeispielen eine einzigartige Kombination aus dem Schuhelement mit der inkrementellen Segmentsteuerung und der Verdichtungswalze, die unabhängig voneinander arbeiten.Another important object of the present invention relates to the compacting unit 43 to the composite tape, which consists of the shoe element 44 and the compaction roller 45 consists. The shoe element 44 includes a plurality of identical segments 46 passing through two bars 48 over slits 50 are coupled, the rods 48 using plate holders 59 with the first shoe element frame 52 by bolts 51 coupled, where three-position air cylinder 47 are mounted. On the second shoe element frame 55 is a servo-controlled cylinder 56 mounted to the housing 16 through the frame 57 , Holder 58 and bolts 49 coupled, which provides for an upward and downward shoe element movement through the cylindrical rails 53 and the piston rod 54 is used. The second and first shoe element frames 55 and 52 are with two vertical fixed straps 60 coupled. Each segment is independently movable and is powered by the three-position air cylinder 47 individually controlled, which allows three movement positions, namely a neutral, an upper and a lower position ( 12 ), whereby shoe element adaptations to different laying surfaces are made possible, which in turn allows the aforementioned incremental shoe element control a wide lay-up area on concave and convex work surfaces. Initially, the incremental shoe element control allows the laying of composite tapes with different widths of 150, 100, 75 and 50 mm ( 14 ) without changing the segmented shoe, but rather by retracting suitable segments through the three-position air cylinder. This advantage saves time, which would be needed in other embodiments for replacing the segmented shoe for laying bands with different widths, whereby the productivity is improved. The segmented shoe element also has the ability to lay composite webs 18 with various intricate cuts, as in 15 is shown. In 16 is an example of a complicated cut 63 shown, wherein in phase I, the segmented shoe element on the tail 62.1 with a number of segments 46.1 with a suitable length l presses. If the segmented shoe element the tail 62.1 with a number of segments 46.1 pressing with a length greater than the appropriate length I or with the entire shoe element, then pressing a portion of another tail is carried out 62.2 that coincide with the tail end 62.1 is filed. Selective laying becomes with the operation of the aforementioned three-position air cylinder 47 allows that on each segment 46.1 are mounted, whereby an independent incremental segment movement and control is possible. The incremental shoe element control is of great importance to the tape-laying process, as it allows tape laying on angled edge surfaces (in 17 shown) and laying on composite laminates of a certain thickness (in 18 shown) using the aforementioned principle for railway laying. The operating principle described offers two laying options, namely a first option with the shoe element and compaction roller combination where the shoe element begins laying and the compaction roller continues and completes the laying track (FIG. 19a) , and a second option where the shoe element will lay the track ( 19b) starts and ends. The head of the present invention allows, compared to other embodiments, a unique combination of the shoe element with the incremental segment control and the compaction roller, which operate independently of each other.

Die Verdichtungswalzenanordnung 45.1 ist mit dem Kopfgehäuse 16 durch zwei Lager 64 verbunden, die den Servomotor 65 mit Verwendung zur Drehbewegung mit den Servozylindern 66 zur Linearversetzung durch die beiden Wellen 67 verbinden, wobei Zylinderstangen 68 mit einem Arm (oder Walzenhebeln) 69 gekoppelt sind, an denen die Verdichtungswalze 45 montiert ist.The compaction roller assembly 45.1 is with the head housing 16 through two camps 64 connected to the servomotor 65 with use for rotational movement with the servo cylinders 66 for linear displacement by the two shafts 67 connect, with cylinder rods 68 with one arm (or roller levers) 69 coupled to which the compaction roller 45 is mounted.

Die vorgenannte Kombination aus dem Servomotor 65 und den Servozylindern 66 ermöglicht eine Bewegungssteuerung und die Möglichkeit der Bereitstellung von verschiedenen Walzenwegen mit Eignung für die Verlegeoberfläche, wobei die Verdichtungswalze durch Position und Druckkraft reguliert werden kann.The aforementioned combination of the servomotor 65 and the servo cylinders 66 allows movement control and the possibility of providing different roller paths suitable for the laying surface, whereby the compaction roller can be regulated by position and pressing force.

In Abhängigkeit von der Arbeitsoberfläche sind in 21 und 22 zwei verschiedene Bewegungswege der Verdichtungswalze gezeigt, wenn die Zylinderstangen 68 vollständig eingezogen und vollständig zurückgenommen sind. In 21 ist eine Verlegeoberfläche gezeigt, die eine Kombination aus einer geneigten Oberfläche 70 und flachen Oberflächen 71 und 71.1 ist, wobei der vorgenannte Kopf das Band an der Oberfläche 71.1 ohne Kontakt mit der geneigten Oberfläche 70 unter Beschränkung durch den Abstand X verlegen soll. Um den vorgenannten Zweck zu erfüllen, sind die Zylinderstangen 68 vollständig eingezogen, und es wird die erforderliche Bewegung der Verdichtungswalze 45 durch eine Drehung, die von dem Servomotor 65 bereitgestellt wird, ohne Linearbewegung der Zylinder 66 ermöglicht. Die Verdichtungswalze steigt direkt an dem Punkt 15 herab, wo der segmentierte Schuh das Bandverlegen beendet hat, und zwar ohne Kontakt mit der geneigten Oberfläche 70, und die Verdichtungswalze setzt den Verlegeprozess fort. In 22 ist eine flache Verlegeoberfläche 72 gezeigt, wobei die Bewegung der Verdichtungswalze 45 zwei Wege aufweist, nämlich einen ersten Weg, wenn die Zylinderstangen 68 vollständig weggenommen sind und die Verdichtungswalze 45 den ersten Ablegepunkt 15.1 erreicht, und einen zweiten Weg von dem Punkt 15.1 zu dem Punkt 15.2 mit Erreichen durch eine geeignete allmähliche Zurückziehung und Drehung der Stangen, die durch den Servomotor 65 ermöglicht wird. In Abhängigkeit von der Linearversetzung der Walze kann der zweite Weg an einem beliebigen Punkt des bestimmten Abstandes X1 infolge der servogesteuerten Bewegungen der Verdichtungswalze 45 beginnen. Bei dem vorbeschriebenen Verfahren der Bewegungssteuerung des segmentierten Schuhs und der Verdichtungswalze wird ein vergrößerter Bereich des Bandverlegeprozesses ermöglicht.Depending on the working surface are in 21 and 22 shown two different paths of movement of the compaction roller when the cylinder rods 68 completely retracted and completely withdrawn. In 21 a laying surface is shown which is a combination of a sloped surface 70 and flat surfaces 71 and 71.1 is, wherein the aforementioned head the tape on the surface 71.1 without contact with the inclined surface 70 under restriction by the distance X should relocate. To accomplish the above purpose, the cylinder rods are 68 completely retracted, and it becomes the required movement of the compaction roller 45 by a rotation coming from the servomotor 65 is provided without linear movement of the cylinder 66 allows. The compaction roller rises directly at the point 15 down where the segmented shoe has completed tape laying without contact with the sloped surface 70 , and the compaction roller continues the laying process. In 22 is a flat laying surface 72 shown, with the movement of the compaction roller 45 has two ways, namely a first way when the cylinder rods 68 are completely taken away and the compaction roller 45 the first drop point 15.1 achieved, and a second way from the point 15.1 to the point 15.2 with reaching through a suitable gradual retraction and rotation of the rods, by the servomotor 65 is possible. Depending on the linear displacement of the roller, the second path may be at any point of the given distance X1 due to the servo-controlled movements of the compaction roller 45 begin. In the above-described method of controlling the movement of the segmented shoe and the compaction roller, an increased range of the band-laying process is enabled.

Eine weitere wichtige Eigenschaft, die zur Vergrößerung des Bereiches des Bandverlegeprozesses beiträgt, ist ein Verlegewinkel von 40° zwischen der Verlegeoberfläche 72/71.1 und der Frontalkopfseite 73, wodurch ungeachtet der konvexen Oberflächen ein Bandverlegen auf konkaven Oberflächen (23) ermöglicht wird.Another important feature that contributes to increasing the area of the tape laying process is a laying angle of 40 ° between the laying surface 72 / 71.1 and the frontal head side 73 whereby, regardless of the convex surfaces, a band laying on concave surfaces ( 23 ).

Claims

A multiaxial tape laying unit for automated laying of a composite tape (18.1) on a work surface to form laminated structures on the work surface, the tape laying unit comprising: a composite tape laying head assembly (1) comprising a segmented shoe element (44) which is controlled by three linear axes Control system (81) is movable; and a compaction roller (45) adapted to compact the belt laid on the work surface, the compaction roller (45) being supported by an arm (69), the arm (69) being pivotally connected to the composite belt laying head assembly (1) characterized in that the composite tape laying head assembly (1) is movable with respect to three axes of rotation and further comprises a servomotor (65) adapted to support the arm (69). relative to the composite tape laying head assembly (1), wherein the segmented shoe member (44) is operable independently of the compacting roll (45).

Multi-axis tape laying unit after Claim 1 , characterized in that a length of the arm (69) is preferably automatically variably adjustable.

Multi-axis tape laying unit after Claim 2 characterized in that the arm (69) comprises a servo cylinder (66) for adjusting the length of the arm (69).

Multi-axis tape laying unit after Claim 3 , characterized in that the servo motor (65) and the servo cylinder (66) are independently controllable.

Multi-axis tape laying unit according to one of the preceding claims, characterized in that the segmented shoe element (44) has a plurality of identical segments (46) which are independently controllable by three-position air cylinder (47).

Multiaxial tape laying unit according to one of the preceding claims, characterized by a guide arrangement (2) which is designed to guide a movement of the head arrangement (1) about three axes of rotation (A, B, C) and a first curved support (3) second curved support (4) movably connected to the first support (3) and a main axis frame (5) movably connected to the second curved support (4), the three rotation axes being at a common intersection to cut.

A multi-axis tape laying unit for automated laying of a composite tape (18.1) fed to a carrier tape (18.1) on a work surface to form laminated structures on the work surface, the tape laying unit comprising: a composite tape laying head assembly (1) facing three linear and three rotary axes under the control of a control system (81) is movable; and transport rollers (27, 31, 33) adapted to guide the composite belt (18.1) and / or the carrier belt (18.2), characterized in that the transport rollers (27, 31, 33) are motorized and controllable in that different segments (S1, S2) of the composite band (18.1) and / or of the carrier band (18.2) have different voltages, wherein a first segment (S1) covering a zone in front of a band cutting unit (30) has a higher voltage than a second segment (S2) covering a zone after the tape cutting unit (30).

Multi-axis tape laying unit after Claim 7 , characterized in that servomotors (29, 32, 34) are provided for driving the rollers (27, 31, 33).

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 7 or 8th characterized by a guide arrangement (2) adapted to guide a movement of the head assembly (1) about three axes of rotation (A, B, C) and a first curved support (3), a second curved support (4), which is movably connected to the first carrier (3) and comprises a main axis frame (5) movably connected to the second curved carrier (4), the three axes of rotation intersecting at a common point of intersection.

A multi-axis tape laying unit for automated laying of a composite tape (18.1) on a work surface to form laminated structures on the work surface, the tape laying unit comprising: a composite tape laying head assembly (1) which is facing three linear and three rotary axes under control of a control system (81 ) is movable; and a guide assembly (2) adapted to guide movement of the head assembly (1) about three axes of rotation (A, B, C), characterized in that the guide assembly (2) comprises a first curved support (3) second curved support (4) movably connected to the first support (3) and a main axis frame (5) movably connected to the second curved support (4), and the three rotation axes at a common intersection to cut.

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 7 to 10 characterized in that the tape laying head assembly (1) further comprises a segmented shoe element (44) having a plurality of identical segments (46) independently controllable by three position air cylinders (47).

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 7 to 11 characterized by : a compaction roller (45) adapted to compact the composite belt (18.1) laid on the work surface, the compaction roller (45) being supported by an arm (69), the arm (69) being pivotable with the composite tape laying head assembly (1) is connected, and a servomotor (65) is adapted to pivot the arm (69) relative to the composite tape laying head assembly (1).

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 1 to 6 or 10 to 12 characterized in that the composite tape (18.1) is fed to a carrier tape (18.2) and the tape laying head assembly (1) further includes transport rollers (27, 31, 33) adapted to receive the composite tape (18.1) and / or the Carrier band (18.2) to lead, wherein the transport rollers (27, 31, 33) are controllable such that different segments (S1, S2) of the composite strip (18.1) and / or the carrier strip (18.2) have different voltages.

Multi-axis tape laying unit after Claim 13 , characterized in that the transport rollers (27, 31, 33) are motor-driven.

Multi-axis tape laying unit after Claim 13 , characterized in that servo motors (29, 32, 34) are provided for driving the transport rollers (27, 31, 33).

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 1 to 6 or 10 to 15 characterized in that the tape laying head assembly (1) further comprises a cutting unit (30) comprising two rotatable ultrasonic blades (30.1, 30.2) movable about an axis of rotation and along two linear axes; wherein one of the linear axes extends perpendicular relative to the belt (18) and the movement along the axis during the passage of the blade through the composite belt (18.1) is servo-controlled.

Multi-axis tape laying unit after one of the Claims 7 to 9 characterized in that the tape cutting unit (30) comprises two rotatable ultrasonic blades (30.1, 30.2) movable about a rotation axis and along two linear axes; wherein one of the linear axes extends perpendicular relative to the belt (18) and the movement along the axis during the passage of the blade through the composite belt (18.1) is servo-controlled.

Multi-axis tape laying unit after Claim 16 or 17 characterized in that the cutting unit (30) further comprises a sensor (40) adapted to detect a knife position and provide automatic knife calibration.