JP2011502831A - 繊維複合要素の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
自動化技術は繊維構造体要素の現行の製造方法の生産性、可撓性、及び効率の向上の補助に不可欠である。自動繊維堆積装置、即ち自動繊維配置システム(AFPシステム)が手動による処理と比較して次第に重要度を増している。
本発明は特に少なくとも1つの材料を載置する少なくとも1つの分配装置を備える、FC要素を製造する装置を提供し、特にFC要素を製造するための型枠工具即ち半製品の表面に適用される少なくとも1つのバンド状材料を提供する。装置は分配装置を搬送する少なくとも1つのボギー台車と、表面の周方向において少なくとも部分的に表面の周囲を延びる案内路とを有し、案内路上をボギー台車は分配装置を横断する表面に対して移動する。分配装置はここで案内路に対して角度をなして延びる枢動軸を中心として枢動又は回動する。特に、装置は型枠工具即ち半製品及び運動の通路が相互に移動するように構成される。
本発明の実施例において、フィーダ及び/又は案内部は、型枠工具即ち半製品が長手方向のみならず長手方向に直交する方向に沿って移動自在なように構成される。これにより、型枠工具即ち半製品は三次元により示されるが案内路に対して供給されるように案内部によって案内される。
型枠工具即ち半製品及び運動の通路を相互に対して運動させる案内部は、長手方向に沿って変更可能又は変更不能な湾曲部の径を備えた、型枠工具即ち半製品の所定の湾曲部が長手方向に配向される場合に、バンド材料が分配装置によって型枠工具即ち半製品の面に位置される領域の中間点への湾曲部の径の方向が、運動の通路によって位置される径方向平面から最大限30°外れるように更に構成される。
制御部は案内部を駆動するための機能を有し、これによりバンド材料は表面に平坦且つ部分的に適用される。
通常複数の適用ヘッドは1つ以上のボギー台車に設けられ、これらは案内路を移動し、それぞれ少なくとも1つの分配装置を有する。
制御部及び案内部は、バンド材料を平行に並べるべく複数の適用ヘッドを駆動することに使用される。
案内路及び分配装置の回転位置は、複合材料が型枠工具即ち半製品の長手方向軸に対して0°プラスマイナス15°の角度αにて適用されるように、材料によりコーティングされる型枠工具即ち半製品の表面に対して調整される。
図1は本発明による少なくとも部分的に半製品2からの繊維複合体からなる要素を製造するための装置1を示す正面図であり、半製品2はこの目的のための中間段階や既成製品における形成要素である。特に、製造される要素は航空機の要素である。半製品とは既成の中間産物、即ち製造中の要素である。材料は型枠工具部に位置されるか、例えば、ポジティブモールド(マンドレル)や、既に材料によりコーティングされた型枠モールドのような、より簡潔に型枠や型枠工具に、位置される。図示の実施例において、本発明による装置1や本発明による方法は航空機のフレーム、特にCFK胴体フレームを製造することに使用される。
装置1は通常1つの分配装置4、即ち適用ヘッド4を有し、これは、要素を製造すべく所定量の材料を収集及び分配するために好適である。例えば、分配装置4は材料を収集及び分配するためのスプールを有するか、スプールからなる。特に、分配装置は材料を含有するハウジングと、例えばスプールを経由して材料がハウジングの内側から外側に通過して移動する開口部とを有する。特に、分配装置はフィーダを有し、これは材料の分配を操作したり制御することに使用される。フィーダはモータを有し、これにより材料はスプールから分配されたり、スプールの巻きからほどかれたりする。
処理効率は適用ヘッドを使用して改善され、これにより複数の複合バンド即ちストランドが同時に型枠工具即ち要素に適用される。個別の複合バンド即ちストランドの角度は相互に独立して設定され、これにより湾曲した型枠工具即ち要素の場合において湾曲部の大径の方向にばらばらに広がることが防止される。
別例における図示しない装置において、搬送リング24は型枠工具10に対して横断する。
型枠工具即ち要素、及び運動の通路は好適に相互に対して移動し、複合材料を作業面に適用する。
型枠工具即ち要素の長手方向軸に対して0°の角度により積層構造体を製造するために、ボギー台車はコーティングされる型枠工具即ち要素の作業面の領域における運動の通路に沿って好適に移動し、複合材料が型枠工具即ち要素に要素の長手方向軸に対して0°の角度にて適用される作業面まで枢動軸を中心として枢動する。ここで型枠工具即ち要素は運動の通路に対して移動する(繊維配置)。即ち型枠工具即ち要素は運動の通路に対して移動するが、ボギー台車は静止する。
Claims (15)
- FC要素を製造すべく少なくとも1つの分配装置(4)を使用して材料(6)を型枠工具(10)即ち半製品(2)の面(8)に位置させる、FC要素(2)の製造方法であって、該装置(1)は、
案内路(22)に対して型枠工具(10)即ち半製品(2)を移動させるためのフィーダを含むことと、
該装置は、
周方向の案内路(22)と、
ローラセットを備えた分配装置(4)を含むボギー台車(20)とを備え、これによりボギー台車(20)はは案内路(22)によって案内され、周方向に延びる案内路(22)に沿って移動自在であることと、分配装置(4)は回動自在にボギー台車(20)にて枢動し、バンド状プレプレグ材料(6)を受容し分配するための受容ローラを含むことと、
フィーダは案内路(22)に対する型枠工具(10)即ち半製品(2)の供給運動を実施すべく型枠工具(10)即ち半製品(2)の端部区域(54)を保持するための連結装置を含むこととを特徴とするFC要素(2)の製造装置(1)。 - 前記装置(1)はボギー台車(20)が面(8)又は型枠工具(10)に対して移動自在に、或いは半製品(2)がボギー台車(20)に対して移動自在に構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記フィーダは連結装置を備えたロボットアーム(52)を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記ロボットアーム(52)はボギー台車(20)の案内路(22)外に位置され、型枠工具(10)即ち半製品(2)の端部区域(54)を少なくとも部分的に包囲することを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記装置は、供給路(66)と、型枠工具(10)即ち半製品(2)を保持し供給路を横断可能な供給台車(60)とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記供給路(66)は供給台車(60)のローラセット(68)を収容するための少なくとも1つのレールを備えることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記供給路(66)は、供給台車(60)の少なくとも1つの動輪と係合する少なくとも1つの鋸歯状区域(70)を備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の装置。
- 前記装置は、運動の通路(22)に沿ったボギー台車(20)、及び/又は枢動軸(40)に沿った分配装置(4)、及び/又は型枠工具(10)即ち半製品(2)、及び/又は相互に対する運動の通路(22)のための運動制御部からなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記案内路(22)に沿ったボギー台車(20)の運動の他型枠工具(10)即ち半製品(2)の供給運動、並びに案内路(22)は連結装置により相互に連結されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記装置は、長手方向に沿って変更可能又は変更不能な湾曲部(RK)の径を備えた、型枠工具(10)即ち半製品(2)の所定の湾曲部が長手方向に配向される場合に、バンド材料(6)が分配装置によって型枠工具(10)即ち半製品(2)の面に位置される領域の中間点への湾曲部(RK)の径の方向が、案内路(22)によって固定される径方向平面(E)から最大限30°外れるように、或いは台車(20)の瞬間的位置における接平面によって外れるように設計される運動制御部を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記連結装置は、一端において少なくとも部分的に型枠工具(10)即ち半製品(2)を包囲する把持部からなることを特徴とする請求項2乃至9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分配装置(4)は案内路(22)を横断して延びる枢動軸(40)を中心として枢動することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記案内路(22)は型枠工具(10)即ち半製品(2)を中心として回転する環状搬送部(24)に設計されることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記案内路(22)はボギー台車(20)のローラセット(32)を収容するための少なくとも1つのレールを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つの分配装置(4)を使用してバンド状材料(6)を型枠工具(10)即ち半製品(2)の面(8)に位置させる、FC要素(2)の製造方法であって、
分配装置(4)はボギー台車(20)に位置され、表面(8)の周方向において少なくとも部分的に表面(8)の周囲に延びる案内路(22)に沿って横断し、工程においてバンド材料を分配しバンド材料を表面に位置させる工程と、
案内路(22)に対する型枠工具(10)即ち半製品(2)の供給運動が実施される工程とを含み、型枠工具(10)即ち半製品(2)の端部区域(54)は連結装置によって保持されることとを特徴とするFC要素の製造方法。
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