RU152938U1

RU152938U1 - LAYOUT HEAD FOR AUTOMATED LAYING OF COMPLEX SHAPED PRODUCTS FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: RU152938U1
Application number: RU2014153875/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Красновкий; Вячеслав Сергеевич Дышенко
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-06-27

Abstract

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, подпружиненный деформирующий ролик, выполненный конструктивно идентичным уплотняющему ролику и имеющий выпукло-вогнутый рельеф функциональной поверхности, отличающаяся тем, что функциональная поверхность деформирующего ролика имеет чередующиеся участки с гладким и выпукло-вогнутым рельефом, расположенные под углом 45° к оси ролика.A laying head for automated laying out of complex-shaped products from polymer composite materials, containing a drive roller, a heater, a tape cutting mechanism, a pressure roller, a sealing roller made in the form of a sealed unit, which is an elastic shell made of heat-resistant silicone rubber with a filler, a spring-loaded deformation roller, made structurally identical to the sealing roller and having a convex-concave relief of the functional surface, characterized in that the functional the surface of the deforming roller has alternating sections with a smooth and convex-concave relief, located at an angle of 45 ° to the axis of the roller.

Description

Полезная модель относится к выкладочным головкам для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий сложной формы для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.The utility model relates to laying heads for automated laying out of complex-shaped products from polymer composite materials, and can be used to obtain complex-shaped products for rocket and space, aviation, shipbuilding, engineering, construction industry and wind energy.

Из уровня техники известна выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной и уплотняющий ролики, установленные на соответствующих валах. Уплотняющий ролик выполнен в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку с наполнителем, расположенным между валом и оболочкой, функционально являющимся дополнительным уплотняющим средством. При этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя используют вязкий термостойкий гель (Патент РФ №125127, B29C 43/00, 2012 г.).The prior art laying head for the automated laying out of products of complex shape from polymer composite materials containing a drive roller, a heater, a tape cutting mechanism, pressure and sealing rollers mounted on the respective shafts. The sealing roller is made in the form of a sealed unit, which is an elastic shell with a filler located between the shaft and the shell, which is functionally an additional sealing means. The shell is made of heat-resistant silicone rubber, and a viscous heat-resistant gel is used as a filler (RF Patent No. 125127, B29C 43/00, 2012).

Достигаемый устройством технический результат заключается в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности.The technical result achieved by the device consists in providing the possibility of layer-by-layer laying out of products of complex shape from polymer composite materials having single and double surface curvatures.

К недостаткам известного устройства, следует отнести невысокую прочность слоев на сдвиг относительно друг друга у композиционных изделий, получаемых последовательной выкладкой ленты препрега на поверхность формы.The disadvantages of the known device include the low layer shear strength relative to each other for composite products obtained by sequential laying of the prepreg tape on the mold surface.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути является выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, которая согласно полезной модели, дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, выполненным конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и установленным в зоне последнего с возможностью воздействия на композиционный материал, при этом функциональная поверхность деформирующего ролика выполнена с выпукло-вогнутым рельефом (решение о выдаче патента на полезную модель от 31.05.2012 г. по заявке №2012122499/05 (034167).The closest solution from the prior art is essentially a laying head for automated laying out of complex shaped products from polymer composite materials, containing a drive roller, a heater, a tape cutting mechanism, a pressure roller, a sealing roller made in the form of a sealed unit, which is an elastic shell made of heat-resistant silicone rubber with a filler, which, according to a utility model, is additionally equipped with a spring-loaded deforming roller made structurally about an identical sealing roller, and installed in the zone of the latter with the possibility of affecting the composite material, while the functional surface of the deforming roller is made with a convex-concave relief (decision to grant a utility model patent dated 05/31/2012 by application No. 2012122499/05 ( 034167).

Достигаемый устройством технический результат заключается в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокую прочность на сдвиг. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией выкладочной головки, которая дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, имеющим на функциональной поверхности выпукло-вогнутый рельеф, который, воздействуя на ленту препрега, деформирует ее таким образом, что выпукло-вогнутый рельеф воспроизводится в объеме выкладываемого изделия. Последовательно выкладываемые ленты препрега входят выпукло-вогнутыми участками друг в друга, создавая при этом у изделий высокую прочность на сдвиг.The technical result achieved by the device consists in providing the possibility of layer-by-layer laying out of products of complex shape from polymer composite materials having high shear strength. This task is achieved by the design of the laying head, which is additionally equipped with a spring-loaded deforming roller having a convex-concave relief on the functional surface, which, acting on the prepreg tape, deforms it in such a way that the convex-concave relief is reproduced in the volume of the laid out product. Sequentially laid out prepreg tapes enter convex-concave sections into each other, creating high shear strength in the products.

К недостаткам известного устройства следует отнести высокую шероховатость поверхности получаемых изделий.The disadvantages of the known device include the high surface roughness of the resulting products.

Для достижения поставленного технического результата выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, подпружиненный деформирующий ролик, выполненный конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и имеющий выпукло-вогнутый рельеф функциональной поверхности, согласно полезной модели, функциональная поверхность деформирующего ролика выполнена с чередующимися участками с гладким и выпукло-вогнутым рельефом, расположенными под углом 45° к оси ролика.To achieve the technical result, a laying head for automated laying out of complex shaped products from polymer composite materials containing a drive roller, a heater, a tape cutting mechanism, a pressure roller, and a sealing roller made in the form of a sealed assembly, which is an elastic shell made of heat-resistant silicone rubber with filler , a spring-loaded deformation roller made structurally identical to the sealing roller and having a convex-concave relief According to the utility model, the functional surface of the deforming roller is made with alternating sections with a smooth and convex-concave relief located at an angle of 45 ° to the axis of the roller.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где:The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг. 1 схематично представлена выкладочная головка;- in FIG. 1 schematically shows a laying head;

- на фиг. 2 - схема выкладки изделия;- in FIG. 2 - layout of the product;

- на фиг. 3 - схема деформирующего ролика.- in FIG. 3 is a diagram of a deforming roller.

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов включает приводной ролик 1 ленты препрега 2, прижимной ролик 3, тормозное устройство 4, уплотняющий ролик 5, деформирующий ролик 6, механизм 7 резки ленты, инфракрасный нагреватель (не показан), направляющий желоб 8 для защитной пленки 9. Указанные устройства расположены в корпусе выкладочной головки и связаны между собой последовательностью прохождения ленты препрега. Деформирующий ролик 6 выполнен в виде герметичного узла с оболочкой 10 и наполнителем 11, который расположен между валом 12 и оболочкой 10. На функциональной поверхности деформирующего ролика 6 выполнен рельеф, имеющий чередующиеся участки с гладким 13 и выпукло-вогнутым 14 рельефом, расположенными под углом 45° к оси ролика.The laying head for automated laying out of products of complex shape from polymer composite materials includes a drive roller 1 of prepreg tape 2, a pressure roller 3, a brake device 4, a sealing roller 5, a deformation roller 6, a tape cutting mechanism 7, an infrared heater (not shown), a guide chute 8 for the protective film 9. These devices are located in the housing of the laying head and are interconnected by the sequence of passage of the prepreg tape. The deforming roller 6 is made in the form of a sealed unit with a shell 10 and a filler 11, which is located between the shaft 12 and the shell 10. On the functional surface of the deforming roller 6 is made a relief having alternating sections with a smooth 13 and convex-concave 14 relief located at an angle of 45 ° to the axis of the roller.

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки предназначена для послойного изготовления изделий из полимерных композиционных материалов путем нанесения и уплотнения на поверхности формы ленты клеевого препрега. Клеевой препрег представляет собой композиционный материал, в котором волокнистый или тканевый наполнитель пропитан полимерным связующим, и находится в неотвержденном состоянии. К выкладочной головке препрег поступает из шпулярника (не показан), в котором он намотан на шпулю в виде рулона. Для предотвращения слипания ленты в рулоне, она покрыта антиадгезионной защитной пленкой. Лента препрега 2 сматывается со шпули устройством подачи препрега, которое состоит из приводного ролика 1 и прижимного ролика 3. Тормозное устройство 4 создает необходимое натяжение ленты. Для подачи ленты препрега приводному ролику 1 сообщают вращательное движение, а прижимной ролик 3 перемещается пневмоцилиндром до контакта с лентой. Приводной и прижимной ролики создают необходимое тяговое усилие для подачи ленты к уплотняющему ролику 5, и далее к деформирующему ролику 6, расположенному в зоне действия уплотняющего ролика 5. Деформирующий ролик 6 выполнен подпружиненным. Лента препрега, уплотняющий и деформирующий ролики нагреваются инфракрасным нагревателем (не показан). Нагрев ленты в процессе выкладки переводит связующее в вязкотекучее состояние с последующей полимеризацией и отверждением изделия. Механизм 7 резки осуществляет отрезку ленты необходимой длины с учетом траектории и величины хода выкладочной головки. По желобу 8 от ленты отводится антиадгезионная защитная пленка 9. которая наматывается на приемную шпулю для защитной пленки. Механизм сматывания защитной пленки условно не показан.The laying head for automated laying is designed for the layer-by-layer production of products from polymer composite materials by applying and sealing an adhesive prepreg on the surface of the mold. An adhesive prepreg is a composite material in which a fibrous or tissue filler is impregnated with a polymeric binder and is in an uncured state. To the laying head, the prepreg comes from a creel (not shown), in which it is wound on a spool in the form of a roll. To prevent sticking of the tape in a roll, it is covered with a release liner. The prepreg belt 2 is wound from the spool by the prepreg feed device, which consists of a drive roller 1 and a pressure roller 3. The brake device 4 creates the necessary belt tension. To feed the prepreg tape to the drive roller 1, rotational movement is reported, and the pressure roller 3 is moved by the pneumatic cylinder until it contacts the tape. The drive and pinch rollers create the necessary traction force for feeding the tape to the sealing roller 5, and then to the deformation roller 6 located in the area of the sealing roller 5. The deforming roller 6 is spring loaded. The prepreg tape, sealing and deforming rollers are heated by an infrared heater (not shown). The heating of the tape in the process of laying out transfers the binder into a viscous flowing state with subsequent polymerization and curing of the product. The cutting mechanism 7 performs a length of tape of the required length, taking into account the trajectory and the stroke size of the laying head. On the chute 8 from the tape is released anti-adhesive protective film 9. which is wound on the receiving spool for a protective film. The mechanism for winding the protective film is not conventionally shown.

Деформирующий ролик 6 выполнен конструктивно идентичным уплотняющему ролику 5 в виде герметичного узла с оболочкой 10 и наполнителем 11, функционально являющимся дополнительным уплотняющим средством. При этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя использован термостойкий гель, который расположен между валом 12 и оболочкой 10. Термостойкая силиконовая резина обладает хорошими антиадгезионными свойствами и не схватывается с материалом связующего. Укладка препрега производится за счет сцепления лент препрега с поверхностью формы и между собой. Функциональная поверхность деформирующего ролика 6 выполнена с чередующимися участками с гладким 13 и выпукло-вогнутым 14 рельефом, расположенными под углом 45° к оси ролика. Выпукло-вогнутый рельеф 14 воздействует на ленту препрега и деформирует ее таким образом, что выпукло-вогнутый рельеф воспроизводится в объеме выкладываемого изделия. Последовательно выкладываемые ленты препрега входят выпукло-вогнутыми участками друг в друга, создавая при этом высокую прочность на сдвиг у изделий, поскольку относительное скольжение слоев препрега становится невозможным. Гладкий рельеф 13 на функциональной поверхности деформирующего ролика сглаживает шероховатости и микронеровности прикатки ленты препрега, создавая тем самым высокое качество поверхности изделия.The deforming roller 6 is structurally identical to the sealing roller 5 in the form of a sealed assembly with a shell 10 and a filler 11, which is functionally an additional sealing means. The shell is made of heat-resistant silicone rubber, and a heat-resistant gel is used as a filler, which is located between the shaft 12 and the shell 10. The heat-resistant silicone rubber has good release properties and does not adhere to the binder material. The prepreg is laid by coupling the prepreg tapes with the mold surface and with each other. The functional surface of the deforming roller 6 is made with alternating sections with a smooth 13 and convex-concave 14 relief located at an angle of 45 ° to the axis of the roller. The convex-concave relief 14 acts on the prepreg ribbon and deforms it so that the convex-concave relief is reproduced in the volume of the article being laid out. Sequentially laid out prepreg ribbons enter convex-concave sections into each other, creating high shear strength of the products, since relative sliding of the prepreg layers becomes impossible. A smooth relief 13 on the functional surface of the deforming roller smoothes the roughness and microroughness of the rolling of the prepreg tape, thereby creating a high quality surface of the product.

Техническая задача состоит в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокое качество поверхности и высокую прочность на сдвиг. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией выкладочной головки, которая дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, выполненным конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и установленным в зоне последнего. Функциональная поверхность деформирующего ролика имеет гладкий и выпукло-вогнутый рельеф, которые, воздействуя на ленту препрега, деформируют ее таким образом, что выпукло-вогнутый рельеф воспроизводится в объеме выкладываемого изделия, создавая при этом высокую прочность на сдвиг у изделий, а гладкий рельеф сглаживает шероховатости и микронеровности прикатки ленты препрега, создавая высокое качество поверхности изделия.The technical problem is to provide the possibility of layer-by-layer laying out of products of complex shape from polymer composite materials having a high surface quality and high shear strength. This task is achieved by the design of the laying head, which is additionally equipped with a spring-loaded deforming roller made structurally identical to the sealing roller and installed in the zone of the latter. The functional surface of the deforming roller has a smooth and convex-concave relief, which, acting on the prepreg tape, deform it in such a way that the convex-concave relief is reproduced in the volume of the article being laid, while creating high shear strength of the products, and a smooth relief smooths out the roughness and microroughnesses of the prepreg tape rolling, creating a high quality surface of the product.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - обеспечение возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокое качество поверхности и высокую прочность на сдвиг.Thus, the claimed combination of essential features, reflected in the independent claim of the utility model formula, provides the claimed technical result — enabling layered lay-out of complex-shaped products from polymer composite materials having a high surface quality and high shear strength.

Анализ заявленной полезной модели на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата - обеспечения возможности выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокое качество поверхности и высокую прочность на сдвиг.The analysis of the claimed utility model for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable aggregate of the necessary features unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required technical result - providing the possibility of laying out products of complex shape from polymer composite materials having high surface quality and high shear strength.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий, имеющих сложную форму, для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, ^машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, is intended for automated laying out of complex shape products from polymer composite materials, and can be used to produce complex shape products for the space rocket, aviation, shipbuilding, engineering, construction industries, and wind power.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form as described in the independent claim of the utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date as described in the application materials is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of patentability “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A laying head for automated laying out of complex-shaped products from polymer composite materials, containing a drive roller, a heater, a tape cutting mechanism, a pressure roller, a sealing roller made in the form of a sealed unit, which is an elastic shell made of heat-resistant silicone rubber with a filler, a spring-loaded deformation roller, made structurally identical to the sealing roller and having a convex-concave relief of the functional surface, characterized in that the functional the surface of the deforming roller has alternating sections with a smooth and convex-concave relief, located at an angle of 45 ° to the axis of the roller.