RU2543174C2 - Автоматизированное устройство драпирования - Google Patents
Автоматизированное устройство драпирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543174C2 RU2543174C2 RU2012115856/05A RU2012115856A RU2543174C2 RU 2543174 C2 RU2543174 C2 RU 2543174C2 RU 2012115856/05 A RU2012115856/05 A RU 2012115856/05A RU 2012115856 A RU2012115856 A RU 2012115856A RU 2543174 C2 RU2543174 C2 RU 2543174C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drum
- panel
- upholstery
- preformed
- roll
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
- B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к автоматизированному устройству, предназначенному для осуществления этапа драпирования и способу, в котором используется это устройство. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение скорости наложения с сохранением вариативности ручного процесса. Технический результат достигается устройством для драпирования предварительно отформованной стратифицированной и так называемой сухой волокнистой заготовки на формующем оборудовании. Устройство содержит манипулятор, выполненный с возможностью перемещать и ориентировать в пространстве головку драпирования. Головка драпирования содержит барабан, содержащий отверстие всасывания, открывающееся на его поверхности, и выполненный с возможностью индивидуального захватывания полотнища на опорном устройстве, внешнем по отношению к оборудованию формования и к головке драпирования, а также средства нагревания полотнища. При этом устройство также содержит средства, выполненные с возможностью компактировать данное полотнище на предварительно отформованной заготовке и создавать натяжение перед его компактированием. Причем эти средства содержат средства моторизации, выполненные с возможностью приводить барабан во вращательное движение с контролируемой скоростью вращения вокруг его оси, приклеивающий валок, отделенный от барабана, и средства для предварительной адаптации его формы, способные компактировать полотнище, наложенное на предварительно отформованную заготовку. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.
Description
Изобретение относится к автоматизированному устройству, предназначенному для осуществления этапа драпирования с тем, чтобы сформировать слоистую волокнистую предварительно отформованную заготовку, которая затем пропитывается смолой для получения детали из композитного материала. Такую предварительно отформованную заготовку называют сухой заготовкой, поскольку она образована в основном волокнами и содержит лишь очень небольшое количество смолы, обычно составляющее менее 5% по массе и предназначенное, в частности, для придания упомянутой предварительно отформованной заготовке внутреннего сцепления, необходимого для обеспечения возможности манипуляций с ней в процессе осуществления последующих этапов изготовления детали.
Более конкретно, предлагаемое изобретение относится к получению предварительно отформованных заготовок, предназначенных для изготовления композитных деталей, проходящих главным образом в двух измерениях, таких, например, как крупноразмерные панели, в частности панели, имеющие большую толщину. Такие детали используются, например, в авиационной промышленности в качестве панелей обшивки крыла или панелей, предназначенных для реализации центрального кессона крыла воздушного судна.
Формирование слоистой структуры этих плоских или искривленных панелей с достаточно большим радиусом кривизны реализуется на специальном оборудовании, которое воспроизводит форму упомянутой панели. Ленты волокнистого материала накладываются на это оборудование таким образом, чтобы сформировать слои. Эти ленты припудриваются небольшим количеством смолы. Сцепление слоев материала между собой обеспечивается путем активизации этой напыленной смолы термическим способом и уплотнения или компактирования полученного пакета. Под воздействием так называемой температуры активации смола разжижается и склеивает эти слои между собой в процессе ее затвердевания.
Преимущество этого способа изготовления деталей, разделяющего операции драпирования и пропитки, состоит в возможности интегрирования различных подсистем в одну и ту же деталь.
Другое преимущество этого способа состоит в возможности реализации сложной слоистой структуры, в которой принимают участие несколько различных материалов. Так, например, имеется возможность накладывать, для построения одной и той же детали, нетканые слои и слои в виде ткани и даже изменять природу накладываемых волокон в зависимости от их положения в пакете.
Поскольку накладываемые ленты материала не являются липкими, особое внимание должно быть обращено на их выравнивание в процессе последовательного накладывания на предварительно отформованную заготовку, а также на отсутствие волнистости волокон в этих накладываемых полотнищах. Дефекты выравнивания порождаются скольжением накладываемого полотнища в направлении, перпендикулярном к направлению накладывания. Эти дефекты выравнивания могут выражаться в смещении подкрепляющих прядей или в наложениях, которые порождают дефекты в конечной детали после пропитки смолой и последующей ее полимеризации. Волнистость волокон связана с неудовлетворительным управлением скоростью наложения или со скольжением полотнища в направлении, параллельном направлению накладывания. Такие волнистости волокон снижают механические характеристики конечной детали.
Именно поэтому в существующем уровне техники эти операции драпирования реализуются, в основном, вручную и не позволяют достигнуть очень высоких скоростей наложения.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы автоматизировать такой процесс для того, чтобы повысить скорость наложения, сохраняя при этом вариативность, обеспечиваемую при использовании ручного процесса.
Для решения этой технической задачи в данном изобретении предлагается устройство для драпирования предварительно отформованной стратифицированной и так называемой сухой волокнистой заготовки на оборудовании, имеющем заданную форму, содержащее манипулятор, имеющий возможность перемещать и ориентировать в пространстве головку драпирования, причем эта головка драпирования имеет в своем составе:
- барабан, содержащий по меньшей мере одно отверстие всасывания, открывающееся на его поверхности, и имеющий возможность индивидуального захватывания полотнища на опорном устройстве, располагающемся снаружи по отношению к оборудованию формования и к головке драпирования;
- средства нагревания полотнища;
и содержит, кроме того, средства, имеющие возможность компактировать данное полотнище на предварительно отформованной заготовке и создавать натяжение перед его компактированием, имеющее в своем составе:
- средства моторизации, имеющие возможность приводить упомянутый барабан во вращательное движение с контролируемой скоростью вращения вокруг его оси;
- приклеивающий валок, отделенный от барабана, и средства, предназначенные для предварительной адаптации формы этого приклеивающего валка, имеющие возможность компактировать полотнище, наложенное на предварительно отформованную заготовку.
Упомянутый выше манипулятор может представлять собой манипулятор портального типа или может быть выполнен в виде робототехнического устройства антропоморфического типа, но он должен обеспечить возможность перемещения головки драпирования, адаптированного к направлению наложения полотнищ, и ориентации этой головки драпирования таким образом, чтобы ось барабана была по существу параллельной к касательной к подлежащей драпированию поверхности в процессе наложения полотнища.
Эти средства обеспечивают возможность наложения на предварительно отформованную заготовку индивидуальных полотнищ и изменять, таким образом, если в этом есть необходимость, характер накладываемого материала от одного полотнища к другому. Поскольку эти материалы еще не являются пропитанными, то есть не являются липкими, устройство всасывания, располагающееся на поверхности барабана, позволяет удерживать, а затем освобождать полотнища при помощи данной установки и прерывания разрежения между полотнищем и поверхностью барабана. Эти средства всасывания взаимодействуют со средствами моторизации барабана и отдельного приклеивающего валка для того, чтобы обеспечить контролируемое натяжение полотнища в процессе его наложения и устранить, таким образом, волнистость волокон в данном полотнище перед его компактированием. Устройство прессования и нагревания полотнища позволяет активировать термическим способом распыленную смолу и обеспечить, таким образом, сцепление данного полотнища с предварительно отформованной заготовкой. Средства предварительной адаптации формы приклеивающего валка позволяют оптимизировать профиль прижатия данного полотнища к предварительно отформованной заготовке с целью дополнительного усовершенствования упомянутых выше эффектов.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в соответствии с представленными в дальнейшем предпочтительными вариантами его реализации, которые могут быть рассмотрены индивидуально или в любом технически осуществимом сочетании друг с другом.
Предпочтительно, чтобы средства, предназначенные для адаптации формы приклеивающего валка, содержали:
- два пальца, имеющих возможность направлять этот валок по вращательному движению на каждом из его концов;
- спиральную пружину, связанную с этими пальцами и проходящую между упомянутыми концами, причем эта пружина располагается по существу параллельно к оси вращения упомянутого валка;
- устройство, имеющее возможность перемещать эти концевые пальцы приклеивающего валка таким образом, чтобы придавать некоторую кривизну упомянутой спиральной пружине.
Этот достаточно простой механизм позволяет модифицировать форму приклеивающего валка, изгибая спиральную пружину, и модифицировать, таким образом, профиль давления, приложенного к данному полотнищу, в процессе его компактирования.
Средства прессования взаимодействуют со средствами нагревания полотнища для того, чтобы обеспечить связь этого полотнища с предварительно отформованной заготовкой. Для этого головка драпирования предпочтительным образом имеет в своем составе сопло нагнетания горячего воздуха, струя которого направляется в пространство между упомянутым барабаном и предварительно отформованной заготовкой, и дефлектор, имеющий возможность изолировать барабан от этой струи горячего воздуха. Таким образом, полотнища подвергаются локальному нагреванию точно перед их прижатием к предварительно отформованной заготовке. Упомянутый выше дефлектор позволяет не допустить того, чтобы это нагревание приводило к приклеиванию той части полотнища, которая еще не уложена на поверхность барабана.
Предпочтительно, чтобы устройство, являющееся объектом предлагаемого изобретения, содержало средства измерения ориентации оси барабана по отношению к предварительно отформованной заготовке, причем упомянутые средства измерения жестко связаны с осью этого барабана. Эти средства измерения позволяют контролировать фактическую ориентацию барабана по отношению к предварительно отформованной заготовке или по отношению к технологическому оборудованию и, в случае необходимости, корректировать эту ориентацию при помощи управления осями манипулятора в том случае, когда эта ориентация отличается от запрограммированной ориентации. Такая конфигурация позволяет обеспечить возможно более однородный контакт с предварительно отформованной заготовкой или с технологическим оборудованием по всей ширине полотнища подлежащего наложению материала. Дефект однородности этого контакта приводит к недостаточной связи между полотнищем материала в процессе его наложения и предварительно отформованной заготовкой, что является источником дефектов типа вспучивания смолы между складками и даже волнистости волокон в конечной детали.
Предпочтительно также, чтобы устройство, являющееся объектом предлагаемого изобретения, содержало средства, жестко связанные с осью барабана и имеющие возможность определять положение кромки смежного полотнища, наложенного ранее накладываемого в данном случае полотнища. Наличие информации о положении уже наложенного полотнища в системе координат станка позволяет корректировать траекторию, по которой перемещается головка драпирования в процессе наложения данного полотнища, таким образом, чтобы поддерживать расстояние между кромками двух полотнищ, не выходящее из области, допускаемой условиями применения конечной детали. Предпочтительным образом эта коррекция траектории движения реализуется на уровне головки драпирования, воздействуя непосредственно на относительное положение барабана. Для этого головка драпирования содержит моторизованные средства относительного перемещения барабана в направлении, параллельном его оси. Эта автономная система коррекции траектории наложения для головки исключает необходимость наличия весьма жесткого носителя (портальной конструкции или робототехнического механизма) и, следовательно, позволяет рассматривать технологические установки драпирования больших размеров с приемлемыми сечениями.
Предпочтительно также, чтобы устройство, являющееся объектом предлагаемого изобретения, содержало стол раскроя и средства, имеющие возможность разрезать полотнища по длине и по форме. Это устройство предпочтительно также имеет в своем составе хранилище материалов в форме поддающихся сматыванию бобин, на которые намотаны непрерывные ленты материалов.
Такая конфигурация устройства позволяет использовать автоматизированный способ драпирования, включающий следующие этапы:
а) сматывают с бобины некоторую часть материала для размещения на столе раскроя;
b) отделяют смотанную с бобины часть материала путем отрезания для формирования первого полотнища;
с) захватывают упомянутое полотнище на столе раскроя при помощи барабана и наматывают его на этот барабан;
d) переносят упомянутое полотнище на предварительно отформованную заготовку с разматыванием этого полотнища с барабана и с его прижатием его к предварительно отформованной заготовке;
е) сматывают с бобины и отрезают другую часть материала, образующую второе полотнище на столе раскроя, в процессе осуществления переноса первого полотнища;
f) повторяют действия, описанные начиная с этапа с), с этим вторым полотнищем.
Такой способ позволяет обеспечить автоматическое формирование слоистых панелей, содержащих сложные пакеты слоев, в которых используются несколько различных материалов, с высокой производительностью, в частности, благодаря подготовке последующих полотнищ в скрытое время.
Предлагаемое изобретение относится также к предпочтительному способу драпирования, в котором используются описанные выше средства и который включает этап, состоящий в прижатии полотнища к предварительно отформованной заготовке и при помощи приклеивающего валка, причем барабан перемещается при помощи манипулятора с некоторой скоростью поступательного перемещения и полотнище сматывается с барабана, приводимого во вращательное движение со скоростью, синхронизированной со скоростью его поступательного перемещения, таким образом, чтобы сохранять данное полотнище в по существу постоянном натяжении между его выходом с барабана и его прижатием при помощи приклеивающего валка. Этот способ позволяет контролировать натяжение полотнища в процессе его наложения и прикладывать к нему именно то усилие натяжения, которое необходимо для устранения волнистости волокон, но не вызывая при этом модификации расстояния между волокнами.
Предпочтительно, чтобы полотнище в процессе его сматывания с бобины прижималось к барабану при помощи всасывания для того, чтобы контролировать скорость его сматывания, а также степень натяжения этого полотнища.
Также предпочтительно, чтобы форма приклеивающего валка адаптировалась соответствующим образом для того, чтобы обеспечить определенный профиль прижатия полотнища к предварительно отформованной заготовке.
Предпочтительно также, чтобы форма, придаваемая приклеивающему валку, не являлась дополняющей форму предварительно отформованной заготовки, на которую данное полотнище накладывается. Этот вариант реализации позволяет, например, приклеивать только часть ширины накладываемого полотнища.
В дальнейшем предлагаемое изобретение будет описано более подробно в рамках не являющихся ограничительными предпочтительных вариантов его осуществления, представленных на приведенных фиг.1-13, на которых:
Фиг.1 представляет собой совокупный вид в изометрии сверху варианта реализации устройства драпирования в соответствии с предлагаемым изобретением, в котором используется трехмерный манипулятор портального типа;
Фиг.2 представляет собой детальный вид в изометрии сверху головки драпирования в соответствии с вариантом реализации, проиллюстрированным на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид в изометрии сбоку варианта реализации головки драпирования, адаптированной для устройства в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку системы драпирования, связанной с головкой драпирования, показанной на фиг.3;
Фиг.5 представляет собой схематический вид сбоку операции драпирования пакета слоев при помощи устройства в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.6 представляет собой вид в изометрии спереди способа реализации барабана, адаптированного для устройства драпирования в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.7 представляет собой вид в изометрии приклеивающего валка и связанных с ним устройств модификации его формы, адаптированных к головке драпирования в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.8А, 8В схематически демонстрируют вид спереди нескольких конфигураций управляемого деформирования приклеивающего валка;
Фиг.9 представляет собой вид в изометрии сзади устройства нагревания при помощи выдувания горячего воздуха, адаптированного для головки драпирования в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.10 представляет собой совокупный вид спереди операции драпирования при помощи устройства, демонстрирующего способ реализации устройства драпирования в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.11 представляет собой детальный вид спереди двух последовательно расположенных полотнищ, наложенных одно на другое при помощи устройства, являющегося объектом предлагаемого изобретения;
Фиг.12 представляет собой вид спереди в целом операции драпирования в соответствии с одним из вариантов реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением для драпирования искривленной поверхности;
Фиг.13 представляет собой вид сбоку стола раскройки и связанного с ним запаса материалов в соответствии с вариантом реализации устройства по данному изобретению.
Как это можно видеть на фиг.1, в представленном примере реализации устройство, представляющее собой объект предлагаемого изобретения, содержит:
- манипулятор (1), выполненный в данном случае в форме портального робототехнического устройства;
- головку (10) драпирования, которая может быть перемещена и ориентирована в пространстве при помощи этого манипулятора;
- стол (50) раскроя, предназначенный для приготовления полотнищ (100);
- оборудование (70) наложения, размещенное в рабочем пространстве упомянутого манипулятора.
Как это можно видеть на фиг.2, головка (10) драпирования является подвижной по отношению к манипулятору (1) вдоль оси (Z) поступательного перемещения и двух взаимно перпендикулярных осей (А, С) вращения, причем все эти перемещения моторизованы и могут управляться при помощи цифровых управляющих команд.
Как это можно видеть на фиг.3 и 4, головка (10) драпирования содержит барабан (11), на который наматывается подлежащее накладыванию полотнище, причем приклеивающий валок (12) имеет возможность оказывать прижимающее действие (120) на полотнище в процессе его наложения таким образом, чтобы компактировать предварительно отформованную заготовку (110). Система (1100), или так называемая система драпирования, содержит барабан (11), сопла (13) нагревания и приклеивающий валок (12) и присоединена к головке драпирования посредством скользящей связи (210), закрепленной на раме (200).
Как это можно видеть на фиг.5, в процессе наложения полотнище (100) разматывается на предварительно отформованную заготовку (110) с барабана (11). Для того чтобы устранить возникновение волнистости волокон в процессе наложения полотнища, эти волокна удерживаются под натяжением между их выходом с барабана и их прижатием к предварительно отформованной заготовке. Для этого головка драпирования перемещается со скоростью (F) в поступательном движении, тогда как барабан приводится во вращательное движение со скоростью N, синхронизированной с этой скоростью F поступательного перемещения таким образом, чтобы сохранять полотнище (100) в натянутом состоянии в соответствии с по существу постоянным уровнем натяжения между выходом этого полотнища с барабана и точкой его прижатия при помощи приклеивающего валка (12). Этот приклеивающий валок оказывает на полотнище воздействие (120) компактирования, ориентированное по существу параллельно плоскости (1200) наложения, перпендикулярной к поверхности, на которую это наложение осуществляется. Это прижатие осуществляется посредством гидравлического или пневматического силового цилиндра (121), обеспечивающего приложение усилия, воздействующего на приклеивающий валок при помощи системы рычагов.
Сопла (13) нагревания распределяют поток (130) горячего воздуха под полотнище (100) перед его прохождением под приклеивающим валком (12). Этот поток горячего воздуха также обеспечивает локальное нагревание поверхности предварительно отформованной заготовки, что благоприятствует, таким образом, ее компактированию и сцеплению полотнища (100). Однако это нагревание остается локальным и кратковременным так, чтобы оно не вызывало полной структуризации нагретой таким образом смолы в случае использования термоотверждаемой смолы. Смола напыления может иметь природу, отличную от природы смолы, впрыскиваемой на последующих этапах изготовления в предварительно отформованную заготовку. Температура упомянутого нагревания адаптируется к особенностям смолы напыления.
Как это можно видеть на фиг.6, барабан (11) содержит на своей поверхности отверстия (111) всасывания, которые позволяют установить разрежение между полотнищем (100) и поверхностью этого барабана. Эти отверстия всасывания являются управляемыми индивидуальным или групповым образом так, чтобы адаптировать ширину зоны всасывания к ширине полотнища (100). В частности, эти отверстия всасывания могут управляться последовательно для захвата полотнища, линия отрезания которого не является перпендикулярной к длине этого полотнища, например, в случае разрезания криволинейного разрезания с вершиной, таким образом, чтобы всасывать только само полотнище. Волокнистый характер этого полотнища и отсутствие его пропитки на данном этапе приводит к тому, что разрежение распространяется по всей толщине полотнища, намотанного на барабан. Это всасывание сохраняется на протяжении всей фазы драпирования, что позволяет поддерживать полотнище в контакте с барабаном и контролировать скорость его сматывания, а также степень его натяжения.
Датчик, установленный над барабаном, позволяет определять положение конца данного полотнища.
Используя в сочетании информацию от этого датчика и информацию об угловом положении барабана, положение плоскости (1200) драпирования в пространстве данной машины оказывается известным в любой момент времени в зависимости от положения головки драпирования. Эти средства позволяют обеспечить прецизионный контроль процесса наложения, а также позиционировать конец полотнища на предварительно отформованной заготовке для инициации процесса драпирования.
Первый двигатель (112) позволяет управлять вращательным движением барабана вокруг его оси по отношению к опорному кронштейну (114) этого барабана. Предпочтительным образом этот двигатель связан по вращательному движению с угловым кодирующим устройством, которое позволяет в любой момент времени получать информацию об угловом положении барабана. Второй двигатель (113) позволяет обеспечить поступательное перемещение барабана (11) и его опорного кронштейна (114) параллельно его оси вращения по отношению к опорной раме (200).
Как это можно видеть на фиг.7, приклеивающий валок (12) связан с опорным кронштейном (114) барабана и воздействует на один из рычагов (127). Действие силового цилиндра (121) заставляет упомянутый рычаг (127) поворачиваться, переводя, таким образом, приклеивающий валок в контакт с предварительно отформованной заготовкой.
Сам приклеивающий валок (12) связан с рычажной системой при помощи пальца (125) и связей в виде шаровых шарниров (122) на каждом из своих концов. Катящаяся часть этого валка, как это можно видеть на фиг.8, образована спиральной пружиной (123), покрытой эластичной оболочкой (124). Витки этой спиральной пружины индивидуально обладают достаточно высокой жесткостью в радиальном направлении, которая позволяет им оказывать давление компактирования. Зато вся эта пружина (123) в целом представляет умеренную жесткость на изгиб, что позволяет этой пружине под действием давления (120) компактирования принимать форму профиля предварительно отформованной заготовки (110) и распределять, вследствие этого, по существу однородным образом давление компактирования по ширине полотнища (100).
Шаровые шарниры (126) позволяют перемещать концы пальцев (125) посредством двух силовых цилиндров (129), воздействующих на каждый из этих шаровых шарниров. Это перемещение концов пальцев позволяет, как это можно видеть на фиг.8В, придать некоторую кривизну приклеивающему валку и, таким образом, обеспечить либо предварительную адаптацию кривизны этого валка к профилю предварительно отформованной заготовки, либо модифицировать распределение давления по ширине полотнища, придавая этому валку кривизну, которая не является дополняющей по отношению к кривизне профиля предварительно отформованной заготовки. Этот эффект является полезным, в частности, на бордюре предварительно отформованной заготовки, для того чтобы обеспечивать приклеивание только центральной части полотнища.
Как это можно видеть на фиг.9, устройство нагревания образовано тремя соплами (13) нагнетания горячего воздуха, размещенными на кронштейне (137), шарнирно связанном с кронштейном (114) барабана. Силовой цилиндр (131), один конец которого закреплен на кронштейне (114) барабана, а другой на кронштейне (137) сопел нагнетания горячего воздуха, позволяет обеспечить регулирование высоты расположения упомянутых сопел. Дефлектор (135), связанный с кронштейном (137) сопел нагнетания, позволяет изолировать барабан (11) от потока горячего воздуха. Предпочтительным образом мощность нагревания устанавливается на уровне от 5 кВт до 10 кВт на каждое сопло нагнетания горячего воздуха, что позволяет обеспечить очень быстрое нагревание полотнища при температуре нагнетаемого воздуха, равной или немного превышающей требуемую температуру нагрева. Таким образом, исключается всякая возможность воспламенения полотнища и предварительно отформованной заготовки. Три сопла нагнетания могут быть выполнены управляемыми индивидуально. Таким образом, имеется возможность нагревать только центральную часть или только края полотнища так, чтобы ограничить тем самым ширину зоны приклеивания к предварительно отформованной заготовке во взаимодействии с изменяемой кривизной приклеивающего валка.
Как это можно видеть на фиг.10, на головке (10) драпирования предусмотрена видеокамера (16), предназначенная для контроля проиллюстрированного на фиг.11 отклонения g между двумя полотнищами (101, 102), наложенными встык. Для устранения всякой волнистости волокон два полотнища не должны накладываться друг на друга. Для исключения создания зон пониженной прочности в слоистой детали упомянутое расстояние g должно иметь величину менее 2 мм. Видеокамера (16) определяет положение кромки полотна, смежной с уже уложенным полотнищем (101). Эта информация используется для приведения в действие двигателя (113) перемещения средств (1100) драпирования и поддержания величины этого расстояния g в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм.
Как это можно видеть на фиг.12, бесконтактные датчики (17, 17') фиксации расстояния измеряют расстояние между осью барабана и предварительно отформованной заготовкой (110). Если расстояние, измеренное первым датчиком (17), отличается от расстояния, измеренного вторым датчиком (17'), ориентация системы (1100) драпирования изменяется вдоль оси А таким образом, чтобы выровнять два этих расстояния. Эта характеристика позволяет разместить ось барабана параллельно касательной к профилю предварительно отформованной заготовки (110).
Эти датчики (17, 17') фиксации расстояния размещаются на складываемой раме (170), на которой также располагается лазерный датчик преграды, который позволяет определять положение конца полотнища (100) на барабане (11).
Как это можно видеть на фиг.13, устройство, которое представляет собой объект предлагаемого изобретения, предпочтительным образом содержит стол (50) раскроя, связанный с запасом (500) материалов, содержащим бобины (501, 502, 503), на которых намотаны в форме непрерывных лент материалы, которые могут быть использованы для осуществления драпирования предварительно отформованной заготовки (110). В данном случае речь может идти о материалах различной природы, таких, например, как углеродные волокна или стеклянные волокна, и имеющих различное представление, например, в виде ткани или в виде нетканого материала, или же в форме многоосных структур, построенных в виде совокупности уложенных один на другой различных пакетов, притом что приведенное выше перечисление не является исчерпывающим.
Упомянутые ленты разматываются и подаются в плоскость (510) раскроя, которая предпочтительным образом может быть оборудована устройством с разрежением, способным удерживать эту ленту на упомянутой плоскости. Эта лента разматывается таким образом, чтобы один из ее концов находился в упоре в одну из кромок стола раскроя.
Для этого силовой цилиндр воздействует на соответствующую бобину для того, чтобы перемещать ее параллельно своей оси на протяжении процесса сматывания ленты, и лазерный датчик обеспечивает определение положения кромки этой ленты. Приводная связь между упомянутым датчиком и силовым цилиндром позволяет подвести кромку ленты на одну из кромок стола раскроя. Таким образом эта лента позиционируется на столе раскроя. После этого лента разрезается по длине, по ширине и по ее концевому профилю посредством автоматического режущего устройства (520), управляемого при помощи цифровых команд, способных взаимодействовать с цифровыми командами устройства драпирования. Операции раскроя могут иметь место в замаскированное время или одновременно с выполнением операции драпирования.
Поскольку полотнище (100) разрезается по длине и по профилю и процесс драпирования предшествующим полотнищем уже завершен, головка драпирования приближается к столу раскроя (50) и обеспечивает размещение упомянутого полотнища на барабане (11). Для этого разрежение на плоскости (510) раскроя снимается с тем, чтобы освободить это полотнище, после чего барабан (11) захватывает данное полотнище посредством своего устройства (111) всасывания.
Головка драпирования позиционируется по отношению к столу раскроя для того, чтобы разместить это полотнище на барабане вдоль направления, параллельного оси вращения барабана. Например, таким образом, чтобы средняя ось этого полотнища располагалась в середине барабана.
Это полотнище наматывается на упомянутый барабан для того, чтобы быть уложенным на предварительно отформованную заготовку, как об этом уже было сказано в предшествующем изложении.
Приведенное выше описание отчетливо показывает, что при помощи различных признаков и связанных с ними преимуществ предлагаемое изобретение позволяет решить поставленную задачу. В частности, изобретение позволяет обеспечить автоматическое драпирование различными материалами одной и той же предварительно отформованной заготовки и в любом направлении.
Claims (9)
1. Устройство для драпирования предварительно отформованной стратифицированной и так называемой сухой волокнистой заготовки на формующем оборудовании, содержащее манипулятор (1), выполненный с возможностью перемещать и ориентировать в пространстве головку драпирования, причем эта головка драпирования содержит:
- барабан (11), содержащий по меньшей мере одно отверстие (111) всасывания, открывающееся на его поверхности, и выполненный с возможностью индивидуального захватывания полотнища на опорном устройстве, внешнем по отношению к оборудованию формования и к головке драпирования;
- средства (13) нагревания полотнища (100);
отличающееся тем, что это устройство дополнительно содержит средства, выполненные c возможностью компактировать данное полотнище на предварительно отформованной заготовке и создавать натяжение перед его компактированием, причем эти средства содержат:
- средства (112) моторизации, выполненные с возможностью приводить барабан (11) во вращательное движение с контролируемой скоростью вращения вокруг его оси;
- приклеивающий валок (12), отделенный от барабана (11), и средства (123, 125, 126, 129), предназначенные для предварительной адаптации его формы, способный компактировать полотнище, наложенное на предварительно отформованную заготовку (110).
- барабан (11), содержащий по меньшей мере одно отверстие (111) всасывания, открывающееся на его поверхности, и выполненный с возможностью индивидуального захватывания полотнища на опорном устройстве, внешнем по отношению к оборудованию формования и к головке драпирования;
- средства (13) нагревания полотнища (100);
отличающееся тем, что это устройство дополнительно содержит средства, выполненные c возможностью компактировать данное полотнище на предварительно отформованной заготовке и создавать натяжение перед его компактированием, причем эти средства содержат:
- средства (112) моторизации, выполненные с возможностью приводить барабан (11) во вращательное движение с контролируемой скоростью вращения вокруг его оси;
- приклеивающий валок (12), отделенный от барабана (11), и средства (123, 125, 126, 129), предназначенные для предварительной адаптации его формы, способный компактировать полотнище, наложенное на предварительно отформованную заготовку (110).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства, предназначенные для адаптации формы приклеивающего валка (12), содержат:
- два пальца (125), выполненные с возможностью направлять этот валок по вращательному движению на каждом из его концов;
- спиральную пружину (123), связанную с этими пальцами и проходящую между упомянутыми концами, причем эта пружина располагается по существу параллельно к оси вращения валка;
- устройства (126, 129), выполненные с возможностью перемещать эти концевые пальцы валка таким образом, чтобы придавать некоторую кривизну упомянутой спиральной пружине (123).
- два пальца (125), выполненные с возможностью направлять этот валок по вращательному движению на каждом из его концов;
- спиральную пружину (123), связанную с этими пальцами и проходящую между упомянутыми концами, причем эта пружина располагается по существу параллельно к оси вращения валка;
- устройства (126, 129), выполненные с возможностью перемещать эти концевые пальцы валка таким образом, чтобы придавать некоторую кривизну упомянутой спиральной пружине (123).
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит сопло (13) нагнетания горячего воздуха, струя (130) которого направляется в пространство между барабаном (11) и предварительно отформованной заготовкой (110), и дефлектор (135), выполненный с возможностью изолировать барабан (11) от этой струи (130) горячего воздуха.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит средства (17, 17') измерения ориентации оси барабана по отношению к поверхности драпирования на предварительно отформованной заготовке, причем упомянутые средства измерения жестко связаны с осью этого барабана (11).
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит:
- средства (16), жестко связанные с осью барабана и выполненные с возможностью определять положение кромки смежного полотнища (101), наложенного раньше, чем полотнище (102), накладываемое в данном случае;
- моторизованные средства (113) относительного перемещения барабана (11) по отношению к головке (10) драпирования параллельно оси упомянутого барабана.
- средства (16), жестко связанные с осью барабана и выполненные с возможностью определять положение кромки смежного полотнища (101), наложенного раньше, чем полотнище (102), накладываемое в данном случае;
- моторизованные средства (113) относительного перемещения барабана (11) по отношению к головке (10) драпирования параллельно оси упомянутого барабана.
6. Способ, в котором используется устройство по п.1 для драпирования так называемым сухим полотнищем (100), отличающийся тем, что прижимают полотнище к предварительно отформованной заготовке при помощи приклеивающего валка (12), причем барабан (11) перемещают при помощи манипулятора (1) с некоторой скоростью поступательного перемещения (F), и полотнище (100) сматывают с барабана (11), приводимого во вращательное движение со скоростью (N), синхронизированной со скоростью (F) его поступательного перемещения, таким образом, чтобы сохранять полотнище (100) в по существу постоянном натяжении между его выходом с барабана (11) и местом прижатия при помощи приклеивающего валка (12).
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что полотнище (100) прижимают к барабану (11) при помощи всасывания в процессе его сматывания для того, чтобы контролировать скорость его сматывания, а также степень натяжения этого полотнища.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что форму приклеивающего валка (12) адаптируют соответствующим образом для обеспечения искомого профиля прижатия полотнища (100) к предварительно отформованной заготовке (110).
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что форма, придаваемая приклеивающему валку (12), не является дополняющей по отношению к форме предварительно отформованной заготовки (110), на которую это полотнище (100) накладывается.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0956481A FR2950285A1 (fr) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Dispositif de drapage automatise |
| FR0956481 | 2009-09-21 | ||
| PCT/FR2010/051947 WO2011033240A1 (fr) | 2009-09-21 | 2010-09-20 | Dispositif de drapage automatisé |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012115856A RU2012115856A (ru) | 2013-10-27 |
| RU2543174C2 true RU2543174C2 (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=42115375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012115856/05A RU2543174C2 (ru) | 2009-09-21 | 2010-09-20 | Автоматизированное устройство драпирования |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8871050B2 (ru) |
| EP (1) | EP2480400B1 (ru) |
| JP (1) | JP5663581B2 (ru) |
| CN (1) | CN102574337B (ru) |
| BR (1) | BR112012006358A2 (ru) |
| CA (1) | CA2774822C (ru) |
| FR (1) | FR2950285A1 (ru) |
| RU (1) | RU2543174C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011033240A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714068C2 (ru) * | 2015-03-06 | 2020-02-11 | Бретье-Аутомацион Гмбх | Машина для укладки волокон |
| RU2715834C2 (ru) * | 2015-03-06 | 2020-03-03 | Бретье-Аутомацион Гмбх | Система для изготовления конструктивных элементов из волокнистого композиционного материала |
| RU2800813C1 (ru) * | 2019-10-07 | 2023-07-28 | Файвз Машининг Системз, Инк. | Головка для укладки волокон (варианты) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2977187B1 (fr) | 2011-07-01 | 2017-06-09 | Daher Aerospace | Procede pour le drapage et la consolidation a la depose de pieces composites thermoplastiques a renfort fibreux |
| US8826957B2 (en) | 2012-08-31 | 2014-09-09 | General Electric Company | Methods and systems for automated ply layup for composites |
| DE102012219267A1 (de) * | 2012-10-22 | 2014-04-24 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Vorformlingen zum Herstellen eines Rotorblattes |
| DK2953784T3 (da) | 2013-02-08 | 2020-11-02 | Lm Wp Patent Holding As | System og fremgangsmåde til fremstilling af en fiberkompositartikel |
| US9545759B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-01-17 | CGTech | Automated fiber placement with course trajectory compensation |
| JP6421387B2 (ja) * | 2015-03-09 | 2018-11-14 | 本田技研工業株式会社 | 繊維プリフォームのプレス成形方法 |
| EP3492248B1 (en) * | 2016-07-27 | 2021-08-25 | Mitsubishi Chemical Corporation | Preform production apparatus and preform production method |
| US10252478B2 (en) * | 2016-09-08 | 2019-04-09 | The Boeing Company | Dynamic heater control for automated fiber placement machines |
| FR3059932B1 (fr) * | 2016-12-09 | 2021-01-29 | Inst De Rech Tech Jules Verne | Cassette, tete de depose comportant une telle cassette, installation, procede de drapage, procede de rechargement et procede de preparation |
| FR3063673B1 (fr) | 2017-03-13 | 2020-06-12 | Institut De Recherche Technologique Jules Verne | Plateforme mobile pour robot parallele a cables, robot parallele a cables, installation et procede de drapage a l'aide d'un tel robot |
| CN106945299B (zh) * | 2017-04-27 | 2018-09-21 | 重庆新派新智能科技有限公司 | 一种用于键盘外壳与铭牌的贴合方法 |
| US10994492B2 (en) * | 2017-12-12 | 2021-05-04 | Kenneth A. Fullick | Apparatus and method of welding fabric material to a frame including for removable use in a door or window opening |
| CN109278319B (zh) * | 2018-08-10 | 2021-02-19 | 南京航空航天大学 | 一种用于带棱回转体的双压辊自动铺缠成型装置 |
| FR3122598B1 (fr) * | 2021-05-10 | 2023-10-13 | Safran Nacelles | Automate pour application d’un patch sur une surface chauffée |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4541886A (en) * | 1983-03-02 | 1985-09-17 | British Aerospace Plc | Automatic tape laying apparatus |
| US4569716A (en) * | 1984-03-05 | 1986-02-11 | Cincinnati Milacron Inc. | Strand laying head |
| SU1274619A3 (ru) * | 1982-05-27 | 1986-11-30 | Локхид Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл укладки волокнистых материалов при изготовлении слоистых изделий |
| SU1466639A3 (ru) * | 1982-05-27 | 1989-03-15 | Локхид Корпорейшн (Фирма) | Автоматизированна волокноукладочна машина |
| US5228944A (en) * | 1990-02-15 | 1993-07-20 | Hoechst Aktiengesellschaft | Apparatus for producing composite bodies from layers of plastic flim laminated to one another |
| EP0846551A1 (fr) * | 1996-12-03 | 1998-06-10 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Tête de drapage, pour la fabrication de plaques en matériau composite |
| US6451152B1 (en) * | 2000-05-24 | 2002-09-17 | The Boeing Company | Method for heating and controlling temperature of composite material during automated placement |
| DE102006060361A1 (de) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Airbus Deutschland Gmbh | Transportgreifer und Verfahren zum Transportieren eines flexiblen Flächenmaterials |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7018A (en) * | 1850-01-15 | File for keeping papers | ||
| US5431749A (en) * | 1993-09-30 | 1995-07-11 | The Ingersoll Milling Machine Company | Tape laying head with curved tape laying capability and improved adaptive steering |
| GB9825999D0 (en) * | 1998-11-28 | 1999-01-20 | British Aerospace | A machine for laying up fabric to produce a laminate |
| CN1103675C (zh) * | 2000-02-22 | 2003-03-26 | 波音公司 | 手动辅助操作层压方法 |
| FR2878779B1 (fr) * | 2004-12-02 | 2007-02-09 | Eads Ccr Groupement D Interet | Dispositif de drapage de bandes souples pre-impregnees |
| US7601237B2 (en) * | 2006-02-01 | 2009-10-13 | The Boeing Company | Fabric handling apparatus and method for composite manufacture |
-
2009
- 2009-09-21 FR FR0956481A patent/FR2950285A1/fr not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-09-20 US US13/497,136 patent/US8871050B2/en active Active
- 2010-09-20 JP JP2012530313A patent/JP5663581B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-20 WO PCT/FR2010/051947 patent/WO2011033240A1/fr active Application Filing
- 2010-09-20 CA CA2774822A patent/CA2774822C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-20 BR BR112012006358A patent/BR112012006358A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-09-20 RU RU2012115856/05A patent/RU2543174C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-09-20 CN CN201080047219.7A patent/CN102574337B/zh active Active
- 2010-09-20 EP EP10770588.1A patent/EP2480400B1/fr active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1274619A3 (ru) * | 1982-05-27 | 1986-11-30 | Локхид Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл укладки волокнистых материалов при изготовлении слоистых изделий |
| SU1466639A3 (ru) * | 1982-05-27 | 1989-03-15 | Локхид Корпорейшн (Фирма) | Автоматизированна волокноукладочна машина |
| US4541886A (en) * | 1983-03-02 | 1985-09-17 | British Aerospace Plc | Automatic tape laying apparatus |
| US4569716A (en) * | 1984-03-05 | 1986-02-11 | Cincinnati Milacron Inc. | Strand laying head |
| US5228944A (en) * | 1990-02-15 | 1993-07-20 | Hoechst Aktiengesellschaft | Apparatus for producing composite bodies from layers of plastic flim laminated to one another |
| EP0846551A1 (fr) * | 1996-12-03 | 1998-06-10 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Tête de drapage, pour la fabrication de plaques en matériau composite |
| US6451152B1 (en) * | 2000-05-24 | 2002-09-17 | The Boeing Company | Method for heating and controlling temperature of composite material during automated placement |
| DE102006060361A1 (de) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Airbus Deutschland Gmbh | Transportgreifer und Verfahren zum Transportieren eines flexiblen Flächenmaterials |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714068C2 (ru) * | 2015-03-06 | 2020-02-11 | Бретье-Аутомацион Гмбх | Машина для укладки волокон |
| RU2715834C2 (ru) * | 2015-03-06 | 2020-03-03 | Бретье-Аутомацион Гмбх | Система для изготовления конструктивных элементов из волокнистого композиционного материала |
| RU2800813C1 (ru) * | 2019-10-07 | 2023-07-28 | Файвз Машининг Системз, Инк. | Головка для укладки волокон (варианты) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102574337B (zh) | 2014-07-23 |
| CA2774822C (fr) | 2017-03-28 |
| CN102574337A (zh) | 2012-07-11 |
| US20120261069A1 (en) | 2012-10-18 |
| JP5663581B2 (ja) | 2015-02-04 |
| FR2950285A1 (fr) | 2011-03-25 |
| RU2012115856A (ru) | 2013-10-27 |
| JP2013505155A (ja) | 2013-02-14 |
| WO2011033240A1 (fr) | 2011-03-24 |
| EP2480400B1 (fr) | 2014-03-12 |
| EP2480400A1 (fr) | 2012-08-01 |
| BR112012006358A2 (pt) | 2019-09-24 |
| US8871050B2 (en) | 2014-10-28 |
| CA2774822A1 (fr) | 2011-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2543174C2 (ru) | Автоматизированное устройство драпирования | |
| CA2571744C (en) | Tape laying apparatus and method | |
| CN105228813B (zh) | 转子叶片制造装置 | |
| US7080441B2 (en) | Composite fuselage machine and method of automated composite lay up | |
| JP6147352B2 (ja) | ロータブレード製造用の予備成形物を製造するための方法及び装置 | |
| US8574388B2 (en) | Method and device for the automated manufacture of at least one elongate composite material part with one or more layers | |
| US8919410B2 (en) | Small flat composite placement system | |
| US4133711A (en) | Automated integrated composite lamination system | |
| JP2013505155A5 (ru) | ||
| US6540000B1 (en) | Process and device for depositing in contact roving of pre-impregnated fibers particularly for the production of complex structures of composite material polymerized by ionization | |
| JP6282661B2 (ja) | 凸型の曲率半径を有する表面上での複合テープラミネーション加工の方法 | |
| US8220514B2 (en) | Tape laying apparatus and method | |
| EP2736699A1 (en) | System and method for making advanced composite laminates | |
| JP5822696B2 (ja) | 固定式分配器を使用する繊維配置のための方法およびシステム | |
| CN103068559A (zh) | 用于复合带分配的装置 | |
| CN110815863A (zh) | 工业机器人及其用于预浸料自动铺带的末端执行器 | |
| JPH0397973A (ja) | パイル織物の製造装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150921 |