[发明专利]短节段纤维铺放头有效
申请号: | 201410330678.6 | 申请日: | 2014-07-11 |
公开(公告)号: | CN104275807B | 公开(公告)日: | 2018-09-21 |
发明(设计)人: | P·T·豪斯特;B·A·约翰逊 | 申请(专利权)人: | 波音公司 |
主分类号: | B29C70/38 | 分类号: | B29C70/38;B29C70/54 |
代理公司: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 赵蓉民 |
地址: | 美国伊*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 短节段 纤维 铺放头 | ||
本发明涉及短节段纤维铺放头。通过重新配置纤维铺放头的功能机构实现了一种用于生成复合板短路径路线应用的复合自动方法和装置。分离纤维推进和收回功能、内嵌激活汽缸以及利用仅推动激活得到了一个简化的紧凑的AFP输送头。圆形结构的纤维切割刀片提供了均匀的切割,其中在激活时,刀片提供渐进切削力且旋转以提供新的切削刃,并且当所有取向同样良好地进行切割时,需要有限的切削刃导向。嵌套在功能中且紧邻压实辊放置的机构减少了到施加点的总体纤维节段。
技术领域
本公开总体涉及用于铺设复合材料层片的自动化方法和设备,更特别地涉及一种在铺设过程期间在底板上铺放短节段(short course)复合带条的方法和设备。
背景技术
诸如那些用于汽车、航海和航空工业的复合结构可以使用通常被称为自动纤维铺放机(AFP)的自动化复合材料施加机器来制造。AFP机器可以被用在航空工业中,例如,用于通过在制造工具上放置相对狭窄的带状复合缝纤维带或“丝束”来制造结构组件和蒙皮。纤维带可以以平行节段的方式放在工具上,其可以大体上边对边接触以形成一个板层。
已知的AFP机器使用带条铺放头,当带条铺放头在工具表面上方由机器人设备移动时,带条铺放头分配、切割带条的节段并且将带条的节段压实在工具表面上。这些带条铺放头通常包含带条供卷筒和分配机构,分配机构将带条从供卷筒中拉出且将其导引进压实辊和工具表面之间的夹缝。在分配机构内位于压实辊上游的切刀将带条切割成期望的节段长度。因此,能够由带条铺放头铺放的带条节段的最小长度可以由该带条被压实在工具表面的点和带条被刀片切割的点之间的距离而控制。
在一些应用中,可能需要相对短节段的带条,其长度比已知的带条铺放头能够切割的最短节段长度还短。换句话说,期望的节段长度可能比压实点到切割点之间的距离短。在这些情况下,可能需要铺放比最优节段长度更长的节段,因而对该部分增加了重量和/或成本或者需要剪切过量带条的层片,或者可能需要人工铺设短节段带条,因而增加了制造过程中不期望的人力和花费。
发明内容
因此,需要一种允许铺放较短长度的节段的用于切割带条节段的带条铺放头和方法。
本申请公开了各种系统和方法,以解决现有带条铺放头的上述挑战。
在一个示例中,公开了用于在底板上铺放复合材料的自动纤维铺放(AFP)机。AFP机包含具有一个或多个圆形切刀刀片的第一低轮廓丝束控制模块以及具有一个或多个圆形切刀刀片的第二低轮廓丝束控制模块。AFP机进一步包含V字形模块,该模块与第一和第二低轮廓丝束控制模块连接且位于第一和第二低轮廓丝束控制模块之间,V字形模块包含位于其中的多个空气通道。AFP机进一步包含多个空气汽缸,空气汽缸与V字形模块连接并且嵌套在第一低轮廓丝束控制模块和第二低轮廓丝束控制模块之间,所述多个空气汽缸与位于V字形模块内的空气通道对齐。
第一和第二低轮廓丝束控制模块可以具有不超过约3/4英寸的高度。圆形切刀刀片可以具有不超过约3/4英寸的高度。AFP机可以进一步包含压实辊,其直径不超过约3/4英寸。圆形切刀刀片可以可拆除地与切刀摇臂连接,该摇臂被配置为通过第一切刀伸出活塞和第二切刀收回活塞围绕轴被旋转。底板可以包含平坦或几乎平坦的载荷。AFP机可以进一步包含控制单元,其被配置为访问包含用于制造复合材料零件的计算机可读指令的文件。AFP机可以进一步包含一个或多个定位设备,其被配置为当复合材料被放置在底板上时,相对于传送头操纵该底板。定位设备可以包含一个或多个NC机器、机械臂或者心轴。
在另一个示例中,自动纤维铺放(AFP)机的传送头包含V字形模块和与该V字形模块连接的第一丝束控制模块,V字形模块具有位于其内的多个空气通道。第一丝束控制模块包含丝束导引盘、支架、具有附连切刀刀片的切刀摇臂以及具有附连夹紧辊的夹紧/进料摇杆。切刀摇臂通过切刀摇杆轴与支架连接。夹紧/进料摇杆嵌套在切刀摇臂内且通过夹紧/进料摇杆轴与支架连接。多个活塞位于V字形模块内的腔体中且与空气通道连接,多个活塞与切刀摇臂和夹紧/进料摇杆对齐。
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