УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТУШКИ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ЛИПКОЙ ЛЕНТЫ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2011 года по МПК B31D1/02 G01M9/00 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к устройству и способу для изготовления катушки испытательной липкой ленты, на которую намотана испытательная липкая лента, на поверхности которой закреплены множество кусков (отрезков) нитей, которые выступают за кромку испытательной липкой ленты.

Предпосылки к созданию изобретения

Испытательная липкая лента, намотанная на катушку (в рулон) испытательной липкой ленты, относится к тому типу, который может быть использован, в частности, для визуализации воздушных потоков на поверхностях испытуемой модели.

Существуют различные возможности для визуализации воздушных потоков на поверхностях модели в аэродинамических трубах. В одной из методик для этого используют нити, закрепленные на исследуемой поверхности. Поведение (расположение) нитей позволяет быстро составить общее представление о режимах воздушного потока в исследуемой области. При подсветке УФ излучением белые нити или нити, изготовленные из флуоресцентного синтетического материала, хорошо видны, так что такие наблюдения могут быть документированы с использованием видеокамеры. Нити типично приклеивают на поверхность модели, например, с использованием капель клея или кусков липкой ленты, или же их приклеивают на одну сторону липкой ленты ранее прикрепления этой липкой ленты к модели. В областях высоких скоростей используют, например, технологию индивидуального прикрепления нитей, так как липкие ленты на поверхности модели могут создавать помехи. В областях более низких скоростей, однако, могут быть использованы липкие ленты с уже закрепленными на них нитями. Липкие ленты, имеющие нити, разрезают вручную, что отнимает много времени и является обременительной операцией.

Существует необходимость в создании возможности использования нитей для визуализации воздушных потоков, так чтобы их было можно использовать быстро и эффективно при визуализации воздушных потоков на поверхностях модели.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство для изготовления катушки испытательной липкой ленты, на которую намотана испытательная липкая лента в виде одного куска (непрерывная липкая лента), на поверхности которой закреплены множество кусков нитей, причем указанное устройство содержит узел ввода нити, имеющий катушку для нити, на которой намотана нить в виде одного куска (непрерывная нить), узел отрезания нити, который режет нить, поданную при помощи узла ввода нити с катушки для нити, на куски нитей заданной длины, блок размотки липкой ленты, который подает (исходную) липкую ленту, блок сборки, который подает куски нитей на поверхность поданной липкой ленты под заданным углом и с заданным расстоянием друг от друга, так чтобы свободные концы кусков нитей выступали наружу за кромку липкой ленты, блок размотки, который разматывает покровную ленту на поверхность липкой ленты и на нанесенные на нее куски нитей, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая содержит липкую ленту, покровную ленту и введенные между ними куски нитей, и блок намотки, на который наматывают испытательную липкую ленту.

Расстояние кусков нитей друг от друга может быть постоянным.

Куски нитей могут идти перпендикулярно к продольному направлению липкой ленты на ее поверхности и выступают за кромку липкой ленты.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, покровная лента представляет собой пленку из вспененного материала.

В соответствии с другим вариантом, покровная лента может быть легко удалена с испытательной липкой ленты без повреждения кусков нитей и/или отделения кусков нитей от липкой ленты.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ изготовления указанной катушки испытательной липкой ленты, который включает в себя следующие операции:

подача нити, которая намотана на катушку для нити, при помощи узла ввода нити; разрезание поданной нити на куски нитей заданной длины при помощи узла отрезания нити; подача липкой ленты при помощи блока размотки липкой ленты; нанесение при помощи блока сборки отрезанных кусков нитей на поверхность липкой ленты под заданным углом и на заданном расстоянии друг от друга; разматывание покровной ленты на поверхность липкой ленты и на нанесенные на нее куски нитей, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая содержит липкую ленту, покровную ленту и введенные между ними куски нитей; и наматывание испытательной липкой ленты на устройство намотки, такое как катушка.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, индивидуальные операции выполняют автоматически, так что испытательные липкие ленты могут быть непрерывно изготовлены и намотаны на устройство намотки.

Испытательная липкая лента, полученная по описанному здесь выше способу и/или при помощи описанного здесь выше устройства, может быть использована для визуализации воздушных потоков на поверхностях за счет разматывания (на необходимую длину) испытательной липкой ленты, намотанной на блок намотки, (отрезания от испытательной липкой ленты полоски испытательной липкой ленты необходимой длины), удаления покровной ленты и приклеивания полоски испытательной липкой ленты, вместе с нанесенными на нее кусками нитей, на поверхность, на которой хотят визуализировать воздушные потоки.

Далее предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой на приложенные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показан вид сбоку устройства для изготовления испытательной липкой ленты в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1а схематично показаны возможности перемещения блока робота, показанного на фиг.1.

На фиг.2а-2с показаны соответственно вид сбоку, вид спереди и вид сверху узла ввода нити и узла отрезания нити устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.3 показан вид сбоку пинцета (щипцов) для захвата и удержания нитей.

На фиг.3а показана внутренняя стороны левой ножки пинцета.

На фиг.3b показана внутренняя стороны правой ножки пинцета.

На фиг.4 показан вид сбоку узла отрезания нити, показанного на фиг.1.

На фиг.4а показан вид сверху узла отрезания нити, показанного на фиг.1.

На фиг.5 схематично показан вид спереди в перспективе устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.6 показан блок сборки, имеющий пинцет, показанный на фиг.3.

На фиг.7 показана частично модель, имеющая липкую ленту, имеющую нити.

На фиг.8 показана частично установочная плита рабочей области устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.9 показан частично вид спереди в перспективе несущей рамы устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.10 показано захватывающее приспособление блока сборки, показанного на фиг.6.

На фиг.11 показано устройство намотки для испытательной липкой ленты.

На фиг.12 показана частично рабочая область устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.13 показан более детально блок намотки, показанный на фиг.12.

На фиг.14 показано частично устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, где можно видеть блок размотки покровной ленты.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

На фиг.1 показан частично первый примерный вариант устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением предназначено для автоматического приклеивания нитей к липким лентам и для нанесения на них покровной пленки, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая наматывается автоматически на катушку (в рулон) испытательных липких лент.

Как это показано на фиг.1, устройство имеет станину (консоль) 1, на которой установлена базовая плита 2. Блок 31 робота установлен на базовой плите 2. Блок робота содержит основание 31а, которое закреплено на поверхности базовой плиты 2, поворотный стол 31b, коромысло 31с, манипулятор 31d, захватное устройство 31е и выступ 34а. Направления индивидуальных движений элементов робота показаны на фиг.1а.

На фиг.1 показаны узел 4 ввода нити и узел 5 отрезания нити, расположенные поблизости от блока 31 робота на поверхности базовой плиты 2, которые описаны далее более подробно со ссылкой на фиг.2а, 2b и 2с.

Более того, от базовой плиты 2 идет установочная плита 6, которая, например, может быть изготовлена из металла и контактирует со стороной липкой ленты, которую подает блок разматывания липкой ленты (не показан). Установочная плита 6 соединена с рамой 25, которая, например, имеет катушки 9, которые облицованы, например, пенопластом толщиной 1 см.

Установочная плита 6 преимущественно всегда имеет одинаковое расстояние от основания 31а робота.

Блок 31 робота установлен в задней области станины 1 и снабжен пневматическим захватывающим приспособлением 50, которое закреплено на выступе 34а робота с использованием соединительного узла. Показанный на фиг.3 пинцет 91, например, изготовленный из алюминия, может быть прикреплен к щекам захватывающего приспособления 50.

Как это показано на фиг.1, станина 1 установлена на колесах 60 и, таким образом, является подвижной. Альтернативно, станина 1 может быть неподвижно закреплена на полу.

На фиг.2а показаны узел 4 ввода нити и узел 5 отрезания нити устройства, показанного на фиг.1.

Узел 4 ввода нити содержит катушку 12 для нити, которая установлена на держателе 10, так что катушка 12 может вращаться. Нить 11 в виде одного куска (непрерывную нить) намотана на катушке 12 для нити. При разматывании нити 11, конец нити проходит через трубку 13 для нити. Концевой участок 19 нити 11, который выступает из трубки 13 для нити, поступает в узел 5 отрезания нити. Узел 4 ввода нити установлен на базовой плите 2 станины 1 таким образом, что захватывающее приспособление 50 блока 31 робота имеет к нему легкий доступ.

На фиг.2b показан вид спереди узла 4 ввода нити, а на фиг.2с показан вид сверху узла 4 ввода нити и узла 5 отрезания нити.

На фиг.3 показан пинцет 91, который может быть соединен с захватывающим приспособлением 50 и служит для захвата концевого участка 19 нити, который выступает из трубки 13 для нити, как это показано на фиг.2, и для подачи концевого участка 19 нити в узел 5 отрезания нити, показанный на фиг.2.

На фиг.3а и 3b показаны соответственно внутренняя сторона левой ножки 92 пинцета и внутренняя сторона правой ножки 93 пинцета. В соответствии с предпочтительным примерным вариантом, ножки 92, 93 пинцета выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга, чтобы захватывать конец 19 нити.

Как уже было описано здесь выше, пинцет 91 соединен при помощи соединительного узла захватывающего приспособления с выступом 34а робота. Робот может перемещать ножки 92, 93 пинцета независимо друг от друга. Более того, ножки 92, 93 пинцета, например, могут быть предварительно прижаты друг к другу с некоторым усилием.

На фиг.4 показан вид сбоку узла 5 отрезания нити, а на фиг.4а показан вид сверху узла 5 отрезания нити. Узел 5 отрезания нити прикреплен к станине 1, показанной на фиг.1.

Как это показано на фиг.4а, резак 16, который предварительно подпружинен, соударяется с упором 14, который расположен напротив него, за счет чего нить 11, которая расположена в свободном пространстве 18, разрывается (отрезается). Отрезанная нить, то есть кусок 15 нити, затем удерживается при помощи зажима нити.

Блок 31 робота запрограммирован таким образом, что пинцет 91 захватывает нить, которая выступает из трубки 13 для нити, и направляет нить на 2 см в горизонтальном направлении, например, в свободное пространство 18 узла 4 ввода нити. В то время как пинцет 91 удерживает нить 11, срабатывает реле (не показано) по команде от контроллера робота, которое сначала включает узел 5 отрезания нити, а затем открывает зажим узла 5 отрезания нити. После этого, блок 31 робота устанавливает пинцет 91, который все еще держит кусок 15 нити, поверх установочной плиты 6, после чего пинцет 91 может быть открыт, при этом кусок 15 нити падает в заданное место на поверхности липкой ленты, липкая сторона которой обращена к установочной плите 6 и движется непрерывно.

Процедура захвата нити 11, отрезания нити 11, подачи куска 15 нити и прижима куска 15 нити к поверхности липкой ленты осуществляется автоматически и периодически при помощи блока 31 робота, так что множество кусков 15 нитей могут быть приклеены к поверхности липкой ленты, которая расположена на установочной плите 6.

На фиг.5 показана конструкция всего устройства, показанного на фиг.1.

На фиг.6 показан блок сборки, предназначенный для нанесения кусков нитей на липкую ленту, имеющий захватывающее приспособление 50, которое соединено с выступом 34а робота. Более того, пинцет 91, имеющий ножки 92, 93, установлен на захватывающем приспособлении 50. К выступу 34а робота подводится энергия и управляющая информация при помощи кабеля 51, что позволяет открывать и закрывать ножки 92, 93 пинцета и/или вращать захватывающее приспособление 50 в различных направлениях, как это показано на фиг.1а.

На фиг.7 показана частично модель 7 крыла, на поверхности которой исследуют воздушные потоки.

Отрезки 8 нитей имеют одинаковую длину, расположены, например, с одинаковыми промежутками друг от друга и идут главным образом перпендикулярно к продольной оси липкой ленты 24. Свободные концы отрезков 8 нитей выступают из липкой ленты 24 и могут быть захвачены воздушным потоком, при этом свободные концы отрезков 8 нитей будут ориентированы в соответствии с воздушным потоком, что позволяет визуализировать воздушный поток. Отрезки нитей могут выступать под разными углами и иметь разные расстояния друг от друга.

На фиг.8 показана частично установочная плита 6, на которой закреплена рабочая область блока 31 робота.

На фиг.9 показана частично станина 1, на которой установлен блок 31 робота.

На фиг.10 показано захватывающее приспособление 50, показанное на фиг.6, причем здесь можно видеть области 52 зажима ножек 92, 93 пинцета. Захватывающее приспособление 50 закреплено на выступе 34а робота, как уже было описано здесь выше.

На фиг.11 показано устройство 60 намотки в виде катушки 27. Устройство 60 намотки используют для намотки испытательной липкой ленты (не показана), которая содержит липкую ленту 24, нанесенные на нее отрезки 15 нитей и нанесенную на них пленку из вспененного материала 28, как это показано на фиг.12. Устройство 60 намотки также может иметь другой вид, отличающийся от катушки и позволяющий хранить испытательные липкие ленты. Испытательные липкие ленты наматывают в виде одного куска на катушку 27.

На фиг.12 показана частично область установочной плиты 6 устройства, показанного на фиг.1.

Слева на фиг.12 показан блок 26 размотки (исходной) липкой ленты, который непрерывно подает липкую ленту 24 в рабочую область 61, которая выполнена, например, в виде опорной плиты 61. Клейкая сторона липкой ленты 24 обращена вверх, так что куски 15 нитей, которые падают из пинцета 91 захватывающего приспособления 50, закрепленного на выступе 34а робота, будут приклеиваться к липкой ленте 24, в результате чего образуется липкая лента, имеющая отрезки 8 нитей, показанная на фиг.7. Эта липкая лента 24, имеющая отрезки 15 нитей, направляется к катушке 27 и наматывается на нее вместе с пленкой 28 из вспененного материала, которая также подводится к катушке 27, так что в результате образуется испытательная липкая лента, которая содержит липкую ленту 24, нанесенные на нее куски 15 нитей и нанесенную на них пленку 28 из вспененного материала. Пленку 28 из вспененного материала используют для защиты от слипания друг с другом индивидуальных слоев, намотанных на катушку 27, и для того, чтобы обеспечивать однородную намотку независимо от увеличивающегося радиуса. Пленка 28 из вспененного материала может быть легко снята с липкой ленты 24 и с кусков 15 нитей, без повреждения кусков 15 нитей.

Катушка 27 и блок 26 размотки липкой ленты имеют, например, раздельный привод от двигателя, что позволяет разматывать липкую ленту 24 с блока 26 размотки липкой ленты и/или наматывать липкую ленту 24 вместе с нанесенными на нее кусками 15 нитей на катушку 27. Однако привод блока 26 размотки липкой ленты может быть выполнен и иным образом, отличающимся от описанного примерного варианта.

На фиг.13 показано частично устройство в соответствии с настоящим изобретением, где можно более четко увидеть катушку 27.

На фиг.14 показано частично устройство в соответствии с настоящим изобретением, где можно увидеть блок 29 размотки пленки из вспененного материала.

Далее кратко изложен способ изготовления описанной выше испытательной липкой ленты.

Блок 31 робота запрограммирован так, что он захватывает нить с катушки 12 для нити, которая свешивается из трубки 13 для нити, с использованием пинцета 91 захватывающего приспособления 50, а затем протягивает нить 11 на длину 2 см, например, горизонтально поверх паза 18 узла 5 отрезания нити. В то время как пинцет 91 все еще удерживает нить 11, срабатывает реле по команде контроллера блока 31 робота, которое сначала включает узел разрезания нити 11 на куски 15 нитей, а затем открывает зажим узла 5 отрезания нити. В следующей рабочей операции, блок робота устанавливает пинцет 91, который все еще удерживает куски 15 нитей, поверх опорной плиты 61, после чего пинцет может открываться и выбрасывать куски 15 нитей под углом к опорной плите 61, при этом один конец нити 15 будет входить в контакт с липкой лентой 24 в желательном месте и затем может быть прижат к ней в этом месте.

Начальный участок исходной липкой ленты 24, который выходит из блока размотки 26 липкой ленты, и начальный участок пленки 28 из вспененного материала, который одновременно выходит из устройства 29 размотки, закрепляют на катушке 27 таким образом, что липкая лента 24 и пленка 28 из вспененного материала разматываются из своих соответствующих источников по мере того, как катушка 27 вращается, и наматываются на катушку 27. Одновременно, липкая лента 24 протягивается поверх рабочей области небольшой опорной плиты 61. Одновременно с намоткой, механизм протягивает липкую ленту 24 поверх рабочей области, так что следующий 15 кусок нити может быть приклеен с использованием пинцета 91, с точным поддержанием расстояния (от предыдущего приклеенного куска).

Требование поддержания постоянного расстояния между приклеенными кусками 15 нитей выполняется при помощи алгоритма, при помощи которого задают шаги шагового двигателя (не показан). Этот алгоритм, например, принимает во внимание тот факт, что радиус составной испытательной липкой ленты (исходная липкая лента / куски нитей / пленка из вспененного материала 24 / 8 / 28), намотанной на катушку 27, становится больше при каждом обороте.

За счет описанной процедуры получают катушку 27, на которой намотана составная лента, а именно, исходная липкая лента / куски нитей / пленка из вспененного материала 24 / 8 / 28. Для визуализации воздушных потоков, например, при проведении испытаний в аэродинамической трубе, отматывают с готовой намотанной катушки 27 требуемую длину испытательной липкой ленты, снабженной кусками 15 нитей, отделяют от пленки 28 из вспененного материала и приклеивают на поверхность модели.

Несмотря на то что был описан предпочтительный примерный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Например, можно наносить куски нитей на липкую ленту 24 с изменяющимися промежутками друг от друга. Кроме того, вместо пленки из вспененного материала также может быть использован другой покровный материал, который легко может быть отсоединен от клейкой поверхности липкой ленты, без повреждения нанесенных на нее кусков нитей. Более того, могут быть использованы различные типы нитей (нити различных марок, различной толщины и различного цвета).

Устройство для изготовления катушки испытательной липкой ленты, на которую намотана испытательная липкая лента, содержит узел ввода нити, имеющий катушку для нити, на которую намотана нить. Устройство также содержит узел отрезания нити, который режет нить, поданную с катушки для нити при помощи узла ввода нити, на куски нитей, имеющие заданную длину. Устройство содержит блок размотки липкой ленты, который подает липкую ленту, а также блок сборки, который подает куски нитей на поверхность поданной липкой ленты под заданным углом и с заданным расстоянием друг от друга, так чтобы свободные концы кусков нитей выступали наружу за кромку липкой ленты. Блок размотки, который разматывает покровную ленту на поверхность липкой ленты и на нанесенные на нее куски нитей, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая содержит липкую ленту, покровную ленту и введенные между ними куски нитей, а также устройство намотки, на которое наматывают испытательную липкую ленту. Изобретение также относится к способу изготовления такой катушки и к способу ее использования. Группа изобретений обеспечивает изготовление катушки испытательной липкой ленты, которую можно быстро, легко и эффективно использовать при визуализации воздушных потоков на поверхностях испытуемых моделей. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Устройство для изготовления катушки (27) испытательной липкой ленты, на которую намотана испытательная липкая лента, которое содержит:
узел (4) ввода нити, имеющий катушку (12) для нити, на которую намотана нить (11);
узел (5) отрезания нити, который режет нить (11), поданную с катушки (12) для нити при помощи узла (4) ввода нити, на куски (15) нитей, имеющие заданную длину;
блок (26) размотки липкой ленты, который подает липкую ленту (24);
блок сборки (91), который подает куски (15) нитей на поверхность поданной липкой ленты (24) под заданным углом и с заданным расстоянием друг от друга, так чтобы свободные концы кусков (15) нитей выступали наружу за кромку липкой ленты (24);
блок (29) размотки, который разматывает покровную ленту (28) на поверхность липкой ленты (24) и на нанесенные на нее куски (15) нитей, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая содержит липкую ленту (24), покровную ленту (28) и введенные между ними куски (15) нитей; и
устройство (27) намотки, на которое наматывают испытательную липкую ленту.

2. Устройство по п.1, в котором расстояние кусков (15) нитей друг от друга является постоянным.

3. Устройство по п.1, в котором куски (15) нитей идут перпендикулярно к продольному направлению липкой ленты (24) на ее поверхности и выступают за кромку липкой ленты (24).

4. Устройство по п.1, в котором покровная лента (28) представляет собой пленку из вспененного материала.

5. Устройство по п.1, в котором покровная лента (28) может быть удалена с липкой ленты (24) без повреждения кусков (15) нитей.

6. Способ изготовления катушки (27) испытательной липкой ленты, который включает в себя следующие операции:
подача нити (11), которая намотана на катушку (12) для нити, при помощи узла (4) ввода нити;
разрезание поданной нити (11) на куски (15) нитей заданной длины при помощи узла (5) отрезания нити;
подача липкой ленты (24) при помощи блока (26) размотки липкой ленты;
нанесение при помощи блока (91) сборки отрезанных кусков (15) нитей на поверхность липкой ленты (24) под заданным углом и на заданном расстоянии друг от друга, так чтобы свободные концы кусков (15) нитей выступали наружу за кромку липкой ленты (24);
разматывание покровной ленты (28) на поверхность липкой ленты и на нанесенные на нее куски (15) нитей, чтобы образовать испытательную липкую ленту, которая содержит липкую ленту (24), покровную ленту (28) и введенные между ними куски (15) нитей; и
наматывание испытательной липкой ленты на блок намотки, чтобы образовать катушку (27) испытательной липкой ленты.

7. Способ по п.6, в котором отдельные операции выполняют автоматически.

8. Способ использования катушки (27) испытательной липкой ленты, полученной способом по п.6 или 7, для визуализации воздушных потоков на поверхностях модели с использованием кусков (15) нитей, включающий разматывание испытательной липкой ленты на необходимую длину, удаление покровной ленты (28), и приклеивание липкой ленты (24), вместе с нанесенными на нее кусками (15) нитей, на поверхность модели.