ГОЛОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ВОЛОКОН С УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ РАЗРЕЗАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 2013 года по МПК B29C70/38 

Настоящее изобретение относится к головке для нанесения волокон для изготовления компонентов из композиционных материалов, в частности к головке для нанесения волокон, оснащенной специальными устройствами для резания волокна.

Машины для нанесения волокон, обычно известные как машины для размещения волокон, предназначены для использования в позитивной или негативной форме матрицы широкой полосы, образованной из ряда плоских волокон типа ленты, пропитанных смолой, особенно углеродных волокон, пропитанных термоотверждающейся или термопластичной смолой. Эти машины включают в себя устройство для перемещения головки для нанесения волокон, средства для хранения волокон и средства для передачи волокон из средств для хранения волокон в головку для нанесения.

Головки для размещения волокон обычно включают в себя, как описано, в частности, в публикации международной заявки WO2006092514, ролик для нанесения волокон, предназначенный для вхождения в контакт с формой для нанесения полосы, средства для направления волокон на указанный ролик, режущие средства для разрезания каждого волокна перед роликом и средства для перенаправления волокон перед режущими средствами для изменения направления каждого, только что отрезанного волокна для обеспечения, в любое время, возможности остановки и возобновления нанесения полосы и выбора ширины полосы.

Направляющие средства включают в себя две системы каналов или шкивов, расположенных в шахматном порядке вдоль двух направляющих плоскостей, которые сближаются друг с другом в направлении против хода потока для раздельного направления двух слоев или пучков волокон по направлению к ролику. Режущее средство для каждого волокна включает в себя плоскую режущую пластину, приводимую в действие пневматическим домкратом и обращенную к неподвижному контринструменту, и средство для перенаправления волокон включает в себя проталкивающие ролики, приводимые в действие домкратами и обращенные к приводным роликам. Режущие пластины и проталкивающие ролики первого слоя и соответствующие им приводные домкраты расположены со стороны ролика, т.е. по ходу потока волокон относительно перемещения вперед головки во время использования, тогда как режущие пластины и проталкивающие ролики другого слоя и соответствующие им приводные домкраты расположены в направлении против хода потока волокон.

Приводные домкраты для приведения в действие против хода потока должны быть расположены достаточно высоко относительно ролика для нанесения волокон для обеспечения возможности использования головки на разных вогнутых поверхностях и, особенно, при небольших углах атаки между поверхностью для нанесения волокон и полосой волокон, выходящей из направляющего средства. Волокна отрезаются, по существу, на одном и том же расстоянии от ролика для двух слоев, так что управление всеми проводными домкратами может быть упрощено, оптимизируя, таким образом, точность и надежность головки. Следовательно, домкраты по ходу потока расположены на той же высоте, как домкраты против хода потока. Данное расположение приводных домкратов ограничивает возможности оптимизации компактности головки и точность изменения направления головки для получения, например, начала полосы с максимально выровненными кромками для разрезания волокна.

Для прекращения перемещения волокон установлены блокирующие средства для блокировки по отдельности каждого только что отрезанного волокна. Эти блокирующие средства расположены обычно перед средствами перенаправления волокон и включают в себя свои собственные приводные домкраты. В дополнение к проблемам, связанным с наличием необходимой площади, этими новыми приводными домкратами трудно управлять, и для них необходимо сложное и точное устройство управления для обеспечения блокирования каждого только что отрезанного волокна.

Целью настоящего изобретения является решение, обеспечивающее устранение, по меньшей мере, одного из упомянутых выше недостатков и, в частности, оптимизацию компактности головок для размещения волокон при обеспечении надежности при отрезании, изменении направления и/или блокировании волокон.

Целью настоящего изобретения является создание головки для нанесения волокон, устанавливаемой на конце устройства для перемещения с целью нанесения на поверхность широкой полосы, образованной из ряда волокон, содержащей ролик для нанесения волокон в виде полосы, средства для направления волокон на указанный ролик и режущие средства, выполненные с возможностью разрезания волокна перед указанным роликом относительно направления перемещения вперед волокон, причем указанные режущие средства включают в себя режущие пластины, приводимые в действие приводными системами для приведения в действие между исходным положением и положением резания, отличающаяся тем, что указанные режущие пластины и соответствующие приводные устройства расположены со стороны ролика относительно указанных волокон, так что режущие пластины обращены к поверхности волокон, выходящих с ролика.

В соответствии с настоящим изобретением, режущие пластины с соответствующими приводными системами, такими как пневматические домкраты, расположены на одной и той же стороне, на стороне, противоположной поверхностям волокон, выходящих с обрабатывающей поверхности. Данное расположение режущих средств обеспечивает наиболее близкую к ролику резку волокон, таким образом ограничивая величину провисания при изменении направления волокон, одновременно обеспечивая небольшие углы атаки между обрабатывающей поверхностью и полосой волокон, выходящей из направляющих средств.

В соответствии с одним вариантом осуществления, направляющие средства включают в себя первые и вторые направляющие средства, расположенные в шахматном порядке вдоль двух направляющих плоскостей, которые сближаются друг с другом в направлении против хода потока для направления волокон к ролику в виде двух слоев волокон, причем режущие средства включают в себя первые режущие средства, имеющие режущие пластины, выполненные с возможностью отдельно отрезать волокна первого слоя, направленного первыми направляющими средствами, и вторые режущие средства, имеющие режущие пластины, выполненные с возможностью отдельно отрезать волокна второго слоя, направленного вторыми направляющими средствами при прохождении между первыми направляющими средствами.

Предпочтительно, режущие пластины первых режущих средств и режущие пластины вторых режущих средств расположены в шахматном порядке вдоль двух плоскостей, наклоненных относительно друг друга под углом, по существу равным углу между двумя направляющими плоскостями для разрезания волокон двух слоев, по существу перпендикулярно, причем вторые режущие средства расположены над первыми режущими средствами относительно ролика.

В соответствии с одним вариантом осуществления, направляющие средства включают в себя первые каналы и вторые каналы, предназначенные, соответственно, для отдельного размещения волокон первого и второго слоев, причем указанные первые каналы образованы на границе раздела сборки между первой наружной пластиной и центральной пластиной, и указанные вторые каналы образованы на границе раздела сборки между указанной центральной пластиной и второй наружной пластиной, причем режущие пластины первых режущих средств проходят через первую наружную пластину через, по меньшей мере, одну выемку, выходящую в первые каналы, и режущие пластины вторых режущих средств проходят через первую пластину и центральную пластину через, по меньшей мере, одну выемку в указанной центральной пластине, выходящую во вторые каналы.

Предпочтительно, режущие средства включают в себя контринструменты, которые расположены перпендикулярно к направляющим каналам и обращены к режущим кромкам режущих пластин, и около которых режущие пластины останавливаются в положении резания, причем контринструменты первых режущих средств образованы стержнем из эластомерного материала, размещенным в отверстии на центральной пластине, и контринструменты вторых режущих средств образованы стержнем из эластомерного материала, размещенным в пазу на второй наружной пластине.

В соответствии с одним вариантом осуществления, головка дополнительно включает в себя средства для перенаправления волокон, расположенных перед режущими средствами и включающих в себя проталкивающие ролики, приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением для выпрямления волокон на, по меньшей мере, одном приводном ролике, причем проталкивающие ролики и соответствующие им приводные устройства расположены со стороны ролика относительно волокон.

Преимущественно, средства для перенаправления волокон включают в себя первые средства для перенаправления волокон, содержащие первый приводной ролик, установленный на центральной пластине перпендикулярно и по касательной к первым направляющим каналам, и проталкивающие ролики, приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением для выпрямления волокон первого слоя отдельно на указанном первом приводном ролике, и вторые средства для перенаправления волокон, расположенные перед первыми средствами для перенаправления волокон относительно направления перемещения вперед волокон в направляющих каналах и содержащие второй приводной ролик, установленный на второй наружной пластине перпендикулярно и по касательной ко вторым направляющим каналам, и проталкивающие ролики, приводимые в действие между исходным положением и рабочим положением приводными устройствами, проходящими между волокнами первого слоя для выпрямления волокон второго слоя отдельно на указанном втором приводном ролике, причем два ролика приводятся во вращение, предпочтительно, общим электродвигателем посредством ремня.

В соответствии с одной особенностью, головка включает в себя опорную платформу для соединения головки с устройством для перемещения, при этом указанные режущие средства, направляющие средства и ролик для нанесения волокон и любые средства для перенаправления волокон образуют узел, выполненный с возможностью соединяться с помощью быстродействующих блокирующих средств с концом стержня, по меньшей мере, одного домкрата для уплотнения, установленного на указанной опорной платформе. Узел включает в себя, например, два опорных фланца, соединенных друг с другом с помощью поперечных элементов, между которыми установлены ролик для нанесения волокон, направляющие средства и режущие средства. Позиционирование на одной и той же стороне слоев средств для перенаправления волокон и режущих средств и любых блокирующих средств позволяет легко демонтировать направляющие средства, таким образом, обеспечивая легкий доступ к режущим пластинам и проталкивающим роликам.

Головка включает в себя, преимущественно, быстродействующее пневматическое и/или электрическое соединительное устройство, которое обеспечивает автоматическое соединение приводной системы для приведения в действие узла, когда оно собрано на платформе. Все приводные системы, например, типа пневматического домкрата, например, соединены с каналами первой пневматической соединительной пластины узла, которые затем соединяются посредством уплотнения с каналами второй соединительной пластины платформы при сборке узла, причем эти последние каналы соединяются с направляющими пневмоклапанами, поддерживаемыми платформой.

Преимущественно, головка дополнительно включает в себя устройство для регулирования нагрева, включающее в себя средства охлаждения, выполненные с возможностью охлаждения второй наружной пластины для охлаждения посредством теплообмена всех, предпочтительно, металлических направляющих пластин, причем указанные средства охлаждения включают в себя, например, средства для направления потока свежего воздуха на вторую наружную пластину, и/или, предпочтительно, по меньшей мере, один термоэлектрический узел, установленный на второй наружной пластине.

В соответствии с одним вариантом осуществления, режущие средства включают в себя приводную систему в виде домкрата для приведения в действие каждой режущей пластины.

Преимущественно, головка дополнительно включает в себя блокирующие средства, расположенные перед режущими средствами со стороны ролика для нанесения волокон, выполненные с возможностью блокировать только что отрезанные волокна и включающие в себя стопорные штифты, приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением блокировки, причем указанные стопорные штифты и указанные режущие пластины, преимущественно, приводятся в действие между их исходным положением и их рабочим положением общими приводными системами, выполненными с возможностью перемещения головки и стопорного штифта для разрезания и блокирования каждого волокна, предпочтительно, для разрезания и, затем, блокирования волокна. Использование одних и тех же приводных систем для разрезания и блокирования волокон позволяет уменьшить их количество и, таким образом, обеспечить более компактную головку, упростить управление приводными системами, обеспечить надежную блокировку волокон, повышенную точность блокирования волокон и, следовательно, более высокую точность перенаправления разрезанных волокон к ролику для нанесения волокон. Предпочтительно, волокно разрезается и затем блокируется, хотя возможно одновременное разрезание и блокирование. В соответствии с одним вариантом осуществления, указанные приводные системы включают в себя домкрат для каждого волокна, предпочтительно, пневматический домкрат, содержащий на конце стержня штифт и плоскую режущую пластину для отдельного разрезания и блокирования волокна, причем режущая кромка, предпочтительно, незначительно выступает относительно опорной поверхности стопорного штифта, так что волокно можно разрезать и затем блокировать. Режущая пластина может быть установлена своей ближней частью в первом продольном отверстии в стержне домкрата, причем стержень установлен с блокирующим устройством для режущей пластины, включающим в себя приводной штырь, установленный с возможностью скольжения во втором продольном отверстии в стержне, и блокирующую шаровую опору, установленную в поперечном отверстии, соединяющем два отверстия, причем указанный приводной штырь подвергается упругому действию упругих средств в исходном положении, в котором указанный штырь удерживает указанную блокирующую шаровую опору, по меньшей мере, частично зацепленную в первом отверстии для блокирования режущей пластины в осевом направлении, в частности, в выемке или отверстии режущей пластины для блокирования ее в первом пазу, и способен смещаться с наружной стороны с помощью элемента в разблокированное положение, в котором шаровая опора способна частично зацепляться во втором пазу для разблокирования режущей пластины.

Преимущественно, штифт установлен своей ближней частью в указанном втором пазу и включает в себя продольный канал, позволяющий смещение штыря, установленного между штифтом и нижней частью паза, с помощью инструмента, вставленного в указанный канал. Таким образом, режущие пластины можно легко демонтировать через конец стержней домкрата без необходимости демонтажа домкратов. Блокирующее устройство центрировано со штифтом и приводится в действие с помощью этого штифта, причем это расположение обеспечивает возможность включения блокирующего устройства без увеличения диаметра стержня домкрата.

В соответствии с одним вариантом осуществления, блокирующие средства включают в себя стопорные контринструменты, которые обращены к опорным поверхностям штифтов и против которых штифты останавливаются в рабочем положении блокировки, причем указанные контринструменты преимущественно включают в себя два жестких стержня, размещенных в пазу на центральной пластине и в пазу на второй наружной пластине, соответственно, перпендикулярно к направляющим каналам.

Настоящее изобретение, а также его цели, подробности, признаки и преимущества будут более понятны из нижеследующего подробного описания одного конкретного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи:

фиг.1 изображает схематический вид со стороны головки для нанесения волокон в соответствии с настоящим изобретением, соединенной с запястьем руки робота;

фиг.2 изображает перспективный вид головки на фиг.1 с несколькими удаленными опорными элементами головки для более четкого изображения внутренней части узла;

фиг.3 изображает вид спереди головки для нанесения волокон на фиг.1;

фиг.4 изображает перспективный вид с пространственным разделением элементов на фиг.1, иллюстрирующий разные компоненты головки, которые можно легко демонтировать;

фиг.5 изображает вид в разрезе головки по плоскости V-V на фиг.3, иллюстрирующий направляющий канал для волокна первого слоя;

фиг.6 изображает увеличенный вид части D1 на фиг.5;

фиг.7 изображает частичный перспективный вид режущего устройства для волокон, иллюстрирующий стопорный штифт и режущую пластину на конце стержня приводного домкрата;

фиг.8 изображает частичный продольный разрез стержня домкрата для резки;

фиг.9 изображает вид в разрезе головки по плоскости IX-IX на фиг.3, иллюстрирующий направляющий канал для волокна второго слоя;

фиг.10 изображает увеличенный вид части D2 на фиг.9;

фиг.11 и 12 изображают два перспективных вида с пространственным разделением трех пластин, образующих направляющее устройство;

фиг.13 изображает перспективный вид устройства для регулирования нагрева при отсутствии защитной пластины охлаждающих узлов;

фиг.14 изображает частичный перспективный вид устройства для регулирования нагрева;

фиг.15 изображает другой перспективный вид устройства для регулирования нагрева при отсутствии отверстия для выпуска горячего воздуха.

Как показано на фиг.1-6, головка 1 для размещения волокон включает в себя опорную платформу 10, установленную в верхней части с фланцем 11 для прикрепления ее вдоль оси A узла к устройству S для перемещения, в частности, к концевому участку запястья руки 6 многошарнирной конструкции типа осевого робота.

В нижней части платформы установлен с возможностью съема узел 2, включающий в себя ролик R для нанесения волокон, направляющее устройство 3 для направления волокон по направлению к ролику в виде двух пучков или слоев волокон вдоль двух направляющих плоскостей P1, P2, отрезающие и блокирующие устройства 4A, 4B для разрезания и блокирования отдельно каждого волокна и устройства 5A, 5B для перенаправления отдельно каждого, только что отрезанного волокна.

В соответствии с фиг.4 и 5, узел включает в себя два фланца 21, 22, соединенные друг с другом с помощью поперечных элементов 231-234, и между ними установлены ролик R, направляющее устройство 3, режущее и направляющее устройства 4A и 4B и устройства 5A и 5B для перенаправления волокон. Задние кромки фланцев содержат вертикальные направляющие 24, способные перемещаться в дополняющих направляющих 14, установленных на передних кромках двух опорных вертикальных плоскостей 12, 13, которые выполнены за одно целое с платформой и проходят вниз от нижней поверхности платформы. Узел соединен с валами двух домкратов для уплотнения, выполненных за одно целое с опорной платформой. Домкраты 81 для уплотнения соединены своим корпусом 81b с нижней поверхностью платформы. Первая так называемая пневматическая соединительная пластина 82 соединена со стержнями 81a домкратов 81 для уплотнения. Вторая пневматическая соединительная пластина 83 установлена на наружных кромках двух фланцев 21, 22. Для осуществления сборки узел 2 смещают вертикально вверх, заставляя направляющие 24 перемещаться в направляющих 14 до тех пор, пока пневматические соединительные пластины 82, 83 не будут плотно прилегать друг к другу. Узел соединяется с пластиной с помощью быстродействующего блокирующего средства 25, такого как болты коленчатого рычага. Соединительные пластины содержат множество вертикальных каналов, которые занимают положение, в котором они обращены друг к другу с возможностью уплотнения, когда узел собран, для обеспечения пневматического соединения между разными устройствами узла, как описано ниже.

Ролик R установлен с возможностью вращения на нижних кромках фланцев с помощью быстродействующего устройства 26 узла типа элемента соединения за четверть оборота со своей осью вращения, расположенной перпендикулярно оси A узла и стержням 85 домкратов для уплотнения. Ось вращения ролика, ось узла и стержни домкратов для уплотнения расположены, по существу, вдоль одной и той же плоскости.

На узле 2 установлено устройство 6 для ввода волокна, обеспечивающее ввод волокон в виде двух слоев вдоль упомянутых выше направляющих плоскостей P1 и P2. Волокна, например, перемещаются по направлению к головке через гибкие трубки, как описано в публикации международной заявки WO2006092514, причем волокно размещается во внутреннем канале каждой трубки. Устройство для ввода состоит из наклонной плоскости 61 крепления, к которой прикреплены концевые части 62 гибких трубок, расположенных в шахматном порядке в двух рядах. Наклонная плоскость, например, установлена на двух стержнях 271, выполненных за одно целое с узлом 2, и удерживается на месте с помощью барашковых винтов 272, вкрученных в указанные стержни. В изображенном варианте осуществления головка предназначена для размещения полосы из 32 волокон из двух слоев по 16 волокон в каждом.

Направляющее устройство 3 включает в себя три, предпочтительно, металлические пластины, установленные вплотную друг к другу на узле для образования между ними первых направляющих каналов и вторых направляющих каналов для прохождения через них волокон первого слоя и второго слоя, соответственно, и для направления их по касательной к ролику для нанесения волокон. Как показано на фиг.5, 6 и 9-12, первая наружная пластина 31 установлена своей первой основной поверхностью 311 против первой основной поверхности 321 так называемой центральной пластины 32, и вторая наружная пластина 33 установлена своей первой основной поверхностью 331 против второй основной поверхности 322 центральной пластины. Центральная пластина имеет треугольное поперечное сечение, и угол наклона между ее двумя основными поверхностями 321, 322, соответствующий углу между двумя направляющими плоскостями P1, P2. Первые направляющие каналы C1 (фиг.6) образованы продольными выемками 313, выполненными на первой основной поверхности 311 первой наружной пластины и закрытыми первой основной поверхностью 321 центральной пластины. Эти выемки имеют ширину, которая соответствует, по существу, ширине плоских волокон, и проходят в поперечном направлении на расстоянии друг от друга, соответствующем, по существу, ширине выемки. Вторые направляющие каналы C2 (фиг.10) образованы продольными выемками 323, выполненными на второй основной поверхности 322 центральной пластины и закрытыми первой основной поверхностью 331 второй наружной пластины. Эти выемки 323 подобны выемкам первой пластины и смещены в поперечном направлении на ширину одной выемки относительно последних, так что первые и вторые каналы расположены в шахматном порядке, и волокна F1 и F2 двух слоев расположены, по существу, кромка к кромке на ролике для нанесения волокон для образования полосы для нанесения. Как показано на фиг.6 и 10, точка пересечения двух направляющих плоскостей P1 и P2 расположена после направляющего устройства на уровне ролика.

В соответствии с фиг.4, 11 и 12, три пластины установлены на передних кромках фланцев перед роликом относительно направления перемещения головки во время использования с помощью резьбовых верхних стержней 281 и нижних стержней 282, установленных с возможностью поворота на фланцах и вставляемых в боковые верхние выемки 339a и боковые нижние выемки 339b на второй наружной пластине 33, имеющей значительно большую ширину, чем две другие пластины 31, 32. Гайки 283 завинчены на конце стержней для упора во вторую наружную пластину и плотного удержания пластин друг на друге, причем первая пластина упирается своей второй основной поверхностью в первый поперечный элемент 231. Для обеспечения центрирования пластин первая наружная пластина и центральная пластина содержат центрирующие штифты 318a, 328a, которые вставлены, соответственно, в дополняющие выемки 328b, 338b на центральной пластине и второй наружной пластине. Первая пластина также включает в себя выемки 318b, предназначенные для размещения дополняющих штифтов первого поперечного элемента.

Узел включает в себя режущее и блокирующее устройство для каждого волокна, причем каждое устройство включает в себя плоскую режущую пластину и стопорный штифт, установленный на конце стержня пневматического домкрата, а также режущий контринструмент и стопорный контринструмент, обращенные к режущей пластине и стопорному штифту, соответственно.

Как показано на фиг.5, 7 и 8, для каждого режущего и блокирующего устройства плоская режущая пластина 41 прикреплена к концу цилиндрического стержня 42 домкрата 40 и содержит скошенную режущую кромку 411, расположенную перпендикулярно стержню домкрата. Ширина режущей кромки немного превышает ширину направляющего канала C1, C2 для обеспечения полного отрезания волокна. Режущая пластина включает в себя широкую дистальную часть 412, которая содержит режущую кромку, и удлинена на более узкую проксимальную часть 413, с помощью которой режущая пластина установлена в первый продольный паз 422 прямоугольного поперечного сечения, образованное на торцевой плоской поверхности 421 стержня. Штифт содержит цилиндрическую дистальную часть 432, образующую плоскую опорную поверхность 431, перпендикулярную стержню домкрата, и удлиненную проксимальной частью узла или цилиндрической нижней пластиной 433. Штифт закреплен своей нижней пластиной во второй цилиндрический паз 423 торцевой поверхности 421. Два паза расположены параллельно на каждой стороне оси стержня. Режущая кромка 411 режущей пластины незначительно выступает относительно опорной поверхности 431 стопорного штифта.

Штифт собран на стержне с помощью шплинта 44, вставляемого в поперечное отверстие в стержне и проходящего в периферийную выемку в нижней пластине 433 для блокирования штифта.

Режущая пластина собрана на стержне с помощью стопорной шаровой опоры 45, расположенной в поперечном отверстии 424, соединяющем два паза 422, 423. Шаровая опора имеет диаметр, превышающий длину отверстия, и способна зацепляться частично в отверстии 414 в проксимальной части режущей пластины для ее блокирования.

Штырь 46 установлен с возможностью перемещения во втором отверстии между нижней частью отверстия и нижней пластиной штифта и подвергается упругому воздействию в так называемом положении блокировки против нижней пластины штифта упругим средством, например, пружиной сжатия (не показана), установленной между нижней частью отверстия и кольцевым выступом 462 штыря. Штырь имеет наружный диаметр, соответствующий, по существу, диаметру второго отверстия, и его диаметр постепенно сужается в направлении его дистального конца для образования кольцевой выемки 461, в которой может быть частично размещена шаровая опора. Штифт содержит продольный канал 434, проходящий по всей его длине, так что в него может быть вставлен инструмент, такой как металлический острый конец, для перемещения штыря к пружине. В своем заблокированном положении, показанном на фиг.6, штырь удерживает шаровую опору в отверстии режущей пластины для ее блокирования. Для удаления режущей пластины штырь смещается внутри отверстия посредством вставки инструмента в канал 434 до упора штыря своим проксимальным концом в нижнюю часть отверстия. В данном, так называемом разблокированном положении выемка штыря обращена к шаровой опоре. При приложении тягового усилия к режущей пластине шаровая опора смещается по направлению к выемке, таким образом выходя из отверстия 414 для разблокирования режущей пластины. Штырь также будет перемещен в разблокированное положение при сборке режущей пластины.

Первые и вторые режущие и блокирующие устройства, 4A и 4B, соответственно, предназначены для разрезания и блокирования первого слоя волокон и второго слоя волокон, соответственно.

Как показано на фиг.5, 6, 11 и 12, домкраты 40 первых режущих и блокирующих устройств 4A прикреплены своим корпусом 40a ко второму поперечному элементу 232 вдоль первого поперечного ряда 231. Стержни 41 домкратов проходят через первый поперечный элемент, причем каждый стержень направляется в отверстие 231a в данном первом поперечном элементе. Первая пластина в направляющем устройстве включает в себя поперечную выемку 314, проходящую непосредственно через пластину и расположенную перпендикулярно выемкам 313, так что режущие пластины всех первых режущих и блокирующих устройств могут проходить через нее. Домкраты расположены рядом, так что стержни центрированы вдоль первых каналов C1, по существу, перпендикулярных первой направляющей плоскости P1. Первая пластина дополнительно содержит на своей второй основной поверхности ряд цилиндрических выемок 315 для прохождения через них стержней домкратов, причем нижняя часть каждой выемки, через которую проходит поперечная выемка 314 и которая содержит круглое отверстие 316 для прохождения штифта, причем указанное отверстие выходит в выемку 313 перед выемкой 314 относительно направления перемещения волокон.

Режущие контринструменты первых режущих и блокирующих устройств 4A выполнены в данном варианте из эластомерного поперечного стержня 47a, размещенного в выемке на первой основной поверхности 321 центральной пластины. Стопорные контринструменты первых устройств 4A образованы из одного и того же металлического стержня 48a, размещенного в той же выемке, как эластомерный стержень, параллельно и перед ним. Два стержня, по существу, расположены заподлицо с первой основной поверхностью 321 в зависимости от толщины волокон.

Домкрат первого режущего и блокирующего устройства способен смещать его режущую пластину и его штифт из исходного положения, показанного на фиг. 6, по направлению к рабочему положению резания и блокирования волокна. В исходном положении режущая пластина и штифт расположены в выемке 315, причем режущая кромка 311 режущей пластины и опорная поверхность 431 штифта отделены от направляющего канала C1. При перемещении по направлению к рабочему положению стержень домкрата возвращается в выемку 315, режущая пластина проходит через выемку 314, и штифт проходит через отверстие 316 в выемке. Режущая пластина, которая немного длиннее стопорного штифта, останавливается против эластомерного стержня 47a и отрезает волокно, затем штифт останавливается своей опорной поверхностью против металлического стержня 48a и зажимает волокно перед режущей пластиной.

Как показано на фиг.9 и 10, домкраты вторых режущих и блокирующих устройств 4B прикреплены своим корпусом к третьему поперечному элементу 233 в соответствии со вторым поперечным рядом, расположенным над первым рядом домкратов в первом устройстве 4A. Стержни домкратов проходят через отверстие 231b в первом поперечном элементе 231, первую пластину 31 и центральную пластину 32, так что их режущая пластина и их штифт способны отрезать и блокировать волокна второго слоя перпендикулярно во вторых каналах C2.

Первая пластина 31 в направляющем устройстве включает в себя поперечный ряд сквозных отверстий 317, расположенных в шахматном порядке относительно выемок 315 перед ними, относительно направления перемещения вперед волокон. Эти отверстия проходят на вторую основную поверхность между выемками 313. Вторая пластина содержит на своей первой основной поверхности 321 поперечный ряд цилиндрических выемок 325 перед режущими и блокирующими противоположными элементами 47a, 48a. При сборке пластин выемки 325 и отверстия 317 совмещаются, и их оси располагаются перпендикулярно второй основной поверхности 322 центральной пластины. Нижняя часть выемок 325 содержит сквозное отверстие 326 для прохождения стопорного штифта, причем каждое отверстие выходит в выемку 323. Продольная выемка 324 образована на второй основной поверхности центральной пластины для прохождения режущих пластин, причем этот выемка частично проходит на первую основную поверхность центральной пластины. Режущие и стопорные контринструменты образованы, как указано выше, поперечным эластомерным стержнем 47b и металлическим стержнем 48b, размещенными в данном варианте в выемке на первой основной поверхности центральной пластины. Домкраты вторых режущих и блокирующих устройств 4B закреплены таким образом, что в исходном положении домкратов стержни проходят в отверстия 317 со штифтами и режущими пластинами в выемках 325. При перемещении по направлению к рабочему положению стержень возвращается в выемку 325, режущая пластина проходит через выемку 324, и штифт проходит через отверстие 326. Режущая пластина, которая немного длиннее стопорного штифта, упирается в эластомерный стержень и отрезает волокно, затем волокно зажимается между штифтом и металлическим стержнем перед режущей пластиной.

Данное расположение первых и вторых режущих и блокирующих устройств с домкратами для второго слоя волокон, наиболее удаленных от ролика, которые расположены над домкратами для первого слоя, позволяет разрезать и блокировать волокна как можно ближе к ролику при уменьшении до минимума зазора между расстоянием для изменения направления волокна первого слоя и расстоянием для изменения направления волокна второго слоя.

Узел включает в себя первые устройства 5A для перенаправления волокон первого слоя. В соответствии с фиг.5, эти первые устройства включают в себя приводной ролик 51a и проталкивающие ролики 52 на концах стержней 54 пневматических домкратов. Домкраты собраны своими корпусами в ряд на первом поперечном элементе 231 таким образом, что проталкивающие ролики располагаются перед режущими и блокирующими устройствами 4A, 4B в поперечном отверстии 319 (фиг.11 и 12), проходящем через первую пластину, причем каждый проталкивающий ролик центрирован вдоль первого канала C1. Приводной ролик 51a установлен с возможностью вращения в поперечном отверстии центральной пластины 32. Это отверстие выходит на первую основную поверхность 321, обращенную к отверстию 319, и ролик расположен в отверстии по касательной к указанной основной поверхности. Каждым домкратом 54 можно управлять отдельно между исходным положением, в котором его проталкивающий ролик удален от направляющего канала C1, и рабочим положением, в котором проталкивающий ролик действует с целью выпрямления волокна на приводном ролике для проталкивания волокна вперед.

Подобным образом вторые устройства для перенаправления включают в себя домкраты, собранные своими корпусами в ряд на четвертом поперечном элементе 234 перед первыми устройствами 5A для перенаправления со своими проталкивающими роликами, расположенными в поперечном отверстии 329, проходящем через центральную пластину, причем каждый проталкивающий ролик центрирован вдоль второго канала C2. Первая наружная пластина является более короткой, чем остальные две пластины, и указанное отверстие 328 образовано в части с уменьшенной толщиной центральной пластины, расположенной перед первой наружной пластиной. Как можно видеть на фиг.5, опорные устройства 55 проталкивающих роликов на стержне домкрата содержат выемки 55a в поперечном направлении для обеспечения прохождения волокон первого слоя. Ролик 51b установлен с возможностью вращения в поперечном отверстии второй наружной пластины 33 по касательной к указанной основной поверхности.

В соответствии с фиг.4 и 5, два приводных ролика вращаются с помощью ремня 84 единственным электродвигателем 85, установленным на платформе 10. Для облегчения сборки узла натяжение ремня 84 регулируется устройством для натяжения ремня, содержащим шкив 861, установленный на конце поворотной руки 862, приводимой в действие домкратом 863.

Приводные домкраты для режущих и направляющих устройств и устройств для перенаправления волокон соединены с направляющими пневмоклапанами 87, установленными на платформе, и сервоуправляемыми устройством для управления головкой. Это соединение обеспечивается автоматически с помощью двух соединительных пластин 82, 83 при сборке узла на платформе с помощью быстродействующих стопорных устройств 25. Все приводные домкраты соединены с помощью труб (не показаны) с нижними отверстиями каналов второй соединительной пластины 83, при этом выходы направляющих клапанов соединены с помощью труб с верхними отверстиями каналов первой соединительной пластины 82. Уплотнительные кольца в нижних отверстиях каналов первой соединительной пластины обеспечивают уплотнение соединений.

Как показано на фиг.4 и 13-15, головка дополнительно включает в себя устройство 7 для регулирования нагрева, содержащее средства охлаждения, такие как термоэлектрические узлы с элементом Пельтье, для охлаждения направляющего устройства 4, и нагревающие средства для нагревания волокон при их выходе с направляющего устройства и/или форму для обработки перед роликом.

Регулятор включает в себя U-образную опору 71 с двумя ответвлениями 711, соединенными на конце опорной пластиной 72, на которой установлены термоэлектрические узлы 73 с элементом Пельтье, например, в количестве трех. U-образная опора оснащена на своем основании 712 двумя осями 713, так что она может быть установлена с возможностью поворота с помощью двух рук 74 на наклонной плоскости устройства 6 для ввода, так что холодные керамические пластины узлов обращены ко второй наружной пластине 33, как показано конкретно на фиг.5. Выходы 73a узлов соединены с электрической схемой, и узлы закрываются защитной пластиной 75, которая размещается в выемке 336 второй основной поверхности 332 второй наружной пластины. Узлы охлаждают металлические пластины и приводные ролики 51a, 51b, включенные в центральную пластину и наружную пластину. Резьбовые нижние стержни 282, преимущественно, размещены в поперечных выемках 751 защитной пластины, и гайки 283 завинчены на этих стержнях до упора в защитную пластину, таким образом, плотно удерживая защитную пластину на направляющем устройстве. Нагревающее средство включает в себя два канала 76, установленных на опоре, оснащенных нагревательным устройством 77 и предназначенных для соединения с источником сжатого воздуха. Два канала подают горячий воздух, выдуваемый соплом 78, расположенным против опорной пластины 72 на противоположной стороне от термоэлектрических узлов с элементом Пельтье. При упоре опоры в направляющее устройство сопло направляет поток горячего воздуха по направлению к ролику.

Опорная пластина действует преимущественно в качестве теплоотвода для рассеивания тепла с горячих керамических пластин. Опорная пластина содержит на своей поверхности, расположенной напротив узлов, множество параллельных выемок 721, проходящих на ее переднюю кромку и соединенных друг с другом поперечными выемками 722. Эти выемки 721, 722 закрыты промежуточной пластиной 79, и в поперечную выемку, на ее конце, подается свежий воздух через поперечные каналы 723, предназначенные для соединения с помощью соединителей 724 с источником сжатого воздуха.

Узел 2 объединяет все элементы головки, которые входят в контакт с волокнами. Узел можно легко демонтировать для чистки, не касаясь пневматических соединений домкратов, после простого отсоединения ремня от приводных роликов, и возможного удаления введенных волокон и устройств для регулирования нагрева при необходимости использования головки с другим чистым узлом. Пластины в направляющем устройстве можно удалить одну за другой, так что все поверхности в контакте с волокнами и ролики можно очистить, и, можно заменить контринструменты. После удаления пластин проталкивающие ролики, штифты и режущие пластины становятся легкодоступными и могут быть легко очищены. Режущие пластины, кроме того, можно легко заменить, как описано выше.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с одним конкретным вариантом осуществления, понятно, что оно не ограничивается этим, что оно включает в себя все технические эквиваленты описанного средства и его комбинации, если последние входят в объем настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к головке для нанесения волокон для изготовления элементов из композиционных материалов, предназначенной для установки на конце устройства для перемещения для нанесения на поверхность широкой полосы, образованной из ряда волокон. Головка содержит ролик для нанесения волокон в виде полосы, средства для направления волокон на указанный ролик и режущие средства, включающие в себя режущие пластины, приводимые в действие приводными системами для приведения в действие между исходным положением и рабочим положением резания для разрезания волокон перед роликом для нанесения волокон. Указанные режущие пластины и соответствующие приводные системы расположены со стороны ролика относительно указанных волокон. Устройство обеспечивает надежность при отрезании, изменении направления и/или блокировании волокон. 13 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Головка для нанесения волокон, предназначенная для установки на конце устройства для перемещения, с целью нанесения на поверхность широкой полосы, образованной из ряда волокон, содержащая ролик для нанесения волокон в виде полосы, средства для направления волокон на указанный ролик и режущие средства, выполненные с возможностью разрезания волокон перед роликом для нанесения волокон и включающие в себя режущие пластины, приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением резания, отличающаяся тем, что и указанные режущие пластины (41) и соответствующие приводные системы (40) расположены со стороны ролика (R) относительно указанных волокон (F1, F2) таким образом, что режущие пластины обращены к поверхности волокон, поступающих на ролик, причем направляющие средства включают в себя первые и вторые направляющие средства (C1, C2), расположенные в шахматном порядке вдоль двух направляющих плоскостей (P1, P2), которые сближаются друг с другом в направлении против хода потока для направления волокон (F1, F2) к ролику (R) в виде двух слоев волокон, причем режущие средства включают в себя первые режущие средства (4А), режущие пластины (41) которых выполнены с возможностью разрезания по отдельности волокон первого слоя, направляемого первыми направляющими средствами, и вторые режущие средства (4В), режущие пластины которого выполнены с возможностью разрезания по отдельности волокон второго слоя, направляемого вторыми направляющими средствами при прохождении между первыми направляющими средствами (С1), причем упомянутая головка для нанесения волокон дополнительно содержит средства (5А, 5В) для перенаправления волокон, расположенные перед режущими средствами (4А, 4В) и включающие в себя проталкивающие ролики (52), приводимые в действие приводными системами (54) между исходным положением и рабочим положением, для выпрямления волокон, по меньшей мере, на одном приводном ролике (51а, 51b), причем проталкивающие ролики и их соответствующие приводные системы расположены со стороны ролика (R) относительно волокон.

2. Головка для нанесения волокон по п.1, отличающаяся тем, что режущие пластины (41) первых режущих средств (4А) и режущие пластины вторых режущих средств (4В) расположены в шахматном порядке вдоль двух плоскостей, наклоненных относительно друг друга под углом, по существу, равным углу между двумя направляющими плоскостями (Р1, Р2), причем вторые режущие средства расположены над первыми режущими средствами относительно ролика (R).

3. Головка для нанесения волокон по п.1, отличающаяся тем, что направляющие средства включают в себя первые каналы (С1) и вторые каналы (С2), причем первые каналы образованы на границе раздела в сборке между первой наружной пластиной (31) и центральной пластиной (32), а вторые каналы (С2) образованы на границе раздела в сборке между центральной пластиной (32) и второй наружной пластиной (33), причем режущие пластины первых режущих средств проходят через первую наружную пластину, а режущие пластины вторых режущих средств проходят через первую пластину и центральную пластину.

4. Головка для нанесения волокон по п.3, отличающаяся тем, что режущие средства включают в себя контринструменты (47а, 47b), которые расположены перпендикулярно направляющим каналам (С1, С2) и обращены к режущим кромкам (411) режущих пластин (41), и у которых режущие пластины останавливаются в положении резания.

5. Головка для нанесения волокон по п.4, отличающаяся тем, что контринструменты первых режущих средств образованы из стержня эластомерного материала, размещенного в пазу центральной пластины (32), а контринструменты вторых режущих средств образованы из стержня эластомерного материала, размещенного в пазу второй наружной пластины (33).

6. Головка для нанесения волокон по одному из пп.3-5, отличающаяся тем, что средства для перенаправления волокон включают в себя первые средства (5А) для перенаправления, содержащие первый приводной ролик (51а), установленный на центральной пластине (32) перпендикулярно и по касательной к первым направляющим каналам (С1), и проталкивающие ролики (52), приводимые в действие приводными системами (54) между исходным положением и рабочим положением для выпрямления волокон первого слоя отдельно на указанном первом приводном ролике, и вторые средства (5В) для перенаправления, расположенные перед первыми средствами для перенаправления и содержащие второй приводной ролик (51b), установленный на второй наружной пластине (53) перпендикулярно и по касательной ко вторым направляющим каналам (С2), и проталкивающие ролики, приводимые в действие между исходным положением и рабочим положением приводными системами, проходящими между волокнами первого слоя для выпрямления волокон второго слоя отдельно на указанном втором приводном ролике.

7. Головка для нанесения волокон по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что содержит опорную платформу (10) для соединения головки с устройством (S) для перемещения, при этом указанные режущие средства (4А, 4В), указанные направляющие средства (3) и указанный ролик (R) для нанесения волокон образуют узел (2), выполненный с возможностью соединения посредством быстродействующих блокирующих средств (25) с концом стержня (81а), по меньшей мере, одного домкрата (81) для уплотнения, установленного на указанной опорной платформе.

8. Головка для нанесения волокон по одному из пп.3-5, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство (7) для регулирования нагрева, включающее в себя средства (73) охлаждения, выполненные с возможностью охлаждения второй наружной пластины (33) для охлаждения посредством теплообмена всех направляющих пластин (31, 32, 33).

9. Головка для нанесения волокон по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что режущие средства включают в себя приводную систему в виде домкрата для каждой режущей пластины.

10. Головка для нанесения волокон по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блокирующие средства, расположенные перед режущими средствами со стороны ролика для нанесения волокон, выполненные с возможностью блокировки только что отрезанных волокон и включающие в себя стопорные штифты (43), приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением блокировки, причем указанные стопорные штифты и указанные режущие пластины (41) приводятся в действие между своим исходным положением и своим рабочим положением общими приводными системами, при этом указанные приводные системы выполнены с возможностью, для каждого разрезаемого и блокируемого волокна, смещать режущую пластину и стопорный штифт для разрезания и блокирования волокна.

11. Головка для нанесения волокон по одному из пп.3-5, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блокирующие средства, расположенные перед режущими средствами со стороны ролика для нанесения волокон, выполненные с возможностью блокировки только что отрезанных волокон и включающие в себя стопорные штифты (43), приводимые в действие приводными системами между исходным положением и рабочим положением блокировки, причем указанные стопорные штифты и указанные режущие пластины (41) приводятся в действие между своим исходным положением и своим рабочим положением общими приводными системами, при этом указанные приводные системы выполнены с возможностью, для каждого разрезаемого и блокируемого волокна, смещать режущую пластину и стопорный штифт для разрезания и блокирования волокна.

12. Головка для нанесения волокон по п.10, отличающаяся тем, что указанные приводные системы включают в себя домкрат (40) для каждого волокна, имеющий на конце своего стержня (42) штифт (43) и плоскую режущую пластину (41) для отдельного отрезания и блокирования волокна.

13. Головка для нанесения волокон по п.11, отличающаяся тем, что указанные приводные системы включают в себя домкрат (40) для каждого волокна, имеющий на конце своего стержня (42) штифт (43) и плоскую режущую пластину (41) для отдельного отрезания и блокирования волокна.

14. Головка для нанесения волокон по п.13, отличающаяся тем, что блокирующие средства включают в себя стопорные контринструменты, которые обращены к опорным поверхностям (431) штифтов (43), и у которых штифты останавливаются в рабочем положении блокировки, причем указанные контринструменты включают в себя два жестких стержня (48а, 48b), размещенных в пазах в центральной пластине (32) и в пазу второй наружной пластины (33), соответственно, перпендикулярно направляющим каналам (C1, C2).