Устройство для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон

Изобретение относится к устройству для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон и к способу, осуществляемому этим устройством. Техническим результатом является автоматизация процесса укладки и резки волокна с увеличением производительности оборудования. Технический результат достигается устройством для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон, которое содержит опору, которая служит для установки устройства на каретку, выполненную с возможностью движения вдоль и перпендикулярно оси наматываемой детали. Множество пневмоцилиндров, один из которых является вращательным и обеспечивает возможность вращения всех компонентов, установленных на направляющей. При этом пневмоцилиндр (5) осуществляет линейное движение всех компонентов, установленных на направляющей. Цилиндр (9) обеспечивает возможность линейного движения или задействования платформы для удержания волокна с целью вытянуть ее наружу. Цилиндр (10) обеспечивает линейное перемещение платформы для резки волокна. Цилиндр (13) обеспечивает возможность открывания и закрывания держателя волокна. Цилиндр (14) обеспечивает возможность открывания и закрывания ножа. Цилиндр (16) обеспечивает возможность движения прижимного ролика. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области выполнения технологических операций. В соответствии с международной патентной классификацией (IPC) изобретение относится к разделу обработки пластичных материалов или обработки материалов в состоянии пластичности. Изобретение принадлежит к группе придания формы намоткой, что позволяет отнести его к классу В29С 53/00.

Изобретение также может быть классифицировано в раздел или подгруппу формования с ручным размещением или укладкой волокна. В этом случае маркировка будет В29С 70/30.

Техническая проблема, решаемая изобретением

На современном уровне техники намотку и укладку волокон на поверхности детали, подлежащей намотке методом филаментной намотки, и резку волокон выполняют вручную. Устройство, раскрытое и описанное в данном описании изобретения, решает эту проблему. При использовании этого устройства ручную операцию резки пропитанных волокон выполняют машины. Кроме того, при современном состоянии техники операции намотки и размещения волокон повторяют для каждой новой намотки. Использование предлагаемого устройства обеспечивает полную автоматизацию процесса и тем самым уменьшает подготовительное время перед намоткой, что очень полезно, если устройство используется в машинах, которые позволяют одновременно наматывать больше деталей.

Уровень техники

Филаментная намотка означает изготовление деталей, содержащих большую объемную долю и заданную ориентацию волокон. Обычно волокна пропитывают полимером и затем обрабатывают легкими или тяжелыми реактивами. Пропитанные волокна затем наматывают точно вокруг оправки по заданной схеме для получения формы детали. После намотки полимер вступает в реакцию, обычно с использованием тепла. Возможно удаление форм или их оставляют как составную часть детали. Этот процесс, в основном, используют для полых, по существу, круглых или овальных компонентов, например для труб и баков. Сосуды высокого давления, трубы и приводные валы обычно изготавливают с использованием филаментной намотки. Ее используют в сочетании с другими способами наложения волокон, например ручной укладкой и вязанием. Тампонирование обеспечивают посредством натяжения волокон, и содержание полимера, как правило, является стандартным (Rosato, DV). Возможна пропитка волокон полимером до намотки (мокрая намотка), предварительная пропитка (сухая намотка) или последующая пропитка. Преимуществом мокрой намотки является низкая стоимость материалов с большим сроком хранения и низкая вязкость. Системы с предварительной пропиткой изготавливают детали с большим содержанием полимера, и они часто позволяют выполнять более быструю намотку.

Во всех рассмотренных выше случаях, независимо от вида выполняемой намотки, она производится вручную. Данная патентная заявка раскрывает, что применение изобретения в производственном процессе позволит автоматизировать резку и повторный ввод волокон на наматываемую деталь, что до настоящего времени выполнялось вручную и требовало участия человека и повторения процесса с каждой новой намоткой. В этом изобретении первый ввод пропитанных волокон через устройство оператор выполняет вручную, а затем весь процесс резки и размещения волокон на поверхности обматываемой детали для последующей намотки производится автоматически.

Это устройство должно рассматриваться только как дополнительное устройство, установленное на соответствующих станках, и не должно отождествляться с конкретными изобретениями, определяющими способ намотки. Суть изобретения состоит в замене ручного процесса резки и автоматизации процесса.

Описание технического решения проблемы

Для лучшего описания сущности технического решения, предложенного в изобретении, обратимся к фиг. 1, на которой показано устройство для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон, содержащее следующие компоненты:

1) опору

2) вращательный пневмоцилиндр

3) опору для линейного перемещения

4) направляющую

5) пневмоцилиндр для линейного перемещения

6) платформу для удержания волокна

7) платформу для резки волокна

8) кожух платформы для удержания волокна и платформы для резки волокон

9) пневмоцилиндр для перемещения платформы для удержания волокна

10) пневмоцилиндр для перемещения платформы для резки волокна

11) держатель волокна

12) нож

13) пневмоцилиндр для перемещения держателя волокна

14) пневмоцилиндр для перемещения ножа

15) прижимной ролик

16) пневмоцилиндр для перемещения ролика

Указанные выше компоненты устройства выполняют следующие функции.

Опора 1 предназначена для установки устройства на каретке, обеспечивающей возможность перемещения вдоль или перпендикулярно оси наматываемой детали. Устройство также содержит множество пневмоцилиндров. Вращательный пневмоцилиндр 2 обеспечивает возможность вращения всех компонентов, установленных на направляющей 4, причем указанные компоненты и пневмоцилиндр 5 поворачиваются посредством вращательного цилиндра. Пневмоцилиндр 5 осуществляет линейное перемещение всех компонентов. Пневмоцилиндр 5 обеспечивает движение вниз всех компонентов, установленных на направляющей 4, при одновременном прижатии волокон, расположенных на центральной оси детали, подлежащей намотке.

Пневмоцилиндр 9 обеспечивает возможность линейного перемещения или приведения в действие платформы 6 для удержания волокна и ее выдвижения, в то время как пневмоцилиндр 10 обеспечивает возможность приведения в действие платформы 7 для резки волокна и ее выдвижения. Возможность открывания и закрывания держателя волокна обеспечивает пневмоцилиндр 13, в то время как возможность открывания и закрывания ножа обеспечивает пневмоцилиндр 14. Перемещение прижимного ролика 15 осуществляет пневмоцилиндр 16.

Ввод пропитанных волокон через устройство должен выполнять оператор, и оператор делает это вручную, а затем весь процесс резки и повторной подачи волокон на поверхность наматываемой детали 17 для каждой следующей намотки производится автоматически.

Ниже поясняется принцип работы заявляемого устройства при намотке секции 17 волокном, пропитанным полимером. Фиг. 2 должна дать представление об устройстве, которое установлено на соответствующем станке, находится в рабочем положении и посредством ножа 12 автоматически режет волокно, что отражает сущность описанного изобретения.

Как указано выше, первый ввод пропитанных волокон в устройство должен выполнить оператор, и это делается вручную. Пневмоцилиндр 5 опускает компоненты, установленные на направляющих 4, тем самым толкая волокна вниз к центральной оси наматываемой детали 17. Кроме того, посредством цилиндров 9 и 10 происходит выдвижение платформы для удержания волокна и платформы для резки волокна под волокнами. Держатель 11 волокна прижимает волокна к платформе 6 для удержания волокна, в то время как нож 12 опускается вниз и разрезает волокна. Волокна остаются захваченными между держателем 12 волокна и платформой 7 для резки волокна. Теперь все компоненты, установленные на направляющих 4, вместе с захваченными концами волокон, поднимаются вверх посредством цилиндра 5, и поворачиваются на 90° против часовой стрелки посредством вращательного цилиндра 2. Затем следует совместное двойное перемещение вперед к оси наматываемой детали 17. На первом этапе все устройство перемещается посредством каретки, на которой оно установлено, и затем компоненты, установленные на направляющих 4, перемещаются посредством цилиндра 5, находящегося в горизонтальном положении, и вместе двигаются вперед. Таким образом, захваченные волокна перемещаются над наматываемой деталью 17, проходят ось ее симметрии, в то время как прижимной ролик 15 находится над центральной осью секции. Прижимной ролик 15 с цилиндром 16 прижимает волокна к поверхности секции 17, в то время как держатель 11 волокон перемещается вверх. Волокна доставляются (независимо) от устройства и остаются между прижимным роликом 15 и поверхностью наматываемой детали 17. Далее происходит процесс намотки, включающий в себя вращение детали по часовой стрелке, чтобы концы пропитанных волокон опустились на наматываемую деталь и попали под прижимной ролик, и затем выполняется вращение детали, но уже в противоположном направлении. После выполнения одного оборота и когда пропитанные волокна перекрывают друг друга, прижимной ролик 15 идет вверх, и все устройство переходит в начальное положение. В процессе намотки прижимной ролик вместе с кареткой отводится в сторону. После завершения процесса намотки, весь процесс начинают сначала.

1. Устройство для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон, которое снабжено по меньшей мере одной опорой (1), которая служит для установки устройства на каретку, выполненную с возможностью движения вдоль и перпендикулярно оси наматываемой детали, и множеством пневмоцилиндров, один из которых является вращательным (2) и обеспечивает возможность вращения всех компонентов, установленных на направляющей (4), в то время как пневмоцилиндр (5) осуществляет линейное движение всех компонентов, установленных на направляющей (4), цилиндр (9) обеспечивает возможность линейного движения или задействования платформы (6) для удержания волокна с целью вытянуть ее наружу, цилиндр (10) обеспечивает линейное перемещение платформы для резки волокна, цилиндр (13) обеспечивает возможность открывания и закрывания держателя волокна, цилиндр (14) обеспечивает возможность открывания и закрывания ножа, цилиндр (16) обеспечивает возможность движения прижимного ролика (15).

2. Устройство по п. 1, в котором пневмоцилиндр (5) обеспечивает движение вниз компонентов, установленных на направляющей (4), при одновременном прижатии волокон, расположенных на центральной оси детали, подлежащей намотке.

3. Способ для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон с применением устройства по п. 1 или 2, в котором посредством цилиндров (9) и (10) осуществляют извлечение платформы для удержания волокна и платформы для резки волокна под волокнами, в то время как держателем (11) волокна прижимают волокна к платформе (6) для удержания волокна, опускают вниз нож (12) и разрезают волокна.

4. Способ по п. 3, в котором компоненты, установленные на направляющей (4), вместе с захваченными концами волокон поднимают вверх посредством цилиндра (5) и поворачивают на 90° против часовой стрелки посредством вращательного цилиндра (2).

5. Способ по п. 4, в котором перемещают все устройство целиком вместе с кареткой, на которой оно установлено, и затем двигают компоненты, установленные на направляющей (4), посредством цилиндра (5), расположенного в горизонтальном положении и выполненного с возможностью движения вперед, в результате чего переносят захваченные волокна на подлежащую намотке деталь так, что они проходят ее ось симметрии, в то время как прижимной ролик (15) располагают над центральной осью детали.

6. Способ по п. 5, в котором посредством прижимного ролика (15) с цилиндром (16) прижимают волокна к поверхности детали во время движения вверх держателя (11) волокна.

7. Способ по п. 4, в котором в процессе намотки вращают деталь (17) по часовой стрелке, чтобы опустить концы пропитанных волокон на наматываемую часть для попадания под прижимной ролик, затем деталь вращают в противоположном направлении, и после выполнения одного оборота и когда пропитанные волокна перекрывают друг друга, прижимной ролик (15) перемещают вверх и все устройство переводят в начальное положение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления снабженной полым профилем конструктивной детали из волокнистого композиционного материала (варианты). Техническим результатом данного изобретения является исключение операции дополнительной обработки заготовки конструктивной детали для закрытия открытых концов полого профиля и исключение отрицательного действия заглушки на испытание без разрушения материала заготовки конструктивной детали посредством ультразвука.
Изобретение относится к гибкому листовому материалу и к способу его получения. Гибкий листовой материал содержит текстильный слой, который по меньшей мере с одной стороны покрыт газопроницаемым, но непроницаемым для матричного материала функциональным слоем, служащим барьерным слоем для матричного материала и полученным прямым покрытием текстильного слоя пеной или пастой.

Изобретение относится к способу и установке для изготовления детали летательного аппарата. Согласно способу в пакет, содержащий заготовку, размещают, по меньшей мере, один слой материала с проницаемостью к заранее определенной смоле, меньшей, чем проницаемость ближайшей к слою части заготовки.

Изобретение относится к способу изготовления композитного элемента и устройству для его осуществления. Пакет слоев собирают на укладочном столе, причем каждый из слоев содержит множество армирующих элементов, например сухих волокон.

Изобретение относится к способу изготовления лопатки для газотурбинного двигателя. Согласно способу улучшают видимость обрезанных концов некоторых нитей этой предварительно изготовленной формы, например, нитей основы, для того, чтобы сделать видимыми кривые линии, и сравнивают конфигурацию этих кривых линий с их эталонной конфигурацией для удовлетворительного формирования этой предварительно изготавливаемой формы.

Изобретение относится к способам литьевого формования композитов, а именно к увеличению технологического интервала смол, чтобы их можно было вводить в более крупные и сложные структуры.

Изобретение относится к способу конструирования панели из композиционного материала, содержащей множество зон, каждая из которых содержит множество слоев композиционного материала, уложенных согласно определенной последовательности упаковки, причем каждый из слоев в каждой из последовательностей упаковки имеет соответствующий угол ориентации.

Изобретение относится к головке для автоматического расположения матов из волокна и может быть использовано при создании конструктивных элементов. .

Изобретение относится к фланцу (100), изготовленному из композитного материала, содержащему полимерную матрицу, усиленную волокнистой структурой. .

Изобретение относится к области авиации и космонавтики и касается способа усиления компонента из волокнистого композита и вакуум-мата и устройства для производства усиленного компонента из волокнистого композита.

Изобретение относится к системе удаляемого слоя для подготовки поверхности различных композитных подложек, способу подготовки поверхности таких подложек и к способу получения связанной композитной структуры. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности связывания композитной структуры. Технический результат достигается системой удаляемого слоя для подготовки поверхностей различных композитных подложек, которая содержит композитную подложку, содержащую армирующие волокна, пропитанные отвержденной первой матрицей на основе смолы, и снимаемый удаляемый слой, обогащенный смолой, присоединенный к поверхности композитной подложки. При этом удаляемый слой содержит плетеную ткань, пропитанную отвержденной второй матрицей на основе смолы, отличной от первой матрицы на основе смолы. Причем после снятия рукой удаляемого слоя с поверхности композитной подложки на поверхности последней остается тонкая пленка второй матрицы с обеспечением связываемой поверхности, способной к совместному связыванию и вторичному связыванию с другой композитной подложкой. При этом вторая матрица получена из композиции смолы, содержащей эпоксидированную новолачную смолу с эпоксидной функциональностью, составляющей 2, дифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из диглицидиловых простых эфиров многоатомных фенолов, трифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из триглицидиловых простых эфиров аминофенолов, отверждающий агент и частицы неорганического наполнителя. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к однонаправленному армирующему наполнителю, сшитому переплетающими нитями, или многоосному наполнителю и способу получения однонаправленного армирующего наполнителя, сшитого переплетающими нитями, или многоосного наполнителя. Сшитый однонаправленный или многоосный армирующий наполнитель, составляющий предмет изобретения, содержит поперечные тонкие единичные моноволокна, формирующие каналы распределения, для эффективного распределения смолы в поперечном направлении относительно ориентации однонаправленных ровингов. Сшитый однонаправленный армирующий наполнитель применим для решения любых задач, где требуется высокое качество и прочность. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к однонаправленному армирующему наполнителю. Техническим результатом является повышение качества и прочности композиционного материала. Технический результат достигается однонаправленным армирующим наполнителем для производства армированных волокном композитных материалов с применением одного из процессов литьевого прессования и вакуумной инфузии. Причем однонаправленный армирующий наполнитель содержит непрерывные однонаправленные ровинги, ориентированные в направлении вдоль полотна армирующего наполнителя и скрепленные друг с другом термопластичным и/или термореактивным связующим. Причем армирующий наполнитель, имеющий верхнюю и нижнюю поверхность, снабжен элементами, облегчающими при пропитке пакета армирующих наполнителей проникновение в армирующий наполнитель смолы в поперечном направлении относительно ориентации однонаправленных ровингов. При этом элементы, облегчающие пропитку, являются единичными моноволокнами, либо пучком из нескольких скрепленных между собой моноволокон, формирующими каналы распределения смолы в поперечном направлении относительно ориентации однонаправленных ровингов. Причем единичные моноволокна, либо пучки из нескольких скрепленных между собой моноволокон, имеют при сжатии соотношение ширины сечения к высоте не более 2 и образуют по обе стороны от себя поперечные каналы распределения, проходящие от одного продольного края однонаправленного армирующего наполнителя до его противоположного продольного края. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу изготовления криволинейной композитной конструкции и к способу изготовления композитного элемента жесткости. Обеспечен способ изготовления композитного элемента жесткости, имеющего криволинейное ребро и по меньшей мере один криволинейный выступ. Согласно способу обеспечивают отрезок композитной предварительно пропитанной ленты, имеющей однонаправленные усиливающие волокна с ориентацией волокон по существу ноль градусов по отношению к продольной оси ленты. Приклеивают ленту к пленке. Формируют перекрывающиеся сегменты ленты на несущем элементе путем последовательного формирования смещенных сегментов ленты на несущем элементе. Формируют первую полку конструкции путем формирования пленки и первой части ширины ленты по первой криволинейной поверхности формообразующего инструмента. Формируют вторую полку конструкции путем формирования пленки и второй части ширины ленты на второй криволинейной поверхности формообразующего инструмента. Удаляют пленку со сформированной ленты. Отверждают сформированную ленту. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых изделий. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил.

Изобретение относится к способу изготовления волокнистой заготовки путем укладки пучков упрочняющих волокон на поверхность. Техническим результатом является повышение объемной доли волокон в волокнистых заготовках. Технический результат достигается способом изготовления волокнистой заготовки путем укладки пучков упрочняющих волокон на поверхность и/или на уложенные на поверхность пучки упрочняющих волокон, который включает этап подвода бесконечного, имеющего форму ленточки жгута упрочняющих волокон, снабженных связующим, с питателя к укладочной головке, причем указанный жгут имеет ширину жгута по меньшей мере 5 мм и концентрацию связующего в пределах от 2 до 70 вес. % относительно веса имеющего форму ленточки жгута. Расправление бесконечного, имеющего форму ленточки жгута в расположенном на укладочной головке расправочном узле и транспортировка жгута в направлении транспортировки посредством расположенного на укладочной головке первого транспортировочного устройства к расположенному на укладочной головке устройству продольного разделения. При стабилизации жгута в направлении поперек к направлению транспортировки, разрезание жгута в устройстве продольного разделения по его продольной протяженности посредством разделительного элемента на две или более частей жгута. Транспортировка частей жгута в направлении транспортировки посредством расположенного на укладочной головке второго транспортировочного устройства к расположенному на укладочной головке узлу поперечного разделения. Разрезание частей жгута посредством узла поперечного разделения на пучки упрочняющих волокон определенной длины. Укладка пучков упрочняющих волокон на поверхность и/или на уложенные на поверхность пучки упрочняющих волокон и их фиксация для образования волокнистой заготовки. При этом между укладочной головкой и поверхностью устанавливается относительное движение для укладки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для управляемой укладки пучков упрочняющих волокон. Техническим результатом является повышение объемной доли волокон в волокнистых заготовках. Технический результат достигается устройством для управляемой укладки пучков упрочняющих волокон на поверхность, которое включает укладочную головку и управляемый узел позиционирования, с которым соединена укладочная головка и посредством которого укладочная головка может двигаться относительно поверхности. При этом укладочное устройство также включает средства для предоставления по меньшей мере одного бесконечного, имеющего форму ленточки жгута упрочняющих волокон, снабженных связующим, и расположенное на укладочной головке первое транспортировочное устройство для транспортировки по меньшей мере одного бесконечного, имеющего форму ленточки жгута упрочняющих волокон, снабженных связующим, к укладочной головке. Причем на укладочной головке, если смотреть в направлении транспортировки, перед первым транспортировочным устройством расположены средства для расправления по меньшей мере одного бесконечного, имеющего форму ленточки жгута. Укладочная головка имеет расположенное, если смотреть в направлении транспортировки, после первого транспортировочного устройства второе транспортировочное устройство. Укладочная головка имеет расположенное между первым и вторым транспортировочным устройством устройство продольного разделения, включающее по меньшей мере один разделительный элемент для разделения по меньшей мере одного жгута вдоль его продольной протяженности на два или более частей жгута. Расположенный в направлении транспортировки после второго транспортировочного устройства узел поперечного разделения для поперечного разделения двух или более частей жгутов на пучки волокон. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявленная группа изобретений относится к способу уменьшения пористости детали из композиционного полимера. Техническим результатом является снижение или устранение пористости детали со стороны рабочего приспособления. Технический результат достигается способом уменьшения пористости детали из композиционного полимера, который включает размещение выкладки детали из неотвержденного композита на поверхности рабочего приспособления и притягивание молекул, находящихся в выкладке детали из неотвержденного композита, к поверхности рабочего приспособления. Причем притягивание молекул включает создание электрического заряда на рабочем приспособлении. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к удаляемым слоям для подготовки поверхности композитных подложек. Предложен обогащаемый смолой удаляемый слой для подготовки поверхностей различных композитных подложек, содержащий плетеную ткань, пропитанную отверждаемой матрицей на основе смолы, полученной из композиции смолы, содержащей смесь эпоксидно-фенольной новолачной смолы и новолачной эпоксидной смолы, содержащей дициклопентадиеновый скелет; дифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из диглицидиловых простых эфиров многоатомных фенолов; трифункциональную эпоксидную смолу, выбранную из триглицидиловых простых эфиров аминофенолов; отверждающий агент и частицы неорганического наполнителя, при этом в удаляемом слое содержание смолы составляет по меньшей мере 20% мас. в расчете на общую массу удаляемого слоя, и указанная плетеная ткань содержит множество нитей, сплетенных в ткацкое переплетение, причем указанные нити имеют прочность на разрыв основы ≥70 фунт-сила/дюйм (1,23×104 Н/м), прочность на разрыв нитей утка ≥40 фунт-сила/дюйм (7,00×103 Н/м), линейную массовую плотность нитей основы в диапазоне 50-250 денье и линейную массовую плотность нитей утка в диапазоне 50-250 денье. Технический результат: предложенный удаляемый слой может быть отвержден совместно с большинством коммерчески доступных препрегов. 11 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Изобретение относится к устройству для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон и к способу, осуществляемому этим устройством. Техническим результатом является автоматизация процесса укладки и резки волокна с увеличением производительности оборудования. Технический результат достигается устройством для автоматической резки и укладки пропитанных полимером волокон, которое содержит опору, которая служит для установки устройства на каретку, выполненную с возможностью движения вдоль и перпендикулярно оси наматываемой детали. Множество пневмоцилиндров, один из которых является вращательным и обеспечивает возможность вращения всех компонентов, установленных на направляющей. При этом пневмоцилиндр осуществляет линейное движение всех компонентов, установленных на направляющей. Цилиндр обеспечивает возможность линейного движения или задействования платформы для удержания волокна с целью вытянуть ее наружу. Цилиндр обеспечивает линейное перемещение платформы для резки волокна. Цилиндр обеспечивает возможность открывания и закрывания держателя волокна. Цилиндр обеспечивает возможность открывания и закрывания ножа. Цилиндр обеспечивает возможность движения прижимного ролика. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх