双向层压头和方法技术

本发明专利技术涉及双向层压头和方法。具有双向铺设能力的层压头具有被构造成支撑背衬材料的材料卷的材料供应滚筒，该背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。背衬层分离组件从材料供应滚筒接收背衬材料，并具有背衬层方向控制装置以及第一背衬层分离机构和第二背衬层分离机构。处于第一模式分离位置的背衬层方向控制装置与第一背衬层分离机构对准，用于当层压头沿第一行进方向移动时将背衬层与铺设材料分离。处于第二模式分离位置的背衬层方向控制装置与第二背衬层分离机构对准，用于当层压头沿第二行进方向移动时将背衬层与铺设材料分离。

Two way laminating head and method

【技术实现步骤摘要】
双向层压头和方法
本公开总体上涉及制造系统，并且更具体地涉及用于铺设复合层压件并且具有双向铺设能力的层压头。
技术介绍
复合材料由于其有利的性能诸如高比强度、高比刚度和高耐腐蚀性而被广泛用于各种应用中。复合结构的制造通常包括在铺设表面上以堆叠形式铺设多片层铺设材料以形成复合层压件。铺设材料通常是用未固化树脂预浸渍的纤维材料(例如预浸料坯)。例如，铺设材料可以是环氧树脂浸渍的碳纤维预浸料坯。由于自动铺设机的相对高的沉积速率，自动铺设机使得能够以相对高的生产速率铺设复合层压件。条带层压头是一种类型的自动铺设机，其中当层压头在铺设表面上移动时，诸如预浸料坯条带的连续条的铺设材料从层压头分配到铺设表面上。层压头可通过连续地以彼此并排平行的关系铺设多排或多铺层的条带而形成每个复合片层。传统的层压头可在沿第一行进方向移动时铺设条带的每个新的铺层。在铺层结束时，层压头抬离铺设表面，并在与第一行进方向相反的第二行进方向上在铺设表面上移回，并开始沿着第一方向施加条带的另一铺层。每当层压头沿着第二方向移动时，层压头的离件移动(off-partmovement)不希望地增加了生产流程时间。某些类型的层压头可以被构造成在第一铺层结束时旋转180度，然后反转方向以在第一铺层旁边或上面铺设第二铺层的铺设材料。由于需要旋转层压头、材料供应装置、支撑电缆和其它相关部件的整个重量，旋转层压头的能力增加了层压系统的复杂性。进一步增加复杂性的是需要在旋转之前暂时将层压头抬离铺设表面，然后一旦旋转完成就将层压头放下降低到铺设表面上。与传统的层压头相关的另一个缺点是关于在铺设条带之前必须执行的条带的初始穿入。预浸料坯条带通常以卷的形式设置在材料供应滚筒上，然后将该材料供应滚筒安装在层压头上。为了防止在材料卷上的预浸料坯条带的相临卷绕之间的粘附，预浸料坯条带由背衬层支持。当从材料卷分配条带并将条带施加到铺设表面时，移除背衬层并将其卷绕到安装在层压头上的背衬层收集滚筒上。当材料卷的条带耗尽时，需要更换耗尽的材料卷并在层压头上安装新的材料卷。在每次材料卷更换之后，来自新的材料卷的条带必须穿过层压头部件并穿到背衬层收集滚筒上。在传统的层压头中，穿入条带的过程是耗时的操作，这会导致重大的层压头停机时间。在铺设单个复合层压件的过程中，可能需要执行许多材料卷更换，这些材料卷更换中的每一个需要手动穿入条带，这增加了层压头停机时间并且增加了生产流程时间。如可看到的，在本领域中存在对减少层压头的离件移动的层压头的需要。此外，在本领域中存在对允许使条带快速穿过层压头的层压头的需要。
技术实现思路
与制造复合层压件相关的上述需要通过本公开具体地解决和减轻，本公开提供了具有自穿入能力和/或双向铺设能力的层压头。在实施方式中，层压头具有自穿入能力，并且包括材料供应滚筒、背衬层收集滚筒和背衬层分离组件。材料供应滚筒被构造成支撑背衬材料的材料卷。背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。背衬层收集滚筒被构造成从收集滚筒原始位置移动到靠近材料供应滚筒的收集滚筒接合位置，接合材料卷上的背衬层的背衬层前边缘，并且移动回到收集滚筒原始位置，同时在材料供应滚筒和背衬层收集滚筒之间分配至少背衬层的可穿入部分。背衬层分离组件具有背衬层分离装置和至少一个背衬层分离机构。背衬层分离装置被构造成从分离装置原始位置平移到分离装置接合位置，并且接合可穿入部分，用于将可穿入部分移动成靠近背衬层分离机构，用于在将铺设材料施加到基底上之前将背衬层从铺设材料分离。在另一实施例中，具有自穿入能力的层压头包括被构造成支撑背衬材料的材料卷的材料供应滚筒。如上所述，背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。此外，层压头包括背衬层收集滚筒，该背衬层收集滚筒被构造成从收集滚筒原始位置移动到靠近材料供应滚筒的收集滚筒接合位置，接合材料卷上的背衬层的背衬层前边缘，并且移动回到收集滚筒原始位置，同时在材料供应滚筒和背衬层收集滚筒之间分配至少背衬层的可穿入部分。层压头还包括具有背衬层分离装置和至少一个背衬层分离机构的背衬层分离组件。背衬层分离装置被构造成从分离装置原始位置平移到分离装置接合位置，并且接合可穿入部分，用于将可穿入部分移动成靠近背衬层分离机构，用于在将铺设材料施加到基底上之前将背衬层从铺设材料分离。背衬层分离机构具有背衬层分离器，该背衬层分离器被构造成将背衬层从铺设材料分离并将铺设材料朝向基底引导。还公开了一种将铺设材料穿过层压头的方法。该方法包括在材料供应滚筒上支撑背衬材料的材料卷。背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。该方法还包括将背衬层收集滚筒从收集滚筒原始位置平移到靠近材料供应滚筒的收集滚筒接合位置，将背衬层收集滚筒接合到材料卷上的背衬层的背衬层前边缘，以及将背衬层收集滚筒平移回到收集滚筒原始位置，同时在材料供应滚筒和背衬层收集滚筒之间分配至少背衬层的可穿入部分。该方法还包括将背衬层方向控制装置从分离装置原始位置平移到分离装置接合位置。该方法还包括响应于背衬层方向控制装置的平移，将可穿入部分移动成靠近至少一个背衬层分离机构，该背衬层分离机构被构造成在将铺设材料施加到基底上之前将背衬层从铺设材料分离。此外，公开了一种具有双向铺设能力的层压头。层压头包括被构造成支撑背衬材料的材料卷的材料供应滚筒。背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。层压头包括背衬层分离组件，该背衬层分离组件被构造成从材料供应滚筒接收背衬材料。该层压头具有背衬层方向控制装置、第一背衬层分离机构和第二背衬层分离机构。背衬层方向控制装置可至少在第一模式分离位置和第二模式分离位置之间移动。处于第一模式分离位置的背衬层方向控制装置与第一背衬层分离机构对准，用于在层压头沿第一行进方向移动时，将背衬层从铺设材料分离，同时将铺设材料施加到基底。处于第二模式分离位置的背衬层方向控制装置与第二背衬层分离机构对准，用于当层压头沿着与第一行进方向相反的第二行进方向移动时，将背衬层从铺设材料分离，同时将铺设材料施加到基底。在另一实施例中，具有自穿入能力的层压头包括被构造成支撑背衬材料的材料卷的材料供应滚筒。背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。层压头包括背衬层分离组件，该背衬层分离组件被构造成从材料供应滚筒接收背衬材料，并具有背衬层方向控制装置、第一背衬层分离机构和第二背衬层分离机构。背衬层方向控制装置可至少在第一模式分离位置和第二模式分离位置之间移动。处于第一模式分离位置的背衬层方向控制装置与第一背衬层分离机构对准。第一背衬层分离机构具有第一背衬层分离器，该第一背衬层分离器被构造成在层压头沿第一行进方向移动时将背衬层从铺设材料分离并将铺设材料朝向基底引导。处于第二模式分离位置的背衬层方向控制装置与第二背衬层分离机构对准。第一背衬层分离机构具有第二背衬层分离器，该第二背衬层分离器被构造成在层压头沿第二行进方向移动时将背衬层从铺设材料分离并将铺设材料朝向基底引导。还公开了一种将铺设材料双向施加到基底上的方法。该方法包括将背衬材料从材料卷供给到层压头的背衬层分离组件。该材料卷被支撑在材料供应滚筒上。背衬材料包括由背衬层支持的铺设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双向铺设能力的层压头(140)，所述层压头(140)包括：/n材料供应滚筒(160)，其被构造成支撑背衬材料(164)的材料卷(162)，所述背衬材料(164)包括由背衬层(168)支持的铺设材料(166)；/n背衬层分离组件(220)，其被构造成从所述材料供应滚筒(160)接收所述背衬材料(164)，并且具有背衬层方向控制装置(224)、第一背衬层分离机构(250)和第二背衬层分离机构(270)；/n所述背衬层方向控制装置(224)能够至少在第一模式分离位置(304)和第二模式分离位置(306)之间移动；/n处于所述第一模式分离位置(304)的所述背衬层方向控制装置(224)与所述第一背衬层分离机构(250)对准，用于在所述层压头(140)沿第一行进方向(370)移动时将所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离同时将所述铺设材料(166)施加到基底(118)；以及/n处于所述第二模式分离位置(306)的所述背衬层方向控制装置(224)与所述第二背衬层分离机构(270)对准，用于在所述层压头(140)沿着与所述第一行进方向(370)相反的第二行进方向(372)移动时将所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离同时将所述铺设材料(166)施加到所述基底(118)。/n...

【技术特征摘要】
20181101 US 16/178,4151.一种具有双向铺设能力的层压头(140)，所述层压头(140)包括：
材料供应滚筒(160)，其被构造成支撑背衬材料(164)的材料卷(162)，所述背衬材料(164)包括由背衬层(168)支持的铺设材料(166)；
背衬层分离组件(220)，其被构造成从所述材料供应滚筒(160)接收所述背衬材料(164)，并且具有背衬层方向控制装置(224)、第一背衬层分离机构(250)和第二背衬层分离机构(270)；
所述背衬层方向控制装置(224)能够至少在第一模式分离位置(304)和第二模式分离位置(306)之间移动；
处于所述第一模式分离位置(304)的所述背衬层方向控制装置(224)与所述第一背衬层分离机构(250)对准，用于在所述层压头(140)沿第一行进方向(370)移动时将所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离同时将所述铺设材料(166)施加到基底(118)；以及
处于所述第二模式分离位置(306)的所述背衬层方向控制装置(224)与所述第二背衬层分离机构(270)对准，用于在所述层压头(140)沿着与所述第一行进方向(370)相反的第二行进方向(372)移动时将所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离同时将所述铺设材料(166)施加到所述基底(118)。


2.根据权利要求1所述的层压头(140)，其中，所述背衬层方向控制装置(224)包括：
具有近端(312)和远端(314)的枢转装置(310)；以及
所述枢转装置(310)能够绕所述近端(312)枢转，以使所述远端(314)在所述第一模式分离位置(304)和所述第二模式分离位置(306)之间移动。


3.根据权利要求1或2所述的层压头(140)，其中，所述背衬层方向控制装置(224)包括：
平移装置(320)，其被构造成在所述第一模式分离位置(304)和所述第二模式分离位置(306)之间平移。


4.根据权利要求1或2所述的层压头(140)，其中：
所述第一背衬层分离机构(250)和所述第二背衬层分离机构(270)均具有背衬层分离器(252、272)和引导构件(256、276)；
所述背衬层分离器(252、272)具有分离器边缘(254、274)，所述分离器边缘被构造成将所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离；以及
所述引导构件(256，276)具有引导表面(258，278)，所述引导表面被构造成支撑从所述背衬层(168)分离之后的所述铺设材料(166)并且将所述铺设材料(166)引导到所述基底(118)上。


5.根据权利要求1或2所述的层压头(140)，其中：
所述背衬层方向控制装置(224)能够从中立位置(300)移动到所述第一模式分离位置(304)并且能够从所述中立位置(300)移动到所述第二模式分离位置(306)。


6.根据权利要求1或2所述的层压头(140)，所述层压头(140)还包括：
安装框架(142)，其具有第一侧(144)和与所述第一侧(144)相对的第二侧(146)；
第一层压组件(152)，其安装到所述第一侧(144)并且具有所述材料供应滚筒(160)和所述背衬层分离组件(220)；
第二层压组件(154)，其安装到所述第二侧(146)并且具有与所述第一层压组件(152)中相同的所述材料供应滚筒(160)和所述背衬层分离组件(220)的布置；以及
所述安装框架(142)能够绕竖直轴线(148)枢转，以使所述第一层压组件(152)能够用于将铺设材料(166)施加到所述基底(118)，同时使所述第二层压组件(154)能够用于更换所述材料卷(162)。


7.根据权利要求1或2所述的层压头(140)，所述层压头(140)还包括：
背衬层收集滚筒(180)，其被构造成从收集滚筒原始位置(182)平移到靠近所述材料供应滚筒(160)的收集滚筒接合位置(184)、接合所述材料卷(162)上的所述背衬层(168)的前边缘(170)并且平移回到所述收集滚筒原始位置(182)，同时在所述材料供应滚筒(160)和所述背衬层收集滚筒(180)之间分配至少所述背衬层(168)的可穿入部分(172)；并且
所述背衬层方向控制装置(224)被构造成从分离装置原始位置(226)平移到分离装置接合位置(228)并接合所述可穿入部分(172)，用于将所述可穿入部分(172)移动成与所述第一背衬层分离机构(250)和所述第二背衬层分离机构(270)中的一者对准；并且
所述背衬层收集滚筒(180)被构造成在所述背衬层(168)从所述铺设材料(166)分离期间卷取所述背衬层(168)。


8.一种将铺设材料(166)施加到基底(118)上的双向铺设材料(166)的方法，所述方法包括：
将背衬材料(164)从材料卷...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·肖，J·R·肯德尔，R·S·苏里亚拉齐，D·D·琼斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US