用于分配复合带条的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于分配复合带条的装置，尤其涉及一种用于精确铺设预浸带条 的装置。该装置能够将预浸物铺设到模制结构上，其中该模制结构具有沿直线或非直线路 径的轮廓表面或平坦表面。
【背景技术】
[0002] 在复合技术中，树脂预浸幅材或带条可用于构建期望的特定部件。预浸材料由预 浸有聚合物的、对准的强化纤维（通常为碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维）构成，且用作复合 结构的模制中的中间产品。这些纤维经常以单向结构被校准，该单向结构形成宽度通常为 12至60英寸（30. 5至152. 4cm)的带条状产品。
[0003] 复合结构由施加到工作面的带条的多个连续层组成，例如，工作面为诸如模制工 具、芯轴、或任何用于形成复合部件的表面。例如，当用预浸带条建造复合风力叶片、风力叶 片桁梁、或翼状结构时，长度较长（即大于40米）的预浸带条被极精确地铺设到模制工具 上。为实现所需复合性质，需要精确的细丝（filament)对准。此外，为使引起已固化的复 合层压制件中的空隙的滞留气体最少，需要在层压建造期间均匀压紧预浸带条。纤维的定 向的非常轻微的未对准会导致关键的工程性质的重大损失。例如，5至10度的定向偏离会 导致复合弹性模量的10%至20%的损失。复合件中的空隙还会导致低复合性质。在使用 寿命期间，大于2%的空隙会导致层间剪切强度的明显损失且会成为复合件的损伤增长位 置。
[0004] 复合风力叶片桁梁通常为厚度变化的直侧层压制件，例如，厚度从近似0. 1英寸 (0. 25cm)至超过1. 5英寸（3. 81cm)。它们通常铺设从平坦到变化的凹曲度或凸曲度的模 制表面。例如，风力叶片桁梁可以是梢部平坦而根部弯曲的。这样的构造也为极端精确地 铺设预浸带条增加了复杂性。用预浸带条手动铺设这些桁梁是极为困难且耗时的，而保证 精确度是更加困难的。手动铺设的极端替代涉及使用自动带条铺设机。这种类型的机器已 经被开发了超过二十年，主要是用于航天结构。然而这些机器被设计为极精确地铺设预浸 带条，这些机器非常昂贵且对于风力叶片桁梁而言过于复杂。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及一种装置，其能够为具有面内曲率的结构铺设宽的预浸产品，同时明 显减少内径上的起皱效果。
[0006] 在本发明的一个方案中，提供了一种装置，用于将树脂浸渍带条施加到模制工具 的表面，该装置包括：上框架，可旋转地安装到基部框架，上框架具有安装在其上且能随其 旋转的线轴（spool)保持组件，线轴保持组件用于保持上面缠绕有树脂浸渍带条的线轴； 带条压紧组件，包括压紧辊，压紧辊构造为顺从（conform，遵照、符合）模制工具的表面，以 将树脂浸渍带条紧压到模制工具的表面上，以及带条张紧系统，用于对树脂浸渍带条施加 张力。基部框架包括：追踪系统，用于追踪模制工具的表面，基部框架能够相对于模制工具 的表面往复地移动。
[0007] 在一个实施例中，线轴保持组件包括对准系统，对准系统用于相对于模制工具的 表面横向对准预浸带条的线轴。
[0008] 在一个实施例中，压紧辊包括被支撑在轮轴上的多个相连的圆盘，圆盘的中心孔 径大于轮轴的外径。
[0009] 在一个实施例中，上框架在基部框架上旋转至少180°，以允许树脂浸渍带条在模 制工具的表面上的施加改变方向。该装置还可包括联接到上框架和基部框架的转台，以允 许上框架在基部框架上旋转。
[0010] 在一个实施例中，带条张紧系统包括驱动盘式制动器。盘式致动器可手动地或自 动地驱动。
[0011] 在一个实施例中，模制工具包括至少一个轨道，且追踪系统包括接合该至少一个 轨道的至少两个引导辊。
[0012] 模制工具的表面可包括至少一个凹面轮廓和至少一个凸面轮廓。
[0013] 在一个实施例中，施加到模制工具的树脂浸渍带条的宽度在大约11.5英寸 (292mm)至大约60英寸（152. 4cm)的范围内。
[0014] 在本发明的另一个方案中，该装置还包括纵切器，纵切器用于将树脂浸渍带条纵 长地切割为多个带材，纵切器安装在上框架上且可随上框架一起旋转。纵切器可包括多个 固定切刀或旋转切刀。
[0015] 在一个实施例中，这些树脂浸渍带条的带材是一致的。在另一个实施例中，这些树 脂浸渍带条的带材的宽度是不一致的。
[0016] 在一个实施例中，该装置还包括多个累积器辊，累积器辊设置在纵切器的下游，每 个累积器辊均可被独立激活以累积和去（除）累积树脂浸渍带条的对应带材的一部分，累 积器辊安装在上框架上且能够随上框架一起旋转。
[0017] 在一个实施例中，该装置还包括控制器，控制器构造为控制以下各项的至少一项： 树脂浸渍带条在模制工具的表面上的放置；张紧系统对带条施加的张力；施加到模制工具 表面的带条的方向；以及施加到模制工具表面的带条的速度。
[0018] 在本发明的一个方案中提供了一种滑架，用于将树脂浸渍幅材施加到模制工具的 轮廓表面，滑架包括：上框架，安装在基部框架上，上框架具有安装在其上的：第一线轴保 持组件，用于保持上面缠绕有树脂浸渍幅材的线轴，第二线轴保持组件，用于保持上面安装 有基布材料的线轴；幅材压紧组件，包括压紧辊，压紧辊构造为顺从模制工具的表面的凹部 和凸部，以将树脂浸渍幅材紧压到模制工具的表面上，以及幅材张紧系统，用于对树脂浸渍 幅材施加张力。基部框架包括：多个轮，安装在基部框架上且支撑滑架，轮与模制工具的表 面接合，以沿风力叶片桁梁帽（spar cap)模制工具的轮廓表面推进滑架；以及追踪系统， 用于追踪模制工具的表面，滑架能够相对于模制工具的表面的轮廓往复地移动。
[0019] 在一个实施例中，滑架还包括夹部，夹部用于在将树脂浸渍幅材紧压在模制工具 的表面上之前，将来自基布材料的线轴的一层基布材料与树脂浸渍幅材结合。
【附图说明】
[0020] 在附图中，相似的附图标记表示相似的部件或特征：
[0021] 图1是根据本发明的实施例的用于铺设预浸带条的装置的立体图；
[0022] 图2是图1的装置的俯视图；
[0023]图3是图1的装置带有安装在其上的预浸材料的线轴的主视图；
[0024]图4是图1的装置带有安装在其上的预浸材料的线轴的侧视图；
[0025] 图5是根据本发明的用于铺设预浸带条的装置放置在模制工具上时的实施例的 立体图；
[0026] 图6是图5的装置的主视图；
[0027] 图7是图5的装置的立体图，其示出了上框架的旋转运动；
[0028] 图8是用于铺设预浸带条的装置的立体图，该装置包括根据本发明的实施例的带 条切开和分配组件；
[0029] 图9图8的装置的侧视图；
[0030] 图10是图8的装置的俯视图；
[0031] 图11是图8的装置的张紧系统的放大俯视图；
[0032] 图12是图8的装置的带有安装在其上的预浸材料的线轴的侧面剖视图；
[0033] 图13是图8的装置的带条对准组件的立体图；
[0034] 图14是图8的装置的带条定位组件的仰视图；
[0035] 图15A是示出使用传统装置沿直线方向分配的预浸带条的示意图；
[0036] 图15B是示出使用传统装置沿非直线方向分配的预浸带条的示意图；
[0037] 图16是显示使用传统装置分配在曲面上的预浸带条的照片；
[0038] 图17是根据本发明的包括基布（scrim)分配组件的装置的实施例的立体图。
【具体实施方式】
[0039] 本发明的装置对于形成复合层状结构是有用的，该复合层状结构通过将已用树脂 粘合剂预浸渍的连续纤维的带条施加在模具、芯轴或工具的表面上。该纤维可由碳、玻璃、 陶瓷、金属和/或聚合物构成。树脂粘合剂可为热固性或热塑性树脂。
[0040] 在本发明的一个方案中，提供了一种用于为一结构（特别是风力叶片）铺设宽的、 单向性的预浸带条的装置。该装置包括线轴保持器，线轴保持器可拆卸地保持宽度较宽的 预浸材料的连续幅材的线轴。该装置包括将预浸物适当地放置在模制工具的表面上的机 构。此外，该装置包括用于双向带条放置和压紧的、可旋转