[发明专利]用于合成部件制造的纤维传送系统

说明书

背景技术

纤维合成材料重量轻及强度高，且因此日益使用于航空航天和风轮机应用。在过去，航空航天和风轮机部件的大多数通过手工敷层（layup）工艺制成。使用手工敷层方法，一百磅部件可以以每小时2^1/2磅的速率敷层。因此，100磅部件会需要40小时敷层时间。已变得显然的是敷层速率需要增加以便于满足较大部件的需求。这需要较好地利用劳动力及较好地利用工具和地面空间。

发明内容

使用于纤维合成制造的一般材料可以是单向的、交叉层的（cross-plied）、和偏置层（bias-plied）的通用商品。单向的带产品包含必须从带上移除并且处理掉的隔离纸背衬。还使用束（tow）和带材料。束卷绕在卷轴上并且类似平螺纹。一般的束为1/8、1/4或1/2英寸宽。带可以是3、6或12英寸的宽度。

用机器自动化使手工敷层工艺自动化提供几个优点，包含较好的质量和再现性、提升的生产率、降低的劳动力成本和降低的总体部件成本。通过机器自动化敷层的部件具有几个好处。这些好处包含将能够纤维在张紧状态下铺设、无皱层压、较好的压紧而无须在层压期间压实敷层产品、可重复的铺放精确性、与材料较少的人工接触、和如果需要的话的纤维操纵。机器敷层还消除了材料的双重处理，先切割材料再装备（kit）之。如果使用预浸渍材料，不需要树脂灌注循环。使用于机器敷层中的新树脂系统还有助于减少总体硬化循环时间。

对于风力应用，梁（spar）盖、抗剪腹板和外壳体或外层（skin）可以理想地适用于自动化纤维敷层。风轮机叶片的外壳体或外层可以具有附连于风轮机的毂的半管（half pipe）根端，而且将有利的是能够使用自动化工艺敷层这些元件。

自动化制造的好处包含在张紧状态下层压的单向连续纤维。梁盖可以用玻璃或碳化纤维制造。抗剪腹板用层压在核上的玻璃纤维制造。叶片的根端、外模型、和外层可以用玻璃纤维制造出。另外可以使用玻璃纤维带、束预浸料（tow preg）、或狭缝带。

使用自动化机器的敷层速率取决于层（ply）角度、部件的几何尺寸和形状而变化。跑在X轴的方向上的机器长度的长的零度层具有较高的敷层速率。为风轮机叶片的制造特定设计的纤维合成机器一般还使用于敷层梁、梁盖、抗剪腹板、和壳体模型。为了成功地制造这些产品，纤维铺放头需要六轴运动。

附图说明

图1是门架式纤维铺放机器的透视图。

图2是纤维铺放机器的门架的正面图。

图3是头安装在纤维铺放机器的柱上的侧视图。

图4是用于纤维铺放机器的拖令（festoon）的正面图。

图5是用于纤维铺放机器的拖令的透视图。

图6是来自图4和5的拖令的弹簧安装的辊子的详图。

图7是纤维铺放机器头和A轴及B轴辊子的侧视图。

图8是纤维铺放机器的门架、柱、和头的俯视图。

图9是显示穿过A轴辊子的纤维路径的枢转至左侧的纤维铺放头的正面图。

图10是显示穿过A轴辊子的纤维路径的枢转至右侧的纤维铺放头的正面图。

图11是显示在邻近的辊子之间的分隔盘的A轴辊子的详图。

图12是从轴架（creel）的顶部到纤维铺放头中的应用辊子的纤维路径的示意图。

具体实施方式

图1显示由参考标记10总体上指定的纤维合成机器。机器包括由两只竖向的腿14和横梁16形成的门架12。门架12安装在沿机器的X轴延伸的轨道17上。可以使用一个或多个X轴驱动电机13于驱动轨道17上的门架。横梁16沿Y轴延伸而且支撑架设在两根隔开的水平轨道19上的悬臂安装的鞍架（saddle）18。可以使用一个或多个Y轴驱动电机20于驱动水平轨道19上的鞍架。竖向的滑动件或柱21安装在鞍架18上而且柱通过一个或多个竖向的驱动缸29在Z轴上可竖向移动。如连同图3更完整地描述的，纤维铺放头22安装在柱21的下端。轴架23设于腿14的其中之一的旁边。在一些应用中，可以设两个轴架，在腿14中的每只的旁边设一个轴架。轴架23持有将供给到头22的纤维的卷轴。在一个应用中，轴架23持有三十二个纤维的卷轴，而且将三十二根纤维带或线供给到头。使用头22将纤维施加到定位于门架12下方的模型或工具27。