[發明專利]雙向層壓頭和方法

在審

• 申請號: 201910993982.1
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN111136993A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: P·D·肖;J·R·肯德爾;R·S·蘇里亞拉齊;D·D·瓊斯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B37/10;B32B38/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 付林;王小東

本發明涉及雙向層壓頭和方法。具有雙向鋪設能力的層壓頭具有被構造成支撐背襯材料的材料卷的材料供應滾筒，該背襯材料包括由背襯層支持的鋪設材料。背襯層分離組件從材料供應滾筒接收背襯材料，并具有背襯層方向控制裝置以及第一背襯層分離機構和第二背襯層分離機構。處于第一模式分離位置的背襯層方向控制裝置與第一背襯層分離機構對準，用于當層壓頭沿第一行進方向移動時將背襯層與鋪設材料分離。處于第二模式分離位置的背襯層方向控制裝置與第二背襯層分離機構對準，用于當層壓頭沿第二行進方向移動時將背襯層與鋪設材料分離。

技術領域

本公開總體上涉及制造系統，并且更具體地涉及用于鋪設復合層壓件并且具有雙向鋪設能力的層壓頭。

背景技術

復合材料由于其有利的性能諸如高比強度、高比剛度和高耐腐蝕性而被廣泛用于各種應用中。復合結構的制造通常包括在鋪設表面上以堆疊形式鋪設多片層鋪設材料以形成復合層壓件。鋪設材料通常是用未固化樹脂預浸漬的纖維材料(例如預浸料坯)。例如，鋪設材料可以是環氧樹脂浸漬的碳纖維預浸料坯。

由于自動鋪設機的相對高的沉積速率，自動鋪設機使得能夠以相對高的生產速率鋪設復合層壓件。條帶層壓頭是一種類型的自動鋪設機，其中當層壓頭在鋪設表面上移動時，諸如預浸料坯條帶的連續條的鋪設材料從層壓頭分配到鋪設表面上。層壓頭可通過連續地以彼此并排平行的關系鋪設多排或多鋪層的條帶而形成每個復合片層。

傳統的層壓頭可在沿第一行進方向移動時鋪設條帶的每個新的鋪層。在鋪層結束時，層壓頭抬離鋪設表面，并在與第一行進方向相反的第二行進方向上在鋪設表面上移回，并開始沿著第一方向施加條帶的另一鋪層。每當層壓頭沿著第二方向移動時，層壓頭的離件移動(off-part movement)不希望地增加了生產流程時間。

某些類型的層壓頭可以被構造成在第一鋪層結束時旋轉180度，然后反轉方向以在第一鋪層旁邊或上面鋪設第二鋪層的鋪設材料。由于需要旋轉層壓頭、材料供應裝置、支撐電纜和其它相關部件的整個重量，旋轉層壓頭的能力增加了層壓系統的復雜性。進一步增加復雜性的是需要在旋轉之前暫時將層壓頭抬離鋪設表面，然后一旦旋轉完成就將層壓頭放下降低到鋪設表面上。

與傳統的層壓頭相關的另一個缺點是關于在鋪設條帶之前必須執行的條帶的初始穿入。預浸料坯條帶通常以卷的形式設置在材料供應滾筒上，然后將該材料供應滾筒安裝在層壓頭上。為了防止在材料卷上的預浸料坯條帶的相臨卷繞之間的粘附，預浸料坯條帶由背襯層支持。當從材料卷分配條帶并將條帶施加到鋪設表面時，移除背襯層并將其卷繞到安裝在層壓頭上的背襯層收集滾筒上。當材料卷的條帶耗盡時，需要更換耗盡的材料卷并在層壓頭上安裝新的材料卷。在每次材料卷更換之后，來自新的材料卷的條帶必須穿過層壓頭部件并穿到背襯層收集滾筒上。

在傳統的層壓頭中，穿入條帶的過程是耗時的操作，這會導致重大的層壓頭停機時間。在鋪設單個復合層壓件的過程中，可能需要執行許多材料卷更換，這些材料卷更換中的每一個需要手動穿入條帶，這增加了層壓頭停機時間并且增加了生產流程時間。

如可看到的，在本領域中存在對減少層壓頭的離件移動的層壓頭的需要。此外，在本領域中存在對允許使條帶快速穿過層壓頭的層壓頭的需要。

發明內容