Устройство для изготовления изделий из слоистых пластиков

 

Использование: изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из слоистых пластиков. Существо изобретения: устройство, кроме раскладчиков спиральной намотки, смонтированных на основном погоне, снабжено раскладчиками окружной намотки широкой лентой, выполненными с двумя взаимно перпендикулярными поворотными осями и фиксаторами установочных поворотов. 5 ил.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из слоистых пластиков.

Известно устройство для изготовления методами намотки сложного профиля, содержащее опоры оправки, каретку с приводом и раскладчиком, состоящим из одной или нескольких раскладочных головок с приводом радиального движения и приводом вращения вокруг оси оправки [1] Известное устройство не позволяет осуществить получения различных схем укладки материала на оправку, что ограничивает технологические возможности оборудования.

Известно устройство для изготовления слоистых пластиков, содержащее опоры и манипуляторы, поддерживающие неподвижную оправку, перемещающуюся вдоль нее каретку, несущую управляемый приводом основной погон со смонтированными на нем в радиальных направляющих раскладчиками спиральной намотки, снабженными своим приводом, и средства программного управления механизмами [2] На известном устройстве решается ряд задач по получению изделий типа лонжеронов, но на нем нельзя получать слои окружной намотки более широкой лентой, чем при спиральной намотке, т.е. затруднено применение прогрессивной гибридной технологии формирования набираемого пакета слоистых пластиков.

Для решения этой задачи в устройстве для изготовления изделий из слоистых пластиков, содержащем опоры и манипуляторы, поддерживающие неподвижную оправку, перемещающуюся вдоль нее каретку, несущую управляемый приводом основной погон со смонтированными на нем в радиальных направляющих раскладчиками спиральной намотки, снабженными своим приводом, и средства программного управления механизмами, согласно изобретению каретка снабжена дополнительным погоном с приводом поворота, в направляющих которого расположены имеющие общий привод тангенциального перемещения ползуны с выкладочными головками, расположенными соосно по обе стороны оправки перпендикулярно ее оси, при этом на основном погоне смонтированы также раскладчики окружной намотки широкой ленты, выполненные с двумя взаимно перпендикулярными поворотными осями и фиксаторами установочных поворотов.

Устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид станка; на фиг.2 вид станка со стороны основного погона при снятом приводе выкладочных головок; на фиг.3 кинематическая схема основного и дополнительного погонов; на фиг.4 вид раскладчика намотки широкой лентой со стороны оправки; на фиг.5 вид раскладчика намотки широкой лентой со стороны крепежного кронштейна.

Устройство (фиг.1) имеет станину 1 модульной конструкции, на которой установлены опорные бабки 2 с возможностью перемещения вдоль станины 1. Опорные бабки 2 содержат пиноли 3 с патронами 4 для крепления оправки 5. Кроме этого, на станине 1 закреплены поддерживающие оправку 5 манипуляторы 6 и установлено с помощью направляющих 7 (фиг.2) намоточное устройство 8, которое состоит из каретки 9, на которой смонтирован привод 10 для перемещения ее вдоль оси оправки 5, привод 11 для радиального перемещения и вращения относительно оси оправки раскладчиков 12 спиральной намотки и вращения относительно оси оправки 5 раскладчиков 13 окружной намотки, привод 14 тангенциального перемещения и поворота относительно оси оправки 5 выкладочных головок 15, а также корпус 16 намоточного устройства 8 (фиг.3).

В корпусе 16 в подшипниках смонтирован основной зубчатый погон 17, на фланце которого в радиальных диаметрально расположенных направляющих установлены два раскладчика 12 спиральной намотки с зубчатыми рейками 18, во фланце погона 17 в подшипниках установлены два вала с зубчатыми колесами 19 и 20. Зубчатое колесо 19 находится в зацеплении с малым венцом сдвоенного зубчатого колеса 21, которое смонтировано в подшипниках на шейке зубчатого погона 17. Большой венец зубчатого колеса 21 через паразитную шестерню 22, расположенную на закрепленной в корпусе 16 оси 23, находится в зацеплении с шестерней 24, которая закреплена на одном полом валу с конической шестерней дифференциала 25.

Основной зубчатый погон 17 через паразитную шестерню 26, установленную на той же оси 23, находится в зацеплении с шестерней 27, которая закреплена на водиле того же дифференциала 25, соединенном с валом двигателя 28. Ведущая шестерня дифференциала 25 через зубчатую пару 29 связана с валом двигателя 30.

Кинематическая цепь привода 10 перемещения каретки 9 вдоль оси оправки 5 не показана, так как привод представляет собой обычный редуктор станков с ЧПУ.

На фиг. 2 показано, что раскладчики спиральной намотки 12 и раскладчики окружной намотки 13 расположены попарно и симметрично на фланце основного погона 17.

Раскладчик спиральной намотки 12 представляет собой плоский корпус 31, установленный в направляющих 32 погона 17. В корпусе 31 консольно смонтированы катушка 33 для наматываемого материала 34, катушка 35 для приема разделительной подложки 36, натяжитель 37, ролики лентотракта 38 и раскладочная головка 39, имеющая возможность самоустанова относительно оси I-I. На корпусе 31 закреплена также рейка 18.

Раскладчик окружной намотки 13 состоит из закрепленного на зубчатом погоне 17 сварного кронштейна 40 с поворотной осью 41, закрепленной на этой оси вилкой 42, фиксатором поворота 43 и корпуса 44, состоящего из двух щек 45, соединенных стяжками 46 и двумя проставками 47, в которых установлена ось поворота 48. Через специальные окна в щеках 45 на оси 48 смонтирован сухарь 49, который жестко закреплен в вилке 42 поворотной оси 41. На сухаре смонтирован фиксатор поворота 50.

В корпусе 44 установлены катушка 51 с наматываемым материалом 52, катушка 53 для приема разделительной подложки 54, натяжитель 55, устройство для выборки слабины ленты 56, ролики лентотракта 57 и раскладочный ролик 58.

Ось II-II поворотной оси 31, ось III-III поворотной оси 48 и ось раскладочного ролика расположены взаимно перпендикулярно и пересекаются в середине длины раскладочного ролика.

На фиг. 3 показано, что в корпусе 16 также в подшипниках смонтирован дополнительный зубчатый погон 59, на фланце которого в тангенциальных направляющих 60 симметрично относительно оправки 5 установлены два ползуна 61, в подшипниках которых смонтированы с возможностью поворота вокруг собственных осей на 180^о пневмоцилиндры 62. На штоках пневмоцилиндров 62 закреплены выкладочные головки 15, каждая головка с помощью направляющих 63 имеет возможность поперечного перемещения от пневмоцилиндра 62 и поворота относительно оси поперечного перемещения вместе с пневмоцилиндром 62 от двигателя 64 через пару зубчатых колес 65. На этом же фланце погона 59 установлены два вала 66 с закрепленными на них шестернями 67 и коническими зубчатыми колесами 68.

Конические зубчатые колеса 68 находятся в зацеплении с коническими зубчатыми колесами 69, установленными на ходовых винтах 70, смонтированных на фланце этого дополнительного погона 59. Шестерни 67 находятся в зацеплении с малым венцом сдвоенного зубчатого колеса 71, большой венец которого через паразитную шестерню 72, расположенную на оси 23, находится в зацеплении с шестерней 73, которая закреплена на одном полом валу с конической шестерней дифференциала 74. Ведущая шестерня дифференциала 74 через зубчатую пару 75 связана с валом двигателя 76 тангенциального перемещения ползунов 61.

Дополнительный зубчатый погон 59 через паразитную шестерню 77, установленную на той же оси 23, сцеплен с шестерней 78, которая закреплена на водиле дифференциала 74, сдвоенном с валом двигателя 79 поворота дополнительного погона 59 на ±180^о.

На ползунах 61 с помощью пневмоцилиндров 62 и направляющих 63 установлены выкладочные головки 15 с катушками 80 для основного материала 81, катушками 82 для приема подложки 83, элементами лентотракта 84, устройствами резки 85 выкладываемого материала, раскладочно-при- каточными роликами 86 при необходимости с нагревательными элементами внутри ролика 86 или стоящими отдельно.

Устройство работает следующим образом.

В опорных бабках 2 с помощью пинолей 3 и патронов 4 устанавливается оправка 5, которая поддерживается от прогиба пневмоманипуляторами 6.

На раскладчиках спиральной намотки 12 устанавливаются катушки 33 с наматываемым материалом 34, свободные концы которого пропускаются через натяжители 37, ролики лентотракта 38, раскладочные головки 39 и крепятся на оправке 5. На тех же раскладчиках спиральной намотки 12 устанавливаются катушки 35, на которых закрепляют свободные концы разделитель- ных подложек 36.

От привода 10 получает движение вдоль оси оправки 5 по направляющим 7 станины 1 каретка 9 намоточного устройства 8.

От двигателя 28 (фиг.3) привода 11 вращение передается через зубчатые колеса 27 и 26 на основной зубчатый погон 17, установленный в корпусе 16, а с помощью зубчатых колес 25, 24 и 22 на сдвоенное зубчатое колесо 21.

Количество зубьев зубчатых колес 24 и 27 дифференциала 25, погона 17 и большого венца зубчатого колеса 21 выбраны так, что при зафиксированном двигателе 30 привода 11 зубчатый погон 17 и сдвоенное колесо 21 вращаются синхронного от двигателя 28 (стрелка С на фиг.2) без радиального перемещения раскладчиков 12.

При необходимости получения радиального перемещения раскладчиков 12, например при получении малых углов намотки, включается двигатель 30. При этом сдвоенное зубчатое колесо 21 получает дополнительное вращение от двигателя 30 через зубчатую пару 29, колеса 24, 22 и дифференциал 25, а следовательно, получают вращение от малого венца сдвоенного колеса 21 шестерни 20 и 19, а от них через рейки 18 корпусов 31 получают радиальное перемещение в направляющих 32 погона 17 раскладчики спиральной намотки 12.

Раскладчики спиральной намотки 12 могут перемещаться к центру или от центра оправки (стрелки Х на фиг.2) в зависимости от направления вращения двигателя 30.

Раскладочные головки 39 разворачиваются усилием натяжения наматываемой ленты 34 относительно оси I-I в опорах качения корпуса 31. Таким образом, намотка лент 34 на оправку 5 производится за счет следующих согласованных движений; вращения раскладчиков спиральной намотки 12 относительно оси оправки 5, перемещения каретки 9 с намоточным устройством 8 вдоль оси оправки 5, радиального перемещения раскладчиков 12 и разворота раскладочных головок 39 от усилия натяжения ленты 34. При этом наматываемая лента 34 сматывается с катушки 33, протягивается через натяжитель 37, проходит по роликам лентотракта 38, затем через раскладочную головку 39 и укладывается на оправку 5 по заданному рисунку. Разделительная пленка 36 при этом наматывается на катушку 35.

Скорости движения по отдельным координатам и траектория движения раскладочной головки 39 выбираются при расчете управляющих программ УЧПУ для намотки конкретного изделия.

При подходе каретки 9 к пневмоманипулятору 6 он срабатывает от соответствующих концевиков, т.е. опускается вниз, пропускает каретку 9 и после ее прохода вновь поднимается вверх и поддерживает оправку 5.

Окружную намотку широкими лентами проводят раскладчиками окружной намотки 13. Раскладчики окружной намотки 13, также как и раскладчики спиральной намотки 12, смонтированы на фланце основного зубчатого погона 17 и также входят в состав намоточного устройства 8. Поэтому перемещение раскладчиков окружной намотки 13 вдоль оси оправки 5 и вращение относительно оси оправки 5 происходит по схеме, аналогичной описанной выше для раскладчиков спиральной намотки 12, но по своим законам, соответствующим заданным рисункам укладки материала.

Перед началом намотки поворотная ось 41 с вилкой 42 и сухарем 49 устанавливается на необходимый угол βпутем разворота относительно оси II-II и крепится в кронштейне 40 фиксатором поворота 43, ось поворота 48 с корпусом 44 устанавливается на необходимый угол α путем разворота относительно оси III-III и крепится в сухаре 49 фиксатором поворота 50.

На раскладчиках окружной намотки 13 устанавливаются катушки 51 с наматываемым материалом 52, свободные концы которого пропускаются через натяжители 55, устройства выборки слабины 56, ролики лентотракта 57, раскладочные ролики 58 и крепятся на оправке 5. На раскладчиках 13 устанавливаются также катушки 53, на которых крепятся свободные концы подложек 54.

Включается двигатель 28 вращения раскладчиков, а также двигатель 30 перемещения их вдоль оси оправки, наматываемая лента 52 при этом сматывается с катушек 51, проходит через натяжитель 55, устройство выборки слабины 56, ролики лентотракта 57, раскладочный ролик 58 и наматывается на оправку 5. Разделительная подложка 54 при этом наматывается на катушку приема 53.

Для получения армирующих слоев с продольной ориентацией материала методом выкладки на всей длине изделия или на отдельных участках его длины или профиля на выкладочных головках 15 устанавливаются катушки 80 с выкладываемым материалом 81 и катушки 82 для приема подложек 83. Свободные концы выкладываемого материала 81 заправляются по элементам лентотракта 84, пропускаются через устройства резки 85 и с помощью пневмоцилиндров 62 прижимаются нагревательными раскладочно-прикаточными роликами 86 к оправке 5, свободные концы подложек 83 крепятся на катушках 82. Выкладочные головки 15 от произвольного разворота удерживаются направляющими скалками 63.

Включается привод 10 и происходит перемещение намоточного устройства 8 с выкладочными головками 15 вдоль оси оправки 5, при этом выкладываемые ленты 81 сматываются с катушек 80, проходят по роликам лентотракта 84, через отрезные устройства 85, размягчаются и прикатываются раскладочно-прикаточными роликами 86 к оправке 5. За счет большей адгезии к оправке 5, чем к подложкам 83, ленты отстают от подложек и остаются на оправке 5, а подложки 83 сматываются на катушки 82, оснащенные собственным приводом малой мощности.

В запрограммированном месте происходит разрезка выкладываемой ленты 81 режущим устройством 85, при этом подложка 83 остается не разрезанной, после чего происходит выкладка участка ленты, равного по длине расстоянию от режущего устройства 85 до нижней образующей раскладочно-прикаточного ролика 86. Затем каретка 9 останавливается, выкладочная головка 15 с помощью пневмоцилиндра 62 отходит от оправки 5 и разворачивается на 180^о для выкладки следующей ленты ходом каретки 9 в обратную сторону. Подложка 83 при этом натянута между катушками 80 и 82 поджата к раскладочно-прикаточному ролику 86, выложенный участок ленты 81 остается на оправке 5, а начало следующего участка расположено на нижней образующей раскладочно-прикаточного ролика 86.

Разворот выкладочной головки 15 на 180^о происходит следующим образом: от двигателя 64 через зубчатые колеса 65 поворачивается пневмоцилиндр 62 с направляющими 63 и выкладочной головкой 15 относительно оси IУ-IУ, которая совпадает с осью пневмоцилиндра 62 с направляющими 63 и выкладочной головкой 15 относительно оси IУ-IУ, которая совпадает с осью пневмоцилиндра 62 и осью поперечного перемещения головки 15.

Подача выкладочной головки 15 на ширину выкладываемой ленты 81 при цилиндрической оправке 5 происходит путем поворота дополнительного зубчатого погона 59 с ползунами 61 и выкладочными головками 15 относительно оси оправки 5. Поворот ограничен в диапазоне ±180^о с целью упрощения подвода энергии к вращающимся приводам.

Поворот погона 59 осуществляется от двигателя 79 через зубчатые колеса 78 и 77, при этом от двигателя 79 через дифференциал 74, шестерни 73, 72, сдвоенное зубчатое колесо 71, шестерни 67, 68 и 69 вращение передается на ходовые винты 70 перемещения ползунов 61 в тангенциальных направляющих 60 правого погона 59.

Количество зубьев шестерен 73 и 78, дифференциала 74, погона 59 и большого венца сдвоенного зубчатого колеса 71 выбраны таким образом, что при вращении правого погона 59 при заторможенном двигателе 76 ходовые винты 70 вращения не имеют, а ползуны 61 с выкладочными головками 15 остаются неподвижными относительно тангенциальных направляющих 60.

При плоской оправке 5 перемещение выкладочных головок 15 на ширину выкладываемой ленты 81 происходит путем перемещения ползунов 61 по направляющим 60 правого погона 59 с помощью ходовых винтов 70, которые, получая вращение от двигателя 76 через зубчатые колеса 75, 74, 73, 73, сдвоенное зубчатое колесо 71 и шестерни 67, 68 и 69, перемещают ползун 61 с выкладочными головками 15 (по оси У).

При большей сложной форме оправки 5 за счет комбинации из двух движений: вращения выкладочных головок относительно оси оправки и перемещения их по тангенциальным направляющим, также можно получить смещение головок 15 на ширину ленты 81 и получить пространственную укладку ленты.

При выполнении этих движений выкладочные головки 15 с помощью пневмоцилиндров 62 подходят к оправке 5, при этом раскладочно-прикаточные ролики 86 прижимают выкладываемые ленты 81 к оправке с заданным усилием, после чего происходит выкладка следующего отрезка ленты.

Выкладка, как правило, производится двумя выкладочными головками, расположенными друг против друга, что позволяет исключить прогибание оправки от усилия прикатки, при сложных формах оправки выкладка может производиться и одной головкой, вторая при этом работает вхолостую, поддерживая оправку от прогиба.

Выкладка оправок плоского профиля и клиновых по форме производится заранее раскроенными лентами, намотанными на катушки 80.

Данное устройство позволяет, используя гибридную технологию, включающую спиральную намотку, окружную намотку более широкой лентой, а также выкладку, повысить коэффициент использования материала для изделий типа лонжерона винта вертолета.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ, содержащее опоры и манипуляторы, поддерживающие неподвижную оправку, перемещающуюся вдоль нее каретку, несущую управляемый приводом основной погон со смонтированными на нем в радиальных направляющих раскладчиками спиральной намотки, снабженными своим приводом, и средства программного управления механизмами, отличающееся тем, что каретка снабжена дополнительным погоном с приводом поворота, в направляющих которого расположены имеющие общий привод тангенциального перемещения ползуны с выкладочными головками, расположенными соосно по обе стороны оправки перпендикулярно ее оси, при этом на основном погоне смонтированы также и раскладчики окружной намотки широкой лентой, выполненные с двумя взаимно перпендикулярными поворотными осями и фиксаторами установочных поворотов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5