Способ и устройство для растяжения сотового заполнителя
Владельцы патента RU 2537614:
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)
Изобретение относится к строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической отраслям и касается способа и устройства для растяжения сотового заполнителя. Реализация способа с использованием устройства для растяжения сотополотна позволяет получить пространственную структуру сотового заполнителя, геометрически подобную в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При этом операцию растяжения производят поэтапно с непрерывным измерением усилия растяжения со скоростью, изменяющейся обратно пропорционально усилию натяжения полотна сотопакета, вплоть до промежуточных остановок по достижению величины усилия, близкой к критической для данного типа сотового заполнителя, и возобновляют движение после того, как это усилие вследствие перераспределения по всей длине сотополотна уменьшится до допустимого значения. Предлагаемое устройство позволяет растягивать разные по размерам сотопакеты. За счет применения вышеописанного способа зона пластической деформации распределяется равномерно по всей длине сотопакета в процессе растяжения, не допуская критических усилий в уже растянутых зонах упругой деформации сотопакета, вызывающих местные разрывы, за счет чего повышается качество изделия и снижается количество брака. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к различным областям промышленности, прежде всего строительной, судостроительной, авиационной, ракетно-космической. В частности, изобретение относится к способам и устройствам для изготовления сотового заполнителя (СЗ) для сотовых конструкций.
Сотовый заполнитель - конструктивный элемент трехслойной сотовой конструкции. Изготавливается из алюминиевой фольги марок АМг2-Н, 5052, 5056 толщиной 20÷23 мкм. Форма ячейки - шестигранник размером 2,5÷5 мм. Сотовый заполнитель в трехслойной сотовой конструкции, в которой два покрывающих листа из алюминиевых сплавов или из углепластика прочно склеены с помещенным между ними алюминиевым наполнителем - сотополотном - воспринимает механические нагрузки и предохраняет тонкие несущие слои от местной и общей потери устойчивости, обеспечивая в то же время их совместную работу и высокую жесткость.
Несмотря на расширенную область применения трехслойных сотовых конструкций, сам СЗ, как конструкционный материал, является самым малоизученным элементом конструкции.
Чтобы существенно повысить прочность и жесткость сотовых конструкций, СЗ должны иметь регулярную пространственную структуру, составленную из пластинок, которая, как правило, геометрически подобна в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
В состоянии поставки СЗ приходит в виде сотопакетов (в нерастянутом виде). Сотопакеты обрабатываются (нарезаются) до нужных размеров в нерастянутом состоянии. Растяжение сотопакеров осуществляется на специальном оборудовании. Главной проблемой здесь являются местные разрывы и неравномерное растяжение сот, особенно при больших размерах сотового заполнителя. Авторам неизвестны источники информации с описанием способов и устройств для растяжения сотового заполнителя.
Значение прочности сотопакета при расслаивании указывается в паспорте на поставляемые сотопакеты (см. приложение 1). В общем случае прочность на расслаивание согласно ТУ 14311577.237-02 (см. приложение 2) «Заполнители сотовые клееные из алюминиевой фольги» должна быть не менее 0,7 кГс/см (см. приложение 3). Это усилие относится ко всем типам рассматриваемых сотовых заполнителей.
Усилие, необходимое для растяжения пакета таким образом, зависит от геометрических размеров сотопакета. Для сотопакета известных размеров рассчитывается критическое значение усилия растяжения.
Целью предлагаемого изобретения является повышение качества изделия.
Указанная цель достигается за счет того, что при растяжении сотового заполнителя сотопакет с одной стороны закрепляют неподвижно на соединительном элементе устройства для растяжения сотового заполнителя, с другой стороны закрепляют на подвижной каретке, установленной через датчики усилия в линейных модулях, соединенных общим валом; задают с пульта системы управления величину критического усилия растяжения, включают сервопривод и запускают движение каретки; непрерывно измеряют усилие растяжения сотопакета на датчиках усилия, обратно пропорционально усилию изменяют скорость движения каретки; при достижении значения критической величины усилия для данного типоразмера растяжения заданной движение каретки останавливают и возобновляют после того, как усилие растяжения станет меньше критического вследствие расправления ячеек сотового заполнителя.
Устройство для растяжения сотового заполнителя содержит соединенные общим валом и соединительными элементами линейные модули, к которым через датчики усилия крепится подвижная каретка; элементы для крепления сотопакета, расположенные на каретке и соединительных элементах; сервопривод, приводящий в движение общий вал; систему управления скоростью движения общей каретки.
Изобретение поясняется чертежом, где показано устройство в двух проекциях.
Устройство для растяжения сотопакета 1 состоит из стола 2, двух типовых линейных модулей 3. В устройстве используются ременные линейные модули. Они представляют собой ременную передачу с зубчатым ремнем и шариковые линейные направляющие, заключенные в корпус из алюминиевого профиля. Каретка линейного модуля 3, установленная на линейных подшипниках, приводится в движение ремнем, крепящимся к ней с внутренней стороны. Шкивы ременной передачи установлены в корпусе на шарикоподшипниках. Линейные модули 3 объединены для синхронного движения общей каретки 4 общим валом 5 и скрепляются по краям двумя соединительными элементами 6. Общий вал 5 приводится в движение сервоприводом 7. Кроме этого в устройство входит шкаф электрооборудования 8 и система управления (на чертеже не показана).
Соединительные элементы 6 и общая каретка 4 выполнены из алюминиевых профилей с пазами, в которых установлены элементы крепления сотопакета 1 - крючки 9. Общая каретка 4, в свою очередь, крепится к кареткам линейных модулей 3 через две весовые ячейки - датчики усилия 10.
Система управления на основе микроконтроллера позволяет управлять сервоприводом 7 - регулировать скорость перемещения каретки 4 в зависимости от показаний датчиков усилия 10.
Способ растяжения заключается в том, что для получения пространственной структуры сотового заполнителя, геометрически подобной в трех взаимно перпендикулярных направлениях, предлагается операцию растяжения производить поэтапно со скоростью, изменяющейся обратно пропорционально усилию натяжения полотна сотопакета, вплоть до промежуточных остановок по достижению величины усилия, равной критической для данного типа сотового заполнителя, и возобновлять движение после того, как это усилие, вследствие перераспределения по всей длине сотополотна, станет ниже критической для данного типа сотового заполнителя значения, при этом усилие растяжения измерять непрерывно.
Растяжение сотового заполнителя осуществляют следующим образом. Сотопакет 1 устанавливают на стол 2, закрепляют на крючки 9 с одной стороны к неподвижному соединительному элементу 6, с другой - к подвижной каретке 4. Оператор задает с пульта системы управления значения критического усилия растяжения для данного типа сотопакета и включает сервопривод 7. Общая каретка 4 начинает движение, растягивая сотопакет 1. По мере растяжения усилие на весовых ячейках 10 нарастает, и обратно пропорционально значению этого усилия система управления снижает скорость движения каретки 4. Если все-таки значение усилия растяжения становится равным заданному оператором критическому значению, сервопривод 7 останавливает растяжение. Усилие перераспределяется по всей длине сотопакета 1, ячейки расправляются, усилие на весовых ячейках 10 уменьшается и движение каретки 4 возобновляется. Подобный алгоритм позволяет растягивать сотопакеты любого размера в пределах геометрических габаритов установки, не задавая конечную координату растяжения. На практике установлено, что если после очередного цикла растяжения усилие не уменьшается в течение 30-40 с, это означает, что растяжение завершено, система управления выключает сервопривод 7 и подает сигнал оператору о завершении процесса.
Реализация данного решения позволяет создавать трехслойные сотовые конструкции, в том числе больших размеров, в которых установлен сотовый заполнитель, изготовленный из одного сотопакета, что позволяет увеличить механическую прочность и жесткость конструкции в целом, свести на нет брак при растяжении сотопакетов за счет автоматизации технологического процесса и вследствие устранения человеческого фактора.
1. Способ растяжения сотового заполнителя, заключающийся в том, что с одной стороны сотопакет закрепляют неподвижно на соединительном элементе устройства для растяжения сотового заполнителя, с другой стороны закрепляют на подвижной каретке, установленной через датчики усилия в линейных модулях, соединенных общим валом; задают с пульта системы управления величину критического усилия растяжения для данного типа сотового заполнителя, включают сервопривод и запускают движение каретки; непрерывно измеряют усилие растяжения сотопакета на датчиках усилия, обратно пропорционально усилию изменяют скорость движения каретки; при достижении значения усилия растяжения заданной критической величины растяжения для данного типа сотового заполнителя движение каретки останавливают и возобновляют после того, как усилие растяжения станет меньше критического для данного типа сотового заполнителя.
2. Устройство для растяжения сотового заполнителя для осуществления способа по п.1, содержащее соединенные общим валом и соединительными элементами линейные модули, к которым через датчики усилия крепится подвижная каретка; элементы для крепления сотопакета, расположенные на каретке и соединительных элементах; сервопривод, приводящий в движение общий вал; систему управления скоростью движения общей каретки.
