[发明专利]自穿入层压头和方法

说明书

本发明涉及自穿入层压头和方法。层压头具有材料供应滚筒、背衬层收集滚筒和背衬层分离组件。材料供应滚筒支撑背衬材料的材料卷，该背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。背衬层收集滚筒从收集滚筒原始位置移动到靠近材料供应滚筒的收集滚筒接合位置，接合材料卷上的背衬层前边缘，并移动回到收集滚筒原始位置，同时分配至少背衬层的可穿入部分。背衬层分离组件具有背衬层分离装置和背衬层分离机构。背衬层分离装置从分离装置原始位置平移到分离装置接合位置，并且将可穿入部分拉动成靠近背衬层分离机构，用于将背衬层与铺设材料分离。

技术领域

本公开总体上涉及制造系统，并且更具体地涉及用于铺设复合层压件并且具有自穿入能力(self-threading capability)的层压头。

背景技术

复合材料由于其有利的性能诸如高比强度、高比刚度和高耐腐蚀性而被广泛用于各种应用中。复合结构的制造通常包括在铺设表面上以堆叠形式铺设多片层铺设材料以形成复合层压件。铺设材料通常是用未固化树脂预浸渍的纤维材料(例如预浸料坯)。例如，铺设材料可以是环氧树脂浸渍的碳纤维预浸料坯。

由于自动铺设机的相对高的沉积速率，自动铺设机使得能够以相对高的生产速率铺设复合层压件。条带层压头是一种类型的自动铺设机，其中当层压头在铺设表面上移动时，诸如预浸料坯条带的连续条的铺设材料从层压头分配到铺设表面上。层压头可通过连续地以彼此并排平行的关系铺设多排或多铺层的条带而形成每个复合片层。

传统的层压头可在沿第一行进方向移动时铺设条带的每个新的铺层。在铺层结束时，层压头抬离铺设表面，并在与第一行进方向相反的第二行进方向上在铺设表面上移回，并开始沿着第一方向施加条带的另一铺层。每当层压头沿着第二方向移动时，层压头的离件移动(off-part movement)不希望地增加了生产流程时间。

某些类型的层压头可以被构造成在第一铺层结束时旋转180度，然后反转方向以在第一铺层旁边或上面铺设第二铺层的铺设材料。由于需要旋转层压头、材料供应装置、支撑电缆和其它相关部件的整个重量，旋转层压头的能力增加了层压系统的复杂性。进一步增加复杂性的是需要在旋转之前暂时将层压头抬离铺设表面，然后一旦旋转完成就将层压头放下降低到铺设表面上。

与传统的层压头相关的另一个缺点是关于在铺设条带之前必须执行的条带的初始穿入。预浸料坯条带通常以卷的形式设置在材料供应滚筒上，然后将该材料供应滚筒安装在层压头上。为了防止在材料卷上的预浸料坯条带的相临卷绕之间的粘附，预浸料坯条带由背衬层支持。当从材料卷分配条带并将条带施加到铺设表面时，移除背衬层并将其卷绕到安装在层压头上的背衬层收集滚筒上。当材料卷的条带耗尽时，需要更换耗尽的材料卷并在层压头上安装新的材料卷。在每次材料卷更换之后，来自新的材料卷的条带必须穿过层压头部件并穿到背衬层收集滚筒上。

在传统的层压头中，穿入条带的过程是耗时的操作，这会导致重大的层压头停机时间。在铺设单个复合层压件的过程中，可能需要执行许多材料卷更换，这些材料卷更换中的每一个需要手动穿入条带，这增加了层压头停机时间并且增加了生产流程时间。

如可看到的，在本领域中存在对减少层压头的离件移动的层压头的需要。此外，在本领域中存在对允许使条带快速穿过层压头的层压头的需要。

发明内容