带层压机废料收集组件的制作方法

带层压机废料收集组件
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术是国际专利合作条约专利申请，要求享有2020年2月6日提交的美国临时专利申请号62/971032的优先权，其全部内容包含在本文中。
技术领域
3.本技术涉及带层压机(tape lamination machines)，具体涉及包括在带层压头中的废料收集组件。


背景技术：

4.带层压机用于制造复合工件。浸渍有树脂的纤维材料形式的复合材料由所述机器在精确的位置和长度上施加，总体形成复合工件。带层压机使带层压头运动，以按照复合工件的最终形状精确地施加复合带。随着带层压头运动，它会留下多个复合带段(后面也被称为层)。这些复合带段的自动施加涉及用于固定、移动并最终切割复合带的各种机构的集合的合作。
5.每个复合带段可以在段的两端包括的头部和尾部。头部和尾部由切割复合带的切割刀片成形，从而形成一个复合带段的尾部和后续复合带段的头部。一些复合带段具有相对简单的形状，例如对接切口(butt cut)，同时将一个复合带段的尾部与另一个复合带段的头部分开。然而，其他复合带段可以由供应的复合带中的切口生成，该切口在将被处理的衬纸上留下不需要的废料。


技术实现要素：

6.在一个实施方式中，用于施加多个复合带段的带层压头的废料收集组件包括脱离(crack-off)组件，该脱离组件具有废料脱离重新定向辊，被配置为与一个或多个复合带段和一个或多个废料部分接合；第二脱离辊，被配置为与一个或多个复合带段和一个或多个废料部分接合；枢轴，将脱离组件连接到带层压头，其中第二脱离辊选择性地绕枢轴运动以改变复合带的运动方向；以及传送部，用于接收来自第二脱离辊的一个或多个废料部分。
7.在另一个实施方式中，一种用于施加多个复合带段的带层压头，包括：承载复合带供应盘的框架和多个重新定向辊；脱离组件，包括：废料脱离重新定向辊，被配置为与一个或多个复合带段和一个或多个废料部分接合；第二脱离辊，被配置为与一个或多个复合带段和一个或多个废料部分接合；枢轴，将脱离组件连接到带层压头，其中第二脱离辊选择性地绕枢轴运动以改变复合带的运动方向；以及传送部，从第二脱离辊接收一个或多个废料部分。
附图说明
8.图1是描述带层压机的实施方式的立体图；
9.图2是描绘带层压头的实施方式的立体图；以及
10.图3是另一个描绘带层压头的一部分的实施方式的立体图；
11.图4是描绘施加的复合带部分的图案和在衬纸上的复合带部分与废料一起的示意的实施方式的俯视图；
12.图5(a)是描绘在带铺设模式或定位中废料收集组件的一部分的实施方式的立体图；
13.图5(b)是描绘在废料收集模式或定位中废料收集组件的一部分的实施方式的立体图；
14.图6是描绘废料收集组件的一部分的实施方式的剖面图；以及
15.图7是描述带层压头的另一个实施方式的剖面图。
具体实施方式
16.一种包括带层压头的带层压机，带层压头具有废料收集组件，用于从衬纸上移除废料复合带并将废料部分存储在该层压头处。如上所述，生成复合带段有时涉及生成最终被丢弃的复合带废料段。例如，复合带段的尾部可以与后续复合带段的头部以不同的角度切割。复合带的废料部分可以在以这种方式切割的连续或复合带段之间或内部形成。以往，带层压头可能已从工作台底座运动到废料移除位置，机器操作员在该位置将废料部分从衬纸上移除。但这会减慢复合带段的施加速度，从而减缓复合零件的形成。相反，带层压头可以使用其承载的废料收集组件就地收集废料部分。当复合带穿过带层压头并且切割组件切割带而产生一个或多个废料部分时，废料收集组件可以被激活以从衬纸上移除废料部分并将其收集在收集托盘中。废料收集组件可以包括脱离组件、传送部和收集托盘，下文将对此进行详细讨论。
17.在切割组件切割运动穿过带层压头的复合带并产生废料部分后，废料部分最终到达废料的定位，并且第二脱离辊可以运动到与附着在复合带上的衬纸接合，从而向压实组件运动。接合的二次辊可以在复合带路径中形成后弯，并将废料部分引导至传送部，该传送部将废料部分从衬纸中拉出，并将废料部分输送至收集托盘。废料收集组件可以在无需操作员协助且无需将带层压头运动到废料移除位置的情况下移除废料部分。
18.带层压机10的实施方式如图1所示。带层压机10包括机架12，机架12在工作台底座16上可运动地承载带层压头14，在工作台底座16上由多个复合带段形成复合零件。机架12可以包括竖直支架18，竖直支架18经由水平支架20或附接在竖直支架18的上端的梁被连接。机架12可以实现为多轴带层压机10，如cincinnati charger atl或gemini。在一个实施方式中，带层压机10可以允许带层压头14的六轴运动。竖直支架18的底部可以相对于工作台底座16沿x轴线性运动。竖直支架18的底部可以在轨道22或轮子上运动，以使机架12沿x轴运动。在一个实施例中，轨道22可以包括在工作台底座16上，使得竖直支架18靠在工作台上。在其他实施方式中，轨道22可以形成在安装带层压机10的地板上。滑枕24可以承载带层压头14，以使头14沿z轴相对于工作台底座16升高和降低。带层压头14可以在远离带层压头的滑枕24的一端与水平支架20可滑动地连接。可滑动联接器可允许框架在工作台底座16上沿y轴方向运动。带层压头14和滑枕24之间的可释放联接器26可允许拆除和更换带层压头。竖直支架18和滑枕24可以沿x轴、y轴和z轴运动，以相对于更换站28定位带层压头14。然后，另一个带层压头14可以联接到滑枕24，并由机架12运动到在工作台底座16上的定位。
19.机架12(包括竖直支架18和滑枕24)的运动可由操作站30控制。操作台30包括一个或多个微处理器(未示出)，其与具有可执行指令的计算机可读存储介质通信，可以控制液控滑枕、电动马达或其他驱动元件的运动，从而控制机架12的运动和定位以及带层压头14的操作。一个或多个微处理器可以是任何类型的能够处理电子指令的设备，包括微控制器、主处理器、控制器和专用集成电路(asic)。它可以是仅用于控制机架12的专用处理器，也可以被其他机器共享功能。微处理器执行各种类型的数字存储指令，例如存储在内存中的软件或固件程序。使机架12和带层压头14运动的机构(例如液控滑枕或电动马达)与一个或多个微处理器之间的通信可以通过通信总线进行。
20.转向图2和图3，带层压头14包括与可释放联接器26联接的框架32，该联接器26将所述头可释放地附接到滑枕24。框架32可以支撑承载复合带36的供应盘34，该复合带36最终供应给压实组件38，将带36施加在工作台底座16上。复合带36沿此路径可以穿过供应调节器(dancer)40、第一重新定向辊42、第二重新定向辊44和废料脱离重新定向辊46，它们共同将带36引导到与切割组件48相邻。复合带36可以以多种宽度中的一种宽度卷绕在供应盘34上。例如，具有宽度为1.5英寸到12英寸的复合带36可以卷绕在供应盘34上，以便随后在复合带36穿过带层压头14时退绕。复合带36的组成是已知的，可以包括碳纤维作为复合带的示例。衬纸50可以施加在复合带36上的一侧，使得复合带36的表面不会接触带36的随后卷绕的层。供应调节器40、第一重新定向辊42和第二重新定向辊44可以附接到调节(dancing)机构52，调节机构52控制施加在从供应盘34拉出并传递到压实组件38的复合带36上的张力。调节机构52可以允许辊在弹簧或液控滑枕的控制下线性运动。一个或多个电动马达可用于向供应盘34、供应调节器40、第一重新定向辊42或第二重新定向辊44施加旋转力。衬纸盘54包括在带层压头14中，并且可以接受在带36施加在工作台底座16上之前从复合带36上移除的衬纸50。在一个实施方式中，使用由伺服驱动器供电的伺服马达来控制复合带36沿供应盘34、供应调节器40或衬纸盘54的运动。
21.压实组件38将复合带部分施加在工作台底座16上。压实组件38可以包括将复合带段压到工作台底座16上的压实辊84以及尾部分离组件。在一些实施方式中，压实组件38包括压实滑块。
22.切割组件48包括在带层压头14中，并经由切割托架56沿复合带运动方向的线性路径运动。线性路径可以是轨道58或槽，切割组件48在其上线性运动，与复合带向压实组件38运动的路径相邻。在该实施方式中，切割组件48从带层压头14的顶部60竖直运动到所述头14的底部62。线性马达64可以使切割组件48沿轨道58以与复合带36向压实组件38运动的相同方向或平面运动。当切割组件48接近其运动终点时，防撞块66可以帮助停止所述组件48的向下运动。
23.切割组件48可以包括切割刀片68，切割刀片68对着切割砧70切割复合带36的部分，当所述带36向压实组件38行进时。切割组件48可以与带36协调运动，使得切割刀片68以与带36相同的速度运动，而不停止复合带36穿过带层压头14的运动。这样，当使刀片68行进以切割带36时，复合带36和切割刀片68之间仅发生相对运动。
24.如图4所示，复合带36可以被切割成各种形状。复合带的截面被示出为具有复合带段86和废料部分88，该复合带段86将施加在工作台底座16上。在切割后且在从衬纸50上移除复合带段86和废料部分88之前，复合带段86被示出为包括在废料部分88中。还示出了显
示施加在工作台底座16上的复合带段86的图案。在将复合带36切割成复合带段86和废料部分88后，复合带36(包括附接到衬纸50的复合带段86和废料部分88)向废料收集组件90运动。
25.如图5(a)和图5(b)所示，废料收集组件90可以包括脱离组件92、传送部94和收集托盘96，它们共同工作以在将复合带段86传递到将复合带段86施加到工作台底座16的压实组件38之前，从衬纸50上移除废料部分88。复合带段86和废料部分88沿着包括第二重新定向辊44和废料脱离重新定向辊46在内的带路径。第二重新定向辊46可以是固定安装在框架上的被动辊，用于在复合带向压实组件行进时改变带路径的方向。当复合带36向压实组件38行进时，废料脱离重新定向辊46也可以被动地改变带路径的方向。然而，废料脱离重新定向辊44可以与第二脱离辊98一起包括在脱离组件38中，第二脱离辊98可以在被定位于废料收集模式的同时选择性地改变复合带行进的方向或带路径的形状。脱离组件92包括废料脱离重新定向辊46、第二脱离辊98、枢轴100和活塞102或类似的机械致动器或机电致动器(使脱离组件92在带铺设模式和废料收集模式之间选择性地运动)。在一些实施方式中，废料脱离重新定向辊46可以绕枢轴100的枢轴旋转轴线旋转或枢转。脱离组件92可以包括辊架104，辊架104承载输送废料脱离重新定向辊46和第二脱离辊98。枢轴100可以将脱离分离组件92旋转地连接到带层压头14的框架32。活塞102(例如液控滑枕或线性马达)可以伸出或缩回，从而使脱离组件92绕枢轴100运动。在其他实施方式中，可以使用不同的机械致动器。第二脱离辊98与废料脱离重新定向辊46相对定位，使得第二脱离辊98可以与衬纸50接触，废料脱离重新定向辊46可以与复合带36接触。
26.在带铺设模式中，脱离组件92可以被定位为在复合带36传递到压实组件38时，带路径受到第二重新定向辊44和废料脱离重新定向辊46的影响。在带铺设模式或定位中的脱离组件92的定位如图5a所示。当切割复合带段86并生成废料部分88作为切割的一部分时，可将脱离组件92运动到废料收集模式或定位，其中脱离组件92改变复合带36的带路径或方向，使其朝向将废料部分88转移到收集托盘96的传送部94。图5b示出了废料收集模式下脱离组件92的定位。在本实施例中，脱离组件92绕枢轴100旋转，使第二脱离辊98与复合带36的衬纸50接合，并改变带路径或方向，使传送部94可以接收废料部分88。一旦传送部94接收到废料部分88，脱离组件92就会移回带铺设模式定位，复合带段86可以行进到压实组件38。
27.传送部94可以接收废料部分88并将其转移到收集托盘96。传送部94可以包括两个相对的传送带106、108，它们反向旋转以将废料部分88从衬纸50中拉出，并将其传送到收集托盘96。传送带106、108的一端与第二重新定向辊44相邻定位，使得废料部分88在第二重新定向辊44和废料脱离重新定向辊46之间通过。当第一传送带106和第二传送带108相互接合时，第一传送带106可以逆时针方向旋转，第二传送带108可以顺时针方向旋转。第一传送带106和第二传送带108的共同运动可以使废料部分88从第二重新定向辊44沿着废料路径110运动到传送带106、108的另一端，其中收集托盘96接收废料部分88。第一传送带106和第二传送带108可以由类似橡胶的材料制成，该材料是柔性的，但也具有足够的摩擦系数，将废料部分88从衬纸50上拉下，并在废料部分88转移到收集托盘96时将其固定在传送带106、108之间。收集托盘96可以是尺寸能够接受特定长度和数量的废料部分88的容器。收集托盘96也可以从带层压头14上拆下，以便可以处理废料部分88。在另一个实施方式中，收集托盘96可以被替换为废料卷轴112，废料卷轴112从传送部94接收废料部分88，并将废料部分卷
绕在废料卷轴112上，如图7所示。废料卷轴112可以被配置为在废料部分88离开传送部94时处理较长的废料部分88。废料部分88可以在废料卷起介质(例如运输带)上的废料卷轴112上卷起。
28.应当理解，上述内容是对本发明一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由以下权利要求定义。此外，上述描述中包含的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明范围或权利要求中使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上文有明确的定义。对于本领域技术人员来说，各种其他实施例以及对所公开的实施例的各种变更和修改是显而易见的。所有这些其他实施例、变更和修改都旨在属于所附的权利要求的范围。
29.如在本说明书和权利要求书中使用的，术语“比如”、“例如”、“譬如”、“诸如”和“等”以及动词“包含”、“具有”、“包括”及它们的其他动词形式，当与一个或多个部件或其他物品的列举一起使用时，均应被解释为开放式，这意味着该列举不应被视为排除了其他、额外的部件或物品。其他术语应使用其最广泛的合理含义进行解释，除非它们被用于需要不同的解释的上下文中。