用于将条带部段铺放并附连到待生产的部分的方法和铺放机的制作方法
用于将条带部段铺放并附连到待生产的部分的方法和铺放机的制作方法
【专利说明】用于将条带部段铺放并附连到待生产的部分的方法和铺放机
[0001]应用申请
[0002]本申请涉及在2003年8月19日颁布的美国专利号6，607，626 ;在2005年9月6日颁布的美国专利号6，939，423 ;在2007年6月26日颁布的美国专利号7，235，149 ;在2011年8月30日颁布的美国专利号8，007，894 ;在2011年11月I日颁布的美国专利号8，048，253 ;在2012年5月I日颁布的美国专利号8，168,029 ;在2012年3月30日颁布的美国专利号13/435,006 ;以及在2012年7月25日颁布的美国专利号13/557，621，所有这些以其全文引用的方式并入到本文中。
现有技术
技术领域
[0003]本实施例大体而言涉及先进的复合物并且更特定而言涉及用于提高自动铺设系统的铺设速率的系统和方法。实施例涉及借助自动铺设过程、利用通常以卷在卷轴上的条带形式供给的材料来制造先进的复合构件的器械和系统。
【背景技术】
[0004]
[0005]现代自动化铺设系统通常使用多个单独子系统来执行将条带部段在具体位置退绕、供给、切割、放置和附连的各种功能。由于这些功能中的许多功能通常连续地运行，总铺设机的净生产率取决于单独各子系统能进行操作的最高速度。
[0006]用来牵拉条带部段到一长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。一般而言，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓紧条带部段的前边缘并且沿一排导轨牵拉它到所希望的长度，如通过针对确定的待生产部件的铺设程序所确定的那样。不利的是，线性致动器的最大可实现的速度和加速度受到实际限制，这些限制源自多种因素的组合，诸如摩擦、包装限制以及夹紧机构和相关联部件的质量。此外，夹紧设备能施加在条带上的最大可实现的力决定了其能可靠地牵拉条带而不打滑的最大加速度。
[0007]因此，需要提高总自动化铺设系统的铺设速率和生产率。
【发明内容】
[0008]利用如在独立权利要求1和9所限定的铺设条带部段的铺设系统和方法实现了本发明的上述和其它目的。在附属权利要求中陈述了另外的优选实施例。
[0009]在第一方面，一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的方法，包括:使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离；使用第一夹紧装置抓住来自第一材料馈送单元的条带部段的前边缘；使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向移动经过一距离，该距离对应于条带部段的所希望的长度；使用第一切割组件切断来自第一材料馈送单元的条带部段的端部；使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；运动台第一次运动到位，以接纳条带段；将第一材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上并且利用第一条带附连单元来附连它；以及将第一夹紧装置移回到邻近第一切割组件的位置；其特征在于该方法还包括:使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离；使用第二夹紧装置抓住来自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘；使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向移动经过一定距离，该距离对应于条带部段的所希望的长度；使用第二切割组件切断来自第二材料馈送单元的条带部段的端部；使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；运动台第二次运动到位，以接纳条带段；将第二材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上，并且利用第一或第二条带附连单元来附连它；以及将第二夹紧装置移回到邻近第二切割组件的位置。
[0010]运动台至接纳条带段的位置的首次运动较佳地与将第一材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行；并且运动台至接纳条带段的第二次运动能优选地与将第二材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行。
[0011]而且，第一夹紧装置可优选地由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上；并且使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离与将第一材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行；并且使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离与将第二材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行。
[0012]替代地并且特别优选地，也可以由安装于线性致动器上的条带夹紧结构的第一夹紧机构或第二夹紧器来形成第一夹紧装置第二夹紧装置，其中第一线性致动器具有允许第一夹紧机构抓住由第一材料馈送单元提供的材料且允许第二夹紧机构抓住由第二材料馈送单元提供的材料的运动范围；以及在将第一材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上并且利用第一条带附连单元附连它之后，使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离，且线性致动器使条带夹紧结构运动经过其余距离，以将它放置于接近由第二材料馈送单元所提供的材料的位置，以及在将第二材料馈送单元提供的条带部段放置于处理表面上并且利用第一条带附连单元来附连它之后，使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离，且线性致动器使条带夹紧结构运动经过其余距离，以将它放置于接近由第一材料馈送单元提供的材料的位置。
[0013]而且，第一夹紧装置可替代地由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置可由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上；其中另外，第一材料馈送单元、第一条带夹紧机构、第一线性致动器、第一切割组件、材料导轨以及第一条带附连单元包括于第一铺设头单元中；第二材料馈送单元、第二条带夹紧机构、第二线性致动器、第二切割组件、材料导轨以及第二条带附连单元包括于第二铺设头单元中；第一铺设头单元和第二铺设头单元被配置成在运动台的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替；以及，与第一材料馈送单元将条带部段定位于导轨中同时，运动台首次运动到接纳条带的位置，以至第一铺设头单元下方的位置，使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离，以及使用第二夹紧装置抓住来自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘；在由第一条带附连单元附连由第一材料馈送单元提供的条带部段期间，执行使用第二夹紧装置来抓住自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘，使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向移动经过对应于条带部段的所希望的长度的距离，以及使用第二切割组件切断来自第二材料馈送单元的条带部段的端部；以及在由第二条带附连单元附连由第二材料馈送单元提供的条带部段期间，使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向运动经过对应于条带部段的所希望的长度的距离，以及使用第一切割组件切断来自第一材料馈送单元的条带部段的端部。
[0014]而且，可优选地可规定，在由第一条带附连单元附连由第一材料馈送单元提供的条带部段之后，第一条带附连单元缩回，同时执行第一夹紧机构回到邻近第一切割组件的位置的移动；并且运动台返回到第二铺设头单元下方的位置；在运动台移动到第二铺设头单元下方的位置时，执行夹紧机构沿远离第一切割组件的方向的进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；在由第二条带附连单元附连由第二材料馈送单元提供的条带部段之后，第二条带附连单元缩回，同时执行第二夹紧机构回到邻近第二切割组件的位置的移动，并且运动台返回到第一铺设头单元下方的位置；并且当运动台返回到第一铺设头单元下方的位置时，执行第一夹紧机构沿远离第一切割组件的方向的进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点。
[0015]可优选地规定，第一夹紧装置和第二夹紧装置分别交替地牵拉由第一材料馈送单元和所述第二材料馈送单元提供的条带部段。
[0016]替代地并且优选地，也可优选地可规定，该方法还包括通过算法来确定第一夹紧装置和第二夹紧装置中哪一个在最短时间处于牵拉和放置下一条带部段的位置。
[0017]在第二方面，一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机，包括:用于供给条带材料的第一材料馈送单元；第一夹紧装置，其用于牵拉自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；第一切割组件，其用于从将来自第一材料馈送单元的条带部段切成一定长度；运动台；以及至少一个条带附连单元，其将条带部段放置于运动台的处理表面上并且附连它们；其特征在于，铺设机还包括:第二材料馈送单元，其用于供给条带材料；第二夹紧装置，其用于牵拉来自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；以及第二切割组件，其用于将来自第一材料馈送单元的条带部段切成一定长度。
[0018]可优选地可规定，第一夹紧装置由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上。
[0019]也可优选地可规定，第一材料馈送单元安装于铺设机的主要结构的一侧上和并且第二材料馈送单元3安装于相对侧上。
[0020]也可以特别地可规定，材料馈送单元、切割组件和引导件布置在相对于条带附连单元偏移的位置，并且设置使保持下一部段的引导件旋转或移位到处于条带附连单元下方的位置的机构。
[0021]也可优选地可规定，第一材料馈送单元、第一条带夹紧机构、第一线性致动器、第一切割组件、材料导轨以及第一条带附连单元包括于第一铺设头单元中；并且第二材料馈送单元、第二条带夹紧机构、第二线性致动器、第二切割组件、材料导轨以及第二条带附连单元包括于第二铺设头单元中；并且其中第一铺设头单元 和第二铺设头单元被配置成在运动台的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替。
[0022]而且，可优选地可规定，分别由安装于线性致动器上的条带夹紧结构的第一夹紧机构或第二夹紧机构来形成第一夹紧装置第二夹紧装置，其中第一线性致动器具有允许第一夹紧机构抓住由第一材料馈送单元提供的材料且允许第二夹紧机构抓住由第二材料馈送单元提供的材料的运动范围。
[0023]铺设机可优选地被配置成执行将条带部段铺设和附连到待生产的部件上的方法。
【附图说明】
[0024]参考下文描述的附图和说明，更好地理解示例性实施例。在附图中的构件未必按照比例绘制，它们主要涉及示例性实施例的基本原理的说明。此外，应当指出的是相同附图标记表示在附图的不同视图中的相同零件。在附图中:
[0025]图1至图5示出了根据第一示例性实施例的铺设机和其构件的视图；
[0026]图6至图11示出了根据第二示例性实施例的铺设机和其构件的视图；以及
[0027]图12至图15示出了根据第三示例性实施例的铺设机和其构件的视图。
【具体实施方式】
[0028]本发明实施例涉及借助自动化铺设过程、利用以缠绕到卷轴上的条带形式供给的材料来制造先进的复合构件的器械和系统。
[0029]通常，现有技术自动化铺设系统采用若干单独子系统来执行退绕、进给、切割、放置和附连(anheften)条带部段就位的各种功能。因为这些功能中的许多功能通常以连续方式发生，总铺设机的净生产率由各个子系统能操作的最大速度决定。
[0030]本发明实施例利用替代的机器设计配置而设法克服某些子系统的速度局限性并且提供总系统的生产率的显著提高。
[0031]双夹紧机构
[0032]用来牵拉条带部段到一定长度并且将它相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿一组导轨来将它拉到所希望的长度，如由用于正制造的特定部件的铺设程序所决定。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0033]在一实施例中(参看图1)，通过将铺设机I配置成具有双材料馈送单元2、3和双切割组件6、7而解决了上述局限性。一个材料馈送单元2、3和一个切割组件6、7位于铺设机I中的材料导轨10的每一端处。此外，该机器配备双夹紧机构8、9，每一个夹紧机构安装到单独的线性致动器4、5，以便允许一个夹紧机构8接近从位于铺设机I 一端的材料馈送单元2供给的材料并且另一夹紧机构9接近从位于铺设机I的相对端处的材料馈送单元3供给的材料。
[0034]利用上文所描述的配置，在一个夹紧设备将条带部段牵拉到一定长度，将其定位于导轨10中并且开始返回到其相应的材料馈送单元2、3后，另一夹紧设备能立即开始将来自铺设机I的相对端处的另一材料馈送单元2、3的下一条带部段拉到一定长度。利用这种布置，任一夹紧设备经历较长距离以便接近下一条带部段所需的时间不会影响到铺设机I的生产率。提议与线性致动器4、5的速度和加速度能力的当前可实现的增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的总过程时间减少。
[0035]参考图1至图5，下文是该系统的详细描述:
[0036]铺设机I被配置成具有安装在主要结构一端处的材料馈送单元2和安装在相对端处的另一材料馈送单元3。条带夹紧机构8安装到线性致动器4，并且牵拉来自材料馈送单元2的条带部段，这些条带部段由切割组件6切成一定长度并且沿导轨10定位。另一条带夹紧机构9安装到线性致动器5并且牵拉来自材料馈送单元3的条带部段，这些条带部段由切割组件7切成一定长度并且沿导轨10定位。条带附连单元12安装到主要结构，并且向上和向下移动以将条带放置到运动台11的工作表面上。运动台11能根据需要移动以使得条带部段能放置于所希望的位置和取向。
[0037]该系统如下操作:
[0038].材料馈送单元2将条带材料馈送到超过切割组件6 —预定距离
[0039].夹紧机构8被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0040]?线性致动器4使夹紧机构8沿朝向材料馈送单元3的方向移动一预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0041].切割组件6被致动以切断来自材料馈送单元2上的材料卷轴的条带部段的端部
[0042]?线性致动器4继续使夹紧机构8沿朝向材料馈送单元3的方向移动，直到该条带部段定位于导轨10中所希望的位置
[0043].与由材料馈送单元2供给的条带部段定位于导轨10中同时:
[0044]-运动台11移动就位以接纳条带段
[0045]-材料馈送单元3将条带材料进给到超过切割组件7—预定距离
[0046]?在将由材料馈送单元2供给的条带部段放置于处理表面并且由条带附连单元12附连就位之后，线性致动器4将夹紧机构8移回到与切割组件6相邻的位置
[0047]?与夹紧机构8移动回到其邻近切割组件6的位置同时，夹紧机构9被致动并且抓住由材料馈送单元3所供给的下一条带部段的前边缘，
[0048]?线性致动器5使夹紧机构9沿朝向材料馈送单元2的方向移动一预定距离，该预定距离对应于下一条带部段的所希望的长度
[0049].切割组件7被致动切断来自材料馈送单元3上的材料卷轴的条带部段的端部
[0050]?线性致动器5继续使夹紧机构9沿朝向材料馈送单元2的方向移动，直到该条带部段定位于导轨10中所希望的位置
[0051].与由材料馈送单元3供给的条带部段定位于导轨10中同时:
[0052]-运动台11移动就位以接纳条带段
[0053]-材料馈送单元3将条带材料再次馈送到超过切割组件7—预定距离
[0054]?在将由材料馈送单元3供给的条带部段放置于处理表面并且由条带附连单元12附连就位之后，线性致动器5将夹紧机构8移动回到邻近切割组件7的位置
[0055]?与夹紧机构8移动回到其邻近切割组件6的位置同时，夹紧机构9再次被致动并且抓住由材料馈送单元3所供给的下一条带部段的前边缘。
[0056]重复前述事件顺序，其中夹紧机构8和9分别交替牵拉和放置由材料馈送单元2和3所供给的条带部段。
[0057]除了上文所描述的简单往复模式之外，对于条带部段的长度很短并且从铺设机I的相对侧供给条带部段可能比再次利用同一材料馈送单元2、3更耗时的有些情况下，该系统能替代地以“智能”方式来操作。算法确定哪个夹紧机构8、9处于以最少量时间来牵拉和放置下一条带部段的位置，以优化铺设过程的效率。
[0058]设想到上文所描述的系统的替代实施例，其中:材料馈送单元2、3、切割机构和引导件可以位于与条带附连单元12偏置的位置，而不是与之对齐。这种配置将提供邻近条带附连单元12并且平行于条带附连单元12的无阻碍路径，每个条带夹紧机构8、9能沿着这个无阻碍路径来牵拉下一段到一定长度并且定位它，这与当前段在工作表面上附连就位同时进行。
[0059]一旦条带附连单元12已将该段附连就位并且完全缩回，额外机构将使保持下一段的引导件旋转或平移到条带附连单元12下方的位置。引导件和条带附连单元12然后再次向下前进，以将新一段放置到工作表面上并且以常用方式将它附连就位。
[0060]替代系统将以与先前所描述的系统的方式几乎相同的方式操作，但能在牵拉下一段并且将下一段放置于引导件中之前通过解除夹紧机构8、9必须等待直到条带附连单元12完全缩回的约束而提供更快循环时间的可能性。
[0061]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0062].可以减少将条带夹紧机构8、9定位成用于下一条带部段所需的距离和因此非生产时间，从而在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0063].双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴所耗费的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2、3之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一材料馈送单元2、3。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0064]双铺设头和单运动台
[0065]用来牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿着一组导轨将它拉到所希望的长度，由用于正制造的特定部件的铺设程序决定所希望的长度。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0066]对于铺设机I的总生产率具有较大影响的另一因素是用来将每个条带部段在正生产的部件上附连就位的子系统的速度。将一个热塑性复合条带的一个部段熔合到另一个上所需的时间非常接近固定常数，仅有的变化取决于条带厚度和树脂组分。因此，完成附连过程所需的时间的任何可能减少必须由使附连子系统前移到与条带部段接触并且然后使之缩回到原始位置所需的运动顺序来实现。
[0067]如在用于牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的情况下，运动机构的速度和加速度的较大规模的增加实际上不能实现的，这归因于先前提到的相同因素:摩擦、包装限制和系统以及其相关联器具的质 量。
[0068]在替代实施例中(参看图6)，通过配置具有双铺设头组件的铺设机I而解决了上文所描述的局限性，双铺设头组件被布置成能由单个运动台接近。铺设头彼此独立并且各被配置成具有专用的材料馈送单元17、18、切割组件19、20、夹紧机构21、23和相关联的线性致动器23、24、材料导轨25、26和条带附连单元15、16。
[0069]利用上文所描述的配置，条带部段可以被牵拉到一定长度，定位于导轨25中并且由第一铺设头附连于部件上的适当位置，这与下一条带部段被牵拉到一定长度并且定位于第二铺设头上的导轨26中同时进行。一旦第一条带部段由第一铺设头附连就位，运动台14使部件穿梭往返到第二铺设头，在那时，准备好下一条带部段并且定位成附连到部件上。因此，该运动台14在两个铺设头之间恒定地穿梭往返，以接纳每个新条带部段而无须在夹紧机构21、22完成其将条带部段牵拉到一长度并且将其定位于导轨25、26中的任务时空闲地放置。
[0070]利用这种布置，夹紧设备经过较长距离以便接近下一条带部段所需的时间或者条带附连系统缩回所需的时间都不会显著地影响铺设机I的生产率。提出了与用来定位夹紧机构21、22或者条带附连单元15、16的线性致动器23、24的速度和加速度能力的当前可实现增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的减少。
[0071]参考图6至图11，以下为系统的详细描述:
[0072]铺设机11被配置成具有第一铺设头单元29、第二铺设头单元30和运动台单元14。第一铺设头单元29包括材料馈送单元17、切割组件19、条带附连单元15、夹紧机构21、线性致动器23和材料导轨25。
[0073]第二铺设头单元30包括材料馈送单元18、切割组件20、条带附连单元16、夹紧机构22、线性致动器24和材料导轨26。
[0074]运动台14能绕中心轴线旋转并且也能沿直线滑轨平移足够的行进距离，以定位于其处理表面上的任何位置，以使得条带部段能由第一铺设头单元29或第二铺设头单元30放置于所希望的位置和取向。
[0075]该系统如下操作:
[0076].材料馈送单元17将条带材料馈送到超过切割组件19 一预定距离
[0077].夹紧机构21被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0078].线性致动器23沿远离切割组件19的方向移动夹紧机构21 —预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0079].切割组件19被再次致动以切断来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段的端部
[0080].线性致动器23沿远离切割组件19的方向继续移动夹紧机构21，直到条带部段定位于导轨25中所希望的位置
[0081]?与夹紧机构21将来自材料馈送单元17的条带部段定位于导轨25中所希望的位置同时:
[0082]-运动台14运动到位于第一铺设头单元29下方的位置27
[0083]-在第二铺设头单元30上的材料馈送单元18将条带材料进给到超过切割组件7
一预定距离
[0084]-夹紧机构22被致动，且抓住来自材料馈送单元18的条带部段的前边缘
[0085].将来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段放置于运动台14的处理表面上，并且条带附连单元15向下前进，以接触条带并且将它在正生产的部件上附连到位
[0086].与将来自材料馈送单元17的条带部段附连就位同时进行:
[0087]-线性致动器24沿远离切割组件20的方向移动夹紧机构22—预定距离，预定距离对应于下一条带部段的所希望的长度
[0088]-切割组件20被再次致动以切断来自材料馈送单元18上的材料卷轴的条带部段的端部
[0089].在由材料馈送单元17供给的条带部段附连就位之后:
[0090]-随着线性致动器23将夹紧机构21移动回到邻近切割组件19的位置，条带附连单元15同时缩回，
[0091]-运动台14穿梭到位于第二铺设头单元30下方的位置28
[0092].与运动台14移动到位置28同时进行:
[0093]-线性致动器24继续沿远离切割组件20的方向移动夹紧机构22，直到条带部段定位于导轨26中所希望的位置
[0094].在运动台14处于位置28的情况下，将来自材料馈送单元18上的材料卷轴的条带部段放置于运动台14的处理表面上，并且条带附连单元16向下前进，以接触条带，并且将条带在正生产的部件上附连到位
[0095].与来自材料馈送单元18的条带部段附连就位同时进行:
[0096]-线性致动器23再次沿远离切割组件19的方向移动一预定距离，预定距离对应于下一条带部段所希望的长度
[0097]-再次致动切割组件19，以切断来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段的端部
[0098].在由材料馈送单元18供给的条带部段附连就位之后:
[0099]-随着线性致动器24将夹紧机构22移动回到邻近切割组件20的位置，条带附连单元16同时缩回
[0100]-运动台14穿梭返回到第一铺设头单元29下方的位置27
[0101].与运动台14运动回到位置27同时进行:
[0102]-线性致动器23继续使夹紧机构21沿远离切割组件19的方向移动，直到条带部段定位于导轨25中所希望的位置。
[0103]继续重复前述事件顺序，其中第一铺设头单元29和第二铺设头单元30分别交替牵拉、放置和附连条带部段到运动台14的处理表面上。
[0104]设想到上文所描述的系统的替代实施例，其中:每个铺设头上的材料馈送单元17、18、切割机构和引导件可以位于与其相应的条带附连单元12偏置的位置，而不是与之对齐。这种配置将提供邻近每个条带附连单元15、16并且平行于每个条带附连单元15、16的无阻碍路径，每个条带夹紧机构21、22能沿着这个无阻碍路径来将下一段拉到一定长度并且定位下一段，这与当前段在工具表面上附连就位同时进行。
[0105]一旦条带附连单元15、16将该段附连就位并且完全缩回，额外机构将保持下一段的引导件旋转或平移到条带附连单元15、16下方的位置。引导件和条带附连单元15、16然后再次向下前进，以将新一段放置到工作表面上并且以常用方式将它附连就位。
[0106]替代系统将以与先前所描述的系统的方式几乎相同的方式操作，但能在牵拉下一段并且将下一段放置于引导件中之前通过解除夹紧机构必须等待直到条带附连单元完全缩回的约束而提供更快循环时间的可能性。
[0107]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0108].可以从生产循环时间去除定位条带夹紧机构21、22以用于下一条带部段所需的非生产时间，从而在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0109]?可以从生产循环时间去除将条带附连单元15、16远离运动台14的处理表面缩回所需的非生产时间，也在制造较大批部件的过程中实现显著节省。
[0110]?双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴失去的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2、3之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一铺设头单元29、30。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0111]双侧夹紧器
[0112]用来牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿着一组导轨牵拉它到所希望的长度，由用于正制造的特定部件的铺设程序决定所希望的长度。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0113]在一实施例中(参看图12)，通过将铺设机I ’配置成具有双材料馈送单元2 ’，3 ’和双切割组件6’、7’而解决了上述局限性。一个材料馈送单元2’，3’和一个切割组件6’，7’位于铺设机I’中材料导轨10’的每一端处。此外，该夹紧设备配备有背靠背的双夹紧机构。另外，线性致动器32具有足够的行进距离以允许一个夹紧机构8’接近从位于铺设机I’ 一端处的材料馈送单元2’供给的材料并且另一夹紧机构9’接近从位于铺设机I’的相对端处的材料馈送单元3’供给的材料。
[0114]利用上文所描述的配置，在夹紧设备牵拉条带部段到一定长度并且将其定位于导轨10’中后，其已经很接近将下一条带部段从铺设机I’的相对端拉出的位置。这种布置排除了夹紧设备经过较长距离来接近下一条带部段的需要。提议与线性致动器的速度和加速度能力的当前可实现的增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的总过程时间减少。
[0115]参考图12至图15，下面是系统的详细描述。
[0116]铺设机I’被配置成具有安装在主要结构一端处的材料馈送单元2’和安装在相对端处的另一材料馈送单元3’。条带夹紧组件4’沿着导轨10’牵拉条带部段到所希望的长度。条带夹紧组件4’包括用于抓住从材料馈送单元2’供给的条带部段的夹紧器V和用于抓住从材料馈送单元3’供给的条带部段的夹紧器8，。
[0117]条带夹紧组件4’由线性致动器9’沿着导轨10’移动。从材料馈送单元2’供给的条带部段由切割组件5’切成一定长度，并且从材料馈送单元3’供给的条带部段由切割组件6’切成一定长度。条带附连单元12’安装到主要结构，并且向上和向下移动以将条带放置到运动台11’的工作表面上。 运动台11’能根据需要移动使得条带部段能放置于所希望的位置和取向。
[0118]该系统如下操作
[0119].材料馈送单元2’将条带材料馈送到超过切割组件5’ 一预定距离
[0120].在夹紧组件4’上的夹紧器V被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0121].线性致动器9’使夹紧组件4’沿朝向材料馈送单元3’的方向运动一预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0122]?切割组件5’被致动，以切断来自材料馈送单元2’上的材料卷轴的条带部段的端部
[0123].线性致动器9’使夹紧组件4’沿朝向材料馈送单元3’的方向继续运动，直到条带部段定位于导轨10'中所希望的位置
[0124].与由材料馈送单元2’供给的条带部段定位于导轨10'中同时进行:
[0125]-运动台11’移动就位以接纳条带段
[0126].在条带部段放置到处理表面上并且由条带附连单元12’附连就位后:
[0127]-材料馈送单元3’将条带材料进给到超过切割组件6’一预定距离
[0128]-线性致动器9’将夹紧组件4’移动其余距离，以将它定位成接近由材料馈送单元3’所供给的材料
[0129].在夹紧组件4’上的夹紧器8’被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0130].线性致动器9’沿往回朝向材料馈送单元2’的方向移动夹紧组件4’ 一预定距离，预定距离对应于下一条带部段所希望的长度
[0131]?切割组件6’被致动，以切断来自材料馈送单元3’上的材料卷轴的条带部段的端部
[0132].线性致动器9’沿朝向材料馈送单元2’的方向继续移动夹紧机构4’，直到条带部段定位于导轨10’中所希望的位置
[0133].与由材料馈送单元3’供给的条带部段定位于导轨10’中同时:
[0134]-运动台11’移动就位，以接纳条带段
[0135].在条带部段放置到处理表面上并且由条带附连单元12’附连就位后:
[0136]-材料馈送单元2’再次将条带材料进给到超过切割组件5’一预定距离
[0137]-线性致动器9使夹紧组件4’运动其余距离，以将其放置到接近由材料馈送单元2’供给的材料
[0138]重复前述事件顺序，其中线性致动器9’在每个条带部段放置后反向，并且夹紧器V和8’分别交替牵拉和放置由材料馈送单元2’和3’所供给的条带部段。
[0139]除了上文所描述的简单往复模式之外，对于其中条带部段的长度很短并且将夹紧组件移动到相对侧可能比再次返回到同一材料馈送单元2’、3’更耗时的有些情况下，该系统能替代地以“智能”方式来操作。算法确定哪个材料馈送单元2’、3’更靠近夹紧组件，以使到达材料馈送单元2’、3’所需的经过时间最短。
[0140]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0141]可以减少将条带夹紧机构8’，9’定位成用于下一条带部段所需的距离和因此非生产时间，在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0142]双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴失去的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2’，3’之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一材料馈送单元2’，3’。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0143]出于说明和描述目的给出前述实施例的公开。其预期不是详尽的或者限制其它实施例为所公开的精确形式。考虑到上述公开，对于本文所描述的实施例的许多变化和修改对于本领域技术人员显而易见。实施例的范围将仅由权利要求和其等效物限定。
[0144]另外，在描述本发明实施例的代表性实施例时，说明书将本发明实施例的方法和/或过程表示为步骤的特定顺序。然而，在方法或过程并不依赖本文所陈述的特定步骤次序的情况下，方法或过程不应限于所描述的特定步骤顺序。本领域普通技术人员将意识到其它步骤顺序也是可能的。因此，在说明书中陈述的特定步骤次序不应被理解为限制权利要求。此外，针对本发明实施例的方法和/或过程的权利要求不应限于其步骤以所写的次序执行，并且本领域技术人员能易于认识到顺序可以改变并且仍在本发明实施例的精神和范围内。
[0145]示例性实施例提供用于提高自动铺设系统的铺设速率的系统和方法。示例性实施可以特别地应用于在2012年7月25日提交的美国专利申请13/557,621中的方法和系统，该专利申请以全文引用的方式并入到本文中。
[0146]在阅读了下文的附图和详细描述之后，示例性实施例的其它系统、方法、特征和优点将对于相关领域的技术人员显然或者易于推断出来。预期所有这样的额外系统、方法、特征和优点并入于本描述和本
【发明内容】
中，作为示例性实施例的有效范围的部分并且受到专利权利要求保护。
[0147]附图标记列表:P0164W0
[0148]I; I，铺设机
[0149]2,2’材料馈送单元
[0150]3,3’材料馈送单元
[0151]4线性致动器
[0152]5线性致动器
[0153]6 ;6’切割组件
[0154]7 -X切割组件
[0155]8，8’夹紧机构
[0156]9，9’夹紧机构
[0157]10; 10’ 导轨
[0158]运动台
[0159]12; 12’条带附连单元
[0160]13
[0161]14运动台
[0162]15条带附连单元
[0163]16条带附连单元
[0164]17材料馈送单元
[0165]18材料馈送单元
[0166]19切割组件
[0167]20切割组件
[0168]21夹紧机构
[0169]22夹紧机构
[0170]23线性致动器
[0171]24线性致动器
[0172]25导轨
[0173]26导轨
[0174]27位置
[0175]28位置
[0176]29铺设头单元
[0177]30铺设头单元
[0178]31条带夹紧结构
[0179]32线性致动器
【主权项】
1.一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的方法，包括: 使用第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)将条带材料供给到超过第一切割组件(6 ;19 ;6’)一预定距离； 使用第一夹紧装置抓住来自所述第一材料馈送单元(2;17;2’)的条带部段的前边缘； 使所述第一夹紧装置沿远离所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离； 使用所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)切断来自所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)的所述条带部段的端部； 使所述第一夹紧装置沿远离所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的方向进一步移动，直到所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中所希望的位点； 运动台(11;14;11’)首次运动到位，以接纳所述条带段； 将由所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11 ;14 ;11’)的处理表面上，并且利用所述第一条带附连单元(12 ;15 ;12’)来附连它；以及将所述第一夹紧装置移回到邻近所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的位置； 其特征在于，所述方法还包括: 使用第二材料馈送单元(3 ；18 ;3’)将条带材料供给到超过第二切割组件(7 ；20 ;7’)一预定距离； 使用第二夹紧装置抓住自所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的条带部段的前边缘；使所述第二夹紧装置沿远离所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离； 使用所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)切断来自所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的所述条带部段的端部； 使所述第二夹紧装置沿远离所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的方向进一步移动，直到所述条带部段定位于导轨(10 ;26 ;10’)中所希望的位点； 运动台(11 ;14;11’)第二次运动到位，以接纳所述条带段； 将由所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11 ;的处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12;15;12’)或第二条带附连单元(12 ；16 ;12’)来附连它；以及 将所述第二夹紧装置移回到邻近所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述运动台(11;11’)到接纳所述条带段的首次运动与将所述第一材料馈送单元(2，2’)供给的条带部段定位于导轨(10 ;10’)中同时执行；以及 所述运动台(11 ;11’)到接纳所述条带段的第二次运动与将由所述第二材料驱动/引导单元(3 ;3’)供给的条带部段定位于导轨(10 ;10’)中同时执行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(8)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(4)上；以及 所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(9)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(5)上；以及 使用所述第二材料馈送单元(3)将条带材料供给到超过所述第二切割组件(7) —预定距离与将所述第一材料馈送单元(2)供给的条带部段定位于所述导轨(10)中同时执行；以及 使用所述第一材料馈送单元(2)将条带材料供给到超过所述第一切割组件(6) —预定距离与将所述第二材料馈送单元(3)供给的条带部段定位于所述导轨(10)中同时执行。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别由安装 于第一线性致动器(32)上的条带夹紧结构(31)的第一夹紧机构(8’)和第二夹紧机构(9’)来形成所述第一夹紧装置和第二夹紧装置，其中 所述第一线性致动器(32)具有允许所述第一夹紧机构(8’)抓住由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料且允许所述第二夹紧机构(9’)抓住由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的运动范围；以及 在将所述第一材料馈送单元(2’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11’)的处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12’)附连之后，执行使用所述第二材料馈送单元(3’)将所述条带材料供给到超过所述第二切割组件(7’)一预定距离，并且所述线性致动器(32)将所述条带夹紧结构(31)移动经过其余距离，以将它放置在接近由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的位置；以及 在将所述第二材料馈送单元(3’)提供的所述条带部段放置于所述处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12’)附连之后，执行使用所述第一材料馈送单元(2’)将所述条带材料供给到超过所述第一切割组件(6’)一预定距离，并且所述线性致动器(32)将所述条带夹紧结构(31)移动经过其余距离，以将它放置在接近由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料的位置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(21)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(23)上；以及 所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(22)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(24)上；以及 所述第一材料馈送单元(17)、所述第一夹紧机构(21)、所述第一线性致动器(23)、所述第一切割组件(19)、用于材料的导轨(25)以及第一条带附连单元(15)包括于第一铺设头单兀(29)中； 所述第二材料馈送单元(18)、所述第二夹紧机构(22)、所述第二线性致动器(24)、所述第二切割组件(20)、用于所述材料的导轨(26)以及第二条带附连单元(16)包括于第二铺设头单元(30)中； 所述第一铺设头单元(29)和所述第二铺设头单元(30)被配置成在所述运动台(14)的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替；以及 与所述第一材料馈送单元(17)将所述条带部段定位于所述导轨(25)中同时， 执行所述运动台(14)首次运动到位，以在所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27)接纳条带段， 使用所述第二材料馈送单元(18)将条带材料供给到超过所述第二切割组件(20) —预定距离；以及 使用所述第二夹紧机构(22)抓住来自所述第二材料馈送单元(18)的条带部段的前边缘； 在由所述第一条带附连单元(15)附连由所述第一材料馈送单元(17)提供的所述条带部段期间， 执行使用所述第二夹紧机构(22)抓住来自所述第二材料馈送单元(18)的条带部段的前边缘； 使所述夹紧机构(22)沿远离所述第二切割组件(20)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离；以及 使用所述第二切割组件(20)切断来自所述第二材料馈送单元(18)的所述条带部段的端部；以及 在由所述第二条带附连单元(16)附连由所述第二材料馈送单元(18)提供的所述条带部段期间， 执行使所述第一夹紧机构(22)沿远离所述第一切割组件(19)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离；以及 使用所述切割组件(19)切断来自所述第一材料馈送单元(17)的所述条带部段的端部。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在由所述第一条带附连单元(15)附连由所述第一材料馈送单元(17)提供的所述条带部段期间， 所述第一条带附连单元(15)缩回，同时执行所述第一夹紧机构(21)回到邻近所述第一切割组件(19)的位置的移动；以及 所述运动台(14)返回到所述第二铺设头单元(30)下方的位置(28); 在所述运动台(14)运动到所述第二铺设头单元(30)下方的位置(28)时，执行所述夹紧机构(22)沿远离所述第一切割组件(20)的方向的进一步移动，直到所述条带部段定位于所述导轨(26)中所希望的位点； 在由所述第二条带附连单元(16)附连由所述第二材料馈送单元(18)提供的所述条带部段之后， 所述第二条带附连单元(16)缩回，同时执行所述第二夹紧机构(22)回到邻近所述第二切割组件(20)的位置的移动；以及 所述运动台(14)返回到所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27);以及在所述运动台(14)运动到所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27)时，执行所述第一夹紧机构(21)沿远离所述第一切割组件(19)的方向的进一步移动，直到所述条带部段定位于所述导轨(25)中所希望的位点。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置分别交替地牵拉由所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)或所述第二材料馈送单元(3;18;3’)提供的条带部段。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过算法来确定所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置中的哪一个在最短时间处于牵拉和放置下一条带部段的位置。9.一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机(I ;1’)，包括: 用于供给条带材料的第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)； 第一夹紧装置，所述第一夹紧装置用于牵拉自所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)的条带部段，并且用于将所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中； 第一切割组件(6 ;19 ;6’)，所述第一切割组件用于将来自所述第一材料馈送单元(2 ;17;2’)的所述条带部段切成一长度； 运动台(11 ;14 ；1Γ );以及 至少一个条带附连单元(12 ;15 ;12’)，所述至少一个条带附连单元用于放置于运动台的处理表面上并且用于附连所述条带部段； 其特征在于，所述铺设机(I ;1’)还包括: 用于供给条带材料的第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)； 第二夹紧装置，所述第二夹紧装置用于牵拉来自所述第一材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的条带部段，并且用于将所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中； 第二切割组件(7 ;20 ;7’)，所述第二切割组件用于将来自所述第一材料馈送单元(3 ;18;3’)的所述条带部段切成一长度。10.根据权利要求9所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(8 ;21)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(4 ;23)上；并且所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(9 ;22)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(5 ;24)上。11.根据权利要求9至10中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述第一材料馈送单元(2 ;2’)安装于所述铺设机(I ;1’)的主要结构的一侧上，并且所述第二材料馈送单元(3 ;3’)安装于相对侧上。12.根据权利要求9至11中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述材料馈送单元、切割组件和导轨布置在相对于所述条带附连单元偏移的位置， 并且其中设置使保持下一部段的所述导轨旋转或移位到位于所述条带附连单元下方的位置的机构。13.根据权利要求10至12中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于， 所述第一材料馈送单元(17)、所述第一夹紧机构(21)、所述第一线性致动器(23)、所述第一切割组件(19)、用于材料的导轨(25)以及第一条带附连单元(15)包括于第一铺设头单兀(29)中； 所述第二材料馈送单元(18)、所述第二夹紧机构(22)、所述第二线性致动器(24)、所述第二切割组件(20)、用于材料的导轨(25)以及第二条带附连单元(16)包括于第二铺设头单元(30)中，并且 所述第一铺设头单元(29)和所述第二铺设头单元(30)被配置成在所述运动台(14)的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替。14.根据权利要求9所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，分别由安装于线性致动器(32)上的条带夹紧结构(31)的第一夹紧机构(8’)和第二夹紧机构(9’)来形成所述第一夹紧装置和第二夹紧装置，其中 所述线性致动器(32)具有允许所述第一夹紧机构(8’)抓住由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料且允许所述第二夹紧机构(9’)抓住由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的运动范围。15.根据权利要求9至14中任一项所述的铺设机(I ;1，)，其特征在于，所述铺设机α.1’)被配置成执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
【专利摘要】一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机，包括：第一材料馈送单元(2)，其用于供给条带材料；第一夹紧装置，其用于牵引来自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；第一切割组件(6)，第一切割组件将自第一材料馈送单元的条带部段切割到一定长度；运动台；以及至少一个条带附连单元，至少一个条带附连单元用于放置于运动台的处理表面上并且用于附连条带部段。铺设机的特征在于还包括：第二材料馈送单元(3)，第二材料馈送单元用于供给条带材料；第二夹紧装置，第二夹紧装置用于从第一材料馈送单元牵引条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；以及第二切割组件(7)，第二切割组件用于将来自第一材料馈送单元切割的条带部段切割到特定长度。
【IPC分类】B29C70/38
【公开号】CN104903079
【申请号】CN201380062850
【发明人】R·E·伯格曼, D·伊万斯, C·麦克拉德
【申请人】迪芬巴赫机械工程有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月1日
【公告号】CA2892423A1, EP2925509A1, US20150306826, WO2014083196A1, WO2014083196A9
【专利说明】用于将条带部段铺放并附连到待生产的部分的方法和铺放机
[0001]应用申请
[0002]本申请涉及在2003年8月19日颁布的美国专利号6，607，626 ;在2005年9月6日颁布的美国专利号6，939，423 ;在2007年6月26日颁布的美国专利号7，235，149 ;在2011年8月30日颁布的美国专利号8，007，894 ;在2011年11月I日颁布的美国专利号8，048，253 ;在2012年5月I日颁布的美国专利号8，168,029 ;在2012年3月30日颁布的美国专利号13/435,006 ;以及在2012年7月25日颁布的美国专利号13/557，621，所有这些以其全文引用的方式并入到本文中。
现有技术
技术领域
[0003]本实施例大体而言涉及先进的复合物并且更特定而言涉及用于提高自动铺设系统的铺设速率的系统和方法。实施例涉及借助自动铺设过程、利用通常以卷在卷轴上的条带形式供给的材料来制造先进的复合构件的器械和系统。
【背景技术】
[0004]
[0005]现代自动化铺设系统通常使用多个单独子系统来执行将条带部段在具体位置退绕、供给、切割、放置和附连的各种功能。由于这些功能中的许多功能通常连续地运行，总铺设机的净生产率取决于单独各子系统能进行操作的最高速度。
[0006]用来牵拉条带部段到一长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。一般而言，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓紧条带部段的前边缘并且沿一排导轨牵拉它到所希望的长度，如通过针对确定的待生产部件的铺设程序所确定的那样。不利的是，线性致动器的最大可实现的速度和加速度受到实际限制，这些限制源自多种因素的组合，诸如摩擦、包装限制以及夹紧机构和相关联部件的质量。此外，夹紧设备能施加在条带上的最大可实现的力决定了其能可靠地牵拉条带而不打滑的最大加速度。
[0007]因此，需要提高总自动化铺设系统的铺设速率和生产率。
【发明内容】
[0008]利用如在独立权利要求1和9所限定的铺设条带部段的铺设系统和方法实现了本发明的上述和其它目的。在附属权利要求中陈述了另外的优选实施例。
[0009]在第一方面，一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的方法，包括:使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离；使用第一夹紧装置抓住来自第一材料馈送单元的条带部段的前边缘；使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向移动经过一距离，该距离对应于条带部段的所希望的长度；使用第一切割组件切断来自第一材料馈送单元的条带部段的端部；使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；运动台第一次运动到位，以接纳条带段；将第一材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上并且利用第一条带附连单元来附连它；以及将第一夹紧装置移回到邻近第一切割组件的位置；其特征在于该方法还包括:使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离；使用第二夹紧装置抓住来自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘；使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向移动经过一定距离，该距离对应于条带部段的所希望的长度；使用第二切割组件切断来自第二材料馈送单元的条带部段的端部；使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；运动台第二次运动到位，以接纳条带段；将第二材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上，并且利用第一或第二条带附连单元来附连它；以及将第二夹紧装置移回到邻近第二切割组件的位置。
[0010]运动台至接纳条带段的位置的首次运动较佳地与将第一材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行；并且运动台至接纳条带段的第二次运动能优选地与将第二材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行。
[0011]而且，第一夹紧装置可优选地由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上；并且使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离与将第一材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行；并且使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离与将第二材料馈送单元供给的条带部段定位于导轨中同时执行。
[0012]替代地并且特别优选地，也可以由安装于线性致动器上的条带夹紧结构的第一夹紧机构或第二夹紧器来形成第一夹紧装置第二夹紧装置，其中第一线性致动器具有允许第一夹紧机构抓住由第一材料馈送单元提供的材料且允许第二夹紧机构抓住由第二材料馈送单元提供的材料的运动范围；以及在将第一材料馈送单元提供的条带部段放置于运动台的处理表面上并且利用第一条带附连单元附连它之后，使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离，且线性致动器使条带夹紧结构运动经过其余距离，以将它放置于接近由第二材料馈送单元所提供的材料的位置，以及在将第二材料馈送单元提供的条带部段放置于处理表面上并且利用第一条带附连单元来附连它之后，使用第一材料馈送单元将条带材料供给到超过第一切割组件一预定距离，且线性致动器使条带夹紧结构运动经过其余距离，以将它放置于接近由第一材料馈送单元提供的材料的位置。
[0013]而且，第一夹紧装置可替代地由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置可由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上；其中另外，第一材料馈送单元、第一条带夹紧机构、第一线性致动器、第一切割组件、材料导轨以及第一条带附连单元包括于第一铺设头单元中；第二材料馈送单元、第二条带夹紧机构、第二线性致动器、第二切割组件、材料导轨以及第二条带附连单元包括于第二铺设头单元中；第一铺设头单元和第二铺设头单元被配置成在运动台的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替；以及，与第一材料馈送单元将条带部段定位于导轨中同时，运动台首次运动到接纳条带的位置，以至第一铺设头单元下方的位置，使用第二材料馈送单元将条带材料供给到超过第二切割组件一预定距离，以及使用第二夹紧装置抓住来自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘；在由第一条带附连单元附连由第一材料馈送单元提供的条带部段期间，执行使用第二夹紧装置来抓住自第二材料馈送单元的条带部段的前边缘，使第二夹紧装置沿远离第二切割组件的方向移动经过对应于条带部段的所希望的长度的距离，以及使用第二切割组件切断来自第二材料馈送单元的条带部段的端部；以及在由第二条带附连单元附连由第二材料馈送单元提供的条带部段期间，使第一夹紧装置沿远离第一切割组件的方向运动经过对应于条带部段的所希望的长度的距离，以及使用第一切割组件切断来自第一材料馈送单元的条带部段的端部。
[0014]而且，可优选地可规定，在由第一条带附连单元附连由第一材料馈送单元提供的条带部段之后，第一条带附连单元缩回，同时执行第一夹紧机构回到邻近第一切割组件的位置的移动；并且运动台返回到第二铺设头单元下方的位置；在运动台移动到第二铺设头单元下方的位置时，执行夹紧机构沿远离第一切割组件的方向的进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点；在由第二条带附连单元附连由第二材料馈送单元提供的条带部段之后，第二条带附连单元缩回，同时执行第二夹紧机构回到邻近第二切割组件的位置的移动，并且运动台返回到第一铺设头单元下方的位置；并且当运动台返回到第一铺设头单元下方的位置时，执行第一夹紧机构沿远离第一切割组件的方向的进一步移动，直到条带部段定位于导轨中所希望的位点。
[0015]可优选地规定，第一夹紧装置和第二夹紧装置分别交替地牵拉由第一材料馈送单元和所述第二材料馈送单元提供的条带部段。
[0016]替代地并且优选地，也可优选地可规定，该方法还包括通过算法来确定第一夹紧装置和第二夹紧装置中哪一个在最短时间处于牵拉和放置下一条带部段的位置。
[0017]在第二方面，一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机，包括:用于供给条带材料的第一材料馈送单元；第一夹紧装置，其用于牵拉自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；第一切割组件，其用于从将来自第一材料馈送单元的条带部段切成一定长度；运动台；以及至少一个条带附连单元，其将条带部段放置于运动台的处理表面上并且附连它们；其特征在于，铺设机还包括:第二材料馈送单元，其用于供给条带材料；第二夹紧装置，其用于牵拉来自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；以及第二切割组件，其用于将来自第一材料馈送单元的条带部段切成一定长度。
[0018]可优选地可规定，第一夹紧装置由第一条带夹紧机构形成，第一条带夹紧机构安装于第一线性致动器上；并且第二夹紧装置由第二条带夹紧机构形成，第二条带夹紧机构安装于第二线性致动器上。
[0019]也可优选地可规定，第一材料馈送单元安装于铺设机的主要结构的一侧上和并且第二材料馈送单元3安装于相对侧上。
[0020]也可以特别地可规定，材料馈送单元、切割组件和引导件布置在相对于条带附连单元偏移的位置，并且设置使保持下一部段的引导件旋转或移位到处于条带附连单元下方的位置的机构。
[0021]也可优选地可规定，第一材料馈送单元、第一条带夹紧机构、第一线性致动器、第一切割组件、材料导轨以及第一条带附连单元包括于第一铺设头单元中；并且第二材料馈送单元、第二条带夹紧机构、第二线性致动器、第二切割组件、材料导轨以及第二条带附连单元包括于第二铺设头单元中；并且其中第一铺设头单元 和第二铺设头单元被配置成在运动台的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替。
[0022]而且，可优选地可规定，分别由安装于线性致动器上的条带夹紧结构的第一夹紧机构或第二夹紧机构来形成第一夹紧装置第二夹紧装置，其中第一线性致动器具有允许第一夹紧机构抓住由第一材料馈送单元提供的材料且允许第二夹紧机构抓住由第二材料馈送单元提供的材料的运动范围。
[0023]铺设机可优选地被配置成执行将条带部段铺设和附连到待生产的部件上的方法。
【附图说明】
[0024]参考下文描述的附图和说明，更好地理解示例性实施例。在附图中的构件未必按照比例绘制，它们主要涉及示例性实施例的基本原理的说明。此外，应当指出的是相同附图标记表示在附图的不同视图中的相同零件。在附图中:
[0025]图1至图5示出了根据第一示例性实施例的铺设机和其构件的视图；
[0026]图6至图11示出了根据第二示例性实施例的铺设机和其构件的视图；以及
[0027]图12至图15示出了根据第三示例性实施例的铺设机和其构件的视图。
【具体实施方式】
[0028]本发明实施例涉及借助自动化铺设过程、利用以缠绕到卷轴上的条带形式供给的材料来制造先进的复合构件的器械和系统。
[0029]通常，现有技术自动化铺设系统采用若干单独子系统来执行退绕、进给、切割、放置和附连(anheften)条带部段就位的各种功能。因为这些功能中的许多功能通常以连续方式发生，总铺设机的净生产率由各个子系统能操作的最大速度决定。
[0030]本发明实施例利用替代的机器设计配置而设法克服某些子系统的速度局限性并且提供总系统的生产率的显著提高。
[0031]双夹紧机构
[0032]用来牵拉条带部段到一定长度并且将它相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿一组导轨来将它拉到所希望的长度，如由用于正制造的特定部件的铺设程序所决定。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0033]在一实施例中(参看图1)，通过将铺设机I配置成具有双材料馈送单元2、3和双切割组件6、7而解决了上述局限性。一个材料馈送单元2、3和一个切割组件6、7位于铺设机I中的材料导轨10的每一端处。此外，该机器配备双夹紧机构8、9，每一个夹紧机构安装到单独的线性致动器4、5，以便允许一个夹紧机构8接近从位于铺设机I 一端的材料馈送单元2供给的材料并且另一夹紧机构9接近从位于铺设机I的相对端处的材料馈送单元3供给的材料。
[0034]利用上文所描述的配置，在一个夹紧设备将条带部段牵拉到一定长度，将其定位于导轨10中并且开始返回到其相应的材料馈送单元2、3后，另一夹紧设备能立即开始将来自铺设机I的相对端处的另一材料馈送单元2、3的下一条带部段拉到一定长度。利用这种布置，任一夹紧设备经历较长距离以便接近下一条带部段所需的时间不会影响到铺设机I的生产率。提议与线性致动器4、5的速度和加速度能力的当前可实现的增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的总过程时间减少。
[0035]参考图1至图5，下文是该系统的详细描述:
[0036]铺设机I被配置成具有安装在主要结构一端处的材料馈送单元2和安装在相对端处的另一材料馈送单元3。条带夹紧机构8安装到线性致动器4，并且牵拉来自材料馈送单元2的条带部段，这些条带部段由切割组件6切成一定长度并且沿导轨10定位。另一条带夹紧机构9安装到线性致动器5并且牵拉来自材料馈送单元3的条带部段，这些条带部段由切割组件7切成一定长度并且沿导轨10定位。条带附连单元12安装到主要结构，并且向上和向下移动以将条带放置到运动台11的工作表面上。运动台11能根据需要移动以使得条带部段能放置于所希望的位置和取向。
[0037]该系统如下操作:
[0038].材料馈送单元2将条带材料馈送到超过切割组件6 —预定距离
[0039].夹紧机构8被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0040]?线性致动器4使夹紧机构8沿朝向材料馈送单元3的方向移动一预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0041].切割组件6被致动以切断来自材料馈送单元2上的材料卷轴的条带部段的端部
[0042]?线性致动器4继续使夹紧机构8沿朝向材料馈送单元3的方向移动，直到该条带部段定位于导轨10中所希望的位置
[0043].与由材料馈送单元2供给的条带部段定位于导轨10中同时:
[0044]-运动台11移动就位以接纳条带段
[0045]-材料馈送单元3将条带材料进给到超过切割组件7—预定距离
[0046]?在将由材料馈送单元2供给的条带部段放置于处理表面并且由条带附连单元12附连就位之后，线性致动器4将夹紧机构8移回到与切割组件6相邻的位置
[0047]?与夹紧机构8移动回到其邻近切割组件6的位置同时，夹紧机构9被致动并且抓住由材料馈送单元3所供给的下一条带部段的前边缘，
[0048]?线性致动器5使夹紧机构9沿朝向材料馈送单元2的方向移动一预定距离，该预定距离对应于下一条带部段的所希望的长度
[0049].切割组件7被致动切断来自材料馈送单元3上的材料卷轴的条带部段的端部
[0050]?线性致动器5继续使夹紧机构9沿朝向材料馈送单元2的方向移动，直到该条带部段定位于导轨10中所希望的位置
[0051].与由材料馈送单元3供给的条带部段定位于导轨10中同时:
[0052]-运动台11移动就位以接纳条带段
[0053]-材料馈送单元3将条带材料再次馈送到超过切割组件7—预定距离
[0054]?在将由材料馈送单元3供给的条带部段放置于处理表面并且由条带附连单元12附连就位之后，线性致动器5将夹紧机构8移动回到邻近切割组件7的位置
[0055]?与夹紧机构8移动回到其邻近切割组件6的位置同时，夹紧机构9再次被致动并且抓住由材料馈送单元3所供给的下一条带部段的前边缘。
[0056]重复前述事件顺序，其中夹紧机构8和9分别交替牵拉和放置由材料馈送单元2和3所供给的条带部段。
[0057]除了上文所描述的简单往复模式之外，对于条带部段的长度很短并且从铺设机I的相对侧供给条带部段可能比再次利用同一材料馈送单元2、3更耗时的有些情况下，该系统能替代地以“智能”方式来操作。算法确定哪个夹紧机构8、9处于以最少量时间来牵拉和放置下一条带部段的位置，以优化铺设过程的效率。
[0058]设想到上文所描述的系统的替代实施例，其中:材料馈送单元2、3、切割机构和引导件可以位于与条带附连单元12偏置的位置，而不是与之对齐。这种配置将提供邻近条带附连单元12并且平行于条带附连单元12的无阻碍路径，每个条带夹紧机构8、9能沿着这个无阻碍路径来牵拉下一段到一定长度并且定位它，这与当前段在工作表面上附连就位同时进行。
[0059]一旦条带附连单元12已将该段附连就位并且完全缩回，额外机构将使保持下一段的引导件旋转或平移到条带附连单元12下方的位置。引导件和条带附连单元12然后再次向下前进，以将新一段放置到工作表面上并且以常用方式将它附连就位。
[0060]替代系统将以与先前所描述的系统的方式几乎相同的方式操作，但能在牵拉下一段并且将下一段放置于引导件中之前通过解除夹紧机构8、9必须等待直到条带附连单元12完全缩回的约束而提供更快循环时间的可能性。
[0061]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0062].可以减少将条带夹紧机构8、9定位成用于下一条带部段所需的距离和因此非生产时间，从而在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0063].双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴所耗费的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2、3之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一材料馈送单元2、3。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0064]双铺设头和单运动台
[0065]用来牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器上。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿着一组导轨将它拉到所希望的长度，由用于正制造的特定部件的铺设程序决定所希望的长度。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0066]对于铺设机I的总生产率具有较大影响的另一因素是用来将每个条带部段在正生产的部件上附连就位的子系统的速度。将一个热塑性复合条带的一个部段熔合到另一个上所需的时间非常接近固定常数，仅有的变化取决于条带厚度和树脂组分。因此，完成附连过程所需的时间的任何可能减少必须由使附连子系统前移到与条带部段接触并且然后使之缩回到原始位置所需的运动顺序来实现。
[0067]如在用于牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的情况下，运动机构的速度和加速度的较大规模的增加实际上不能实现的，这归因于先前提到的相同因素:摩擦、包装限制和系统以及其相关联器具的质 量。
[0068]在替代实施例中(参看图6)，通过配置具有双铺设头组件的铺设机I而解决了上文所描述的局限性，双铺设头组件被布置成能由单个运动台接近。铺设头彼此独立并且各被配置成具有专用的材料馈送单元17、18、切割组件19、20、夹紧机构21、23和相关联的线性致动器23、24、材料导轨25、26和条带附连单元15、16。
[0069]利用上文所描述的配置，条带部段可以被牵拉到一定长度，定位于导轨25中并且由第一铺设头附连于部件上的适当位置，这与下一条带部段被牵拉到一定长度并且定位于第二铺设头上的导轨26中同时进行。一旦第一条带部段由第一铺设头附连就位，运动台14使部件穿梭往返到第二铺设头，在那时，准备好下一条带部段并且定位成附连到部件上。因此，该运动台14在两个铺设头之间恒定地穿梭往返，以接纳每个新条带部段而无须在夹紧机构21、22完成其将条带部段牵拉到一长度并且将其定位于导轨25、26中的任务时空闲地放置。
[0070]利用这种布置，夹紧设备经过较长距离以便接近下一条带部段所需的时间或者条带附连系统缩回所需的时间都不会显著地影响铺设机I的生产率。提出了与用来定位夹紧机构21、22或者条带附连单元15、16的线性致动器23、24的速度和加速度能力的当前可实现增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的减少。
[0071]参考图6至图11，以下为系统的详细描述:
[0072]铺设机11被配置成具有第一铺设头单元29、第二铺设头单元30和运动台单元14。第一铺设头单元29包括材料馈送单元17、切割组件19、条带附连单元15、夹紧机构21、线性致动器23和材料导轨25。
[0073]第二铺设头单元30包括材料馈送单元18、切割组件20、条带附连单元16、夹紧机构22、线性致动器24和材料导轨26。
[0074]运动台14能绕中心轴线旋转并且也能沿直线滑轨平移足够的行进距离，以定位于其处理表面上的任何位置，以使得条带部段能由第一铺设头单元29或第二铺设头单元30放置于所希望的位置和取向。
[0075]该系统如下操作:
[0076].材料馈送单元17将条带材料馈送到超过切割组件19 一预定距离
[0077].夹紧机构21被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0078].线性致动器23沿远离切割组件19的方向移动夹紧机构21 —预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0079].切割组件19被再次致动以切断来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段的端部
[0080].线性致动器23沿远离切割组件19的方向继续移动夹紧机构21，直到条带部段定位于导轨25中所希望的位置
[0081]?与夹紧机构21将来自材料馈送单元17的条带部段定位于导轨25中所希望的位置同时:
[0082]-运动台14运动到位于第一铺设头单元29下方的位置27
[0083]-在第二铺设头单元30上的材料馈送单元18将条带材料进给到超过切割组件7
一预定距离
[0084]-夹紧机构22被致动，且抓住来自材料馈送单元18的条带部段的前边缘
[0085].将来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段放置于运动台14的处理表面上，并且条带附连单元15向下前进，以接触条带并且将它在正生产的部件上附连到位
[0086].与将来自材料馈送单元17的条带部段附连就位同时进行:
[0087]-线性致动器24沿远离切割组件20的方向移动夹紧机构22—预定距离，预定距离对应于下一条带部段的所希望的长度
[0088]-切割组件20被再次致动以切断来自材料馈送单元18上的材料卷轴的条带部段的端部
[0089].在由材料馈送单元17供给的条带部段附连就位之后:
[0090]-随着线性致动器23将夹紧机构21移动回到邻近切割组件19的位置，条带附连单元15同时缩回，
[0091]-运动台14穿梭到位于第二铺设头单元30下方的位置28
[0092].与运动台14移动到位置28同时进行:
[0093]-线性致动器24继续沿远离切割组件20的方向移动夹紧机构22，直到条带部段定位于导轨26中所希望的位置
[0094].在运动台14处于位置28的情况下，将来自材料馈送单元18上的材料卷轴的条带部段放置于运动台14的处理表面上，并且条带附连单元16向下前进，以接触条带，并且将条带在正生产的部件上附连到位
[0095].与来自材料馈送单元18的条带部段附连就位同时进行:
[0096]-线性致动器23再次沿远离切割组件19的方向移动一预定距离，预定距离对应于下一条带部段所希望的长度
[0097]-再次致动切割组件19，以切断来自材料馈送单元17上的材料卷轴的条带部段的端部
[0098].在由材料馈送单元18供给的条带部段附连就位之后:
[0099]-随着线性致动器24将夹紧机构22移动回到邻近切割组件20的位置，条带附连单元16同时缩回
[0100]-运动台14穿梭返回到第一铺设头单元29下方的位置27
[0101].与运动台14运动回到位置27同时进行:
[0102]-线性致动器23继续使夹紧机构21沿远离切割组件19的方向移动，直到条带部段定位于导轨25中所希望的位置。
[0103]继续重复前述事件顺序，其中第一铺设头单元29和第二铺设头单元30分别交替牵拉、放置和附连条带部段到运动台14的处理表面上。
[0104]设想到上文所描述的系统的替代实施例，其中:每个铺设头上的材料馈送单元17、18、切割机构和引导件可以位于与其相应的条带附连单元12偏置的位置，而不是与之对齐。这种配置将提供邻近每个条带附连单元15、16并且平行于每个条带附连单元15、16的无阻碍路径，每个条带夹紧机构21、22能沿着这个无阻碍路径来将下一段拉到一定长度并且定位下一段，这与当前段在工具表面上附连就位同时进行。
[0105]一旦条带附连单元15、16将该段附连就位并且完全缩回，额外机构将保持下一段的引导件旋转或平移到条带附连单元15、16下方的位置。引导件和条带附连单元15、16然后再次向下前进，以将新一段放置到工作表面上并且以常用方式将它附连就位。
[0106]替代系统将以与先前所描述的系统的方式几乎相同的方式操作，但能在牵拉下一段并且将下一段放置于引导件中之前通过解除夹紧机构必须等待直到条带附连单元完全缩回的约束而提供更快循环时间的可能性。
[0107]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0108].可以从生产循环时间去除定位条带夹紧机构21、22以用于下一条带部段所需的非生产时间，从而在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0109]?可以从生产循环时间去除将条带附连单元15、16远离运动台14的处理表面缩回所需的非生产时间，也在制造较大批部件的过程中实现显著节省。
[0110]?双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴失去的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2、3之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一铺设头单元29、30。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0111]双侧夹紧器
[0112]用来牵拉条带部段到一定长度并且将其相对于处理表面定位的子系统的速度对于铺设机的总生产率具有显著影响。通常，这种系统被配置成具有夹紧设备，夹紧设备附连到线性致动器。夹紧设备抓住条带部段的前边缘并且沿着一组导轨牵拉它到所希望的长度，由用于正制造的特定部件的铺设程序决定所希望的长度。不利的是，线性致动器的最大可获得的速度和加速度具有由于若干因素组合而造成的实际局限性，这些因素包括摩擦、包装限制和夹紧器和其相关联器具的质量。另外，夹紧设备能施加到条带上的最大可获得的力将决定其能可靠地牵拉条带而不出现打滑的最大加速率。
[0113]在一实施例中(参看图12)，通过将铺设机I ’配置成具有双材料馈送单元2 ’，3 ’和双切割组件6’、7’而解决了上述局限性。一个材料馈送单元2’，3’和一个切割组件6’，7’位于铺设机I’中材料导轨10’的每一端处。此外，该夹紧设备配备有背靠背的双夹紧机构。另外，线性致动器32具有足够的行进距离以允许一个夹紧机构8’接近从位于铺设机I’ 一端处的材料馈送单元2’供给的材料并且另一夹紧机构9’接近从位于铺设机I’的相对端处的材料馈送单元3’供给的材料。
[0114]利用上文所描述的配置，在夹紧设备牵拉条带部段到一定长度并且将其定位于导轨10’中后，其已经很接近将下一条带部段从铺设机I’的相对端拉出的位置。这种布置排除了夹紧设备经过较长距离来接近下一条带部段的需要。提议与线性致动器的速度和加速度能力的当前可实现的增加所提供的总过程时间相比，这种配置可能提供更显著的总过程时间减少。
[0115]参考图12至图15，下面是系统的详细描述。
[0116]铺设机I’被配置成具有安装在主要结构一端处的材料馈送单元2’和安装在相对端处的另一材料馈送单元3’。条带夹紧组件4’沿着导轨10’牵拉条带部段到所希望的长度。条带夹紧组件4’包括用于抓住从材料馈送单元2’供给的条带部段的夹紧器V和用于抓住从材料馈送单元3’供给的条带部段的夹紧器8，。
[0117]条带夹紧组件4’由线性致动器9’沿着导轨10’移动。从材料馈送单元2’供给的条带部段由切割组件5’切成一定长度，并且从材料馈送单元3’供给的条带部段由切割组件6’切成一定长度。条带附连单元12’安装到主要结构，并且向上和向下移动以将条带放置到运动台11’的工作表面上。 运动台11’能根据需要移动使得条带部段能放置于所希望的位置和取向。
[0118]该系统如下操作
[0119].材料馈送单元2’将条带材料馈送到超过切割组件5’ 一预定距离
[0120].在夹紧组件4’上的夹紧器V被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0121].线性致动器9’使夹紧组件4’沿朝向材料馈送单元3’的方向运动一预定距离，该预定距离对应于条带部段所希望的长度
[0122]?切割组件5’被致动，以切断来自材料馈送单元2’上的材料卷轴的条带部段的端部
[0123].线性致动器9’使夹紧组件4’沿朝向材料馈送单元3’的方向继续运动，直到条带部段定位于导轨10'中所希望的位置
[0124].与由材料馈送单元2’供给的条带部段定位于导轨10'中同时进行:
[0125]-运动台11’移动就位以接纳条带段
[0126].在条带部段放置到处理表面上并且由条带附连单元12’附连就位后:
[0127]-材料馈送单元3’将条带材料进给到超过切割组件6’一预定距离
[0128]-线性致动器9’将夹紧组件4’移动其余距离，以将它定位成接近由材料馈送单元3’所供给的材料
[0129].在夹紧组件4’上的夹紧器8’被致动并且抓住条带部段的前边缘
[0130].线性致动器9’沿往回朝向材料馈送单元2’的方向移动夹紧组件4’ 一预定距离，预定距离对应于下一条带部段所希望的长度
[0131]?切割组件6’被致动，以切断来自材料馈送单元3’上的材料卷轴的条带部段的端部
[0132].线性致动器9’沿朝向材料馈送单元2’的方向继续移动夹紧机构4’，直到条带部段定位于导轨10’中所希望的位置
[0133].与由材料馈送单元3’供给的条带部段定位于导轨10’中同时:
[0134]-运动台11’移动就位，以接纳条带段
[0135].在条带部段放置到处理表面上并且由条带附连单元12’附连就位后:
[0136]-材料馈送单元2’再次将条带材料进给到超过切割组件5’一预定距离
[0137]-线性致动器9使夹紧组件4’运动其余距离，以将其放置到接近由材料馈送单元2’供给的材料
[0138]重复前述事件顺序，其中线性致动器9’在每个条带部段放置后反向，并且夹紧器V和8’分别交替牵拉和放置由材料馈送单元2’和3’所供给的条带部段。
[0139]除了上文所描述的简单往复模式之外，对于其中条带部段的长度很短并且将夹紧组件移动到相对侧可能比再次返回到同一材料馈送单元2’、3’更耗时的有些情况下，该系统能替代地以“智能”方式来操作。算法确定哪个材料馈送单元2’、3’更靠近夹紧组件，以使到达材料馈送单元2’、3’所需的经过时间最短。
[0140]利用上文所描述的操作配置，可以实现以下益处:
[0141]可以减少将条带夹紧机构8’，9’定位成用于下一条带部段所需的距离和因此非生产时间，在制造较大批部件的过程中实现显著节省
[0142]双材料供给源可以减少补充用过的材料卷轴失去的时间量。当材料卷轴变得在材料馈送单元2’，3’之一上用尽时，该系统被编程为暂时仅使用另一材料馈送单元2’，3’。因此，用尽的卷轴可以被安全地替换而无需中断生产。
[0143]出于说明和描述目的给出前述实施例的公开。其预期不是详尽的或者限制其它实施例为所公开的精确形式。考虑到上述公开，对于本文所描述的实施例的许多变化和修改对于本领域技术人员显而易见。实施例的范围将仅由权利要求和其等效物限定。
[0144]另外，在描述本发明实施例的代表性实施例时，说明书将本发明实施例的方法和/或过程表示为步骤的特定顺序。然而，在方法或过程并不依赖本文所陈述的特定步骤次序的情况下，方法或过程不应限于所描述的特定步骤顺序。本领域普通技术人员将意识到其它步骤顺序也是可能的。因此，在说明书中陈述的特定步骤次序不应被理解为限制权利要求。此外，针对本发明实施例的方法和/或过程的权利要求不应限于其步骤以所写的次序执行，并且本领域技术人员能易于认识到顺序可以改变并且仍在本发明实施例的精神和范围内。
[0145]示例性实施例提供用于提高自动铺设系统的铺设速率的系统和方法。示例性实施可以特别地应用于在2012年7月25日提交的美国专利申请13/557,621中的方法和系统，该专利申请以全文引用的方式并入到本文中。
[0146]在阅读了下文的附图和详细描述之后，示例性实施例的其它系统、方法、特征和优点将对于相关领域的技术人员显然或者易于推断出来。预期所有这样的额外系统、方法、特征和优点并入于本描述和本
【发明内容】
中，作为示例性实施例的有效范围的部分并且受到专利权利要求保护。
[0147]附图标记列表:P0164W0
[0148]I; I，铺设机
[0149]2,2’材料馈送单元
[0150]3,3’材料馈送单元
[0151]4线性致动器
[0152]5线性致动器
[0153]6 ;6’切割组件
[0154]7 -X切割组件
[0155]8，8’夹紧机构
[0156]9，9’夹紧机构
[0157]10; 10’ 导轨
[0158]运动台
[0159]12; 12’条带附连单元
[0160]13
[0161]14运动台
[0162]15条带附连单元
[0163]16条带附连单元
[0164]17材料馈送单元
[0165]18材料馈送单元
[0166]19切割组件
[0167]20切割组件
[0168]21夹紧机构
[0169]22夹紧机构
[0170]23线性致动器
[0171]24线性致动器
[0172]25导轨
[0173]26导轨
[0174]27位置
[0175]28位置
[0176]29铺设头单元
[0177]30铺设头单元
[0178]31条带夹紧结构
[0179]32线性致动器
【主权项】
1.一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的方法，包括: 使用第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)将条带材料供给到超过第一切割组件(6 ;19 ;6’)一预定距离； 使用第一夹紧装置抓住来自所述第一材料馈送单元(2;17;2’)的条带部段的前边缘； 使所述第一夹紧装置沿远离所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离； 使用所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)切断来自所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)的所述条带部段的端部； 使所述第一夹紧装置沿远离所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的方向进一步移动，直到所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中所希望的位点； 运动台(11;14;11’)首次运动到位，以接纳所述条带段； 将由所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11 ;14 ;11’)的处理表面上，并且利用所述第一条带附连单元(12 ;15 ;12’)来附连它；以及将所述第一夹紧装置移回到邻近所述第一切割组件(6 ;19 ;6’)的位置； 其特征在于，所述方法还包括: 使用第二材料馈送单元(3 ；18 ;3’)将条带材料供给到超过第二切割组件(7 ；20 ;7’)一预定距离； 使用第二夹紧装置抓住自所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的条带部段的前边缘；使所述第二夹紧装置沿远离所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离； 使用所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)切断来自所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的所述条带部段的端部； 使所述第二夹紧装置沿远离所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的方向进一步移动，直到所述条带部段定位于导轨(10 ;26 ;10’)中所希望的位点； 运动台(11 ;14;11’)第二次运动到位，以接纳所述条带段； 将由所述第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11 ;的处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12;15;12’)或第二条带附连单元(12 ；16 ;12’)来附连它；以及 将所述第二夹紧装置移回到邻近所述第二切割组件(7 ;20 ;7’)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述运动台(11;11’)到接纳所述条带段的首次运动与将所述第一材料馈送单元(2，2’)供给的条带部段定位于导轨(10 ;10’)中同时执行；以及 所述运动台(11 ;11’)到接纳所述条带段的第二次运动与将由所述第二材料驱动/引导单元(3 ;3’)供给的条带部段定位于导轨(10 ;10’)中同时执行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(8)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(4)上；以及 所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(9)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(5)上；以及 使用所述第二材料馈送单元(3)将条带材料供给到超过所述第二切割组件(7) —预定距离与将所述第一材料馈送单元(2)供给的条带部段定位于所述导轨(10)中同时执行；以及 使用所述第一材料馈送单元(2)将条带材料供给到超过所述第一切割组件(6) —预定距离与将所述第二材料馈送单元(3)供给的条带部段定位于所述导轨(10)中同时执行。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别由安装 于第一线性致动器(32)上的条带夹紧结构(31)的第一夹紧机构(8’)和第二夹紧机构(9’)来形成所述第一夹紧装置和第二夹紧装置，其中 所述第一线性致动器(32)具有允许所述第一夹紧机构(8’)抓住由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料且允许所述第二夹紧机构(9’)抓住由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的运动范围；以及 在将所述第一材料馈送单元(2’)提供的所述条带部段放置于所述运动台(11’)的处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12’)附连之后，执行使用所述第二材料馈送单元(3’)将所述条带材料供给到超过所述第二切割组件(7’)一预定距离，并且所述线性致动器(32)将所述条带夹紧结构(31)移动经过其余距离，以将它放置在接近由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的位置；以及 在将所述第二材料馈送单元(3’)提供的所述条带部段放置于所述处理表面上并且利用所述第一条带附连单元(12’)附连之后，执行使用所述第一材料馈送单元(2’)将所述条带材料供给到超过所述第一切割组件(6’)一预定距离，并且所述线性致动器(32)将所述条带夹紧结构(31)移动经过其余距离，以将它放置在接近由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料的位置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(21)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(23)上；以及 所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(22)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(24)上；以及 所述第一材料馈送单元(17)、所述第一夹紧机构(21)、所述第一线性致动器(23)、所述第一切割组件(19)、用于材料的导轨(25)以及第一条带附连单元(15)包括于第一铺设头单兀(29)中； 所述第二材料馈送单元(18)、所述第二夹紧机构(22)、所述第二线性致动器(24)、所述第二切割组件(20)、用于所述材料的导轨(26)以及第二条带附连单元(16)包括于第二铺设头单元(30)中； 所述第一铺设头单元(29)和所述第二铺设头单元(30)被配置成在所述运动台(14)的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替；以及 与所述第一材料馈送单元(17)将所述条带部段定位于所述导轨(25)中同时， 执行所述运动台(14)首次运动到位，以在所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27)接纳条带段， 使用所述第二材料馈送单元(18)将条带材料供给到超过所述第二切割组件(20) —预定距离；以及 使用所述第二夹紧机构(22)抓住来自所述第二材料馈送单元(18)的条带部段的前边缘； 在由所述第一条带附连单元(15)附连由所述第一材料馈送单元(17)提供的所述条带部段期间， 执行使用所述第二夹紧机构(22)抓住来自所述第二材料馈送单元(18)的条带部段的前边缘； 使所述夹紧机构(22)沿远离所述第二切割组件(20)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离；以及 使用所述第二切割组件(20)切断来自所述第二材料馈送单元(18)的所述条带部段的端部；以及 在由所述第二条带附连单元(16)附连由所述第二材料馈送单元(18)提供的所述条带部段期间， 执行使所述第一夹紧机构(22)沿远离所述第一切割组件(19)的方向移动对应于所述条带部段的所希望的长度的距离；以及 使用所述切割组件(19)切断来自所述第一材料馈送单元(17)的所述条带部段的端部。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在由所述第一条带附连单元(15)附连由所述第一材料馈送单元(17)提供的所述条带部段期间， 所述第一条带附连单元(15)缩回，同时执行所述第一夹紧机构(21)回到邻近所述第一切割组件(19)的位置的移动；以及 所述运动台(14)返回到所述第二铺设头单元(30)下方的位置(28); 在所述运动台(14)运动到所述第二铺设头单元(30)下方的位置(28)时，执行所述夹紧机构(22)沿远离所述第一切割组件(20)的方向的进一步移动，直到所述条带部段定位于所述导轨(26)中所希望的位点； 在由所述第二条带附连单元(16)附连由所述第二材料馈送单元(18)提供的所述条带部段之后， 所述第二条带附连单元(16)缩回，同时执行所述第二夹紧机构(22)回到邻近所述第二切割组件(20)的位置的移动；以及 所述运动台(14)返回到所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27);以及在所述运动台(14)运动到所述第一铺设头单元(29)下方的位置(27)时，执行所述第一夹紧机构(21)沿远离所述第一切割组件(19)的方向的进一步移动，直到所述条带部段定位于所述导轨(25)中所希望的位点。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置分别交替地牵拉由所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)或所述第二材料馈送单元(3;18;3’)提供的条带部段。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过算法来确定所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置中的哪一个在最短时间处于牵拉和放置下一条带部段的位置。9.一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机(I ;1’)，包括: 用于供给条带材料的第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)； 第一夹紧装置，所述第一夹紧装置用于牵拉自所述第一材料馈送单元(2 ;17 ;2’)的条带部段，并且用于将所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中； 第一切割组件(6 ;19 ;6’)，所述第一切割组件用于将来自所述第一材料馈送单元(2 ;17;2’)的所述条带部段切成一长度； 运动台(11 ;14 ；1Γ );以及 至少一个条带附连单元(12 ;15 ;12’)，所述至少一个条带附连单元用于放置于运动台的处理表面上并且用于附连所述条带部段； 其特征在于，所述铺设机(I ;1’)还包括: 用于供给条带材料的第二材料馈送单元(3 ;18 ;3’)； 第二夹紧装置，所述第二夹紧装置用于牵拉来自所述第一材料馈送单元(3 ;18 ;3’)的条带部段，并且用于将所述条带部段定位于导轨(10 ;25 ;10’)中； 第二切割组件(7 ;20 ;7’)，所述第二切割组件用于将来自所述第一材料馈送单元(3 ;18;3’)的所述条带部段切成一长度。10.根据权利要求9所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述第一夹紧装置由第一夹紧机构(8 ;21)形成，所述第一夹紧机构安装于第一线性致动器(4 ;23)上；并且所述第二夹紧装置由第二夹紧机构(9 ;22)形成，所述第二夹紧机构安装于第二线性致动器(5 ;24)上。11.根据权利要求9至10中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述第一材料馈送单元(2 ;2’)安装于所述铺设机(I ;1’)的主要结构的一侧上，并且所述第二材料馈送单元(3 ;3’)安装于相对侧上。12.根据权利要求9至11中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，所述材料馈送单元、切割组件和导轨布置在相对于所述条带附连单元偏移的位置， 并且其中设置使保持下一部段的所述导轨旋转或移位到位于所述条带附连单元下方的位置的机构。13.根据权利要求10至12中任一项所述的铺设机(I;1’)，其特征在于， 所述第一材料馈送单元(17)、所述第一夹紧机构(21)、所述第一线性致动器(23)、所述第一切割组件(19)、用于材料的导轨(25)以及第一条带附连单元(15)包括于第一铺设头单兀(29)中； 所述第二材料馈送单元(18)、所述第二夹紧机构(22)、所述第二线性致动器(24)、所述第二切割组件(20)、用于材料的导轨(25)以及第二条带附连单元(16)包括于第二铺设头单元(30)中，并且 所述第一铺设头单元(29)和所述第二铺设头单元(30)被配置成在所述运动台(14)的处理表面上牵拉、放置和附连条带部段期间交替。14.根据权利要求9所述的铺设机(I;1’)，其特征在于，分别由安装于线性致动器(32)上的条带夹紧结构(31)的第一夹紧机构(8’)和第二夹紧机构(9’)来形成所述第一夹紧装置和第二夹紧装置，其中 所述线性致动器(32)具有允许所述第一夹紧机构(8’)抓住由所述第一材料馈送单元(2’)提供的材料且允许所述第二夹紧机构(9’)抓住由所述第二材料馈送单元(3’)提供的材料的运动范围。15.根据权利要求9至14中任一项所述的铺设机(I ;1，)，其特征在于，所述铺设机α.1’)被配置成执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
【专利摘要】一种在待生产的部件上铺设并且附连条带部段的铺设机，包括：第一材料馈送单元(2)，其用于供给条带材料；第一夹紧装置，其用于牵引来自第一材料馈送单元的条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；第一切割组件(6)，第一切割组件将自第一材料馈送单元的条带部段切割到一定长度；运动台；以及至少一个条带附连单元，至少一个条带附连单元用于放置于运动台的处理表面上并且用于附连条带部段。铺设机的特征在于还包括：第二材料馈送单元(3)，第二材料馈送单元用于供给条带材料；第二夹紧装置，第二夹紧装置用于从第一材料馈送单元牵引条带部段并且用于将条带部段定位于导轨中；以及第二切割组件(7)，第二切割组件用于将来自第一材料馈送单元切割的条带部段切割到特定长度。
【IPC分类】B29C70/38
【公开号】CN104903079
【申请号】CN201380062850
【发明人】R·E·伯格曼, D·伊万斯, C·麦克拉德
【申请人】迪芬巴赫机械工程有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月1日
【公告号】CA2892423A1, EP2925509A1, US20150306826, WO2014083196A1, WO2014083196A9
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