Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий из полимерных композиционных материалов

Полезная модель относится к выкладочным головкам для автоматизированной выкладки изделий из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий сложной формы для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики. Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов включает приводной ролик 1 ленты препрега 2, прижимной ролик 3, тормозное устройство 4, уплотняющий ролик 5, деформирующий ролик 6, механизм резки ленты 7, инфракрасный нагреватель (не показан), направляющий желоб 8 для защитной пленки 9. Указанные устройства расположены в корпусе выкладочной головки и связаны между собой последовательностью прохождения ленты препрега. Деформирующий ролик выполнен в виде герметичного узла с оболочкой 10 и наполнителем 11, который расположен между валом 12 и оболочкой. На функциональной поверхности деформирующего ролика выполнен рельеф, причем высота выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0,30,5 от толщины S выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа R составляет 23 от толщины S выкладываемого материала. При реализации полезной модели обеспечивается возможность послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокие прочностные свойства.

Полезная модель относится к выкладочным головкам для автоматизированной выкладки изделий из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий сложной формы для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.

Из уровня техники известна выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной и уплотняющий ролики, установленные на соответствующих валах. Уплотняющий ролик выполнен в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку с наполнителем, расположенным между валом и оболочкой, функционально являющимся дополнительным уплотняющим средством. При этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя используют вязкий термостойкий гель (Патент РФ 125127, В29С 43/00, 2012 г.).

Достигаемый устройством технический результат заключается в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих одинарную и двойную кривизну поверхности.

К недостаткам известного устройства, следует отнести невысокую прочность слоев на сдвиг относительно друг друга у композиционных изделий, получаемых последовательной выкладкой ленты препрега на поверхность формы.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути является выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, которая согласно полезной модели, дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, выполненным конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и установленным в зоне последнего с возможностью воздействия на композиционный материал, при этом функциональная поверхность деформирующего ролика выполнена с выпукло-вогнутым рельефом (решение о выдаче патента на полезную модель от 31.05.2012 г.по заявке 2012122499/05(034167).

Достигаемый устройством технический результат заключается в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокую прочность на сдвиг. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией выкладочной головки, которая дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, имеющим на функциональной поверхности выпукло-вогнутый рельеф, который, воздействуя на ленту препрега, деформирует ее таким образом, что выпукло-вогнутый рельеф воспроизводится в объеме выкладываемого изделия. Последовательно выкладываемые ленты препрега входят выпукло-вогнутыми участками друг в друга, создавая при этом у изделий высокую прочность на сдвиг.

К недостаткам известного устройства следует отнести возможность разрушения волокон препрега и нарушения сплошности препрега при некоторых значениях высоты и радиуса выступов рельефа деформирующего ролика и толщины выкладываемого материала, превышающих критические соотношения для заданной толщины материала. Следствием чего, является снижение прочностных свойств получаемых изделий. Для достижения поставленного технического результата выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, подпружиненный деформирующий ролик, выполненный конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и имеющий выпукло-вогнутый рельеф функциональной поверхности, согласно полезной модели, высота выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0,30,5 от толщины 8 выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа К составляет 23 от толщины 8 выкладываемого материала.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 схематично представлена выкладочная головка;

- на фиг.2 - схема выкладки изделия.

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов включает приводной ролик 1 ленты препрега 2, прижимной ролик 3, тормозное устройство 4, уплотняющий ролик 5, деформирующий ролик 6, механизм 7 резки ленты, инфракрасный нагреватель (не показан), направляющий желоб 8 для защитной пленки 9. Указанные устройства расположены в корпусе выкладочной головки и связаны между собой последовательностью прохождения ленты препрега. Деформирующий ролик 6 выполнен в виде герметичного узла с оболочкой 10 и наполнителем 11, который расположен между валом 12 и оболочкой 10. На функциональной поверхности деформирующего ролика 6 выполнен рельеф, причем высота выпукло-вогнутого рельефа Ь составляет 0,30,5 от толщины 8 выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа R составляет 23 от толщины S выкладываемого материала.

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки предназначена для послойного изготовления изделий из полимерных композиционных материалов путем нанесения и уплотнения на поверхности формы ленты клеевого препрега. Клеевой препрег представляет собой композиционный материал, в котором волокнистый или тканевый наполнитель пропитан полимерным связующим, и находится в неотвержденном состоянии. К выкладочной головке препрег поступает из шпулярника (не показан), в котором он намотан на шпулю в виде рулона. Для предотвращения слипания ленты в рулоне, она покрыта антиадгезионной защитной пленкой. Лента препрега 2 сматывается со шпули устройством подачи препрега, которое состоит из приводного ролика 1 и прижимного ролика 3. Тормозное устройство 4 создает необходимое натяжение ленты. Для подачи ленты препрега приводному ролику 1 сообщают вращательное движение, а прижимной ролик 3 перемещается пневмоцилиндром до контакта с лентой. Приводной и прижимной ролики создают необходимое тяговое усилие для подачи ленты к уплотняющему ролику 5. и далее к деформирующему ролику 6, расположенному в зоне действия уплотняющего ролика 5. Деформирующий ролик 6 выполнен подпружиненным. Лента препрега, уплотняющий и деформирующий ролики нагреваются инфракрасным нагревателем (не показан). Нагрев ленты в процессе выкладки переводит связующее в вязкотекучее состояние с последующей полимеризацией и отверждением изделия. Механизм 7 резки осуществляет отрезку ленты необходимой длины с учетом траектории и величины хода выкладочной головки. По желобу 8 от ленты отводится антиадгезионная защитная пленка 9, которая наматывается на приемную шпулю для защитной пленки. Механизм сматывания защитной пленки условно не показан.

Деформирующий ролик 6 выполнен конструктивно идентичным уплотняющему ролику 5 в виде герметичного узла с оболочкой 10 и наполнителем 11, функционально являющимся дополнительным уплотняющим средством. При этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя использован термостойкий гель, который расположен между валом 12 и оболочкой 10. Термостойкая силиконовая резина обладает хорошими антиадгезионными свойствами и не схватывается с материалом связующего. Укладка препрега производится за счет сцепления лент препрега с поверхностью формы и между собой. Функциональная поверхность деформирующего ролика 6 имеет выпукло-вогнутый рельеф, причем высота выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0,30,5 от толщины S выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа R составляет 23 от толщины S выкладываемого материала.

Выпукло-вогнутый рельеф воздействует на ленту препрега и деформирует ее таким образом, что выпукло-вогнутый рельеф воспроизводится в объеме выкладываемого изделия. Последовательно выкладываемые ленты препрега входят выпукло-вогнутыми участками друг в друга, создавая при этом высокую прочность на сдвиг у изделий, поскольку относительное скольжение слоев препрега становится невозможным. Соотношение размеров выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0.30,5 от толщины S выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа Я составляет 23 от толщины S выкладываемого материала. При этом соотношении размеров рельефа не происходит разрушения волокон препрега и нарушения сплошности препрега. Получаемые изделия имеют высокие прочностные свойства.

Техническая задача состоит в обеспечении возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокие прочностные свойства. Выполнение этой задачи обеспечивается конструкцией выкладочной головки, которая дополнительно снабжена подпружиненным деформирующим роликом, выполненным конструктивно идентичным уплотняющему ролику, и установленным в зоне последнего. Функциональная поверхность деформирующего ролика имеет выпукло-вогнутый рельеф, причем высота выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0,30,5 от толщины S выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа R составляет 23 от толщины S выкладываемого материала. При таком соотношении размеров рельефа не происходит нарушений сплошности препрега и получаемые изделия имеют высокие прочностные свойства.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - обеспечение возможности послойной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокие прочностные свойства.

Анализ заявленной полезной модели на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата -обеспечения возможности выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, имеющих высокие прочностные свойства.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, и может быть использована для получения изделий, имеющих сложную форму, для ракетно-космической, авиационной, судостроительной, машиностроительной, строительной промышленности и ветроэнергетики.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Выкладочная головка для автоматизированной выкладки изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, содержащая приводной ролик, нагреватель, механизм резки ленты, прижимной ролик, уплотняющий ролик, выполненный в виде герметичного узла, представляющего собой упругую оболочку из термостойкой силиконовой резины с наполнителем, подпружиненный деформирующий ролик, выполненный конструктивно идентичным уплотняющему ролику и имеющий выпукло-вогнутый рельеф функциональной поверхности, отличающаяся тем, что высота выпукло-вогнутого рельефа h составляет 0,3-0,5 толщины S выкладываемого материала, а радиус закруглений выпукло-вогнутого рельефа R составляет 2-3 толщины S выкладываемого материала.