專利名稱：用于由纖維復(fù)合材料制造二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由纖維復(fù)合材料制造基本上二維拱起的大面積的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)備以及方法，所述設(shè)備包括具有向外拱起的裝配面的裝備裝置，所述裝配面具有用于裝入構(gòu)件組件的容納通道，并且所述裝配面能夠用輔助材料加載，其中，所加載的裝備裝置與與之相應(yīng)地形成的層壓粘合裝置共同作用，以用于在壓力下成形結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本發(fā)明的使用領(lǐng)域特別是涉及飛機(jī)制造工程。特別是具有大容積機(jī)身的客機(jī)或運(yùn)輸機(jī)能夠以殼式結(jié)構(gòu)、特別是半殼式結(jié)構(gòu)制成。在飛機(jī)制造工程中，半殼式結(jié)構(gòu)理解為主要為兩個(gè)殼體的機(jī)身構(gòu)造。結(jié)合在一起，兩個(gè)殼體得出機(jī)身部段的近似于圓形的或橢圓形的橫截面。相繼地用于機(jī)尾、機(jī)身中部和駕駛艙區(qū)段的多個(gè)機(jī)身部段得到整個(gè)飛機(jī)機(jī)身。越來(lái)越多地將適合的纖維復(fù)合材料用于飛機(jī)機(jī)身的制造，所述纖維復(fù)合材料例如是玻璃纖維增強(qiáng)或碳纖維增強(qiáng)的塑料。為了能夠加固機(jī)身并且承受負(fù)載，殼體一般裝備有加固支柱，特別是桁條和隔框。在這里感興趣的制造原理中，基本上二維形成的殼形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在凹粘合模，所謂的層壓粘合裝置(LKV)中通過(guò)如下方式生產(chǎn)，即在此將纖維材料和樹(shù)脂裝入不同的層中并且使其硬化。在此，LKV與裝備裝置(ARV)共同作用，所述裝備裝置用于連同粘貼到層構(gòu)造中的祐1條等的定位一起準(zhǔn)備層構(gòu)造。最后，LKV預(yù)先確定相應(yīng)的外輪廓,并且確保殼形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的光滑的外表面。
背景技術(shù)：
由DE 10331358A1中得知前述類(lèi)型的裝置，所述裝置原則上由LKV和在此相應(yīng)的ARV組成。ARV基本上包括平的基本承載件，在所述基本承載件上，格柵由不同長(zhǎng)度的多個(gè)支撐壁固定，使得所述支撐壁的遠(yuǎn)側(cè)的端部通過(guò)分別在此固定的模塊化的型材部件形成向外拱起的裝配面，其中，空隙用于裝入桁條和具有用于結(jié)構(gòu)組件的輔助材料的其它構(gòu)件組件。在此，拱起的裝配面基本上符合待制造的完整的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)輪廓的凹部。彼此相鄰的模塊化的型材部件之間的間隙分別設(shè)置在桁條位置的下方。在將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的和輔助材料的完整構(gòu)造建立在ARV上之后，將匹配的LKV精確匹配地定位在所述ARV的上方，以用于最終形成結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在制造過(guò)程的開(kāi)始，首先將ARV的裝配面用薄膜加載。用真空加載通過(guò)容納通道形成的空腔，使得薄膜光滑地吸到裝配面上。然后，薄膜的卷筒與真空蒙皮的卷筒耦聯(lián)，使得薄膜卷起，并且使得真空蒙皮開(kāi)卷到拱起的裝配面上，并且保持原樣地拉入桁條的容納通道中。緊接著，將設(shè)有支撐元件的桁條裝入用真空蒙皮加載的容納通道中。隨后在被真空蒙皮加載的容納通道中置入設(shè)有支撐元件的桁條。緊接著，將所有由纖維復(fù)合材料制成的蒙皮層放置到模塊化的型材的和桁條的用真空蒙皮覆蓋的外表面區(qū)域上。在最外側(cè)的蒙皮層上，以優(yōu)化的量涂覆封料，并且緊接著將轉(zhuǎn)動(dòng)180°的LKV精確匹配地放置，環(huán)形的封料密封所述LKV，使得在真空蒙皮和LKV之間產(chǎn)生真空密封的封閉部，以及將真空蒙皮和LKV之間的腔室抽真空。在達(dá)到外蒙皮和LKV之間的預(yù)設(shè)的過(guò)程真空后，停止在通過(guò)空隙形成的空腔中的真空，以及向大氣敞開(kāi)。緊接著，將具有在此在移送ARV之后設(shè)置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的LKV抬起，轉(zhuǎn)動(dòng)180°并且引入隨后的注射過(guò)程和硬化過(guò)程。
在將LKV與ARV分離時(shí)，由于與在內(nèi)側(cè)上縱向延伸的桁條相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相對(duì)于在ARV上的相應(yīng)的容納通道的拱起，出現(xiàn)所謂的側(cè)凹問(wèn)題，所述側(cè)凹問(wèn)題根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拱起度，由于有阻礙的形狀接合，可能會(huì)阻礙脫模。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中提出，將用于桁條的容納通道在ARV方面構(gòu)造成，使得相對(duì)于垂直線不產(chǎn)生側(cè)凹。然而，在此不利的是，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拱起度由于側(cè)凹問(wèn)題而強(qiáng)烈地受脫?？尚行韵拗?。因?yàn)?，由于?cè)凹問(wèn)題，在常規(guī)的ARV中，從特定的殼體拱起起，在將桁條移到位于LKV中的蒙皮上之后，蒙皮不再能夠從LKV中移出，而在此不與桁條相撞。為了解決所述問(wèn)題已經(jīng)嘗試的是，將形成ARV的拱起的裝配面的模塊化的型材的部件在徑向方向上可移動(dòng)地構(gòu)造，以便通過(guò)將放置在側(cè)凹區(qū)域中的模塊化型材移入來(lái)克服在此產(chǎn)生的側(cè)凹。然而，這種技術(shù)上的解決方案導(dǎo)致用于實(shí)現(xiàn)拱起的裝配面的所涉及的各個(gè)模塊化型材的可運(yùn)動(dòng)性的顯著耗費(fèi)，所述模塊化型材通常位于裝配面的邊緣區(qū)域中。因此，本發(fā)明的目的是，提供一種用于制造大面積的基本上二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)備，所述設(shè)備借助于簡(jiǎn)單的技術(shù)上的機(jī)構(gòu)允許有效的自動(dòng)化。

發(fā)明內(nèi)容
所述目的從根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分所述的設(shè)備出發(fā)，結(jié)合其特征部分的特征實(shí)現(xiàn)。在方法技術(shù)上，所述目的通過(guò)權(quán)利要求10所述的特征實(shí)現(xiàn)。分別相關(guān)的從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案。本發(fā)明包括如下技術(shù)教導(dǎo)ARV設(shè)有有彈性的、特別是在邊緣側(cè)上可向內(nèi)變形的、連續(xù)的裝配殼體，所述裝配殼體通過(guò)多個(gè)在內(nèi)側(cè)上鉸接的促動(dòng)器能夠在移出狀態(tài)A和至少一個(gè)移入狀態(tài)B之間運(yùn)動(dòng)，在所述移入狀態(tài)中ARV能夠相對(duì)于縱向延伸的容納通道無(wú)側(cè)凹地從LKV中移出。換言之，根據(jù)本發(fā)明的ARV能夠由于所述ARV的拱起的裝配面的柔性的變形來(lái)為基本上二維拱起的殼體解決側(cè)凹問(wèn)題，特別是在將桁條集成到結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的方面。然后，除桁條之外，ARV也裝備有其他構(gòu)件組件，如窗框、門(mén)框等。此外，作為輔助材料能夠使用分離薄膜、真空薄膜、抽吸織物。根據(jù)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)特別是在于，可變形的裝配殼體能夠由唯一的板型部件制成，并且由于材料彈性能夠適合地彈性變形，使得ARV與LKV的無(wú)側(cè)凹的分離是可能的。由于這樣的可變形的裝配殼體，也能夠總體上降低ARV的重量。此外，設(shè)置用于在兩個(gè)狀態(tài)之間移動(dòng)裝配殼體的促動(dòng)器形成簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)。為了儲(chǔ)存目的和運(yùn)輸目的，ARV的外部幾何尺寸能夠通過(guò)將裝配殼體帶到移入狀態(tài)B中而縮小。在內(nèi)側(cè)上鉸接在裝配殼體上的促動(dòng)器應(yīng)優(yōu)選彼此間隔開(kāi)地沿著裝配殼體的兩個(gè)彼此相對(duì)置的邊緣區(qū)域設(shè)置。所述特別簡(jiǎn)單地構(gòu)造的機(jī)械機(jī)構(gòu)足夠用于滿足根據(jù)本發(fā)明的目的，即引起在移出狀態(tài)A和移入狀態(tài)B之間的可移動(dòng)性。此外，促動(dòng)器應(yīng)優(yōu)選在縱向延伸部中指向徑向內(nèi)部，并且在內(nèi)側(cè)鉸接在位置固定的承載結(jié)構(gòu)上。因此，ARV顯現(xiàn)為特別緊湊地構(gòu)造的，因?yàn)椴淮嬖诿黠@超過(guò)拱起的裝配殼體幾何尺寸的構(gòu)件。這樣的承載結(jié)構(gòu)能夠由多個(gè)相互靜止地可靠地連接的框架梁組成。
促動(dòng)器能夠根據(jù)現(xiàn)有的工作介質(zhì)例如構(gòu)造為雙重作用的氣動(dòng)缸或構(gòu)造為電的線性驅(qū)動(dòng)器。根據(jù) 改進(jìn)本發(fā)明的措施提出，ARV的裝配殼體連續(xù)地一件式地構(gòu)成，其中，用于桁條的容納通道優(yōu)選應(yīng)成型到一件式的裝配殼體中。如果裝配殼體由金屬板制成，那么所述造型能夠通過(guò)彎曲，即通過(guò)部分塑性的變形產(chǎn)生。然而此外還可設(shè)想的是，裝配殼體由纖維復(fù)合材料制成，即通過(guò)靠模成形制成。因?yàn)?，纖維復(fù)合材料的由材料決定的彈性可彎曲性足以賦予裝配殼體根據(jù)本發(fā)明的彈性可變形性。因?yàn)樵诖斯_(kāi)的解決方案特別是適于制造主要是二維成型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所以借助根據(jù)本發(fā)明的裝配殼體特別能夠?qū)崿F(xiàn)圓柱段的形狀，以便例如將沿縱向方向筆直延伸的機(jī)身殼體作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件制成。借助于前面說(shuō)明的設(shè)備，大面積的且基本上二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件由纖維復(fù)合材料優(yōu)選如下制造，即-將ARV的位于向上拱起的初始位置中的可向內(nèi)彈性變形的裝配殼體用構(gòu)件組件如特別是桁條和輔助材料加載；-緊接著，將被加載的ARV抽真空和翻轉(zhuǎn)，以至于所述ARV到達(dá)向下拱起的工作位置中；-使現(xiàn)在被加載的且向下拱起的ARV的裝配殼體向內(nèi)變形，并且通過(guò)隨后的移入而與相對(duì)應(yīng)的LKV聚在一起；-在那里使移入的ARV的裝配殼體再次向外變形，以便開(kāi)始將桁條移送給LKV；-然后，使ARV的有彈性的裝配殼體再次向內(nèi)變形，以便能夠?qū)RV無(wú)側(cè)凹地從LKV移出。用于實(shí)施所述方法步驟的前提條件是根據(jù)本發(fā)明的可在邊緣側(cè)上向內(nèi)彈性變形的裝配殼體，所述裝配殼體原則上形成具有用于桁條和其他構(gòu)件組件以及輔助材料的容納通道的剛性的蒙皮。ARV能夠通過(guò)施加力而變形，使得裝配殼體能夠在無(wú)碰撞的情況下移動(dòng)至位于LKV中的殼體蒙皮。緊接著,裝配殼體如必要地變形回去,從而能夠?qū)㈣鞐l和需要時(shí)具有輔助材料的其他構(gòu)件組件移送給LKV。最終，使ARV再次朝著內(nèi)部方向變形，使得裝配殼體在不與特別是桁條碰撞的情況下從殼形拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中移出。


下面，連同設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的說(shuō)明一起借助于附圖詳細(xì)示出其他改進(jìn)本發(fā)明的措施。附圖中示出圖I示出具有大容積的機(jī)身的飛機(jī)的示意的側(cè)視圖，其中所述機(jī)身由各個(gè)機(jī)身殼體組成；圖2示出具有可變形的裝配殼體的ARV的示意圖；圖3示出用于制造拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的第一方法步驟；圖4示出用于制造拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的第二方法步驟；圖5示出用于制造拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的第三方法步驟；以及圖6示出用于制造拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的第四方法步驟。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，所示出的客機(jī)具有大容積的機(jī)身1，所述機(jī)身以殼式結(jié)構(gòu)制造地也包括后面的機(jī)身殼體2，所述機(jī)身殼體在此構(gòu)造為基本上二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照?qǐng)D2a借助于ARV制造，所述ARV具有向外拱起的裝配面3。在外部，多個(gè)彼此隔開(kāi)設(shè)置的容納通道4在裝配面3上延伸，以用于裝入桁條，所述桁條連同安置到裝配面3上的纖維增強(qiáng)的輔助材料一起在制造過(guò)程結(jié)束時(shí)形成結(jié)構(gòu)構(gòu)件。裝配殼體3能夠一通過(guò)箭頭行標(biāo)明地一在邊緣側(cè)上向內(nèi)彈性變形。為此(示例地)設(shè)有多個(gè)鉸接在內(nèi)側(cè)上的促動(dòng)器5a、5b，以便將裝配殼體3從在此示出的移出狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到移入狀態(tài)，在所述移入狀態(tài)中與未示出的LKV的無(wú)側(cè)凹的共同作用是可能的。為了實(shí)現(xiàn)有效的變形，促動(dòng)器5a和5b (示例地)以串聯(lián)布置方式沿著裝配殼體4的兩個(gè)相對(duì)置的邊緣區(qū)域6a或6b鉸接。在所述裝配殼體的縱向延伸部中，促動(dòng)器5a、5b幾乎朝著徑向內(nèi)部定向，并且在那里固定在位置固定的承載結(jié)構(gòu)7上。 在所述實(shí)施例中，裝配殼體3由一件式彎曲的金屬板制成,并且促動(dòng)器5a、5b是氣動(dòng)缸，所述氣動(dòng)缸將基本上為圓柱段形的裝配殼體3從所示出的移出狀態(tài)導(dǎo)入向徑向內(nèi)部變形的移入狀態(tài)。在此，用于桁條和如有可能的其他構(gòu)件組件的容納通道4直接成型到裝配殼體3中。如圖3，為了借助于前述ARV制造大面積的且基本上二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，位于向上拱起的初始位置中的裝配殼體3被桁條8和具有纖維墊的形式的輔助材料9加載。如所示出的，緊接著，將這樣加載的裝配殼體3在抽真空后翻轉(zhuǎn)180°，以至于所述裝配殼體到達(dá)向下拱起的工作位置中。由于本身已知的真空工藝，桁條8與輔助材料9在裝配殼體3上保持粘合。隨后，根據(jù)圖4，被加載的和向下拱起的ARV的裝配殼體3向徑向內(nèi)部變形到移入狀態(tài)B上，以便將所述裝配殼體移入定位在其下的相對(duì)應(yīng)的LKV中。在已移入狀態(tài)下，ARV再次轉(zhuǎn)換到移出狀態(tài)A中?，F(xiàn)在，將桁條連同輔助材料移送給LKV。為此，在LKV —側(cè)抽真空，并且在ARV —側(cè)進(jìn)行排氣。下面，根據(jù)圖5，使翻轉(zhuǎn)的ARV的有彈性的裝配殼體3再次向內(nèi)變形，直至所述裝配殼體到達(dá)移入狀態(tài)B，以便最終ARV無(wú)側(cè)凹地再次從LKV移出，如在圖6中示出的。需要補(bǔ)充地指出，“具有”不排除其他元件或步驟，并且“一個(gè)”不排除多個(gè)。此外需要指出的是，參考上述實(shí)施例所說(shuō)明的特征或步驟也能夠與其他上述實(shí)施例的其他特征或步驟組合使用。在權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)視為限制。附圖標(biāo)記列表I 機(jī)身2 機(jī)身殼體3 裝配殼體4 容納通道5 促動(dòng)器6 邊緣區(qū)域7 承載結(jié)構(gòu)8 桁條
9輔助材料ARV裝備裝置LKV層壓粘合裝置 AARV的移出狀態(tài)BARV的移入狀態(tài)
權(quán)利要求
1.用于由纖維復(fù)合材料制造大面積的基本上ニ維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)備，所述設(shè)備包括裝備裝置(ARV)，所述裝備裝置具有向外拱起的裝配面(3)，所述裝配面具有用于裝入構(gòu)件組件的容納通道(4)，并且所述裝配面能夠用輔助材料加載，其中，所加載的所述裝備裝置(ARV)與與之相應(yīng)地形成的層壓粘合裝置(LKV)共同作用，以用于在壓カ下成形結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征在于，所述裝備裝置(ARV)具有在邊緣側(cè)上能夠向內(nèi)彈性變形的裝配殼體(3)，所述裝配殼體能夠通過(guò)多個(gè)鉸接在內(nèi)側(cè)上的促動(dòng)器(5a、5b)在移出狀態(tài)(A)和至少ー個(gè)移入狀態(tài)(B)之間運(yùn)動(dòng)，在所述移入狀態(tài)中所述裝備裝置(ARV)能夠相對(duì)于縱向延伸的所述容納通道(4)無(wú)側(cè)凹地從所述層壓粘合裝置(LKV)中移出。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，鉸接在所述裝配殼體(3)的內(nèi)側(cè)上的促動(dòng)器(5a、5b)彼此隔開(kāi)地沿著所述裝配殼體(3)的兩個(gè)彼此相對(duì)置的邊緣區(qū)域(6a、6b)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述促動(dòng)器(5a、5b)在所述縱向延伸部中向內(nèi)定向，并且在內(nèi)側(cè)鉸接在位置固定的承載結(jié)構(gòu)(7)上。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述促動(dòng)器(5a、5b)構(gòu)造為氣動(dòng)缸或構(gòu)造為電的線性驅(qū)動(dòng)器。
5.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝備裝置(ARV)的所述裝配殼體(3)—件式地構(gòu)造。
6.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝配殼體(3)具有圓柱段的形狀。
7.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝配殼體(3)由纖維復(fù)合材料或金屬板制成。
8.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述桁條(8)的縱向延伸的容納通道(4)被成型到所述裝配殼體(3)中。
9.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝配殼體(3)的承載結(jié)構(gòu)(7)由多個(gè)框架梁組成。
10.用于借助如前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備由纖維復(fù)合材料制造大面積的基本上ニ維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法，其特征在于下述方法步驟-將被加載的且向下拱起的所述裝備裝置(ARV)的所述裝配殼體(3)向徑向內(nèi)部變形，并且通過(guò)移入而與相對(duì)應(yīng)的層壓粘合裝置(LKV)聚在一起；-將已移入的所述裝備裝置(ARV)的所述裝配殼體(3)向外變形，以便引導(dǎo)所述構(gòu)件組件移送給所述層壓粘合裝置(LKV)；-將已移入的所述裝備裝置(ARV)的有彈性的所述裝配殼體(3)向內(nèi)變形，以便在將所述構(gòu)件組件移送給所述層壓粘合裝置(LKV)后將所述裝備裝置(ARV)無(wú)側(cè)凹地移出。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在干，-將所述裝備裝置(ARV)的位于向上拱起的初始位置中的所述裝配殼體(3)至少用構(gòu)造為桁條(8)的構(gòu)件組件和輔助材料(9)加載；-緊接著，對(duì)被加載的所述裝備裝置(ARV)進(jìn)行抽真空和翻轉(zhuǎn)，使得所述裝備裝置到達(dá)到向下拱起的工作位置中。
12.飛機(jī)，所述飛機(jī)具有大容積的以殼式結(jié)構(gòu)制造的機(jī)身(1)，所述機(jī)身的機(jī)身殼體(2)根據(jù)如權(quán)利要求10或11所述的方法至少部分地通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于由纖維復(fù)合材料制造大面積的基本上二維拱起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法和設(shè)備，該設(shè)備包括裝備裝置(ARV)，所述裝備裝置具有向外拱起的裝配面(3)，所述裝配面具有彼此隔開(kāi)地沿縱向延伸的用于裝入構(gòu)件組件的容納通道(4)，并且所述裝配面能夠用輔助材料加載，其中，所加載的所述裝備裝置(ARV)與與之相應(yīng)地形成的層壓粘合裝置(LKV)共同作用，以用于在壓力下成形結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中，所述裝備裝置(ARV)具有在邊緣側(cè)上能夠向內(nèi)彈性變形的裝配殼體(3)，所述裝配殼體能夠通過(guò)多個(gè)鉸接在內(nèi)側(cè)上的促動(dòng)器(5a、5b)在移出狀態(tài)(A)和至少一個(gè)移入狀態(tài)(B)之間移動(dòng)，在所述移入狀態(tài)中所述裝備裝置(ARV)能夠相對(duì)于縱向延伸的容納通道(4)無(wú)側(cè)凹地從所述層壓粘合裝置(LKV)中移出。
文檔編號(hào)B29C70/42GK102834233SQ201180017981
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者喬治·隆斯多費(fèi)爾, 雷莫·欣茨, 亞德里恩·瓦亨多夫, 尼爾斯·德紹爾, 亞當(dāng)·安德拉 申請(qǐng)人:空中客車(chē)德國(guó)運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司