專利名稱:用于顯現(xiàn)空氣動力面上氣流的帶有線絲的帶的自動制造設備和方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種自動生產(chǎn)帶有線絲的膠帶條裝置和方法,該膠帶條用于通過空氣動力面上的線絲來顯現(xiàn)氣流。
背景技術:
對風洞中模型表面上的氣流進行顯現(xiàn)存在各種可能的方法。一種技術是將線絲(8)應用于待檢驗的表面上。線絲的動作情況提供了對檢驗區(qū)域內(nèi)的氣流狀況的快速觀察。通過用紫外線照射,白色的線絲或熒光合成材料清晰可見,從而這些測量值可借助于攝像機記錄。在膠帶以連續(xù)帶條的形式附著到模型上之前將線絲粘附到膠帶(24)一側,或者是,線絲或借助于粘合材料點依次粘附到模型表面上、或借助于膠帶段粘附到模型表面上。在高速區(qū)中,因為膠帶(24)的帶條不應干擾模型表面,所采用的技術為具有單獨貼附的線絲技術。在風洞——空中客車德國有限公司不來梅的低速風洞(LSWT Bremen of Airbus Deutschland GmbH)中于低速區(qū)中進行測試。因此,采用了預先配置的帶有線絲的膠帶(24)的帶條。
以下文獻涉及用于風洞試驗中的顯現(xiàn)方法領域。沒有描述進行這樣的過程的方法。然而,所引用的文獻指明了以空氣動力面上的線絲來顯現(xiàn)氣流的重要性。
J.P.CrowderFlow simulation techniques4th International Symposium on flow visualizationParis August 1986E.ThielAnwendungsbeispiele herkmmlicher Sichtbarmachungsmethoden aus demStrmungsversuch bei DornierInterner Dornier Bericht(1970-1975?)Agardograph 70/April 1962J.P.CrowderFluorescent Mini Tufts for flow visualizationBoeing Commercial Airplanes Co.Feb.1977Royal aircraft establishmentTechn.Memo AERO 2038D.G.Dobney et al.
The“Minituft”surface flow visualization methodApril 1985Strmungssichtbarmachung mit Minitufts im Niedergeschwindigkeitskanal der THDStudienarbeit H.CremerTH Darmstadt Feb.1993Eidg.Flugzeugwerke EmmenBericht FO 1753Sichtbarmachung der Strmung durch Minitufts für Windkanle 1984
發(fā)明內(nèi)容
線絲切割在不來梅的低速風洞中,主要使用白色線絲或織補棉線用于基于線絲的顯現(xiàn)。為了斷開或切割單根線絲,將線絲從線絲卷繞一紙板帶條卷繞;商用織補棉線已組裝到紙板上。然后將棉線與紙板一起切斷,以便獲得期望長度的線絲(通常線絲的長度大約為2cm,但長度可變)。為此,棉線借助于適當裝置被固定或夾緊,使其可整齊地斷開。
膠帶條的準備將盡可能薄的膠帶(例如商用單面膠帶)的多根單面粘性的帶條固定到木制的安裝板(21)上,粘性面朝上。安裝板(21)上設置有標記線,以便提供線絲的標準距離。安裝板(21)由約1米長的木材制成,因此其對應于單條膠帶的最大長度。
線絲的貼合此后,將事先已經(jīng)切成期望長度的線絲手工膠合到準備好的單面粘性的膠帶條上。線絲的膠合長度應為3-5mm,從而確保線絲可靠地固定到膠帶條上。
如果需要,可改變線絲(8)之間的距離,否則使用安裝板(21)上的標記線。在膠帶條上貼滿線絲要花費一個工人幾個小時的時間。
該方法的缺點在于,該工作非常單調且非常耗時,但另一方面,必須每天進行這個工作以對風洞中的模型進行測量。
此外,目前沒有這樣的設備,即其自動將線絲切成例如2cm的長度并隨后將其置于膠帶條的粘性表面上。在粘合過程中,必須施加壓力并且指尖必須作滾壓運動而使線絲確實固定到膠帶條的表面上。至今,這都是一項風洞班組的工人不喜歡的工作。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造用于顯現(xiàn)氣流的、帶有線絲的膠帶條的設備,其可代替現(xiàn)有的線絲切割以及在膠帶條上貼合線絲。
這可以使得將線絲精確地固定到膠帶條上而僅產(chǎn)生極少的浪費,從而只須將帶有線絲(8)的膠帶條(24)貼合到待檢驗的空氣動力模型表面上即可。
這個目的通過權利要求1和15的主題實現(xiàn)。所發(fā)明的方法和設備的進一步例示實施例和方面在從屬權利要求中闡述。
下面,參照所附權利要求以及附圖1到10對所述設備和方法進行描述。
圖1示出了制造用于顯現(xiàn)氣流的帶有線絲的膠帶條的設備的側視圖;圖2a示出了與線絲切割單元鄰近的線絲存取單元的側視圖(其在圖1中由虛線框住);圖2b示出了與線絲切割單元鄰近的線絲輸出單元的正視圖;圖3示出了用于線絲的安全夾持和保持的具有沉頭槽的鑷子的側視圖;圖3a示出了在臂的端部具有沉頭槽的左鑷臂的內(nèi)側視圖;圖3b示出了在臂的端部具有沉頭槽的右鑷臂的內(nèi)側視圖;圖4示出了線絲切割單元的側視圖;圖4a示出了線絲切割單元的俯視圖;圖5示出了所述設備的設立狀況;圖6示出了鑷子/具有金屬指狀件以及按壓裝置的夾具凸緣的連接單元;圖7示出了貼有膠帶條的模型翼的局部視圖;圖8示出了位于機器人工作區(qū)域中的膠質玻璃安裝板的局部視圖;圖9示出了帶有用于機架板的機架的底座的局部視圖;圖10示出了夾具(9)。
具體實施例方式
如下面參照附圖1到10所說明的,下面描述的裝置適于自動地將線絲膠合到膠帶條上。
僅僅必須準備一個安裝板(6)(工作時間約5分鐘),該安裝板包括全部都于同一位置處進行固定的膠帶條。使用一種小重量級的機器人,例如三公斤重量級的機器人。該機器人固定地安裝到一個機架(1)上,而該機架(1)固定到地上或立在地上。此外,線絲輸出單元(4)和線絲切割單元(5)安裝在機架(1)上機器人操作范圍內(nèi),而機架(1)固定于地上。由膠質玻璃構成并且包括單面粘性的膠帶條的安裝板(6)置于該機器人的操作范圍內(nèi)。安裝板(6)置于機架中(固定于地上的機架(1)的前部)。
臺架(25)設置有擋桿,所述擋桿以1cm厚的泡沫塑料墊子進行緩沖。
因此,相對于固定的機器人,安裝板(6)總是設置在相同位置上,并且由于處于板下方的泡沫塑料墊子,系統(tǒng)獲得一定量的柔性。
根據(jù)本發(fā)明,固定地安裝在機架(1)的后部部分上的機器人如下配置一個氣動夾具(9)借助于一夾具凸緣連接單元安裝在機器人凸緣上,其中,例如鋁制的鑷子(91)在安裝點處安裝在夾具(9)的夾爪上(見圖3)。
根據(jù)本發(fā)明,線絲存取單元(4)設計為線絲卷(12)轉動地安裝在一小架子上,其中線絲的開始端穿行過一個小管并隨后從該管(13)用以進行夾持的端頭出來(見圖2)。
線絲存取單元的位置設置成可由機器人的夾持單元夠到。
鄰近于線絲存取單元(4)的是附裝到機架(1)上的線絲切割單元(5)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于線絲不必再手工切割成所規(guī)定的長度。
線絲切割單元的工作電壓是24V直流電壓(20V~36V直流電壓)。
線絲切割單元(5)的電流消耗為200毫安(在24V直流電壓下)。
反應時間20毫秒應用范圍直到3000分特(dtex)圖4示出了線絲切割單元的側視圖,而圖4a示出線絲切割單元的俯視圖。線絲切割單元(5)于具有線絲卷(12)的架子(22)前方固定地安裝到機架(1)的后部部分,而機架(1)固定于地上,從而展開的線絲(11)的端部從中間的管(13)伸出,并且直接定位于線絲切割單元(5)的刀具平面的入口前方。
線絲切割單元(5)是一種市場上可獲得的帶有線絲夾鉗的電動線絲切斷設備,其主要用于自動縫紉機。線絲切割單元(5)通過應用24V(200mA)的電壓來切割小線絲(11)。
由彈簧力偏置的刀具(16)撞擊位于相對位置的砧臺,從而切割位于縫隙(18)內(nèi)的小線絲(11),并隨后借助于線絲夾鉗而保持所切的線絲。小線絲(11)保持張緊,直到借助于人工施加于復位裝置(17)的力而將彈簧再次偏置。
實施連續(xù)過程,使得安裝板(6)置入機器人前方其操作范圍內(nèi)的臺架(25)中(機架(1)的前部),其中,膠帶的單面粘性帶條一直固定在(沿標記線)相同的位置上。因此,總是提供相對于固定的機器人相同的位置,并且系統(tǒng)由于位于板下方的泡沫塑料墊而獲得一定程度的柔性。
機器人編程為使其以夾具(9)或抓取器(9)借助于鑷子(91)抓住從小管(13)伸出的架子(22)上的線絲卷(12)的線絲,然后在線絲切割單元(5)的縫隙(18)上方于水平方向上將線絲(11)拉2cm的長度。在鑷子(91)仍保持著線絲(11)時,一繼電器借助于機器人控制而進行切換,其首先觸發(fā)線絲(11)的切割,然后張開線絲單元(5)的夾緊裝置。在接下來的步驟中,機器人將仍夾持著小線絲的鑷子(91)定位在安裝板(6)上方,使得鑷子(91)可以張開且小線絲疊在膠帶條的期望位置上。
在小線絲已經(jīng)掉落的位置(Y通道和X通道未變),在下一步驟中機器人轉動夾持單元使得也安裝于機器人凸緣(通道6)上的彈性安裝的按壓裝置(27)朝安裝板(6)進行豎直運動,并借助于該彈性安裝的按壓裝置(27)將小線絲固定到膠帶條的粘性表面上。
通過對機器人進行相應編程設計,重復取小線絲(11)、切割小線絲(11)、放下小線絲、施壓于小線絲上的過程,直到固定到安裝板(6)的膠帶條以規(guī)定距離裝上小線絲。
圖5示出了裝配好的整個設備。
由于安裝板(6)的寬度可能使得機器人不能完全夠到,因此,在夾具凸緣的連接單元上可以安裝一金屬指狀件(23),其借助于機器人的存取運動而使安裝板(6)在固定于地上的機架(1)的架子中水平運動(負向X通道方向的運動),使機器人可置于如下一位置的范圍,即,該范圍中可使更多的小線絲下落在安裝板上并且固定小線絲。這可在圖6中看出。
圖7示出了帶有膠帶(24)條的模型翼(7)的局部視圖,膠帶條上粘附有線絲(8)。
圖8示出了位于機器人(31)的工作區(qū)域中的膠質玻璃安裝板(6)的局部視圖;圖9示出了具有用于該基板的前機架的底座的局部視圖;圖10示出了夾具(9)。
根據(jù)本發(fā)明,可使用任一可編程機器人來建立該試驗。
使用該裝置可使得每天節(jié)省幾個小時時間,這是因為該設備可以在進行檢測的同時進行操作而不需要人力。
這是第一個用于粘附小線絲的自動設備,其對全球工作在低速模式下的風洞、風洞模型供應商以及一級方程式賽車(Formula1)(豐田的風洞)有重要影響。
本發(fā)明涉及一種用于在安裝板上制造帶有小線絲的膠帶條用以顯現(xiàn)氣流的設備以及方法,如權利要求1和15的前序部分所述。線絲在膠帶帶條上的定位是自動的,因而不必將大量小線絲手工費力地固定到風洞中的氣動表面上以在測試中顯現(xiàn)氣流。
所述用于在安裝板上制造帶有小線絲的膠帶條的設備包括一個固定于地上的底座,一機架板安裝在與該底座的著地點相距一豎直距離處并水平設置。該機架板上設置有一個機器人單元、一個線絲存取單元、一個線絲切割單元以及一個安裝板,其中,按照安裝板上的預定附著布置,在表面上設置多個線絲。該機器人單元包括控制裝置,其將運動指令傳送到機器人存取通路。機器人(機械手)線絲存取單元以及線絲切割單元固定地設置在機架板的第一板區(qū)上。安裝板安裝在機架板的第二板區(qū)上,該第二板區(qū)的位置鄰接該第一板區(qū),其中所述安裝板是可換且不可移動的。機器人單元和線絲存取單元、線絲切割單元、安裝板沿第一水平位置方向連續(xù)設置。由于機器人臂的布置和設計以及其最大運動范圍,確保了可以夠到線絲存取單元、線絲切割單元以及帶有多個線絲的基板。
權利要求
1.一種自動制造帶有線絲的膠帶條以用于通過空氣動力面上的線絲而顯現(xiàn)氣流的裝置,其包括固定的機架(1),其上距該機架的著地點一豎直距離處安裝有一機架板(2)且該機架板(2)水平設置,其中,可編程的機器人單元(31)、線絲存取單元(4)、線絲切割單元(5)以及具有一安裝板(6)的臺架(25)彼此鄰近設置,且所述安裝板(6)頂部上定位有多根線絲,其中,所述線絲按照預定的下落方案定位在安裝板(6)上,其中,所述機器人單元(31)安裝在所述機架板(2)上,且所述機器人單元(31)包括機器人底座(31a)以及轉動地安裝于其上的機器人傳送機構(31b)、機器人搖桿(31c)、機器人臂(31d)以及機器人手(31e),其特征在于,機器人底座(31a)和線絲存取單元(4)以及線絲切割單元(5)固定地設置在機架(1)的第一板區(qū)(2)上,而安裝板(6)以可拆卸且不可移動的方式安裝在機架(1)的第二板區(qū)中,該第二板區(qū)鄰接于該第一板區(qū)(2)定位,其中,所述機器人單元(31)和線絲存取單元(4)、線絲切割單元(5)以及安裝板(6)在第一水平位置方向上連續(xù)設置為使得機器人的臂(31b到31e)的布置和設計以及它們的最大運動能夠夠到線絲存取單元(4)和線絲切割單元(5)以及設置有多根線絲的安裝板(6)。
2.如權利要求1所述的設備,其特征在于,所述機器人單元(31)的機器人手(31e)上設置有一個轉動式可動凸緣(34a),一夾具(9)借助于該夾具凸緣的一連接單元安裝至其上,該夾具氣動地進行定點,該夾具凸緣的連接單元可交換地安裝于所述凸緣(34a)。
3.如權利要求2所述的設備,其特征在于,所述夾具(9)繞所述機器人單元(31)的機器人手(31e)可旋轉地進行安裝以及/或者繞所述機器人單元(31)的搖桿(31c)可樞轉地進行安裝。
4.如權利要求2所述的設備,其特征在于,所述夾具借助于夾具凸緣的連接單元可換地安裝有鑷子(91),其中,回彈性的鑷子臂(92,93)是可定位的且是可操作的,用于氣動地進行夾持運動,其中,于每個鑷子臂(92,93)的中部在所述鑷子臂的端部處分別沉設有槽(94,95)。
5.如權利要求2所述的設備,其特征在于,所述鑷子(91)由鋁或鋁合金制成。
6.如權利要求4所述的設備,其特征在于,所述鑷子臂(92,93)的兩個相對內(nèi)表面涂覆有特氟綸。
7.如權利要求1所述的設備,其特征在于,所述線絲存取單元(4)由一線絲支承架(10)、一纏繞有線絲(11)的線絲卷(12)和一導絲管(13)組裝而成,該線絲支承架(10)以站立的方式附裝于機架板(2),該線絲卷沿橫向軸線可轉動地安裝在所述線絲支承架(10)的內(nèi)側,展開的線絲(11)被引導穿過該導絲管,其中,線絲從導絲管(13)的出口懸垂下來并且設置成用于被夾持。
8.如權利要求7所述的設備,其特征在于,所述線絲卷(12)是一紗線卷,其纏繞有紗線(11),該紗線適于顯現(xiàn)氣流。
9.如權利要求1和7所述的設備,其特征在于,所述線絲切割單元(5)包括固定和/或可動式的預壓力尖銳刀刃(16)以及一個水平相對設置的砧臺,該砧臺適于通過一個可電控的、彈簧機械式可重置的復位裝置(17)移回,使得移回之后,在刀刃和砧臺之間留有自由空隙(18),該空隙(18)適于容納展開的線絲(11)的尾段(19),該尾段(19)起始于線絲端部并伸出。
10.如權利要求9所述的設備,其特征在于,所述自由空隙(18)在橫向方向上設置。
11.如權利要求1所述的設備,其特征在于,所述安裝板(6)具有立方體形狀,其上設置有相鄰的線,這些相鄰的線彼此間具有恒定的線間距,市場上可獲得的現(xiàn)有膠帶條沿所述線附著,所述膠帶條在一側上包括粘性表面,且其以非粘性表面定位并借助于膠帶附著到所述安裝板(6)的側邊緣。
12.如權利要求11所述的設備,其特征在于,沿所述線定位一塑料或其它塑料狀材料或是紙制的薄的粘性帶,該帶通過單面涂有或單面粘附有粘附劑而具有產(chǎn)生足以用于線絲粘附的粘附力的能力,使得從一根線絲(11)切下的具有線絲尾段(19)之線長的所有短線絲緊緊地固定在粘附位置上。
13.如權利要求11到13所述的設備,其特征在于,所述線是不可移動性地刻在所述安裝板(6)上的。
14.如權利要求2和9所述的設備,其特征在于,一金屬指狀件(23)安裝在可換地安裝于夾具(9)的夾具凸緣的連接單元上,適于實現(xiàn)復位裝置(17)的復位,并且在所述夾具凸緣的連接單元上鄰近于所述金屬指狀件(23)一確定距離處安裝有一彈性安裝的按壓裝置(27),該按壓裝置由特氟綸構成,適于將短線絲壓在粘附位置上,從而使短線絲緊緊地固定于所述膠帶條上。
15.一種制造用于顯現(xiàn)氣流的、帶有小線絲的膠帶條的方法,將所述膠帶條從安裝板(6)上拆下,然后固定到將暴露于風洞的模型的表面,在模型表面上多根短線絲以規(guī)定距離布置在膠帶條上并在分布在其上,隨后空氣將通過該模型表面,這由如權利要求1所述的設備實現(xiàn),其中,在機架板(2)上定位有一個水平設置的機器人單元(31)、一個線絲存取單元(4)以及一個線絲切割單元(5),并且首先將安裝板(6)進行預處理,用于膠帶條的固定,且按照規(guī)定的下落結構將膠帶條定位在安裝板(6)上并將膠帶條附著在安裝板的側部邊緣處,還包括以下步驟,對機器人單元(31)進行編程設計使該機器人單元(31)將控制命令傳送到安裝在機架板(2)上的多個機器人臂(31b到31e)以及不同單元,其中a)首先,通過具有鑷子(91)的機器人手(31e)進行樞轉運動,使鑷子的端頭指向線絲存取單元(4)的該管的前方,b)然后,可樞轉地安裝并相對地設置鑷子(91)的可定位的鑷子臂(92,93),所述鑷子臂可換地安裝于機器人手(31e)的夾具(9)上,而線絲(11)自固定于機架且旋轉式安裝的線絲卷(12)展開,然后被引導通過一水平設置的導絲管(13)并從該導絲管中向外懸垂下來,其中,鑷子臂(92,93)抓住線絲,然后將其拉出規(guī)定的線絲長度,c)此外,用鑷子臂(92,93)抓住線絲的機器人手(31e)進行樞轉運動而越過線絲切割單元(5)的自由空隙(18),然后d)將線絲的尾段(19)下放到線絲切割單元(5)的相對的刀刃(16)和砧臺之間的自由空隙(18)中,其中該尾段(19)伸于且位于展開的線絲(11)的線端部處,且其后e)由于所接收到的機器人運動命令,用金屬指狀件(23)壓線絲切割單元(5)的卡鉗,并觸發(fā)接下來的將伸出的線絲尾段(19)切割成規(guī)定長度的動作,其中,在被切割之后,線絲切割單元(5)保持所切割的線絲尾段(19),此后f)機器人手(31e)進行進一步的樞轉運動,并且將抓住線絲的鑷子定位在安裝板(6)的上方,而該安裝板預備有多個膠帶條,此后i)鑷子臂(92,93)在對應的膠帶條上的預定位置上方的一短小豎直距離處張開,然后將該預定位置上方的短線絲掉落在相應的膠帶條上,然后j)鑷子臂(92,93)合攏,且然后k)安裝在夾具凸緣的連接裝置上的彈性安裝的按壓裝置(27)以旋轉式豎直運動方式運動,使得短線絲通過該彈性安裝的按壓裝置(27)的短按壓而按壓在該預定位置上,此后l)通過機器人手(31e)進行豎直運動,機器人手(31e)與所設鑷子(91)一起從預先準備的安裝板(6)上離開,以及m)重復步驟a)到l),直到相應的短線絲已按照預編程定義的布設方案被壓在所有固定的膠帶條上的所有預定位置上。
16.如權利要求15的方法,其特征在于,在機架(1)的臺架上的預加工的安裝板(6)下方設置泡沫塑料墊子,以避免在施壓過程中對夾持單元的損害。
17.如權利要求15的方法,其特征在于,所述鑷子臂(92,93)形成一封閉的按壓區(qū)域,以此,步驟(k)的短線絲首先安全地保持在預定位置上,再通過于沒有卡滯或抓絆地張開鑷子臂(92,93)而掉落在預定位置上,并且通過特氟綸構成的、彈性安裝的按壓裝置的豎直運動,以機器人臂進行最小的滾動運動而被固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設備和方法,可自動制造帶有線絲的膠帶條,其用于通過空氣動力面上的小線絲而顯現(xiàn)氣流。
文檔編號G01M9/06GK1846125SQ200480024959
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權日2003年8月29日
發(fā)明者埃瓦·馬里亞·門德斯-蒙蒂拉, 蘇珊·維雷姆貝克, 蒂姆·蒙寧 申請人:空中客車德國有限公司