蜂窩狀芯體的成型方法和裝置的制作方法

專利名稱：蜂窩狀芯體的成型方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及可變形材料的成形方法和裝置，更具體地，涉及一種把蜂窩狀芯體成形為一個預定輪廓形狀的方法和裝置。
目前蜂窩狀芯體的成形方法包括把芯體置于一系列水平支承桿上，然后把支承桿和芯體一齊滑到一個爐子內，把芯體加熱到其成形溫度，即芯體可以變形的某個特定溫度。一旦芯體被加熱到合適溫度，支承桿和芯體被從爐中移出，支承桿向兩側縮回，從而使芯體輕輕落到下模之上，這里，由一個工人根據模具來調整芯體。接著，將加熱的芯體在形狀互逆的下模和上模(即陽模/陰模對)之間壓緊一段時間，對熱芯施壓之后，模具繼續夾持芯體直至冷卻到某一特定溫度。這些步驟一旦完成，模具退回，完成整個成形過程。
目前的這種方法有許多缺點，第一個缺點涉及成形溫度。芯體必須加熱到一個特定的溫度以使其達到可鍛狀態。在支承桿縮回和把芯體置于下模的時間內芯體冷卻。當芯體放到下模上時，芯體的熱量開始傳給下模。這些步驟降低了芯體的初始溫度，所以必須通過提高爐溫來補償預計熱損并需要通過人工在短時間內精確調整芯體在下模上的位置。這兩者都是它的缺點；提高溫度需要更多的能量并導致溫度精度較差，短位移時間也降低了精度。即使準確地調整了芯體的初始溫度，由于下模繼續從芯體吸收熱量，也會對成形溫度產生不利影響。這便縮短了芯體在所需的成形溫度下受壓的時間。
目前這種方法的第二個缺點涉及冷卻時間。芯體在合適的成形溫度下受壓一段所需時間之后，一段時間還必須保持它的形狀，直至芯體冷卻到某一特定溫度。如果芯體在尚未到達此溫度時釋放，它將回復原狀。當使用目前這種方法時，由于模具的散熱速度低，所以冷卻時間比理想時間長。
目前這種方法的第三個缺點是在施壓之前需要通過人工精確調整芯體在下模上的位置。人工調整往往是不精確的，而且，會不利于對時間要求嚴格的環節。
以前技術試圖克服上述缺點，但都沒有成功。美國專利第5,084,226號描述了一種成形熱塑性材料板的方法，把材料放在柔性支承件上，然后在爐子內加熱材料和支承件。在加熱過程中向支承件提供一個張力以保持其水平。一旦從爐內移出，便撤去張力，這就允許材料和支承件落入下陰成形模(即一個陰模)上，這里，材料的自重使它適應陰模的形狀。這種方法不適于成形蜂窩狀芯體，因為蜂窩狀芯體的重量不足以使芯體永久地適應模具的形狀。這種方法也不能克服芯體熱量傳給模具和冷卻過程中模具散熱太慢的缺點。
基于上述原因，可以理解需要一種成形方法和裝置，它能提供高速和精確的蜂窩狀芯體成形機構，降低芯體成形過程中的熱損；增大芯體冷卻過程中的熱損。本發明直接滿足了這些需要。
根據本發明，提供了成形一種可變形材料層如蜂窩狀芯體的方法。這種方法包括將芯體放在柔性支承上；將柔性支承和芯體轉移到爐子內；將該芯體加熱到一個要求的成形溫度；將支承和芯體水平轉移到成形區；降下凸形上模至芯體上，張緊柔性支承；通過在上模和張緊的柔性支承之間給芯體施壓的方式對芯體成形，從而使其形成上模的形狀；冷卻芯體至設定的溫度；抬起上模移出已成形的芯體。
在另一種可供選擇的方案中，對芯體成形是通過把芯體維持在柔性支承上，在上模和下模之間對芯體施壓實現的，在此過程中，不給柔性支承施加張力。
根據本發明的另一個方面，提供了一種成形蜂窩狀芯體的裝置。該裝置位于爐子附近的成形區。該裝置包括一個能下移的上模，還包括第一和第二張緊組件，每個張緊組件都包括一個支承扭矩供給系統的細長托架和至少一個輥子。上述張緊組件彼此相對，其方向可保證輥子的轉動軸相互平行。繞在輥上并且延伸于輥子之間的是一個水平的支承一層可變形材料的柔性支承例如蜂窩狀芯體。張緊組件安裝在能適合將張緊組件移進和移出加熱爐的導向部件上。該裝置還包括能調節第一和第二張緊組件相對輥之間扭矩的調節系統，以保證在加壓過程作用芯體周圍的柔性支承上的拉力均勻。
另一種可供選擇的方式是，不只是一個單獨的上模，本發明的裝置包括形狀互逆的上、下多面模具。在這個實施例中，當一個工件，即一層可變形材料在模具間壓縮后，空氣調節系統消除柔性支承上的張力。
根據本發明的其他特征，每個導向部件包括一個由電機驅動的球頭螺桿、該球頭螺桿安裝在一個上表面具有雙凸形導軌的支承槽內。導向部件還包括一個與球頭螺桿嚙合的球形母座，該母座裝在張緊組件的下表面，雙凹形導軌裝在張緊組件的下表面，凹形導軌和凸形導軌相互嚙合。球頭螺桿移動球形母座從而使張緊組件沿軌道移動。
根據本發明進一步的特點，上述張緊組件設計成能使用一個簡單上模，該上模在一個平面具有凸形曲線，而在該平面法線方向的橫截面內沒有變化。這種張緊組件實施例包括一個單獨的支承于細長托架上的輥子和一個給輥子提供扭矩的風機。該實施例還包括一個單獨水平柔性支承，該支承繞在第一和第二張緊組件的輥子上。在成形過程中，調節系統協調第一張緊組件和第二張緊組件的輥子之間的扭矩，這就使柔性支承在施壓過程中一直處于張緊狀態，且不產生由于輥子扭矩不平衡而引起的側向運動。輥子、柔性支承以及它們在張緊組件中的位置都可以變化。
根據本發明另一個特點，張緊組件設計成能使用一個復雜的上模，該上模在任意面上都可以是凸形曲線。這種張緊組件包括許多獨立的短輥和等數目的風機。空氣調節系統通過為每個風機提供等值氣壓從而協調相鄰輥和相對輥之間的扭矩。每個短輥都有一個張緊子部件與之嚙合。代替單一柔性支承的是多條柔性帶。這些帶分成相等的帶組，每一組的帶子都是緊固在單個的張緊子部件上的。
根據本發明進一步的特征，張緊子部件包括一個殼體，室內有一套能伸展和收縮各柔性帶的滑輪系統，在柔性帶中有一條連接許多靜止軸座和許多裝在傳動支架內支承桿的內部纜繩。靜止軸座都固定在殼體內。傳動支架由殼體內的通道導向且連接在柔性帶的一端。在施壓過程中，張緊子部件允許每個傳動支架和柔性帶彼此獨立運動，同時通過內部纜繩布在每個柔性帶間分布張力。
根據本發明再一個特征，當使用簡單或復雜的窄形上模時，在施壓過程中任選第一或第二支承輥來保持柔性支承在某一特定高度。支承輥連接在支承于地面上的框架上，而且位于柔性支承的正下方。支承輥的準確位置可以調整從而適應特殊的上模形狀。
本領域技術人員將會看到，使用柔性支承將芯體傳送至加熱爐中并在成形過程中支承芯體，這將提供一種芯體快速成形方法，因為不需要等候支承桿縮回和人工準確調整芯體相對于下模的位置。在成形某些形狀的芯體時使用柔性支承能省略下模。這便提供了以下優點消除了偶爾產生于兩模間的不匹配性；降低工具成本；減少工具啟動時間；省去在下模上人工調整芯體。柔性支承還帶來了施壓過程中低熱損和冷卻過程中快散熱的好處。
參考下面詳細說明和附圖，就能更好地理解本發明上述幾個方面以及許多伴隨的優點。其中

圖1是根據本發明制造的爐子和成形裝置的投影圖；圖2是圖1所示結構的側視圖；圖3是圖1所示結構的正視圖；圖4是圖1所示結構的一個俯視平面圖；圖5是根據本發明形成的導向組件的側視圖；圖6是沿圖5所示6-6線的剖視圖；圖7是簡單凸形上模第一實例的立面圖；圖8是簡單凸形上模第二實例的立面圖；圖9是復雜凸形上模的立面圖；圖10是多面上模和與上模輪廓相反的下模的立面圖；圖11是一個根據本發明形成的張緊組件第一實施例的投影圖，為清楚起見省略了有些部分；圖12是一個根據本發明形成的張緊組件第一實施例另一形式的投影圖；圖13是根據本發明形成的張緊組件第二實施例的俯視平面圖；圖14是沿圖13所示14-14截面的剖視圖；圖15是圖13所示張緊組件中張緊子部件的投影圖；圖16是圖15所示張緊子部件一部分的投影圖；圖17是圖15所示張緊子部件去掉前面板后有關部分的俯視平面圖；圖18是圖15所示張緊子部件的傳動支架的投影圖；圖19是圖18所示傳動支架的側視圖；圖20是圖15所示張緊子部件靜止軸架的投影圖。
盡管下列詳細描述是參照一層蜂窩狀芯體式工件進行的，但是應該明白，本發明對其它可變形材料也非常有益。因此，盡管本發明的成形方法和裝置是為成形蜂窩狀芯體而開發的，但是還應該明白，本發明也可以用于成形其它可變形材料，例如，泡沫板、熱塑性板等等。
本發明的一般方法和裝置包括將一層蜂窩狀芯體放在柔性支承上；把柔性支承和芯體移入一個加熱爐內并將芯體加熱到成型溫度。芯體加熱完畢后，柔性支承和芯體被從加熱爐水平移動到一個成形區。
在上述成形區內，一個凸形上模垂直下降至芯體上，壓下芯體和柔性支承。張緊組件保證維持柔性支承的張力，從而使芯體被壓緊在上模和柔性支承之間，因而迫使芯體呈上模形狀。壓緊以后，該結構被冷卻。然后，模具被抬起，成形完畢的芯體移出。本發明的這種方法和裝置可以進行多種變化。下面將討論這些變化。一般來說，這些變化與模具的輪廓形狀有關。
本領域的技術人員會很容易地認識到在成型過程中利用柔性支承向爐內傳送并支承蜂窩狀芯體提供了一種快速芯體成形方法，因為不再需要等支承桿收縮或等工人準確地調整芯體相對于下模的位置。此外，使用柔性支承對某些芯體的成形還可以省去下模。下面將詳細討論這個優點。
圖1-4顯示了根據本發明形成的成形裝置22。為了更清楚地理解本發明，省去了一些不必要的細節。圖1～4還顯示了帶有接受被加熱元件的水平開口36的現有加熱爐28。水平開口36在加熱爐的三個面延伸(正面40，左面42，右面44)。成形區26由和加熱爐正面40直接鄰近的區域而確定，且圍繞加熱爐的整個寬度，正如圖1所示。
仍然參看圖1～4，成形裝置22位于成形區26內，它包括一個模具組件30，該組件帶有一個可垂直移動的上模32。該模具組件通常是為人熟知的形式，但是，在本發明中要求使用變型的模具組件。這些變型的模具組件將在下面討論。上模32的垂直移動可以通過許多已知方法和動力供應當中的任何一種來完成，這些方法包括液壓、電機、手動權械滑輪系統，等等。對本發明來說，準確的傳送機構并不特別重要。重要的是上模的位移和方向應確保當上模被垂直移動機構降到用于成形的熱芯體上時，上模對準芯體。
本發明的成形裝置22包括分別由第一和第二導向組件50、52支承的第一和第二張緊組件70、72，兩者都平行且分別靠近加熱爐的左面42和右面44，見圖3。下面將詳細介紹本發明張緊組件的第一和第二優選實施例。每個張緊組件70、72都包括一個用于支承扭矩供給系統的細長托架74和至少一個輥76(見圖11～14)。張緊組件70、72通常是長方形的，帶有一個前端78和一個后端80。上述扭矩供給系統可以包括任何在與輥嚙合時向后驅動且能為上述輥子提供特定扭矩的機構。
第一和第二導向組件50、52可以按許多傳統轉換結構中某一種方式來形成。圖5和圖6所示是一個球頭螺桿結構，其中電動機54驅動裝在軌道支承58內的球頭螺桿56。第一和第二張緊組件70、72的后端80分別通過能沿轉動球頭螺桿移動的球形螺母82與第一和第二導向組件50、52配合。第一和第二導向組件50、52還包括一對凹形線性導軌60，它們分別安裝在每個張緊組件下部，并和固定在每個導向組件軌道支承58上表面的凸形線性軌道62嚙合。圖5和圖6所示第一和第二導向組件直接鄰近加熱爐的左右兩邊，一邊一個。最好，軌道支承58的上邊緣剛好在加熱爐水平開口36下面。
位于第一第二導向組件50，52之間的電機54為同步電動機，從而保證能同時移動張緊組件。使用許多已有方法當中的一種就能實現同步。圖12顯示了一種簡單的方法，其中同步桿160在第一和第二張緊組件之間延伸以確保相似的運動。
在張緊組件70，72之間是柔性支承38，該柔性支承38有兩個側端，一端繞在第一張緊組件70的輥子76上，另一端繞在第二張緊組件72的輥子76上。在蜂窩狀芯體被壓過程中，柔性支承38保持在峰窩狀芯體24之下，其余柔性支承材料根據需要從輥子上放松下來。柔性支承可以由任意耐熱柔性材料制成，最好是能耐750°F以上的細密連結的不銹鋼絲網。
柔性支承38的寬度(X方向長度)足以跨越兩個張緊組件且能繞輥子纏繞多圈。該支承的深度(Z方向長度)至少應等于壓緊在一起的芯體和模具的尺寸，但要小于加熱爐深度。柔性支承的示例尺寸是5英尺×12英尺，其中模具尺寸為7英尺×4英尺，爐子可以容納一個4英尺×8英尺×3.5英寸的工件。支架34(見圖3)將上述張緊組件支承于某一高度(Y方向)以便柔性支承和芯體能自由進出加熱爐的水平開口36而不中斷。
本發明的成形裝置22還包括一個調節系統，用以協調第一和第二張緊組件70、72的扭矩供給系統產生的扭矩。該調節系統還進一步保持柔性支承側端動作一致。如果柔性支承動作不一致，一個張緊組件就會比另一個張緊組件收縮得快，或者比另一個更有力。這兩種情況都會引起張緊組件連續不斷地在柔性支承上產生松馳。在施壓過程中，重要的是可保證作用于柔性支承上的張力均勻而不至于產生漂動，柔性支承的漂動將導致蜂窩狀芯體產生畸變。
調節系統可以是任意一種已有的系統，這取決于張緊組件的結構，尤其取決于所選的扭矩供給系統。這里不討論調節系統的具體尺寸和型式，因為這對本發明不太重要，重要的是所選用的調節系統可能保持兩相對輥之間的張力平衡。
成形裝置22可能還包括任意第一和第二支承輥166，見圖3。支承輥用于保持柔性支承38在施壓過程中于某個特定高度。當模具寬度小于張緊組件之間的距離時，這是很有必要的。盡管施加了張力，但是若沒有支承輥166，則柔性支承38不能恰當地把芯體壓緊在上模周圍。
如圖1和圖3所示，支承輥166裝在支承在地面上、垂直可調的框架168上。支承輥和框架可以按任何一種方式來組裝。如圖1和圖3所示簡單而典型結構基本上是一種載重支架，其支承輥固定在一單獨桿上從而形成上支架交叉元件。一種更復雜的結構(圖中沒有顯示)可能包括這樣的支承輥， 它們固定在由工字鋼形成的框架上，該工字鋼架下端固定在由液壓致動器驅動的運送框架的地下系統上。然而所選的結構對本發明并不太重要，最好，至少輥子的高度可以調節。
如圖1和圖3所示，支承輥166和支架168位于柔性支承38之下，以便支承輥166貼近柔性支承的下面。第一和第二支承輥軸在上模具邊緣正下方橫向隔開一定間距，第一和第二支承輥的軸通常平行于張緊組件輥子的轉動軸。方向可以根據模具的形狀而改變。
在操作中，一個一層蜂窩狀芯體形狀的工件，置于柔性支承38上。風機54啟動借助于導向組件50，52將上述工件和柔性支承一起水平移動，經過開口36進入加熱爐28。因為爐子開口繞過加熱爐的正面40延伸至其左面42和右面44，所以柔性支承38可以平滑地移入加熱爐，而不會使芯體的任何部分，或上述柔性支承碰到加熱爐。支承的一部分和張緊組件都從加熱爐的開口兩邊水平延伸出來。
接著，芯體被加熱到成形溫度。之后，芯體和柔性支承水平移出加熱爐28，進入成形區26。然后，上模32降至芯體上，把芯體壓進柔性支承。第一和第一張緊組件維持柔性支承上的張力，迫使芯體呈上模的形狀。芯體冷卻至其設定溫度之后，上模抬起，結束整個成形過程。
本發明更進一步的細節取決于上模的尺寸和形狀。通常，模具可分為三種類型簡單凸模，它僅在X-Y平面上是凸形曲線，而沿Z軸方向不變；復雜凸模，它在任一平面內都是凸形曲線；多面模具，它在任一平面內是凸形或凹形曲線；或者既有凸形又有凹形曲線。圖7和圖8所示是一例簡單形狀的模具。在圖7中，模具32a的形狀與一個汽缸的側部相似，模具凸出形曲線在X-Y平面上，截面形狀在Z軸方向沒有變化，而在圖8中，模具32b的凸形曲線比較復雜，但曲線僅在X-Y平面上變化，在Z方向上的形狀仍然保持不變。
圖9所示是一例復雜形狀的凸形模具，這里，模具32c形狀類似半圓錐，在X-Y平面上具有凸形曲線，而在Z方向上按線性變化。圖10所示是一例多面模具。這個多面模具不只是一個單獨的上模，它還包括一個與上模33a形狀相反的下模33b。每個多面體模具在任意面都有凸形和凹形曲線。
不管是否需要一個附加的下模33b，成形芯體的模具類型決定著所使用的張緊方法。根據本發明所形成的各種張緊機構和它們的部件如圖11～20所示，并在下面進行介紹。簡單凸形蜂窩狀結構可以用后面將要介紹的僅有上模的任意張緊組件。復雜的蜂窩狀結構限于使用更為復雜的張緊組件，但也只有一個上模。多面蜂窩狀結構需要更復雜的張緊組件，除了有上模外，還要有下模。
圖11所示是根據本發明形成的張緊組件70，72，每個張緊組件都包括一個縱向延伸于上述張緊組件整個長度上的單輥76。輥76用傳統的方法支承于張緊組件的細長托架74內。柔性支承的一端分別纏繞張緊組件70和72的輥子數圈，最好支承38從輥76的頂部滑離，而不從輥76的底部滑離。輥子可由任意有足夠剛性的材料制成。在本發明的實際原型中，選用的材料為直徑2～3英寸，長度約50～65英寸的鈦輥或鋁輥。
扭矩供給系統包括一個直接固定于每個輥子一端或兩端的可逆風機84。圖11顯示了一個固定于輥76前端的單一風機84。該風機84由一個合適的壓縮空氣來供應能量。每個風機都能夠分別為它相應的輥子保持一個給定的扭矩。
可以用其它扭矩供給方式來代替風機系統(例如，機械彈簧系統，液壓系統，電機系統，等等)。不管選用什么系統，在爐子移動時能夠防止輥子轉動；在施壓過程中能夠在拉力作用下反向驅動張緊組件，以使芯體維持一個給定的扭矩，同時允許輥子部分地放繞(unwind)。
由給定扭矩供給系統提供的扭矩實際值取決于特定應用的要求。在一個扭矩供給系統的例子中應用了能在恒定壓力90psig下提供20ft-lbs扭矩的風機。
本領域的技術人員將會知道，圖11所示的張緊組件的實施例適合于用在簡單凸形上模周圍成形蜂窩狀芯體。因為模具形狀沿Z軸方向上沒有變化，所以柔性支承整齊地纏繞該模具，在芯體的各個部位，靠著模具均勻壓縮芯體。熟悉本技術的人還會看到，這種方法和裝置只需要一個上模，不需要下模。省去下模的好處是消除了兩模之間的任意的不匹配性(有時會產生)；降低工具成本；縮短啟動時間，另外因為柔性支承是和芯體一起加熱，和一個熱芯放在冷模上加壓相比，減少了施壓過程中的熱損失。施壓以后，柔性支承散熱速度比下模要快。(成形所需的時間通常短于柔性支承從起熱源作用轉變為起熱耗作用所需的時間)。
圖12顯示了圖11所示張緊組件實施例的變型，圖12所示的實施例包括三個輥88和三個可逆風機。圖12所示的輥88和圖11所示的輥76相似，只是軸向長度短一些。圖12所示的三個輥88相互平行，且在同一個水平面內。單個成形裝置柔性支承36被三個并排水平放置的寬度較小的柔性支承86所代替。每個柔性支承的側端繞在一輥88周圍。每個輥88由相應的風機87轉動。這種張緊組件的變化對稍微復雜的上模是最有用的。在這種模具上使用多個柔性支承有助于在不增加本發明復雜性的前提下把芯體壓入模具。
圖11和圖12所示的張緊組件還可以有其它變型，它根據模具的形狀和所需的壓力而變化。通常，這種變化可能需要更多或更少的柔性支承。優選采用的結構用外裝方式來交替排列輥子，也就是，第一輥放在某一個位置，第二輥緊靠它，第三輥與第一輥軸線對齊，第四輥與第二輥軸線對齊，等等。這樣就會有足夠的空間放置所有的風機。
圖11和圖12所示的用在張緊組件中的空氣調節或控制系統，應該能夠協調第一和第二張緊系統的相鄰和相對風機之間的壓力和扭矩，以使正在成形的芯體的各部分承受相同的壓力。它可以通過給每個風機一個恒壓源得到實現，各風機的氣壓值相等。
更具體的說，在施壓過程中，也就是當上模降至蜂窩狀芯體24上時，風機84(或87)給柔性支承38(或86)提供一個恒定的張力，與此同時，由于芯體被上模32壓向柔性支承，該柔性支承從輥上放繞。一個簡單的調節系統使用和每個風機相連的恒定的(和相等)工作壓力源。
圖13～20顯示了一個根據本發明形成的更復雜的張緊組件的實施例。每個張緊組件包括許多彼此獨立的短輥92(圖13顯示了六個短輥)，這些短輥沿細長托架74的幾乎整個縱向長度首尾相連。短輥92安裝在一根單獨的軸上以便獨立地轉動。
圖13所示的張緊組件還包括許多柔性帶96。這些柔性帶在X-Z平面上水平并排放置。這些柔性帶96可以由與柔性支承38同樣的材料制成，只是在寬度上要窄得多。這些柔性帶96在加熱過程中支承芯體24，在施壓過程中迫使芯體壓緊上模32。每根柔性帶96的一端和張緊子部件90連接，而不是直接連接到短輥92上。圖18所示的連接方式將在下面詳述。正如下面所述，張緊子部件連接在短輥92上。
參考圖15和圖16，張緊子部件包括一個通常的方殼體98，殼體內有一根繞兩個輥子纜軸176的纜繩100(或類似的高強柔性材料)，該纜軸176安裝在靠近上述方殼體上表面102的后面板134內表面。更具體地講，輥子纜繩100從方殼體的上邊緣延伸，每根纜繩的兩頭纏繞在同一個短輥92周圍，如圖13所示。圖13還顯示了裝在短輥上幫助對纏繞短輥92進行導向的任意環狀輥子纜繩導向件118。
圖13～20所示的張緊組件的扭矩供給系統包括許多風機108，每個風機有一個短輥92。圖13所示的風機108以交錯方式安裝在細長托架74上，以優化使用托架空間。圖13所示的交錯排列是這樣實現的；一個風機靠近其短輥，第二個遠離其短輥，第三個又靠近其短輥，等等。還可以選擇另一種，或作為附加方式，風機108垂直交錯排列以節省空間。
如圖13和14所示，用鏈輪機構連接風機108和它們相應的短輥92。更具體地講，驅動鏈輪112安裝在每個風機108的軸110上。驅動鏈116環繞每個驅動鏈輪112和輥子鏈輪114，該鏈輪114環繞與之相應的短輥92的中心圓，見圖14。如圖13和14中所示，六個擋塊120固定在框架74上。擋塊120防止輥子纜繩100在短輥上纏得太遠，因為它們會導致張緊子部件接觸輥子鏈輪114，鏈環116，或者帶子導向件118。所以擋塊120保護張緊子部件90和托架部件。
圖13和圖14還顯示了調節系統的一些零件。特別是提供了同一個公用氣壓提供線路122，在該線路中每個風機有一個支路124。公用線路和氣壓供給系統連接。提供到每個風機中的氣壓維持一個恒定的值，從而平衡每個風機在相應輥上的張緊能力。可以用任意一個已知的系統作為調節系統，精密的結構對本發明并不特別重要。
圖15～20顯示了每個張緊子部件的詳圖。在圖15中，每個殼體98包括一個底側126和第一邊128，第二邊130。該殼體98是由方形前面板132和方形后面板134的連接形成的，方形前后面板之間具有多個長形分隔條136。見圖16最好，面板材料為鋁。上述固定方式可以選用任意一種已知的方法。圖15顯示了一些小旋轉螺絲138。輥子纜繩軸架176裝在靠近上邊緣102的前后面板之間。軸架176的軸垂直于面板的平面。
分隔條136的長度方向平行于殼體的側邊緣128和130。分隔條136的長度短于殼體上表面102和底邊126之間的距離。分隔條等距排列從而形成從殼體下邊緣延伸至面板上緣附近的通道。在殼體98下邊緣的是橫跨殼體寬度的擋座111。
所需分隔條的數目取決于所需通道的數目，通道數目對應于固定于每個張緊子部件90上的柔性帶的數目。容納四條柔性帶的張緊子部件需要有五條分隔條形成四條通道。這里所給的數目是一個例子，不能認為是極限數目。根據特定應用使用的其它數目分隔條也在本發明范圍內。
分隔條位于前后面板邊緣之內，每條都有一個靜止卷軸142(見圖17和圖20)緊固在其上端附近，并且在前后面板之間，卷軸142的轉動軸垂直于前后面板132和134所在的平面。靜止卷軸142位于殼體上表面102附近，并且能夠向兩個方向轉動。最好，該卷軸142用不銹鋼制造。
參考圖17，每個通道內有一個移動支架144。每個支架144的大小能保證通道內容易滑動，并且與分隔條以及前后面板的松接觸。參考圖16，后面板134可在選擇性地包括一個或多個潤滑油輸入孔140，從而潤滑傳動支架。最好，傳動支架144選用酚醛材料制成。
如圖19所示，每個傳動支架包括一個靠近殼體上表面的上邊緣148；一個正對上緣的下緣150；和一根靠近上緣148的內桿146。內桿固定后能向兩個方向轉動。內桿146的轉動軸通常平行于靜止卷軸142的轉動軸。柔性帶的一端通過軸座下緣150固定在傳動支架144上。這種固定方式可以通過一種已知的方法實現。圖19顯示的是使用螺栓152來固定的。
參考圖15和圖17～19，每個傳動支架還包括一個導向件156，該導向件緊固在支架表面，與前后板32相鄰。前面板132包括許多小孔154以容納導向件156，一個傳動支架導向件伸入各自的孔中。小孔大小要合適，當支架在其通道的最上區(即收縮位置)時，小孔應對應導向件的位置，當支架在其通道的最下區(即延伸位置)時，小孔也應對應導向件的位置。當它在延伸位置和收縮位置之間運動時，小孔將引導支架導向件156，因此，也引導支架和柔性帶。殼體擋塊111進一步幫助傳動支架144維持在各自的通道內。
殼體98還包括一根具有兩個端頭的單根內電纜158。其一端固定在殼體靠近上邊緣的一個角162，另一端固定在殼體靠近上緣的另一角164，見圖17。在兩個角162、164之間，內纜158連接在傳動支架內桿146和靜止卷軸142間，如圖17所示的一種形式。熟悉本技術的人會看到，張緊子部件只是一個滑輪裝置，該裝置把任意一輥提供的全部張力平均分布在它的柔性帶上。所以，偶爾由覆蓋在一個小的上模截面距離上的一根帶子產生的馳度將被低馳度(slack)帶子消耗掉。
使用如圖13～20所示類型的張緊組件在施壓操作中，當上模降至蜂窩狀芯體24時，芯體和柔性帶開始通過輥子纜繩100放繞。在這段時間內，空氣調節系統通過各自風機相應的輥子確保風機給各張緊子部件提供相等的張力。各張緊子部件本身又通過延伸和收縮通道內的支架而給它們的柔性帶平均分布張力。在傳動支架中的內纜確保每根柔性帶施加于正在成形的蜂窩狀芯體上的力相等。
本領域的技術的人員將會認識到，圖13～20中所示的張緊組件的實施例較適合于用復雜凸形上模成形蜂窩狀芯體。使用多個柔性帶96，張緊子部件90，和調節系統來完成了張力在各柔性帶之間平均分布。因此，由于芯體在各部位都接受相同的壓力，所以允許模具Z方向上的變化。這樣張緊組件只需要一個上模。至少如上面所討論的，省略下模相對于現有的方法和裝置是一大改進。
對于多面模具來說，還可使用另一種方法，根據這一方法，將芯體維持在柔性支承上，然后在上模和下模之間同時給芯體和支承加壓，從而完成芯體的成形。對多面模具形狀來說，由于其表面的撓曲變化，所以必需具有下模。
為了實現這一方法，本發明的裝置做了類似的改變。具體地說，同時包括一個上模和一個下模，其調節系統是設計用來消除施壓過程中柔性支承上的張力。張緊組件只在芯體加熱和出入爐時提供張力。在芯體施壓過程中，柔性支承上不存在張力。
下模位于芯體之下，鄰近柔性支承；上模位于芯體之上，鄰近芯體上表面，下模與上模輪廓形狀相反。本發明的這一實施例主要對平滑輪廓的蜂窩狀芯體產品有用。緊角(tight comer)趨向于引起柔性支承在模具間集束。這一方法和裝置的其它特點與上面所描述的相同，包括可以使用張緊組件任意變化的實施例。
盡管這一可替代的方法和裝置的實施例沒有提供由于省略一個模具而帶來的好處，但是它與現有的方法和裝置相比，仍是一個進步。使用柔性支承移送芯體至加熱爐和在成形過程中支承芯體，提供了一種快速成形芯體的方法，這是因為沒有必要等候支承桿縮回和等候人工調整下模上的芯體。此外，柔性支承還在芯體和冷下模之間提供了一定程度的絕熱，所以就升高了初始壓縮溫度并在壓縮過程中幫助維持一個升高了的溫度。
雖然本發明的優選采用的實施例已經用圖例進行了表達和描述，但是必須知道的是，在不背離本發明的實質和范圍的前提下可以進行各種各樣的變化。一種變化是只使用張緊組件和模具而不提供通過導向組件實現的進入相鄰加熱爐的轉移。但是，這種實施例一般不優先使用，因為它需要在加熱過程和加壓過程的轉換之間操縱芯體，而這會引起芯體溫度降低和不對中性。
權利要求
1.一個靠近加熱爐，用于成形一層可變形材料的裝置，該裝置包括(a)一個上模；(b)第一和第一張緊組件，每個組件包括至少一個輥子和一個用于轉動該輥子的扭矩供給系統；(c)一個柔性支承，它的一端繞在第一張緊組件的輥子周圍，另一端繞在第二張緊組件的輥子周圍；(d)第一和第二導向組件用于傳送張緊組件和柔性支承出和入加熱爐；以及(e)一個調節系統，它與第一和第二張緊組件的扭矩供給系統嚙合，該調節系統用于平衡該柔性支承兩端之間的張力。
2.一種成形一層可變形材料的方法，其步驟包括(a)把一層材料放置于一個柔性支承上；(b)把該柔性支承和芯體送入一個加熱爐；(c)在該加熱爐內加熱該芯體至一個所需的成形溫度；(d)把上述柔性支承和芯體從爐內水平移至一個成形區；(e)將上模壓縮至芯體上，此時該芯體仍支承在上述柔性支承上面；(e)張緊柔性支承從而迫使上述芯體形成上述上模的形狀。
全文摘要
一種成型可變形材料如蜂窩狀芯體(24)的方法，包括把芯體放在柔性支承(38)上；把該柔性支承(38)和芯體送到加熱爐(28)內；將芯體加熱到所需的成型溫度；將柔性支承和芯體從加熱爐水平轉移到成型區(26)；降下凸形上模(32)至芯體上；張緊柔性支承；芯體施壓，從而使芯體形成上述模的形狀；冷卻該芯體至指定溫度，然后抬起模具移出成型好的芯體。還提供了用于成型可變材料如蜂窩狀芯體的裝置(22)。
文檔編號B29C31/08GK1150928SQ9611272
公開日1997年6月4日 申請日期1996年10月14日 優先權日1995年10月16日
發明者布拉德利·J·布朗尼根, 威廉·T·羅斯 申請人:波音公司