生产用于可视化气流的测试胶粘带卷的设备和方法

摘要

一种用于生产测试胶粘带卷(27)的设备，测试胶粘带缠绕在所述测试胶粘带卷上，包括：具有线辊(12)的线存取单元(4)，线(11)缠绕在所述线辊上；线切割单元(5)，其将通过线存取单元从线辊供应的线切割为预定长度的线元件(15)；胶粘带展开单元(26)，其用于引导胶粘带(24)；装配单元(91)，其将线元件以预定角度并且彼此隔开预定的距离供应到所供应的胶粘带的表面，使得线元件的自由端远离胶粘带的边缘伸出；展开单元(29)，其将覆带(28)展开到胶粘带的表面和供应到胶粘带的线元件上以形成测试胶粘带，所述测试胶粘带包括胶粘带、覆带和夹置的线元件；以及卷绕装置(27)，测试胶粘带卷绕在所述卷绕装置上。

说明书

相关申请

本申请要求申请日为2006年4月19日的美国临时专利申请No.60/745,097和申请日为2006年4月19日的德国专利申请No.10 2006 018 133.6的优先权，其公开的内容通过参考在此引入。

技术领域

本发明涉及一种用于生产测试胶粘带卷的设备和方法，在测试胶粘带卷上缠绕有测试胶粘带，测试胶粘带的表面上设置有多个线元件，线元件伸出超过所述测试胶粘带的边缘。

背景技术

缠绕在这种测试胶粘带卷上的测试胶粘带可主要用于可视化待测试模型表面上的气流。

存在多种用于对风洞中的模型表面上的气流进行可视化的可能性。一种技术是采用设置在待检测表面上的线。所述线的行为提供了受测区域中气流情况的快速概况。通过紫外光(UV光)的照射，白线或由荧光合成材料制成的线可见性很好，这样所述测量就可通过摄影机记录下来。所述线通常胶粘到模型表面，或者顺次采用胶粘材料微滴或采用胶粘带元件，或者在所述胶粘带附连于模型前所述线粘到胶粘带一侧。在高速区域，例如可使用独立附着线的技术，因为胶粘带可不干扰模型的表面。然而在低速区域，可采用具有线的预配置胶粘带。具有线的所述胶粘带手动切割成段，这既费时又麻烦。

因此需要生产一种可以用于可视化气流的线，这样，其可迅速有效地应用到模型表面气流的可视化上。

根据所附权利要求可推断达到上述需求。本发明的实施例在从属权利要求中得以明确。

发明内容

根据本发明的用于生产测试胶粘带卷的设备，测试胶粘带一体地缠绕在该测试胶粘带卷上，胶粘带的表面上设置有多个线元件，所述设备包括：具有线辊的线存取单元，线一体地缠绕在所述线辊上；线切割单元，其将通过线存取单元从线辊供应的线切割为预定长度的线元件；胶粘带展开单元，其用于供应胶粘带；装配单元，其将线元件以预定角度并且彼此隔开预定的距离供应到所供应的胶粘带的表面，使得线元件的自由端远离胶粘带的边缘伸出；展开单元，其将覆带展开到胶粘带的表面和供应到胶粘带的线元件上以形成测试胶粘带，所述测试胶粘带包括胶粘带、覆带和夹置的线元件；以及卷绕单元，测试胶粘带卷绕在所述卷绕单元上。

线元件彼此之间的距离总是恒定的。

线元件垂直于胶粘带的纵向定位在胶粘带的表面上，并且伸出超过胶粘带的边缘。

根据本发明的实施例，覆带为泡沫薄膜。

根据本发明的另一实施例，覆带可容易地从胶粘带拆除，而不损坏线元件和/或使得线元件从胶粘带分离。

根据本发明的用于生产上述测试胶粘带卷的方法包括如下步骤：

通过线存取单元供应缠绕在线辊上的线；通过线切割单元将供给的线切割成预定长度的线元件；通过胶粘带展开单元供应胶粘带；通过装配单元将切割的线元件以预定角度并且彼此隔开预定的距离施加到胶粘带的表面；将覆带展开到胶粘带的表面和供应到胶粘带的线元件上以形成测试胶粘带，所述测试胶粘带包括胶粘带、覆带和夹置的线元件；以及将测试胶粘带卷绕在例如卷轴的卷绕单元上。

根据本发明的实施例，所述各个步骤是自动执行的，这样测试胶粘带可连续生产并且连续卷绕在卷绕装置上。

通过上述方法生产的测试胶粘带和/或上述设备可用于通过以下步骤来可视化表面上的气流：展开卷绕在卷绕单元上的测试胶粘带，去除覆带，并且将具有线元件的测试胶粘带粘在待进行气流可视化的表面。

附图说明

接下来将参考附图描述本发明的优选实施例。

图1示出根据优选示例性实施例的用于生产测试胶粘带的设备从侧面看的示意性局部图；

图1A示出描述图1示出的机器人单元的运动能力的示意图；

图2a-2c示出图1的线存取单元和线切割单元的侧视、主视和俯视图；

图3示出用于夹持和保持线的钳子的侧视图；

图3a示出左钳腿的内部视图；

图3b示出右钳腿的内部视图；

图4示出图1的线切割单元的侧视图；

图4a示出图1的线切割单元的俯视图；

图5示出图1的设备从前方看的示意性布置；

图6示出图3示出的具有夹钳的装配单元；

图7示出具有带线的胶粘带的模型的局部图；

图8示出图1的所述设备工作区域的安装板的局部图；

图9示出图1的设备的基座框架从前方看的局部图；

图10示出图6示出的装配单元的夹钳；

图11示出测试胶粘带的卷绕装置；

图12示出图1的所述设备的工作区域的局部图；

图13示出图12所示的卷绕单元的详细图；以及

图14示出根据优选示例性实施例的设备的局部图，其描述了覆带展开单元。

下文中，相同的附图标记用于表示不同附图中相同或相应的元件。

具体实施方式

图1示出根据本发明第一优选示例性实施例的局部图。

根据本发明的设备，如接下来所描述的，设计成将线元件自动胶合到胶粘带并且将覆薄膜施加到其上以形成测试胶粘带，测试胶粘带自动卷绕在测试胶粘带卷上。

如图1所示，所述设备包括支架1，在支架1上固定有支架板2。机器人单元31固定在所述支架板2上。机器人单元包括固定安装在支架板2表面的机器人基架31a、机器人转盘31b、机器人摇杆31c、机器人臂31d、机器人手31e和机器人法兰34a。所述机器人各元件的各自运动方向如图1A中所示。

如图1所示，线存取单元4和线切割单元5邻近所述机器人单元31设置在所述支架板2的表面上，参考图2a，2b和2c对其进行更加详细地描述。

另外，例如由金属制成的安装板6从支架板2延伸，并且与由胶粘带展开单元(未示出)供应的胶粘带的一侧接触。安装板6例如与框架25相连，框架25具有辊子9并且例如采用1cm厚的塑料泡沫垫来吸收冲击。

安装板6优选地总是具有与机器人基架31a相同的距离。

机器人单元31固定安装在所述支架1的后部区域并装配有气动操作的夹钳50，其通过采用夹钳法兰连接单元连接到机器人法兰34a。例如，如图3所示，由铝制成的钳子91附于夹钳50的卡爪上。

如图1所示，支架1支撑在轮子60上使其可移动。可选择地，支架1可固定连接于地板。

图2a示出图1的线存取单元4和线切割单元5。

线存取单元4包括线辊12，其固定在线保持支架10上使其可以旋转。线11一体地缠绕在线辊12上。当线11解绕时，线的末端穿过线管13。线11的伸出线管13的线端部19供应到线切割单元5。线存取单元4定位在支架1的支架板2上，使得机器人单元31的夹钳50可方便地够着。

图2b示出线存取单元4的主视图，而图2c示出线存取单元4和线切割单元5的俯视图。

图3示出可附于夹钳50的钳子91，其用于夹持线11的伸出线管13的线端部19，如图2所示，且用于将线端部19供应到图2所示的线切割单元5。

图3a和3b分别示出左钳腿92和右钳腿93的内部视图。根据优选示例性实施例，所述钳腿92、93可相对彼此移动以夹持线端部19。

如上所述，钳子91通过夹钳法兰连接单元连接于机器人法兰34a。机器人可使钳腿92、93彼此独立地致动。另外，例如所述钳腿92、93可以预张紧。

图4示出线切割单元5的侧视图，而图4a示出线切割单元5的俯视图。线切割单元5附连于图1的支架1。

如图4a所示，通过弹簧预张紧的刀具16撞击在直径方向上相对定位的砧14，定位在自由间隙18内的线11通过刀具中断(切断)。接下来被切断的线如线元件15通过线夹具而被保持。

机器人单元31编程为使得钳子91夹住伸出线管13的线并且例如沿水平方向引导2cm的线进入线存取单元5的自由间隙18。当所述钳子91保持线11时，通过机器人控制器(未示出)激发继电器，其首先触发切断所述线并且接下来使线切割装置5的夹紧装置打开。接下来，机器人单元31使仍夹住线元件15的钳子91定位在所述安装板6之上，以此方式使得钳子91打开，并且线元件15下落到胶粘带的期望位置，例如胶粘带的胶粘侧在安装板6上面向上并且胶粘带可连续供应。

夹持线11、切断线11、供应线元件15和将线元件15压到胶粘带上的过程都是通过机器人单元31自动重复执行的，这样定位在安装板6上的胶粘带上的多个线元件15可被胶粘到胶粘带的表面。

图5示出图1的整个设备的构造。

图6示出具有夹钳50的用于将线元件施加到胶粘带的装配单元，所述夹钳50附连于机器人法兰34a。另外，具有钳腿92、93的钳子91安装在夹钳5上。机器人法兰34a通过电流和控制线缆51供以能量和控制信息以来打开和关闭钳腿92、93和/或使夹钳50如图1A所示在不同方向旋转。

图7示出模型翼7的局部视图，其表面的气流将被检测。

线元件8例如均匀隔开并且在大致垂直于胶粘带24的纵轴方向延伸相等的长度。线元件8的自由端远离胶粘带24伸出且可被气流扰动，线元件8的自由端根据气流定向，通过线元件可以可视化气流。线元件可以各种角度延伸并且彼此间可具有不同的距离。

图8示出安装板6的局部图，其固定连接于机器人单元31的工作区域。

图9示出支架1的局部图，在支架1上安装有机器人单元31。

图10示出图6的夹钳50，示出了用于钳腿92、93的紧固区域52。如上所述，夹钳50附连于机器人法兰34a。

图11示出卷轴27形式的卷绕装置60。卷绕装置用于卷起测试胶粘带(未示出)，测试胶粘带通过胶粘条带24、供应于其上的线元件15和施加到其上的泡沫薄膜28形成，如图12所示。卷绕装置60也可具有除卷轴外的形式以存储测试胶粘带。测试胶粘带一体地卷绕在卷轴27上。

图12示出图1的设备的安装板6的区域的局部图。

图12的左半部分示出胶粘带展开单元26，其连续地在例如实施为支撑板的工作区域61供应胶粘条带24。胶粘条带24的胶粘侧直接向上，这样线元件15被允许从附连于机器人法兰34a的夹钳50的钳子91上下落，这样形成了图7所示的具有线元件8的胶粘带24。线元件15施加到其上的胶粘条带24导引到卷轴27并且与同样供应的泡沫薄膜28一起缠绕在卷轴27上，这样形成测试胶粘带，其包括胶粘条带24、施加到其上的线元件15和施加到其上的泡沫薄膜28。泡沫薄膜28用于防止卷在卷轴27上的各个层粘在一起，并且其确保不依赖增加的半径而均匀地缠绕。泡沫薄膜28可容易地从胶粘带24和线元件15拆除，而不损坏线元件15。

卷轴27和胶粘带展开单元26可例如通过马达独立驱动以将胶粘带24从胶粘带展开单元26展开和/或使胶粘带24与施加到其上的线元件15一起缠绕在卷轴27上。根据另一个优选示例性实施例，胶粘带展开单元26的驱动不是必要的。

图13示出根据本发明的设备的局部视图，其中可更加清楚地看出卷轴27。

图14示出根据本发明的设备的局部视图，其中示出了泡沫薄薄膜展开单元29。

接下来将描述用于生产如上所述的测试胶粘带的方法。

机器人单元31编程为使其利用夹钳50的钳子91夹持线辊12的悬出线管13的线，然后例如在线切割单元5的槽18上水平地拉出长度超过2cm的线11。当钳子91仍保持住线11时，通过机器人单元31的控制器打开继电器，其首先触发将线11切断为线元件15，然后打开线切割单元5的夹紧装置。在接下来的工作步骤，机器人单元将仍抓住线元件15的钳子91定位在支撑板61之上，以此方式，钳子可以在与支撑板61成角度的位置打开和排出线元件15，使线15的接触胶粘条带24的一端进入期望位置并将其按压在此。

从胶粘带展开单元26拉出的胶粘带24的开始端和同时从展开单元29拉出的泡沫薄膜28固定在卷轴27上，这样当卷轴27旋转时胶粘条带24和泡沫薄膜28从其各自的源展开并卷绕在卷轴27上。同时，胶粘条带24被拉动越过小支撑板61的工作区域。通过缠绕，机构拉动胶粘条带24越过工作区域，这样，接下来的线元件15通过钳子91以精确保持的距离被粘上。

胶粘的线元件15之间的距离要保持不变的要求通过算法来实现，采用所述算法可计算步进马达(未示出)上设定的步级。当导出该算法时，例如可以考虑缠绕在卷轴27上的测试胶粘带合成物(胶粘条带/线元件/泡沫薄膜24/8/28)的半径随着每次旋转变得更大的因素。

上述过程的结果是通过胶粘条带/线元件/泡沫薄膜24/8/28合成物缠绕的卷轴27。例如，为了在风洞试验中可视化气流，所需的设置有线元件15的测试胶粘带从缠绕完成的卷轴27的泡沫薄膜28展开需要的长度并且粘到模型表面上。

尽管上面参考优选示例性实施例对本发明进行了描述，但是显然可以对其实施修改和改变，而不脱离本发明保护范围。

例如，可以将线元件以不同间距应用到胶粘带24。另外，作为泡沫薄膜的可替代物，也可以采用另一种合适的覆盖材料，其可容易地从胶粘带的胶粘表面拆除，而不损坏施加到其上的线元件。进一步，还可以采用不同形式(线的品牌，线的粗细，线的颜色)的线。

附图标记

1   支架

2   支架板

4   线存取单元

5   线切割单元

6   安装板

7   模型翼

9   辊子

10  线保持架

11  线

12  线辊

13  线管

15  线元件

19  线端部

31  机器人单元

31a 机器人基架

31b 机器人转盘

31c 机器人摇杆

31d 机器人臂

31e 机器人手

34a 机器人法兰

91 钳子

92，93 钳腿(左，右)

94 槽

27 卷轴

28 泡沫薄膜

50 夹钳

51 线缆

60 卷绕装置

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1、一种用于生产测试胶粘带卷(27)的设备，测试胶粘带缠绕在所述测试胶粘带卷上，包括：

具有线辊(12)的线存取单元(4)，线(11)缠绕在所述线辊上；

线切割单元(5)，其将通过线存取单元(4)从线辊(12)供应的线(11)切割为预定长度的线元件(15)；

胶粘带展开单元(26)，其用于供应胶粘带(24)；

装配单元(91)，其将线元件(15)以预定角度并且彼此隔开预定的距离供应到所供应的胶粘带(24)的表面，使得线元件(15)的自由端远离胶粘带(24)的边缘伸出；

展开单元(29)，其将覆带(28)展开到胶粘带(24)的表面和施加到胶粘带的线元件(15)上以形成测试胶粘带，所述测试胶粘带包括胶粘带(24)、覆带(28)和夹置的线元件(15)；以及

卷绕装置(27)，测试胶粘带卷绕在所述卷绕装置上。

2、如权利要求1所述的设备，其中线元件(15)彼此之间的距离是恒定的。

3、如权利要求1或2所述的设备，其中线元件(15)垂直于胶粘带(24)的纵向在胶粘带的表面上延伸，并且伸出胶粘带(24)的边缘。

4、如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中覆带(28)为泡沫薄膜。

5、如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中覆带(28)可容易地从胶粘带(24)拆除，而不损坏线元件(15)。

6、一种用于生产测试胶粘带卷(27)的方法，包括如下步骤：

通过线存取单元(4)供应缠绕在线辊(12)上的线(11)；

通过线切割单元(5)将供给的线(11)切割成预定长度的线元件(15)；

通过胶粘带展开单元(26)供应胶粘带(24)；

通过装配单元(91)将切割的线元件(15)以预定角度并且彼此隔开预定的距离施加到胶粘带(24)的表面使得线元件(15)的自由端远离胶粘带(24)的边缘伸出；

将覆带(28)展开到胶粘带的表面和施加到胶粘带的线元件(15)上以形成测试胶粘带，所述测试胶粘带包括胶粘带(24)、覆带(28)和夹置的线元件(15)；以及

将测试胶粘带卷绕在卷绕单元上以形成测试胶粘带卷(27)。

7、如权利要求6所述的方法，其中各个步骤是自动执行的。

8、一种通过权利要求6或7所述方法生产的测试胶粘带卷(27)在利用线元件(15)使模型表面上的气流可视化中的应用，包括：将测试胶粘带展开，去除覆带(28)，并且将胶粘带(24)和施加到其上的线元件(15)一起粘在所述表面上。