Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.

Equipo para tender fibras, para fabricar un laminado de fibras (38) de un componente de compuesto de fibras, con

(a) una herramienta (12) para colocar fibras (34),

(b) un sistema de carriles (14) cerrado que rodea la herramienta y caracterizado por

(c) al menos dos robots (16) que trabajan independientes uno de otro, que

- pueden moverse conducidos por el sistema de carriles (14) y

- que presentan en cada caso al menos un cabezal de colocación (18), configurado para tender fibras (34).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11004767.

Solicitante: DEUTSCHES ZENTRUM FUR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LINDER HOHE 51147 KOLN ALEMANIA.

Inventor/es: KLEINEBERG, MARKUS, ASSING,HEIKO, RÖSTERMUNDT,DIRK, MEYER,MATTHIAS DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/38 (Apilado (lay-up) automático, es decir, utilizando robots, aplicando filamentos según modelos predeterminados)

PDF original: ES-2519344_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.
Ilustración 2 de Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.
Ilustración 3 de Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.
Ilustración 4 de Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.
Equipo para tender fibras y procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras.

Fragmento de la descripción:

EQUIPO PARA TENDER FIBRAS Y PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR UN COMPONENTE DE COMPUESTO DE FIBRAS

La invención se refiere a un equipo para tender fibras, para fabricar un laminado de fibras de un componente de compuesto de fibras, con una herramienta para colocar fibras. Según un segundo aspecto, se refiere la invención a un procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras con las etapas: (I) colocación de las fibras dentro de, en y/o sobre una herramienta, tal que resulte un laminado de fibras y (II) endurecimiento del laminado de fibras, con lo que resulta una pieza en bruto de compuesto.

Los equipos para tender fibras, denominados también instalaciones para colocar (placement) fibras, se conocen por el estado de la técnica y se han basado hasta ahora en un sistema de pórtico de grandes dimensiones, que por lo general está dotado de un cabezal de colocación de las fibras, que también se denomina cabezal de colocación de bandas (tape) . Allí tiene el cabezal de colocación la dimensión de un carro pequeño con un peso a menudo superior a una tonelada. A ello se añade un sistema para bobinas de fibras, que igualmente puede pesar varias toneladas. Debido a la gran masa, tanto la movilidad como la dinámica de los procesos cinemáticos son limitadas. Los equipos para tender fibras conocidos, en forma de sistemas de pórtico, alcanzan en consecuencia por lo general sólo velocidades bajas de tendido de fibras.

Además, debido al tamaño de las instalaciones de pórtico conocidas por el estado de la técnica, la flexibilidad de los equipos para tender fibras está fuertemente limitada. Así un equipo para tender fibras está orientado la mayoría de las veces a la fabricación de laminados de fibras sólo ligeramente curvados para componentes de compuesto de fibras. El tendido de fibras para formar geometrías complejas no suele ser posible debido al tamaño del cabezal de colocación. Además es un inconveniente que la velocidad de tendido en los equipos para tender fibras conocidos queda limitada porque en la instalación de pórtico sólo puede fijarse un elemento móvil, para evitar colisiones.

Por el documento US 4, 588, 466 se conoce un equipo según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 8 para tender fibras en el que sobre un sistema de carriles, en cuyo centro se encuentra una herramienta para tender fibras, se conduce un cabezal de colocación con componentes separados. Al respecto está previsto también un equipo de carga de fibras, que tiende por toda la longitud de la herramienta una banda de fibras, la cual se oprime a continuación contra la herramienta con la ayuda de sujetadores.

Por el documento US 2005/0247396 A1 se conoce un equipo para tender laminados de fibras, en el que una herramienta que gira en el centro se opera desde dos lados con ayuda de un equipo para tender fibras.

La invención tiene como tarea básica evitar los inconvenientes inherentes al estado de la técnica.

La invención soluciona el problema mediante un equipo para tender fibras de tipo genérico, que presenta un sistema de carriles cerrado que rodea la herramienta y al menos dos robots que trabajan independientes uno de otro, que pueden moverse conducidos por el sistema de carriles, en particular pueden moverse conducidos sobre el sistema de carriles y que presentan en cada caso al menos un cabezal de colocación, configurado para tender las fibras.

Según un segundo aspecto soluciona la invención el problema mediante un procedimiento de tipo genérico, en el que la colocación de las fibras se realiza mediante al menos robots que funcionan simultáneamente, que se mueven conducidos sobre un sistema de carriles y que tienden las fibras mediante al menos un cabezal de colocación.

Es ventajoso en la invención que, contrariamente a en las instalaciones de pórtico tradicionales, se puede trabajar en una herramienta con varios cabezales de colocación a la vez. Las instalaciones de pórtico tradicionales por lo general sólo están en condiciones de trabajar con un cabezal de colocación, que además no es de aplicación universal. Mediante la utilización de varios cabezales de colocación es posible una especialización y con ello una optimización del proceso.

El sistema de carriles cerrado que va alrededor permite además acoplar y/o desacoplar robots individuales en el proceso de fabricación, con lo que los tiempos de equipamiento de los robots no influyen sensiblemente en el tiempo de fabricación. Si uno de los robots está averiado, puede desacoplarse el mismo, al tratarse de un sistema de carriles cerrado, con lo que se reducen los tiempos de parada. En sistemas de pórtico correspondientes al estado de la técnica, una falta origina directamente la parada de la instalación completa, lo que aumenta el tiempo de fabricación del componente de compuesto de fibras.

Debido a la estructura modular es posible además fabricar una pluralidad de componentes de compuesto de fibras distintos con un equipo para tender fibras. Es posible por lo tanto desarrollar un rápido diseño de las instalaciones para los más diversos fines o geometrías de componentes. El equipo para tender fibras no tiene que estar limitado al tendido de semiacabados de fibras, sino que puede estar equipado mediante los sistemas usuales de cambio de herramienta con los más diversos efectores finales, que permiten una infinidad de posibilidades de tratamiento para un tal equipo para tender fibras. Un sistema clásico de pórtico está diseñado para una tarea y sólo difícilmente puede adaptarse a otras tareas.

Otra ventaja adicional es que el equipo para tender fibras correspondiente a la invención puede estar constituido por componentes industriales estandarizados, que pueden combinarse rápida y económicamente. Una instalación de pórtico por el contrario es por lo general una gran instalación prototipo, diseñada y optimizada para la correspondiente finalidad de aplicación, lo cual implica un coste elevado.

En el marco de la presente invención se entiende bajo herramienta en particular un objeto que presenta una superficie perfilada, que corresponde al contorno deseado del posterior componente de compuesto de fibras. La herramienta puede así denominarse también molde o herramienta de moldeo. Dentro de, en o sobre la herramienta se colocan las fibras, tal que las mismas llegan a la forma deseada.

El objeto individual que coloca el robot se denomina roving (fibra para hilar) o banda de fibras. El conjunto de varios rovings o bandas de fibras se denomina laminado de fibras. A partir del laminado de fibras se fabrica mediante endurecimiento en un equipo endurecedor, que puede ser parte del equipo para tender fibras, una pieza en bruto del componente de compuesto de fibras.

Bajo sistema de carriles que rodea la herramienta se entiende en particular una configuración de carriles que están dispuestos tal que al menos un robot puede alcanzar la herramienta desde al menos tres lados, en particular desde todos los lados y dado el caso desde arriba.

Bajo sistema de carriles cerrado se entiende que al menos un robot desde cada lugar desde el que pueden colocarse fibras sobre la herramienta, puede moverse conducido sobre el sistema de carriles sin cambiar de sentido tal que alcanza de nuevo la posición. Para ello es posible que el sistema de carriles sea cerrado con forma de anillo alrededor de la herramienta y el robot alcance la herramienta desde cada punto del sistema de carriles. Pero también es posible que el sistema de carriles incluya un anillo de carriles sobre el que los robots pueden rodear la herramienta sin poder llegar a tomar contacto con la herramienta, existiendo entonces subsecciones del sistema de carriles sobre los que pueden desplazarse los robots tan próximos a la herramienta que pueden... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Equipo para tender fibras, para fabricar un laminado de fibras (38) de un componente de compuesto de fibras, con

(a) una herramienta (12) para colocar fibras (34) ,

(b) un sistema de carriles (14) cerrado que rodea la herramienta y

caracterizado por (c) al menos dos robots (16) que trabajan independientes uno de otro, que -pueden moverse conducidos por el sistema de carriles (14) y -que presentan en cada caso al menos un cabezal de colocación (18) , configurado para tender fibras (34) .

2. Equipo para tender fibras según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de carriles (14) está configurado tal que a un laminado de fibras (38) dispuesto en la herramienta (12) puede llegarse mediante al menos dos robots (16) desde al menos tres lados.

3. Equipo para tender fibras según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema de carriles (14) presenta -un primer tramo de carriles (20.1) sobre el que puede moverse el robot (16) autónomamente, -un segundo tramo de carriles (20.2) sobre el que puede moverse el robot (16) autónomamente y

que abarca con el primer tramo de carriles un ángulo (α) de más de 30º y de menos de 150º y -al menos un dispositivo de giro (22.1) para trasladar el robot (16) desde un tramo de carriles (20) al otro.

4. Equipo para tender fibras según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por al menos cuatro tramos de carriles (20) y al menos cuatro dispositivos de giro (22) .

5. Equipo para tender fibras según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los robots (16) y los carriles del sistema de carriles (14) están configurados tal que los robots (16) pueden alimentarse con corriente eléctrica a través de los carriles.

6. Equipo para tender fibras según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema de carriles (14) presenta al menos un punto de desacoplamiento, mediante el que un robot (16) puede moverse sobre un tramo de equipamiento (30) , para reequiparse

o equiparse complementariamente.

7. Equipo para tender fibras según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un dispositivo de detección del contorno sin contacto, dispuesto para detectar un contorno del laminado de fibras (38) y/o una pieza en bruto del material de compuesto de fibras.

8. Procedimiento para fabricar un componente de compuesto de fibras, con las etapas:

(I) colocación de fibras dentro de, en y/o sobre una herramienta (12) tal que resulte un laminado de fibras (38) y

(II) fabricación del componente de compuesto de fibras a partir del laminado de fibras (38) ,

(III) realizándose la colocación de las fibras (34) mediante al menos dos robots (16) que trabajan simultáneamente, que -pueden moverse conducidos sobre un sistema de carriles (14) cerrado que rodea la herramienta y caracterizado porque los robots trabajan independientemente uno de otro y presentan en cada caso al menos un cabezal de colocación (18) , que -tiende las fibras (34) .

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la colocación de las fibras (34) se realiza durante un movimiento del robot (16) a lo largo de la herramienta (12) .

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado por la etapa: -antes de colocar las fibras (34) , determinación de una posición del robot (16) en base a su posición

sobre el carril y/o respecto a la herramienta (12) .