Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos y proceso de fabricación de piezas con dicha máquina.

Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos y proceso de fabricación de piezas con dicha máquina,

comprendiendo al menos un tambor (1) de pared orificada, que dispone de un accionamiento giratorio, en relación con el cual va dispuesto al menos un cabezal (5) aplicador de bandas de fibra, al menos un cabezal (7) de corte y al menos un conjunto (11) formador de piezas tubulares, mientras que por el interior del tambor (1) va dispuesto un sistema de soplado que permite proyectar aire a través de la pared orificada de dicho tambor (1), permitiendo fabricar, con dicho conjunto, piezas de configuración abierta y piezas de configuración tubular, mediante superficies laminadas (9) que se forman sobre el tambor (1).

Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos y proceso de fabricación de piezas con dicha máquina.

Sector de la técnica La presente invención está relacionada con la fabricación de piezas de materiales compuestos, para sectores tales como la automoción o la aeronáutica, proponiendo una máquina y un proceso que permiten de manera sencilla, económica y rápida una gran producción de piezas de ese tipo.

Estado de la técnica En el sector de la automoción se viene demandando lo que ya es habitual en otros sectores, como el de la aeronáutica, es decir la fabricación de piezas estructurales con materiales compuestos con fibra de carbono, fibra de vidrio u otras de similares características, para reducir el peso, el consumo energético, la contaminación y los costes, así como para aumentar la seguridad, por la capacidad que tienen los materiales compuestos de absorber energía en los impactos.

El sector de la automoción requiere, sin embargo, de grandes producciones de piezas con un coste bajo por pieza producida, demandando piezas relativamente planas de configuración abierta, como puertas, techos, capós, etc. y piezas de configuración tubular con secciones de formas diferentes, para parachoques, refuerzos de la carrocería, etc., de manera que son necesarios medios que permitan realizar todas esas piezas en las condiciones de producción mencionadas

Objeto de la invención De acuerdo con la invención se propone una máquina que permite llevar a cabo la fabricación de piezas de materiales compuestos, tanto en configuración abierta como en configuración tubular, con un proceso sencillo y de gran producción, mediante laminación con bandas de fibra de carbono, fibra de vidrio u otras de características semejantes.

La máquina preconizada comprende al menos un tambor de pared orificada dispuesto en montaje giratorio y actuado por un accionamiento motriz de giro, en relación con el cual va dispuesto al menos un cabezal aplicador de bandas de fibra y al menos un cabezal de corte, los cuales son desplazables a lo largo del tambor, y al menos un conjunto formador de piezas tubulares dispuesto también en relación con el tambor giratorio, yendo en el interior del tabor un sistema de soplado provisto con boquillas de apertura selectiva dispuestas en relación con una zona situada sobre una cinta transportadora exterior y en relación con una zona correspondiente con la situación de cada conjunto formador de piezas tubulares.

De este modo se obtiene una máquina en la que, mediante el cabezal aplicador de bandas de fibra se forman sobre el tambor giratorio superficies laminadas correspondientes con la configuración de piezas a obtener, recortándose con el cabezal de corte los bordes de dichas superficies laminadas, según la terminación de las piezas a obtener, y mediante el sistema de soplado del interior del tambor se efectúa el desprendimiento de las superficies laminadas y recortadas, para su descarga en la cinta de transporte exterior para llevarlas a un proceso independiente de conformación, en el caso de que correspondan a piezas de configuración abierta, o para formar piezas tubulares, mediante el conjunto formador de piezas tubulares, con las superficies laminadas.

Las superficies laminadas destinadas para piezas de configuración abierta, se forman mediante laminación, sobre el tambor giratorio, de capas sucesivas superpuestas con el cabezal aplicador de bandas de fibra, hasta el grosor de las piezas a obtener; mientras que para formar piezas de configuración tubular se forman mediante laminación, sobre el tambor giratorio, capas independientes y separadas de superficies laminadas, con el cabezal aplicador de bandas de fibra, llevándose luego dichas capas sucesivamente al conjunto formador de piezas tubulares, para superponer las capas que correspondan en la formación de las piezas tubulares a obtener, las cuales se conforman después en un proceso independiente.

El conjunto formador de piezas tubulares consta de un mandrino tubular cilíndrico de pared orificada, sobre el cual se dispone una funda elástica, apoyando dicho mandrino sobre el tambor giratorio en el que se forman las superficies laminadas, mientras que sobre el mandrino apoyan a su vez un rodillo pisón y un rodillo piloto, los cuales le mantienen en presión contra el tambor giratorio, yendo dispuestos el mandrino y los rodillos que empujan sobre él, con posibilidad de separación controlada entre ellos y respecto del tambor giratorio, para adaptarse esa separación al grosor progresivo de la superposición de capas laminadas de formación de las piezas tubulares a obtener.

En un extremo de la máquina se dispone una zona de preparación y espera de un cabezal aplicador de bandas de fibra, de recambio, para sustituir al cabezal aplicador de bandas de fibra que opera en la máquina, cuando las bandas de fibra de éste cabezal que opera en la máquina se acaban, lo cual agiliza la sustitución de dicho cabezal, reduciendo a un mínimo tiempo de parada de la máquina para efectuar esa sustitución.

Por otro lado, para aumentar la productividad, la máquina se prevé con dos unidades axialmente consecutivas, comprendiendo cada una de ellas un tambor con accionamiento giratorio independiente y en relación con el conjunto de ambas unidades uno o más cabezales aplicadores de bandas de fibra y uno o más cabezales de corte, mientras que en relación con el tambor de cada una de las unidades se disponen uno o más conjuntos formadores de piezas tubulares, incluyéndose por el interior del conjunto de la instalación un sistema común de soplado para el desprendimiento de las superficies laminadas que se forman sobre los tambores giratorios. De este modo se obtiene una máquina en la que mientras en una unidad se está efectuando la formación de superficies laminadas mediante el cabezal aplicador de bandas de fibra, en la otra unidad se puede estar recortando con el cabezal de corte las superficies laminadas formadas en un ciclo anterior, y así sucesivamente, lo cual permite una producción de muchas más piezas en un mismo tiempo.

Por todo ello, esta máquina objeto de la invención resulta de unas características muy ventajosas para la fabricación de piezas laminadas con materiales compuestos a la que está destinada, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la aplicación en sectores, como el de la automoción, que requieren grandes producciones de ese tipo de piezas.

Descripción de las figuras La figura 1 muestra en perspectiva una máquina según el objeto de la invención, compuesta por dos unidades axialmente consecutivas y en proceso de formación de superficies laminadas para piezas de configuración abierta.

La figura 1A es un detalle del recorte de una superficie laminada en la máquina de la invención, para formar dos puertas de automóvil.

La figura 2 es un detalle en perspectiva ampliada del extremo de la máquina de la invención en el que se encuentra la zona de preparación de un cabezal de recambio aplicador de bandas de fibra, para sustituir al cabezal aplicador de bandas de fibra que opera en la máquina.

La figura 3 es un detalle ampliado de la zona central en la que se unen las unidades axialmente consecutivas de la máquina.

La figura 4 es un detalle ampliado de la disposición de un cabezal aplicador de bandas de fibra y un cabezal de corte, en relación con un tambor giratorio en la máquina de la invención.

La figura 5 es una vista de perfil de la máquina de la invención en el proceso de formación de superficies laminadas para piezas de configuración abierta.

La figura 5A es un detalle ampliado de la zona V indicada en la figura anterior.

La figura 6 es una perspectiva parcial de la máquina, con un tambor giratorio parcialmente seccionado, observándose en el interior del mismo la estructura que soporta al sistema de soplado.

La figura 7 es una vista ampliada y seccionada de la parte central de la máquina.

La figura 8 es un detalle ampliado en perspectiva de un extremo de la máquina en el proceso de formación de capas independientes de superficies laminadas para formar piezas de configuración tubular.

La figura 9 es una vista de perfil de la máquina en el proceso de formación de piezas de configuración tubular.

La figura 10 es un detalle ampliado de la formación de una pieza de configuración tubular mediante la máquina de la invención, en la fase de inicio de aplicación de la primera capa de formación de la pieza tubular.

La figura 11 es el mismo detalle de la figura anterior en la fase de terminación de aplicación de la primera capa de formación de la pieza tubular.

La figura 12 es un detalle en perspectiva parcialmente seccionada del...

1. Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos, para fabricar piezas de configuración abierta o de configuración tubular, mediante superposición de capas laminadas con bandas de fibra de carbono, fibra de vidrio u otras de características semejantes, caracterizada porque comprende al menos un tambor (1) de pared orificada dispuesto en montaje giratorio con un accionamiento motriz de giro, yendo en relación con dicho tambor (1) al menos un cabezal (5) aplicador de bandas de fibra, al menos un cabezal (7) de corte y al menos un conjunto (11) formador de piezas tubulares, mientras que por el interior del tambor (1) va dispuesto un sistema de soplado (18) provisto con boquillas (19) de apertura selectiva dispuestas en relación con una zona situada por encima de una cinta transportadora (16) exterior y en relación con una zona correspondiente con cada conjunto (11) formador de piezas tubulares.

2. Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque el cabezal (5) aplicador de bandas de fibra y el cabezal (7) de corte, van incorporados en montaje de desplazamiento sobre respectivas guías (6 y 8) paralelas al tambor (1) y con posibilidad de aproximación y separación respecto del mismo.

3. Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque cada conjunto (11) formador de piezas tubulares consta de un mandrino (12) tubular cilíndrico de pared orificada, sobre el cual se dispone una funda elástica (13) , apoyando sobre dicho mandrino (12) un rodillo pisón (14) y un rodillo piloto (15) , los cuales le mantienen apoyado con presión contra el tambor (1) .

4. Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque comprende dos unidades axialmente consecutivas, comprendiendo cada una de las unidades un tambor (1) con accionamiento giratorio independiente, yendo en relación con el conjunto de ambas unidades al menos un cabezal (5) aplicador de bandas de fibra y al menos un cabezal (7) de corte, así como un sistema de soplado (18) común por el interior del conjunto; mientras que en relación con el tambor (1) de cada una de las unidades van dispuestos uno o más conjuntos (11) formadores de piezas tubulares.

5. Máquina para fabricar piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque en un extremo se establece una zona de preparación y espera de un cabezal (5.1) aplicador de bandas de fibra, destinado a sustituir al cabezal (5) aplicador de bandas de fibra que opera en la máquina, cuando el suministro de las bandas de fibra en este cabezal (5) que opera en la máquina se acaben.

6. Proceso de fabricación de piezas de materiales compuestos con la máquina de las reivindicaciones anteriores, utilizando al menos un tambor (1) giratorio de pared orificada y en relación con él al menos un cabezal (5) aplicador de bandas de fibra, al menos un cabezal (7) de corte y al menos un conjunto (11) formador de piezas tubulares, mientras que por el interior del tambor (1) va dispuesto un sistema de soplado (18) provisto con boquillas (19) de apertura selectiva en relación con unas zonas determinadas del tambor (1) , caracterizado porque mediante el cabezal (5) aplicador de bandas de fibra se forman sobre el tambor (1) superficies laminadas (9) , las cuales se recortan mediante el cabezal (7) de corte, según las formas de las piezas a obtener, desprendiéndose luego las superficies laminadas (9) recortadas, mediante proyección de aire a través de los orificios de la pared del tambor (1) , para conformar con ellas las piezas a obtener.

7. Proceso de fabricación de piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la sexta reivindicación, caracterizado porque para fabricar piezas de configuración abierta se forman sobre el tambor (1) superficies laminadas (9) , mediante aplicación de sucesivas capas laminadas superpuestas, hasta determinar el grosor de las piezas a obtener, las cuales superficies laminadas (9) se recortan y se desprenden del tambor (1) para la conformación de las piezas a obtener.

8. Proceso de fabricación de piezas de materiales compuestos, de acuerdo con la sexta reivindicación, caracterizado porque para fabricar piezas de configuración tubular se forman sobre el tambor (1) capas independientes de superficies laminadas (9) , las cuales mediante giro combinado del tambor (1) y de un mandrino (12) componente de un conjunto (11) formador de piezas tubulares, con simultánea proyección de aire mediante el sistema de soplado (18) , se enrollan sucesivamente en superposición sobre el mandrino (12) , para conformar, mediante el conjunto de capas enrollado sobre el mandrino (12) , previa extracción de éste, la pieza tubular a obtener.