Sistema de colocación de material compuesto pequeño y plano.

Un sistema de colocación de material compuesto (10) para producir laminados planos de pequeño tamaño que tienen una longitud y una anchura que se extienden por los ejes X e Y y una altura constante medida en el eje Z, comprendiendo el sistema:

- una fileta fija

(12) para distribuir un material compuesto (15) usado por el sistema,

- una cabeza de colocación de material compuesto (24) acoplada a la fileta (12),

- una bandeja móvil (42, 48, 50) para soportar una herramienta (40) debajo de la cabeza de colocación de material compuesto (24),

- fijándose la cabeza de colocación de material compuesto (24) en los ejes X e Y así como en el eje Z durante la aplicación de un material compuesto (15) en la herramienta (40),

- un rodillo o zapata de compactación (46) para aplicar un material compuesto (15) en la herramienta (40), caracterizado por que

la cabeza de colocación de material compuesto (24) tiene un accionador (36) y una corredera vertical (34) que monta la cabeza (24) a la fileta fija (12) y mueve el rodillo o zapata de compactación (46) para que no estén en contacto con la herramienta (40) de manera que la herramienta (40) pueda moverse a una nueva posición con respecto a la cabeza de colocación de material compuesto (24).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13158291.

Solicitante: Fives Machining Systems, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 142 Doty Street Fond du Lac WI 54935 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KAPPESSER,RANDALL A, CURLESS,RICHARD A, NOEL,MICHAEL A, JANKA,DANIEL D.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > B32B37/00 (Procedimientos o aparatos para la estratificación, p.ej. por polimerización o curado o por unión por ultrasonidos)
  • 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-2513017_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de colocación de material compuesto pequeño y plano La invención se refiere a un sistema de colocación de material compuesto para producir laminados planos de pequeño tamaño que tienen una longitud y una anchura que se extienden por los ejes X e Y, y una altura constante medida en el eje Z, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El sistema se refiere a una cabeza de colocación de fibras sustancialmente estacionaria y a un sistema de suministro de material para producir laminados planos y pequeños en los que la máquina no manipula el material a medida que se suministra y el movimiento relativo entre la cabeza y la herramienta se logra mediante el movimiento de la herramienta con respecto a la cabeza estacionaria.

Las máquinas de colocación de material compuesto para formar artículos de gran resistencia y poco peso a partir de fibra o de cinta de gran resistencia y de un aglutinante de resina son bien conocidas en la técnica. Tales máquinas comprenden normalmente una cabeza de colocación de materiales compuestos que se sujeta mediante un mecanismo de pórtico elevado o montada en el extremo de un manipulador tal como un brazo robótico. La cabeza se maniobra en el extremo de su soporte para aplicar un material compuesto a la herramienta, según se necesite. En algunas realizaciones, la herramienta también puede ser no estacionaria durante la aplicación de material como en el caso de una forma o herramienta cilíndrica que gira alrededor de su eje central. Tales máquinas son grandes y caras y el uso de una máquina basada en un robot o pórtico para fabricar una pieza pequeña y plana no supone un uso eficaz de los recursos.

Las grandes máquinas de estratificación de material compuesto se usan para producir revestimientos de aeronaves fabricados con un material compuesto, por ejemplo, máquinas de colocación de cinta para piezas como alas y estabilizadores, y máquinas de colocación de fibras para fuselajes, góndolas y piezas contorneadas similares. Además de las grandes piezas de sección de material compuesto, también existe un gran número de pequeñas piezas de material compuesto usadas para conectar miembros de refuerzo como armazones con el revestimiento. Un método común para fabricar estas pequeñas piezas de material compuesto es el uso de una gran máquina para crear un laminado plano que se corta a medida y se coloca encima de una herramienta para conformarlo con la forma final de la pieza pequeña. A menudo, un laminado plano se fabrica mucho más grande que la pieza unitaria más pequeña y se cortan múltiples laminados planos a partir del laminado unitario grande, creando una gran cantidad de material de desecho para las porciones que no pueden usarse. El uso de una gran máquina para producir un pequeño laminado plano no es rentable y es un uso ineficaz de los recursos. Ya que suele formarse un gran número de pequeños laminados a partir de un gran laminado, la clasificación y rastreo de los pequeños laminados es logísticamente complicado y requiere mucho tiempo de gestión.

Se conoce un sistema de colocación de cinta a partir del documento WO 2009/042 225 A2 que divulga un sistema de colocación de material compuesto de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. El sistema comprende un sistema de distribución de material, carriles de transporte de cinta, una cabeza de colocación de cinta y una mesa que sirve como una superficie de mecanizado de piezas en bruto. La cabeza de colocación y los carriles de transporte de cinta se fijan en una viga estructural y se colocan sobre la mesa. La cabeza de colocación de cinta comprende carriles de guía para pies de presión y de cinta que pueden moverse en una dirección vertical.

Se conoce un aparato para fabricar objetos de material compuesto a partir del documento US 5.936.861 A. El aparato comprende un sistema de fibra de impregnación de estopa que proporciona una estopa impregnada a una tobera. La tobera comprende un orificio de descarga para depositar la estopa impregnada en una herramienta.

En consecuencia, sería conveniente tener una máquina de material compuesta diseñada específicamente para 50 producir pequeños laminados planos adaptados específicamente para cada pieza.

También sería conveniente reducir de manera significativa la cantidad de material de desecho que se genera con el método actual para fabricar piezas pequeñas.

Además, sería conveniente fabricar piezas pequeñas de una manera que facilitara en gran medida el rastreo de cada pieza.

Además, sería conveniente emplear una máquina simplificada que permitiera obtener velocidades de depósito mucho más rápidas y una mayor producción y que redujera la cantidad de capital que debe invertirse en la máquina 60 de depósito de material.

La invención se define en la reivindicación 1 y en las reivindicaciones dependientes.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de material compuesto para producir pequeñas piezas 65 planas.

La Figura 2 es una vista en planta de las bandejas móviles de la máquina de la Figura 1.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de material compuesto designada en general con el número de referencia 10, para producir pequeñas piezas planas. La máquina comprende una fileta 12 que se monta en una base 14 que descansa sobre el suelo. La fileta 12 sujeta un número de carretes 16 del material que se usarán para fabricar una pieza. Aunque se prevé que el material comprenderá fibras en forma de cinta cortada en tiras o estopa, también podría usarse cinta. En la realización que se muestra, la fileta 12 sujeta doce carretes de material de fibra en un lado, y la fileta puede sujetar doce carretes adicionales de material de fibra en el lado opuesto. Veinticuatro carretes permitirán que la cabeza deposite veinticuatro tiras de material a la vez. La fileta también puede diseñarse para sujetar doce o dieciséis carretes o más de veinticuatro carretes. El material compuesto puede comprender una cinta cortada en tiras con una anchura de media pulgada (1, 27 cm) u otras anchuras según se necesite. La colocación de los carretes 16 a ambos lados de la fileta 12 reduce la superficie que ocupa la fileta si se compara con una fileta en la que se soporta un número igual de carretes a un lado de la fileta.

El material de fibra 15 de los carretes 16 se rosca hacia arriba hasta los primeros rodillos de redireccionado 18 montados encima de la fileta que dirige la fibra hacia el centro de la fileta, y hacia los segundos rodillos de redireccionado 20 que dirigen la fibra hacia un rodillo de redireccionado 22 del eje Z montado encima de una cabeza de colocación de fibra 24. Las guías 26 pueden colocarse a lo largo de la trayectoria de la fibra según se necesite para guiar o soportar la fibra 15 entre los rodillos de redireccionado en la fileta y el rodillo de redireccionado 22 del eje Z.

La fileta 12 tiene una pared frontal 30 y una corredera vertical 34 que se monta en la pared frontal 30. Un soporte 32 se acopla a la corredera vertical 34 y la cabeza 24 se monta en el soporte 32. La corredera vertical 34 controlada por un accionador lineal 36 que permite que la cabeza 24 se eleve o descienda un poco en el eje Z con respecto a la fileta 12. La cantidad de movimiento vertical que permite la corredera vertical 34 puede ser de 10 pulgadas (25, 4 cm)

o menos y preferentemente es de 2 pulgadas (5 cm) o menos. El movimiento de la cabeza 24 en el eje Z puede realizarse con un accionador 36 relativamente pequeño ya que en la masa móvil de la cabeza 24 no se incluye un mecanismo pesado de muñeca. Sólo existe un pequeño requisito de rebobinado de carrete para facilitar el corto movimiento vertical del eje de la cabeza en el eje Z con respecto a la herramienta.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de colocación de material compuesto (10) para producir laminados planos de pequeño tamaño que tienen una longitud y una anchura que se extienden por los ejes X e Y y una altura constante medida en el eje Z, comprendiendo el sistema:

- una fileta fija (12) para distribuir un material compuesto (15) usado por el sistema, -una cabeza de colocación de material compuesto (24) acoplada a la fileta (12) , -una bandeja móvil (42, 48, 50) para soportar una herramienta (40) debajo de la cabeza de colocación de material compuesto (24) , -fijándose la cabeza de colocación de material compuesto (24) en los ejes X e Y así como en el eje Z durante la aplicación de un material compuesto (15) en la herramienta (40) , -un rodillo o zapata de compactación (46) para aplicar un material compuesto (15) en la herramienta (40) , caracterizado por que la cabeza de colocación de material compuesto (24) tiene un accionador (36) y una corredera vertical (34) que monta la cabeza (24) a la fileta fija (12) y mueve el rodillo o zapata de compactación (46) para que no estén en contacto con la herramienta (40) de manera que la herramienta (40) pueda moverse a una nueva posición con respecto a la cabeza de colocación de material compuesto (24) .

2. El sistema de colocación de material compuesto (10) de la reivindicación 1 que comprende además:

una bandeja de eje X (50) para mover la herramienta (40) en el eje X, con la que un material compuesto (15) puede aplicarse a diversas porciones de la herramienta (40) a lo largo del eje X moviendo la bandeja (50) y la herramienta (40) en el eje X.

3. El sistema de colocación de material compuesto (10) de la reivindicación 2 que comprende además:

una bandeja de eje Y (48) para mover la herramienta (40) en el eje Y, con la que un material compuesto (15) se aplica a las diversas porciones de la herramienta (40) a lo largo del eje Y colocando la herramienta (40) debajo de la cabeza (24) en diversas posiciones a lo largo del eje Y, y después moviendo la bandeja (50) y la herramienta (40) en el eje X.

4. El sistema de colocación de material compuesto (10) de la reivindicación 3 que comprende además:

una bandeja giratoria del eje Z (42) para girar la herramienta (40) alrededor del eje vertical Z (45) , con la que el material compuesto (15) puede colocarse en diversos ángulos sobre la herramienta (40) mediante la cabeza de colocación de material compuesto (24) .

5. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la cabeza de colocación de material compuesto (24) puede moverse en el eje Z para retirar la cabeza (24) para que no haga contacto con la herramienta (40) de manera que la herramienta (40) pueda moverse a una nueva posición con respecto a la cabeza de colocación de material compuesto (24) .

6. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la fileta (12) y la bandeja (42, 48, 50) se colocan a no más de 1, 8288 metros (6 pies) por encima del suelo.

7. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la fileta (12) y la bandeja (42, 48, 50) se colocan a no más de 1, 524 metros (5 pies) por encima del suelo.

8. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la fileta (12) y la bandeja (42, 48, 50) se colocan a no más de 1, 2192 metros (4 pies) por encima del suelo.

9. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la herramienta (40) de tamaño máximo que puede colocarse en la bandeja (42, 48, 50) es de 2, 322575 m2 (25 pies cuadrados) .

10. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la herramienta (40) de tamaño máximo que puede colocarse en la bandeja (42, 48, 50) es de 1, 486448 m2 (16 pies cuadrados) .

11. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la herramienta (40) de tamaño máximo que puede colocarse en la bandeja (42, 48, 50) es de 0, 92903 m2 (10 pies cuadrados) .

12. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la herramienta (40) de tamaño máximo que puede colocarse en la bandeja (42, 48, 50) es de 0, 278709 m2 (3 pies

cuadrados) .

13. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 5 a 12, en el que el movimiento máximo de la cabeza de colocación de material compuesto (24) en la dirección Z es menor de 15, 24 5 centímetros (6 pulgadas) .

14. El sistema de colocación de material compuesto (10) de al menos una de las reivindicaciones 5 a 12, en el que el movimiento máximo de la cabeza de colocación de material compuesto (24) en la dirección Z es menor de 7, 62 centímetros (3 pulgadas) .