APARATO COMPACTO DE COLOCACION DE FIBRAS.

Un aparato de colocación de fibras (100), que comprende:

una cabeza de colocación de fibras (112) que incluye un bastidor de la cabeza de colocación de fibras que incorpora una placa de montaje de aquél;

presentando la placa de montaje de la cabeza de colocación de fibras un orificio que se extiende a través de aquella;

caracterizado porque para obtener un aparato compacto de colocación de fibras (100) se dispone un motor de par torsión (120) de rotación de la cabeza, teniendo dicho motor un par de torsión (120) de rotación de la cabeza un miembro rotatorio (152) de aquél que define un eje rotacional (154) del miembro rotatorio (152) y una abertura que pasa axialmente a través del par de torsión (120) de rotación de la cabeza dispuesta alrededor del eje rotación (154) del miembro rotatorio (152),

porque la placa de montaje del bastidor de la cabeza de colocación de fibras está adaptada para su acoplamiento fijo al miembro rotatorio (152) del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza,

porque el orificio existente en dicha placa de montaje está sustancialmente alineado con la abertura existente en el miembro rotatorio (152) del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza, cuando el bastidor de la cabeza de colocación de fibras está fijado al miembro rotatorio del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza, y porque el orificio y la abertura definen un paso para cables de filamentos

Aparato compacto de colocación de fibras.

La presente invención se refiere a la formación de estructuras compuestas con máquinas automáticas de colocación de fibras y, más concretamente, a unas cabezas de colocación de fibras y a unas estructuras de soporte articuladas para su uso en dichas máquinas de colocación de fibras.

Las máquinas automáticas de colocación de fibras son ampliamente utilizadas para fabricar partes, componentes y estructuras a partir de un material compuesto. Los materiales utilizados en el emplazamiento de fibras están típicamente compuestos de fibras longitudinales y cohesionadas con resina adoptando la forma de cintas, o finas listas, habitualmente conocidas como "cables". Las cintas o cables o individuales son manipuladas por la máquina de fabricación de las fibras para formar una banda de material que se deposita sobre un utensilio. Unas partes son ensambladas capa por capa con cintas o cables de material compuesto, determinándose con precisión el ángulo en el cual cada "pliegue" de capa es depositada sobre el utensilio mediante la máquina de colocación de fibras.

La colocación automática de fibras posibilita la construcción de complejas estructuras compuestas con trayectorias de las fibras desviadas o curvilíneas. Este procedimiento de fabricación de estructuras compuestas es más rentable que los procedimientos manuales. Proporciona una eficacia estructural mejorada debido a su capacidad para orientar las fibras a lo largo de las trayectorias locales de las cargas internas, lo que potencialmente se traduce en unas estructuras más ligeras y en un coste menor que las estructuras fabricadas mediante otros procedimientos de fabricación.

El documento EP 1 719 610 A1 divulga el desplazamiento de la cabeza de colocación de las fibras en dirección longitudinal y también un antebrazo susceptible de desplazamiento alrededor de un pivote con respecto al deslizamiento transversal. La Figura 2 de dicho documento claramente indica un motor externo dispuesto al efecto.

Así mismo, una cabeza de colocación de fibras está fijada al extremo del antebrazo mediante una muñequilla que permite la rotación alrededor de varios ejes, por ejemplo alrededor del eje definido por una abrazadera oscilatoria y un manguito oscilatorio cuya rotación es regulada por un motor externo, como se muestra en la figura 4.

Hay también un motor externo dispuesto para bascular.

El documento WO 2004/101413 A2, en la página 14, línea 28, hasta la página 15, línea 6, se refiere al control de la muñequilla robótica mediante unos accionadores, los cuales, de acuerdo con la figura 1 se muestran con claridad como motores dispuestos fuera de los cojinetes rotatorios respectivos, de forma que estos accionadores no pueden ser nunca motores de par de torsión en el sentido definido con anterioridad.

El documento WO 2005/105415 A2 muestra, en la figura 4, varios motores fuera de los cojinetes rotatorios utilizados para impulsar los movimientos de basculación.

Constituye un objetivo de la invención proporcionar el máximo de flexibilidad de uso.

Este objetivo se consigue mediante un aparato de colocación de fibras de acuerdo con las características distintivas de la reivindicación 1.

La ventaja del concepto inventivo es que la cabeza de colocación de fibras y una estructura de soporte destinada a la cabeza de colocación de fibras forman un conjunto lo más compacto posible. Esto es particularmente cierto, cuando resulta deseable fabricar estructuras con secciones cóncavas dentro de las cuales la cabeza de emplazamiento de fibras debe descender durante la fabricación de la pieza.

De acuerdo con la Enciclopedia Wikipedia el motor de par de torsión es una transmisión directa sin engranajes que proporciona elevados momentos de rotación a una velocidad relativamente baja. Ventajas adicionales del concepto inventivo constituyen el objeto de las reivindicaciones 2 a 19.

Para una velocidad máxima de la colocación de las fibras es ventajoso poder llevar a cabo una colocación bidireccional de las fibras. Para llevar a cabo la colocación bidireccional de las fibras es necesario que la cabeza de colocación de las fibras sea capaz de cortar de forma casi simultánea los cables en un borde de la pieza, y bascular rápidamente hasta una orientación opuesta para depositar los cables en la dirección opuesta en sentido transversal a la pieza.

Es así mismo ventajoso que tanto la cabeza de colocación de las fibras como la estructura de soporte de la cabeza de colocación de las fibras sean una estructura simple, compacta y robusta, y que permita el máximo acceso para hilvanar los múltiples cables de fibra a través de la estructura de soporte y de la cabeza de colocación.

En una forma de la invención, un aparato compacto de colocación de fibras incluye una cabeza de colocación de fibras, y/o una estructura de soporte destinada al efecto, que incorpora uno o más motores de par de torsión para situar la cabeza de colocación de las fibras. Los motores de par de torsión pueden estar construidos con un núcleo hueco para el paso a través del mismo de los múltiples cables de material. El uso de motores de par de torsión, de acuerdo con la invención, permite que la cabeza de colocación de las fibras y/o la estructura de soporte destinada al efecto sean más pequeños que las cabezas y estructuras de soporte de la técnica anterior, en las cuales la cabeza estaba situada mediante motores de accionamiento mediante trenes de accionamiento mecánicos, con engranajes, poleas, cadenas, etc. El uso del motor de par de torsión proporciona así mismo un posicionamiento y reposicionamiento considerablemente más rápidos de la cabeza, que lo que podía conseguirse con las disposiciones de accionamiento de la técnica anterior.

Un aparato compacto de colocación de fibras, de acuerdo con la invención, puede adoptar la forma de una estructura de soporte articulada, para una cabeza de colocación de fibras, que incluye un primer elemento de montaje con una base configurada para su fijación rotatoria a una máquina de colocación de fibras. Un segundo elemento de montaje con una base de aquél configurada para su fijación rotatoria con aquél de una cabeza de colocación de fibras, estando los primero y segundo elementos de montaje fijados mediante pivote entre sí, de tal manera que la basculación de los elementos de montaje unos con respecto a otros modifica un ángulo relativo entre los ejes de rotación que se extienden a través de las primera y segunda bases de los primero y segundo elementos de montaje, respectivamente. Los primero y segundo elementos de montaje pueden adoptar la forma de unas horquillas de montaje que ofrecen la conexión de basculación entre los primero y segundo elementos de montaje constituidos mediante la unión de unos correspondientes brazos de horquilla de los primero y segundo elementos de montaje. En algunas formas de la invención, un par de brazos de horquilla pueden ser eliminados para proporcionar un acceso mejorado para conducir los cables de filamentos entre las bases de los primero y segundo elementos de montaje.

Las bases de los primero y segundo elementos de montaje de una estructura de montaje articulada, de acuerdo con la invención, pueden proporcionar unas aberturas a través de aquellas, para el paso de los cables de filamento entre la máquina de colocación de filamentos y la cabeza de colocación de fibras.

Un aparato compacto de colocación de fibras, de acuerdo con la invención, puede incluir la redirección de elementos fijados de manera funcional a uno u otro o ambos de los primero y segundo elementos de montaje.

Una estructura de soporte articulada, de acuerdo con la invención, puede incluir uno o más motores de par de torsión, para conectar funcionalmente uno u otro o ambos de las primera y segunda bases con la máquina de colocación de fibras y/o la cabeza de colocación de fibras, respectivamente. Los motores de par de torsión situados en una u otra o ambas bases de los primero y segundo elementos pueden tener forma anular, incluyendo una abertura central para el paso a través de ellas de múltiples cables de fibras.

Un motor de par de torsión puede así mismo estar funcionalmente acoplado entre los primero y segundo elementos de montaje para proporcionar un movimiento de basculación entre los primero y segundo elementos de montaje.

Un aparato compacto de colocación de fibras, de acuerdo con la invención puede incluir una cabeza de colocación de fibras y un motor de par de torsión...

1. Un aparato de colocación de fibras (100), que comprende:

caracterizado porque para obtener un aparato compacto de colocación de fibras (100) se dispone un motor de par torsión (120) de rotación de la cabeza, teniendo dicho motor un par de torsión (120) de rotación de la cabeza un miembro rotatorio (152) de aquél que define un eje rotacional (154) del miembro rotatorio (152) y una abertura que pasa axialmente a través del par de torsión (120) de rotación de la cabeza dispuesta alrededor del eje rotación (154) del miembro rotatorio (152),

porque la placa de montaje del bastidor de la cabeza de colocación de fibras está adaptada para su acoplamiento fijo al miembro rotatorio (152) del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza,

porque el orificio existente en dicha placa de montaje está sustancialmente alineado con la abertura existente en el miembro rotatorio (152) del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza, cuando el bastidor de la cabeza de colocación de fibras está fijado al miembro rotatorio del motor de par de torsión (120) de rotación de la cabeza, y porque el orificio y la abertura definen un paso para cables de filamentos.

2. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 1, que comprende así mismo:

3. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 2, en el que, la guía (212) de los cables de fibras comprende:

4. El aparato compacto de colocación de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende así mismo:

5. El aparato de la reivindicación 4, en el que, la base (142, 146) de cada uno de los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140) incluye una abertura que la atraviesa alrededor de los ejes rotacionales (136, 154), y adaptada para el paso a través de ella de una pluralidad de cables de fibras.

6. El aparato compacto de colocación de fibras de las reivindicaciones 4 o 5, en el que:

7. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 6, que comprende así mismo:

8. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 7, en el que:

9. El aparato de la reivindicación 4, que comprende así mismo, un elemento de accionamiento de basculación (122) funcionalmente conectado entre los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140), para aplicar un par de torsión de basculación sobre los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140) alrededor del eje de basculación (160) de los elementos de muñequilla (138, 140).

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que, el elemento de accionamiento de basculación comprende un motor de par de torsión (122), que incorpora unos primero y segundo miembros de aquél funcionalmente conectados para la rotación relativa entre sí alrededor de un eje de motor de par de torsión de basculación (160) que se extiende de manera sustancialmente coincidente con el eje de basculación común (160), estando el primer miembro del motor de par de torsión de basculación (122) acoplado de manera fija al primer elemento de muñequilla (138) y estando el segundo miembro del motor de par de torsión de basculación acoplado de manera fija al segundo elemento de muñequilla (140).

11. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, que comprende así mismo, una disposición de redirección (124) conectada funcionalmente al aparato de muñequilla.

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que la disposición de redirección (124) comprende así mismo una disposición de redirección (188) del ángulo de basculación de muñequilla que incluye una guía (190) la cual está funcionalmente conectada a lo largo del eje de basculación común, para dirigir una pluralidad de cables de fibras que pasan a través del aparato de muñequilla, de tal manera que:

13. El aparato de la reivindicación 12, que comprende así mismo un aparato de accionamiento de redirección (206) del ángulo de basculación, funcionalmente conectado entre al menos uno de los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140) y la disposición de redirección (188) del ángulo de basculación, para accionar la disposición de redirección (188) del ángulo de basculación de tal manera que los cables de fibras sean angularmente redirigidos alrededor del eje de basculación (160) a lo largo de un ángulo de redirección de basculación con un valor que, sustancialmente, sea la mitad del ángulo de basculación, mediante la rotación de la disposición de redirección (188) del ángulo de basculación sustancialmente igual a la mitad del ángulo de basculación.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que, el motor de par de torsión de basculación (122) tiene una salida adicional (108) de aquél funcionalmente fijada a la disposición de redirección (188) del ángulo de basculación y que comprende el dispositivo de accionamiento de redirección del ángulo de basculación.

15. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la disposición de redirección (124) comprende así mismo:

16. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 15, que comprende así mismo un adaptador (116) del montaje de muñequilla, que presenta una primera superficie de montaje (126) de aquél adaptada para su acoplamiento fijo a la máquina de colocación de fibras (102), y una segunda superficie de montaje (130) de aquél adaptada para su acoplamiento fijo a aquél del segundo miembro (132) del motor de par de torsión de rotación de muñequilla (118).

17. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 15, que comprende así mismo:

18. El aparato compacto de colocación de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 17, en el que los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140) son horquillas de un solo diente cada uno con forma genérica de L que incorporan un brazo de soporte (156, 158) que se extiende sustancialmente en sentido perpendicular desde sus respectivas bases, estando los brazos de soporte (156, 158) unidos funcionalmente mediante pivote para el desplazamiento basculante de los primero y segundo elementos de muñequilla (138, 140) alrededor del eje de basculación común (160).

19. El aparato compacto de colocación de fibras de la reivindicación 18, que comprende así mismo: