Procedimiento implementado por ordenador de programación de una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales,

que comprende:

recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto;

generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza, siendo dichas trayectorias independientes de la máquina;

asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y

asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, estando dispuestos los cabezales en una configuración de constelación fija en un carro de herramienta, pudiéndose mover cada cabezal con relación a la constelación fija dentro de un alcance limitado

Procedimiento y aparato de programación de máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la fabricación de piezas de material compuesto. Más particularmente, la presente invención se refiere a la programación de máquinas de colocación de fibra y laminación de cinta de material compuesto, controladas numéricamente por ordenador, de múltiples cabezales.

Antecedentes de la invención

Los materiales compuestos se han usado cada vez más en una variedad de industrias, incluyendo las industrias automotriz, marina y aeroespacial. En algunos casos, pueden formarse piezas de material compuesto usando máquinas automatizadas de aplicación de material compuesto, tales como máquinas de laminación de cinta de material compuesto o máquinas de colocación de fibra de material compuesto.

Algunas máquinas de aplicación de material compuesto existentes, por ejemplo, una máquina de laminación de cinta plana (FTLM) o una máquina de laminación de cinta contorneada (CTLM), pueden producir piezas de material compuesto planas o suavemente contorneadas disponiendo tiras relativamente anchas de cinta de material compuesto sobre superficies de mecanizado generalmente horizontales o verticales, tales como un mandril. Otras máquinas de aplicación de material compuesto existentes, por ejemplo, una máquina de colocación de fibra automatizada (AFP), puede producir piezas de material compuesto generalmente cilíndricas o tubulares envolviendo tiras de cinta de material compuesto relativamente estrechas, o cables de filamentos, alrededor de una herramienta de fabricación rotatoria, tal como un mandril.

Generalmente, las máquinas de aplicación de material compuesto automatizadas existentes tienen un único cabezal de aplicación de material compuesto. De manera correspondiente, los sistemas de programación de las máquinas de aplicación de material compuesto existentes generalmente pueden producir un programa de control numérico (NC) o control numérico por ordenador (CNC) diseñado para controlar una única máquina de aplicación de material compuesto que tiene un único cabezal de aplicación de material compuesto.

Con el fin de producir de manera más eficaz piezas de material compuesto relativamente grandes, incluyendo secciones de fuselaje de aviones, se ha concebido una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, de alta velocidad, tal como se da a conocer en el documento WO 2006/118692. Tal como se concibió, la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales debe poder fabricar una amplia variedad de piezas de material compuesto, tales como largueros planos, cargas de refuerzo, revestimientos de alas y secciones del cuerpo del fuselaje, así como piezas de material compuesto en otras industrias, tales como las industrias automotriz, marina, de vehículos industriales y de estructuras arquitectónicas prefabricadas.

Sin embargo, los sistemas de programación de piezas de material compuesto existentes no tienen la capacidad de programar de manera eficaz una máquina de aplicación de material compuesto con múltiples cabezales de aplicación de material compuesto para formar una variedad de piezas de material compuesto. Por consiguiente, se desea proporcionar un procedimiento y aparato que puedan producir de manera eficaz un programa para piezas de material compuesto para una máquina de aplicación de material compuesto de alta velocidad con múltiples cabezales de aplicación de material compuesto para formar una variedad de piezas de material compuesto sin requerir una excesiva programación manual.

Sumario de la invención

Se satisfacen las necesidades anteriores, en gran medida, mediante la presente invención, en la que en un aspecto se proporciona un aparato que en ciertas realizaciones puede producir de manera eficaz un programa para piezas de material compuesto para una máquina de aplicación de material compuesto de alta velocidad con múltiples cabezales de aplicación de material compuesto para formar una variedad de piezas de material compuesto.

Según un aspecto de la presente invención, un procedimiento implementado por ordenador de programación de una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales puede incluir recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto y generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza. El procedimiento también puede incluir asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta y asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

Según otro aspecto de la presente invención, un producto de programa informático para programar una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, incluyendo un medio legible por ordenador codificado con instrucciones configuradas para ejecutarse por un procesador con el fin de realizar operaciones predeterminadas, que puede incluir recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto y generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza. Las operaciones predeterminadas pueden incluir además asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta y asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

Según aún otro aspecto de la presente invención, el generador de programas para piezas de material compuesto para programar una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales puede incluir una interfaz de diseño asistida por ordenador configurada para recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto y un generador de trayectorias configurado para generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza. El generador de programas para piezas de material compuesto puede incluir además un sistema de gestión de recorrido de cabezales configurado para asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta, asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta, y asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

Por tanto, se ha expuesto, de manera bastante amplia, determinadas realizaciones de la invención con el fin de que la descripción detallada de la misma en el presente documento pueda entenderse mejor, y con el fin de que la presente contribución a la técnica pueda apreciarse mejor. Naturalmente, existen realizaciones adicionales de la invención que se describirán a continuación y que formarán el contenido de las reivindicaciones adjuntas a la misma.

A este respecto, antes de explicar al menos una realización de la invención en detalle, ha de entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción ni a las disposiciones del conjunto de componentes expuesto en la siguiente descripción o ilustrado en los dibujos. La invención puede proporcionar realizaciones además de las descritas y puede ponerse en práctica y llevarse a cabo de diversas maneras. Además, ha de entenderse que la fraseología y terminología empleadas en el presente documento, así como el resumen, tiene un fin descriptivo y no deben considerarse como limitativas.

Como tal, los expertos en la técnica apreciarán que la concepción en la que se basa esta descripción puede utilizarse fácilmente como base para el diseño de otras estructuras, procedimientos y sistemas para llevar a cabo los fines varios de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un generador de programas para piezas de material compuesto de un tipo adecuado para llevar a cabo las...

1. Procedimiento implementado por ordenador de programación de una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, que comprende:

recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto;

generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza, siendo dichas trayectorias independientes de la máquina;

asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y

asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, estando dispuestos los cabezales en una configuración de constelación fija en un carro de herramienta, pudiéndose mover cada cabezal con relación a la constelación fija dentro de un alcance limitado.

2. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 1, que comprende además convertir la definición de pieza de un formato de diseño asistido por ordenador en una definición de superficie de herramienta de fabricación y una pluralidad de definiciones de lámina, en el que la definición de pieza se recibe en el formato de diseño asistido por ordenador.

3. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 2, que comprende además delimitar una definición de recorrido de cinta de material compuesto basándose en la definición de superficie de herramienta de fabricación, una de las definiciones de lámina y una de las trayectorias.

4. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 1, 2 ó 3, que comprende además:

analizar cada una de las trayectorias para determinar si alguna de las trayectorias requiere un cabezal de aplicación de material compuesto especializado; y

asignar cualquiera de las trayectorias que requiera el cabezal de aplicación de material compuesto especializado a un cabezal de aplicación de material compuesto especializado correspondiente en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

5. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende además realizar una optimización específica de la máquina para determinar las asociaciones y asignaciones más eficaces de las trayectorias.

6. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además resolver una configuración de constelación de los cabezales de aplicación de material compuesto basándose en una orientación de lámina y una dirección de desplazamiento del carro de herramienta.

7. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 6, que comprende además definir un trayecto de constelación basándose en la configuración de constelación y las trayectorias asociadas.

8. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 7, que comprende además:

trazar una ruta de carro de herramienta basándose en el trayecto de constelación; y

trazar una ruta de herramienta de fabricación basada en el trayecto de constelación, en el que la ruta de carro de herramienta y la ruta de herramienta de fabricación son interdependientes.

9. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende además computar una pluralidad de soluciones de posición de eje de máquina para controlar al menos uno seleccionado de los siguientes: el carro de herramienta, la herramienta de fabricación y los cabezales de aplicación de material compuesto; en el que las soluciones de posición de eje de máquina se basan al menos en parte en uno seleccionado de los siguientes: la ruta de carro de herramienta, la ruta de herramienta de fabricación, la configuración de constelación, las trayectorias, la asociación de las trayectorias y la asignación de las trayectorias.

10. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 9, que comprende además escribir un archivo de datos de salida de control numérico por ordenador basándose en las soluciones de posición de eje de máquina.

11. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 9 ó 10, que comprende además escribir un archivo de datos de salida basándose en las soluciones de posición de eje de máquina, en el que el archivo de datos de salida es compatible con un simulador.

12. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende además simular la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, un controlador de máquina, y una herramienta de fabricación para verificar que se evitan las colisiones y para facilitar la mejora del proceso manual.

13. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales comprende una pluralidad de cabezales de disposición de cinta de material compuesto.

14. Procedimiento implementado por ordenador según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales comprende una pluralidad de cabezales de colocación de fibra de material compuesto.

15. Producto de programa informático para programar una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales según el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, que incluye un medio legible por ordenador codificado con instrucciones configuradas para ejecutarse por un procesador con el fin de realizar operaciones predeterminadas que comprenden:

recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto;

generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza;

asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y

asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.

16. Generador de programas para piezas de material compuesto para programar una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, que comprende:

una interfaz de diseño asistida por ordenador configurada para recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto;

un generador de trayectorias configurado para generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza;

un sistema de gestión de recorrido de cabezales configurado para asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta, y asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, en el que se usa el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-14.