CABEZA PARA COLOCAR CINTA Y PROCEDIMIENTO PARA APLICAR CINTA TERMOPLÁSTICA A UN OBJETO.

Cabeza para colocar cinta y procedimiento para aplicar cinta termoplástica a un objeto Antecedentes de la invención Existen diversos productos que tienen un recubrimiento fabricado mediante la aplicación de una cinta termoplástica sobre el producto u objeto. En general, la cinta aplicada está en una condición caliente cuando entra en contacto con el objeto y luego se enfría para que cure y quede pegada permanentemente. Tales objetos tienen diversos tipos de usos. Uno de estos tipos de objeto se encuentra en la industria aeronáutica en donde el objeto puede ser, por ejemplo, un ala o fuselaje de una aeronave. Con frecuencia al fabricar el recubrimiento se forma un laminado mediante la aplicación de múltiples capas de la cinta termoplástica sobre el objeto. Se llama la atención sobre el documento EP 0 371 289 A, el cual describe una máquina para aplicar un material compuesto reforzado con fibra sobre una superficie de trabajo curvada. La máquina comprende un bastidor de base, una cabeza montada en el bastidor de base, un medio para controlar el movimiento de la cabeza a lo largo de unos ejes plurales con respecto a la superficie, y un conjunto prensador montado en la cabeza. El conjunto prensador comprende una carcasa, que incluye un medio para fijar la carcasa a la cabeza, y una pluralidad de placas de tipo oblea, que tienen unas caras planas opuestas y paralelas, apiladas en la carcasa con las caras adyacentes. Las placas tienen una porción de solicitación que se extiende dentro de la carcasa, estando provisto un medio para guiar independientemente las placas con un movimiento paralelo con respecto a la carcasa, y en la carcasa hay provisto un medio de muelle para solicitar de manera flexible las placas hacia fuera de la carcasa, de manera que un borde prensador de una pieza de trabajo común, provisto por los bordes adyacentes de las placas, se extiende desde la carcasa. Adicionalmente, el documento US 4.990.213 A describe un aparato para depositar cinta de un material compuesto de matriz termoplástica sobre la superficie de un recipiente. El aparato comprende un medio de soporte para montar un rollo de cinta, un medio de alimentación para desenrollar la cinta del rollo y hacerla avanzar a lo largo de una ruta de desplazamiento hasta el mandril, una cuchilla de guillotina en la ruta de desplazamiento para cortar la cinta en un ángulo predeterminado con respecto a la ruta de desplazamiento, un pre-calentador para la cinta, de tipo caja con ranuras, situado en la ruta de desplazamiento tras la cuchilla para proporcionar calor a la cinta, un rodillo de presión calentado situado en la ruta de desplazamiento después del pre-calentador para proporcionar calor adicional a la cinta para crear una temperatura operativa de procesamiento y para aplicar sobre la cinta la presión requerida para laminar la cinta sobre la superficie del recipiente, un medio de refrigeración situado en la ruta de desplazamiento después del rodillo de presión para reducir el calor de procesamiento de la cinta laminada sobre la superficie del recipiente y para alisarla para obtener así el acabado deseado de la superficie, y un medio adicional situado operativamente con respecto al rodillo de presión, la cinta y la superficie del recipiente para colocar una película de interferencia entre el rodillo de presión y la cinta para evitar que la cinta se pegue al rodillo de presión. El documento US 5.700.347 se refiere a una cabeza aplicadora de cinta termoplástica múltiple para depositar una pluralidad de cintas termoplásticas impregnadas con resina para formar un material compuesto. La cabeza incluye un embrague, con coeficientes de fricción estática y dinámica sustancialmente iguales, acoplado a las bobinas de cinta para mantener las cintas bajo una tensión controlada, un conjunto de guía de las cintas para alinear las cintas y evitar huecos entre las cintas adyacentes, una cizalla de tipo guillotina para cortar las cintas y un conjunto de rodillos de re-enhebrado para sujetar las cintas cortadas para evitar la necesidad de re-enhebrado al final de cada ciclo de deposición de cinta. La cabeza también incluye un conjunto de calentamiento para proporcionar calor a elevada temperatura bajo demanda, y que proporciona un gas de refrigeración para evitar el daño térmico cuando la cabeza no está depositando cinta, unos rodillos de compresión capaces de soportar unas condiciones operativas a elevada temperatura, y una base de post-compresión refrigerada activamente, con aletas de refrigeración, para refrigerar y consolidar la cinta depositada. Sumario de la invención ES 2 366 052 T3 Un objetivo de la presente invención es proporcionar una cabeza automática de colocación de cinta termoplástica, in situ, que incorpore compactadores conformables. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar dicha cabeza de colocación de cinta en la cual se use la colocación de fibra termoplástica y la colocación de cinta para llevar a cabo una fabricación mediante autoclave de una gran estructura de material compuesto con curvatura única o doble que esté particularmente adaptada para uso aeroespacial. De acuerdo con la presente invención, se proporcionan una cabeza de colocación de cinta según lo expuesto en la reivindicación 1 y un procedimiento para colocar cinta o haces de filamentos termoplásticos sobre un objeto según lo expuesto en la reivindicación 14. En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones adicionales. 2 La cabeza para aplicar cinta termoplástica sobre un objeto incluye una fileta que tiene un rollo de cinta termoplástica o haces de filamentos termoplásticos en la fileta. La cinta pasa desde la fileta a través de una zona calentada que incluye un compactador de área calentado con una pluralidad de elementos o pies móviles calentados que se moverán hacia la cinta y mantendrán la cinta en una condición calentada presionando la cinta calentada contra el objeto. Un compactador de zona refrigerado se encuentra en una zona refrigerada dispuesta corriente abajo y también incluye una pluralidad de elementos o pies móviles que, sin embargo, están a temperatura refrigerada para curar la cinta. Una lámina de separación está situada en cada una de las zonas calentada y refrigerada, dispuesta entre los pies y la cinta en cada zona, para proteger la cinta de cualquier daño que pudiera producirse por el contacto directo de los pies con la cinta. Por lo tanto, los pies son movidos para entrar en contacto con la lámina de separación, que a su vez es presionada contra la cinta, aplicando por lo tanto la cinta al objeto. Al tener una pluralidad de pies individuales que pueden moverse independientemente en cada una de las áreas del compactador, el compactador se conforma rápidamente a la forma del objeto. En una puesta en práctica de la presente invención los pies son movidos hacia las láminas de separación por medio de un cilindro neumático que presiona la carcasa de un depósito contra una vejiga conformable, haciendo por lo tanto que la vejiga presione contra los pies. Preferiblemente, se provee una rotura térmica en el área calentada del compactador para evitar que el calor alcance la vejiga y la derrita. En la puesta en práctica preferida de la presente invención también se provee un compactador de línea, calentado, corriente arriba del área del compactador calentado, y el compactador refrigerado incluye un compactador refrigerado en línea de manera que, por lo tanto, en la cabeza de colocación de cinta se usan tres compactadores conformables. Los Dibujos: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una cabeza de colocación de cinta de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista en alzado lateral de la cabeza de colocación de cinta de la Figura 1; La Figura 3 es una vista ampliada en alzado de una porción de la cabeza de colocación de cinta mostrada en las Figuras 1-2; La Figura 4 es una vista en alzado frontal de la porción de la cabeza mostrada en la Figura 3; La Figura 5 es una vista en alzado lateral de una porción adicional de la cabeza mostrada en las Figuras 1-2; La Figura 6 es una vista en alzado lateral de un conjunto de colocación de cinta que incluye la cabeza de colocación de cinta de las Figuras 1-5; La Figura 7 es una vista en alzado frontal del conjunto mostrado en la Figura 6; La Figura 8 es una vista esquemática en planta superior que muestra la colocación de capas de cinta de acuerdo con la presente invención. Descripción Detallada ES 2 366 052 T3 La presente invención se refiere a una cabeza de colocación de cinta para aplicar cinta termoplástica sobre un objeto. En su puesta en práctica preferida la presente invención se refiere a una cabeza de colocación de cinta termoplástica, in situ, que incorpora al menos dos y preferiblemente tres compactadores conformables. La cabeza es capaz de acomodar mecanismos... [Seguir leyendo]

1.- Una cabeza (10) de colocación de cinta para aplicar cinta o haces de filamentos termoplásticos (12) sobre un objeto, que comprende: un suministro (14) de cinta o haces de filamentos termoplásticos (12), un compactador calentado situado en una zona calentada corriente debajo de dicho suministro (14), teniendo dicho compactador calentado un compactador de área calentado (22) con múltiples filas de pies (44), independientemente móviles los unos con respecto a los otros para ser conformables a la forma del objeto, y un compactador de línea calentado (20) corriente arriba que tiene al menos un elemento calentado (42) para aplicar presión a la cinta o haces de filamentos termoplásticos (12), un dispositivo de alimentación (16) para alimentar la cinta o haces de filamentos termoplásticos (12) desde el suministro hasta la zona calentada, una zona refrigerada corriente debajo de dicha zona calentada, un compactador refrigerado (24) en dicha zona refrigerada, teniendo dicho compactador refrigerado (24) una pluralidad de elementos refrigerados (46, 48) que comprenden múltiples filas de pies (48), independientemente móviles los unos con respecto a los otros para ser conformables a la forma del objeto, y al menos un elemento (46) corriente arriba para aplicar presión a la cinta o haces de filamentos (12), teniendo dicha cinta o haces de filamentos (12) una ruta de recorrido a través de dicha zona calentada y a través de dicha zona refrigerada para poder ser dispuesta contra el objeto y estar en una condición calentada en dicha zona calentada y en una condición refrigerada en dicha zona refrigerada, una disposición (30, 32) de lámina de separación corriente arriba para disponer una lámina de separación (26) de corriente arriba entre dicho compactador calentado y la cinta o haces de filamentos (12), por la que dichos elementos calentados pueden presionar dicha lámina de separación (26) de corriente arriba contra dicha cinta o haces de filamentos (12) para presionar dicha cinta o haces de filamentos (12) contra el objeto, una disposición (34, 36) de lámina de separación corriente abajo para disponer una lámina de separación (28) de corriente abajo en una ruta a través de dicha zona refrigerada entre dichos elementos refrigerados y dicha cinta o haces de filamentos (12), por la que dichos elementos refrigerados pueden presionar dicha lámina de separación (28) de corriente abajo contra dicha cinta o haces de filamentos (12) para presionar dicha cinta o haces de filamentos (12) contra el objeto, una disposición de aplicación de presión (64, 66, 67, 68) corriente arriba para empujar dichos elementos calentados (44) contra dicha lámina de separación (26) de corriente arriba en dicha zona calentada que luego puede presionar la cinta o haces de filamentos (12) calentada contra el objeto, una disposición de aplicación de presión (80, 82, 84) corriente abajo para empujar dichos elementos de refrigeración (48) contra dicha lámina de separación (28) de corriente abajo en dicha zona refrigerada que luego puede presionar la cinta o haces de filamentos (12) refrigerada contra el objeto, un soporte (90) para montar dicha cabeza (10) con movimiento en una dirección horizontal, una estructura (94) de soporte montada por debajo de dicha cabeza (10), incluyendo dicha estructura (94) de soporte una mesa (96), y siendo dicha mesa (96) rotativa para cambiar su orientación con respecto a dicha cabeza (10). 2.- La cabeza (10) de la reivindicación 1, en la cual cada uno de dichos pies tiene un extremo de aplicación dispuesto hacia la cinta (12), dicha disposición de aplicación de presión corriente arriba incluye un cilindro (64) para presionar contra una vejiga (68) conformable, estando situada dicha vejiga (68) para aplicar presión sobre dichos pies (44), y existiendo una rotura térmica (72) entre dichos pies (44) y dicha vejiga (68). 3.- La cabeza (10) de la reivindicación 2, en la cual dicho extremo de aplicación de cada uno de dichos pies (44) está revestido con un revestimiento para alta temperatura. 4.- La cabeza (10) de la reivindicación 2, en la cual dicha rotura térmica (72) incluye unos elementos refrigerados (74) situados entre dicha vejiga (84) y dichos pies calentados (44). 5.- La cabeza (10) de la reivindicación 2, en la cual dicha disposición de aplicación de presión corriente abajo comprende un cilindro (80) que aplica una fuerza sobre una vejiga (84) y dicha vejiga (84) aplica una fuerza sobre 7 dichos pies refrigerados (48). ES 2 366 052 T3 6.- La cabeza (10) de la reivindicación 5, en la cual cada uno de dichos cilindros (64, 80) aplica una fuerza sobre cada una de dichas vejigas (68, 84) presionando cada uno de dichos cilindros contra un depósito lleno de un líquido que presiona contra dicha vejiga (68, 84). 7.- La cabeza (10) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual cada una de dichas disposiciones de lámina de separación incluye una bobina de suministro y una bobina receptora, y dicho suministro (14) de cinta es una fileta. 8.- La cabeza (10) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye unos calentadores (18) situados corriente arriba de dicho compactador de línea calentado (20). 9.- La cabeza (10) de la reivindicación 8, en la cual dichos calentadores (18) situados corriente arriba son sopletes. 10.- La cabeza (10) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye un sensor de temperatura situado en dicha zona calentada. 11.- La cabeza (10) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual dicha mesa (96) es rotativa en una dirección horizontal. 12.- La cabeza (20) de la reivindicación 11 en la cual dicha mesa (96) está graduada para su rotación en ángulos que aumentan progresivamente. 13.- La cabeza (10) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye un dispositivo de suministro (16) calentado, corriente arriba de dicho compactador de línea calentado (20). 14.- Un procedimiento para colocar cinta o haces de filamentos (12) sobre un objeto, que comprende alimentar la cinta o haces de filamentos a través de un dispositivo de alimentación (12) calentado y por debajo de un compactador de línea calentado (20) que tiene una única fila de al menos un elemento calentado móvil (42), luego transportar la cinta o haces de filamentos (12) por debajo de un compactador de área calentado (22) que tiene una pluralidad de filas de pies calentados (44) que pueden extenderse independientemente diferentes distancias los unos con respecto a los otros para ser conformables a la forma del objeto situado debajo de los pies (44), insertar una cinta de separación (26) entre la cinta o haces de filamentos (12) y el compactador de área calentado (22), presionando los pies calentados (44) del compactador de área calentado (22) contra la lámina de separación (26) y por lo tanto contra la cinta o haces de filamentos (12) para mantener la cinta o haces de filamentos (12) en contacto con el objeto mientras que la cinta o haces de filamentos (12) está en una condición calentada, pasar la cinta o haces de filamentos (12) a través de una zona refrigerada mientras que la cinta o haces de filamentos (12) está apretada contra el objeto, presionando una fila de un elemento móvil refrigerado (46) desde un compactador de línea refrigerado y presionando múltiples filas de pies conformables (48) de un compactador de área refrigerado contra una lámina de separación (28) que está dispuesta entre los compactadores refrigerados (24) y la cinta o haces de filamentos (12), y refrigerar la cinta o haces de filamentos (12) de manera que permanezca adherida al objeto, en el cual se aplica una pluralidad de capas de cinta o haces de filamentos (12) contra el objeto, en el cual se rota el objeto entre las aplicaciones de manera que cada capa de cinta o haces de filamentos (12) quede dispuesta en un ángulo diferente al de su capa subyacente. 8 ES 2 366 052 T3 9 ES 2 366 052 T3 ES 2 366 052 T3 11 ES 2 366 052 T3 12 ES 2 366 052 T3 13 ES 2 366 052 T3 14