GUÍA DE TRAYECTORIA DE UN HILO, DISPOSITIVO DE VAIVÉN DE FIBRAS Y DISPOSITIVO PARA FABRICAR UN PAQUETE DE HAZ DE FIBRAS.

Un dispositivo (5) de vaivén de un haz de fibras, que comprende una guía de vaivén (6) para guiar el haz de fibras,

y un mecanismo de vaivén de dicha guía de vaivén, para atravesar el haz de fibras haciendo oscilar la guía de vaivén en la dirección (P) del eje de rotación de la bobina, por medio del mecanismo de vaivén, - en el que la guía de vaivén (6) tiene una guía (1) de la trayectoria del hilo, para guiar el haz de fibras desviándose de la trayectoria del hilo en la dirección original de la trayectoria de hilo, caracterizado porque la guía (1) de la trayectoria del hilo para guiar el haz de fibras, comprende un rodillo guía (2) y un elemento de soporte (3) que soporta el rodillo guía (2), - en el que el elemento de soporte (3) tiene un eje de rotación (4) en una posición girada en un ángulo recto respecto del eje de rotación (9) del rodillo guía (2), y el haz de fibras es guiado automáticamente en la dirección original de la trayectoria del hilo, mediante inclinar el rodillo guía (2) con respecto a la trayectoria del hilo, rotando en torno al eje de rotación (4) del elemento de soporte (3) en respuesta a la variación de la trayectoria del hilo

Campo Técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de vaivén que permite obtener un paquete de haz de fibras, que posibilita no aplicar una fuerza externa innecesaria a un haz de fibras de tipo cinta con una sección transversal plana 5 extendida, tal como un hilo plano, cuando se enrolla el haz de fibras en torno a una bobina, y enrollar sin torsión o desfibrado y, como resultado, también durante el desenrollado de un haz de fibras de tipo cinta tal como un hilo plano, permite desenrollarlo tal como está, con un buen refinado y sin deformar el perfil de tipo cinta, y a un método para fabricar dicho paquete de haz de fibras.

Técnica Anterior 10

En relación con muchas de las fibras utilizadas para el refuerzo de resina representadas por fibras de carbono y fibras de vidrio (en adelante denominadas "fibras de refuerzo"), el haz de estas fibras es impregnado con resina de matriz para obtener un denominado preimpregnado, y a continuación el mismo es fabricado en una preforma con un perfil predeterminado, curado térmicamente y fabricado como una moldura de plástico con fibras de refuerzo.

En estos años, junto con la tendencia de reducción del peso de dicha moldura de plástico reforzado con fibra, se espera 15 una preimpregnación de alta calidad con irregularidades finas y de grosor reducido.

Cuando se fabrica dicha preimpregnación, es necesario abrir una banda fina y ancha sin torsión, para desplegar por completo la propiedad de modulo elástico de las fibras separadas individuales que componen el haz de fibras de refuerzo.

Por lo tanto, también para el haz de fibras de refuerzo utilizado como material original de la preimpregnación, se ha 20 convertido en una cuestión importante bobinar lo alrededor de una bobina, por anticipado, en dicho estado fino y extendido uniformemente, y suministrarlo al proceso para producir la preimpregnación manteniendo siempre este estado.

En concreto, para llevar a cabo la manipulación de dicho haz de fibras, es importante no aplicar una fuerza externa innecesaria al haz de fibras durante el transporte y el guiado del haz de fibras y, por ejemplo, la regulación de la 25 trayectoria del hilo por medio de un rodillo acanalado provoca la fricción y el pliegue del haz de fibras y causa problemas, que no son necesariamente indeseables. Por lo tanto, es habitual utilizar un rodillo guía ancho anticipando la variación de la trayectoria del hilo o, en otras palabras, permitiendo la variación de la trayectoria del hilo.

Sin embargo, la estabilización de la trayectoria del hilo se convierte en una cuestión importante, debido a que la variación de la trayectoria del hilo induce el deterioro de la calidad del paquete de bobinado. 30

Cuando el haz de fibras desplazándose oblicuamente sobre el rodillo guía, induce asimismo la fricción del haz de fibras y el deterioro en la calidad del hilo, la estabilización de la trayectoria del las fibras es igualmente una cuestión importante.

Por otra parte, en el dispositivo ordinario de bobinado de fibras, el haz de fibras es atravesado en la dirección del eje de la bobina mediante una guía de vaivén que oscila en paralelo al eje de rotación de la bobina de bobinado, y enrollado. 35

En dicho dispositivo de vaivén, la estabilización de la trayectoria del hilo es una cuestión importante, con la variación de la trayectoria del hilo desordenando el paquete de bobinado y deteriorando la calidad del paquete.

Además, si se tira lateralmente de un haz de fibras, éste se desplaza oblicuamente sobre el rodillo guía. Igualmente, si un haz de fibras no se desplaza directamente en la dirección circunferencial del rodillo guía, si no que se desplaza oblicuamente sobre el rodillo guía, se produce fricción en el haz de fibras, lo que deteriora la calidad del haz de fibras. 40

Convencionalmente, a modo de dispositivo de bobinado del haz de fibras para bobinar un haz de fibras de refuerzo de tipo cinta plana, previamente extendido de forma plana tal como se ha mencionado anteriormente, con una anchura de hilo estable (anchura del haz de fibras) desde el comienzo hasta el final del bobinado, la figura 2 de la Patente Japonesa No Examinada Número 2001-378 166 propone un dispositivo de bobinado de haz de fibras, que comprende una base guía que oscila en paralelo al eje de rotación de la bobina de bobinado, un par de rodillos guía superiores dispuestos en 45 la parte superior de la base guía con el eje de rotación de los mismos atravesando el eje de rotación de la bobina de bobinado en ángulo recto, un par de rodillos guía inferiores dispuestos en la parte inferior de dicha base guía con el eje de rotación de los mismo paralelo al eje de rotación de la bobina de bobinado, y un rodillo guía cónico dispuesto entre ambos para girar el haz de fibras 90º en la dirección de la línea del eje.

Además, como dispositivo de bobinado con una guía de oscilación, la figura 5 de la Solicitud de Patente Japonesa 50 Número 3 194 765 propone un dispositivo de bobinado o similar, para bobinar un cuerpo de tipo cinta de poca anchura, en torno a un tambor, atravesando siempre la línea paralela a la dirección de bobinado del cuerpo de tipo cinta de poca anchura, y la línea del eje de rotación del rodillo adherente oscilatorio en ángulo recto, mediante hacer oscilar el rodillo

adherente final para enviar el cuerpo de tipo cinta de poca anchura al tambor de bobinado, con una línea perpendicular a la superficie exterior del tambor de bobinado, como punto del centro de oscilación.

Sin embargo, estos dispositivos convencionales de haz de fibras tenían inconvenientes como los mencionados a continuación.

En el dispositivo de bobinado de haz de fibras que se da a conocer en la Patente Japonesa No Examinada Número 5 2001-348 166, uno del par de rodillos guía superiores situados en la parte superior de la base guía, tiene la forma de una silla de montar cuya superficie exterior está curvada hacia dentro en la mitad. Como resultado, esta superficie curva limita el haz de fibras para impedir que la trayectoria del hilo se desvíe respecto de la trayectoria original del hilo. Sin embargo, limitar el haz de fibras mediante el rodillo guía de tipo silla de montar, es aplicar la fuerza en la dirección de la anchura del haz de fibras de tipo silla de montar, provocando problemas tales como el enredo de las fibras individuales 10 mediante el colapso del haz de fibras, y además se estrecha la anchura del hilo del haz de fibras enrollado. Además, en la publicación, los rodillos guía de tipo silla de montar están dispuestos en la guía inferior para limitar el deslizamiento del haz de fibras sobre los rodillos guía debido al vaivén, y esto provoca asimismo el colapso del haz de fibras y el enredo de las fibras separadas, y se estrecha la anchura del hilo del haz de fibras enrollado. Además, el rodillo guía cónico o de silla de montar, genera una diferencia en la velocidad periférica en la dirección de la anchura del hilo, 15 dañando el haz de fibras y deteriorando la calidad.

Adicionalmente, la figura 5 de la Publicación de Patente Japonesa Número 3 194 765 da a conocer una guía, en la que se extiende una guía en la dirección de suministro de un cuerpo de tipo cinta de poca anchura, hasta una repisa soportada de forma que puede hacerse oscilar en la dirección horizontal, y teniendo la repisa un rodillo de suministro de tipo tambor, cuya parte central en la dirección axial sobresale hacia fuera. Se describe que esto permite a la guía dirigir 20 la dirección de suministro del cuerpo de tipo cinta de poca anchura, haciendo oscilar la guía en la dirección horizontal, y el rodillo de suministro de tipo tambor permite centrar sustancialmente el cuerpo de tipo cinta de poca anchura.

Sin embargo, en el caso del haz de fibras, el uso de rodillo de tipo tambor solamente ensancha la anchura del haz de fibras, pero no se puede esperar el centrado. Además, la oscilación de la guía dirige el rodillo guía a la dirección de suministro del cuerpo de tipo cinta de poca anchura, y es eficaz debido a que la posición del cuerpo de tipo cinta de 25 poca anchura en dicho rodillo de suministro está fija, si bien, en el caso del haz de fibras, la trayectoria del hilo en el rodillo de suministro es inestable, y el haz de fibras se desvía del rodillo de suministro, impidiendo el bobinado.

Análogamente, el rodillo adherente que es el rodillo guía final, es una idea de la fijación de la posición de desplazamiento del cuerpo... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (5) de vaivén de un haz de fibras, que comprende una guía de vaivén (6) para guiar el haz de fibras, y un mecanismo de vaivén de dicha guía de vaivén, para atravesar el haz de fibras haciendo oscilar la guía de vaivén en la dirección (P) del eje de rotación de la bobina, por medio del mecanismo de vaivén,

- en el que la guía de vaivén (6) tiene una guía (1) de la trayectoria del hilo, para guiar el haz de fibras 5 desviándose de la trayectoria del hilo en la dirección original de la trayectoria de hilo,

caracterizado porque la guía (1) de la trayectoria del hilo para guiar el haz de fibras, comprende un rodillo guía (2) y un elemento de soporte (3) que soporta el rodillo guía (2),

- en el que el elemento de soporte (3) tiene un eje de rotación (4) en una posición girada en un ángulo recto respecto del eje de rotación (9) del rodillo guía (2), y el haz de fibras es guiado automáticamente en la dirección 10 original de la trayectoria del hilo, mediante inclinar el rodillo guía (2) con respecto a la trayectoria del hilo, rotando en torno al eje de rotación (4) del elemento de soporte (3) en respuesta a la variación de la trayectoria del hilo.

2. El dispositivo (5) de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 1, en el que  y  tienen la relación  < , cuando el ángulo entre el eje de rotación (4) del elemento de soporte (3) y la trayectoria original del hilo entrando en dicho rodillo guía (2) es , y el ángulo entre el eje de rotación (4) del elemento de soporte (3) y la trayectoria original del hilo saliendo 15 del rodillo guía (2) es .

3. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 1 ó 2, en el que el eje de rotación (4) del elemento de soporte (3) atraviesa el centro de la trayectoria del hilo.

4. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la guía de vaivén comprende, por lo menos, un rodillo guía superior (14) cuyo eje (9) de rotación del rodillo está dispuesto en una posición 20 girada sustancialmente en un ángulo recto respecto del eje de rotación de la bobina, y un rodillo guía final (16) cuyo eje de rotación del rodillo está dispuesto sustancialmente en paralelo al eje de rotación de la bobina, y la guía (1) de la trayectoria del hilo está dispuesta en el rodillo guía superior (14).

5. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 4, en el que el eje de rotación (9) del rodillo guía superior (14) está dispuesto en el lado corriente abajo de la trayectoria del hilo del eje de rotación (4) del elemento de 25 soporte (3).

6. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 4,

- en el que el rodillo guía superior (14) y el rodillo guía final (16) están dispuestos, respectivamente, de manera que la dirección del eje de rotación del rodillo, del rodillo guía (14, 16), y la dirección de la trayectoria del hilo entrando en el rodillo guía (14, 16), tienen una relación de posición girada sustancialmente en un ángulo recto. 30

7. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 6, en el que la longitud del rodillo guía final (16) en contacto con el haz de fibras es de 15 mm o mayor.

8. El dispositivo de vaivén del haz de fibras de la reivindicación 6 ó 7, con dos o más rodillos guía cuyo eje de rotación del rodillo está dispuesto sustancialmente paralelo al eje de rotación de la bobina, incluyendo el rodillo guía final (16),

- en el que la longitud total de estos rodillos en contacto con el haz de fibras es de 25 mm o mayor. 35

9. Un dispositivo de bobinado del haz de fibras, que comprende el dispositivo de vaivén del haz de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un aparato de fabricación de un paquete de haz de fibras, que comprende el dispositivo de bobinado del haz de fibras de la reivindicación 9.

11. Un método de fabricación de un paquete de haz de fibras, que utiliza el aparato de fabricación de un paquete de 40 haz de fibras de la reivindicación 10.