CABEZAL MULTIAPLICADOR DE TIRAS DE FIBRA Y MÉTODO DE APLICACIÓN DE LAS TIRAS DE FIBRA.

Cabezal multiaplicador de tiras de fibra y método de aplicación de las tiras de fibra Sector de la técnica La presente invención está relacionada con la aplicación de tiras de fibra de carbono, fibra de vidrio u otras semejantes, para la formación de piezas laminares, proponiendo un cabezal para dicha función dotado con unos medios que optimizan el comportamiento funcional para la aplicación mencionada, así como un método para realizar esa aplicación. Estado de la técnica En las construcciones aeronáuticas, eólicas, navales y otras, se emplean habitualmente piezas laminares formadas por superposición compacta de capas de los denominados composites, estructurándose con tiras de fibra de carbono o fibra de vidrio, las cuales se aplican mediante cabezales desarrollados para ello. A este tipo de cabezales hacen referencia, entre otras la Patente US 4 696 707 de The Ingersol Milling Machine Company, así como la Patente EP 0 333 010 de Cincinnati Milacon Inc, y la Patente Europea E 1 342 555 y las Patentes ES 9302506 y ES 9402102 que pertenecen al mismo solicitante de la presente invención. Dichos cabezales realizan la aplicación de una tira o banda del material correspondiente, repitiendo la aplicación sucesivamente en progresión lateral hasta cubrir toda la anchura de la superficie a formar, para lo cual las tiras o bandas que se aplican pueden ser anchas, con el fin de cubrir con un mínimo de pasadas toda la superficie, teniendo el inconveniente de que es necesario desperdiciar una gran cantidad de material en los recortes de configuración de los bordes de las piezas laminares, particularmente cuando dichos bordes son oblicuos e irregulares. Se pueden utilizar en su lugar tiras de poca anchura, con lo cual se reduce el material de desperdicio, ya que el ajuste individual de la longitud de las tiras utilizadas permite una mejor adaptación en las terminaciones respecto de los bordes, y por lo tanto el recorte de configuración que se requiere es menor, pero por el contrario, con esta solución el número de pasadas necesario para cubrir toda la superficie de aplicación es mayor, por lo que aumenta el tiempo de trabajo y disminuye el rendimiento. Para solucionar el problema se han desarrollado cabezales multiaplicadores, tal como el de la Patente ES 200200524 del mismo solicitante actual, de forma que en cada pasada se aplican conjuntamente una serie de tiras de reducida anchura, con el conjunto de las cuales se determina una considerable anchura de aplicación, siendo la aportación de cada una de las tiras que se suministran, independiente de las demás, lo cual permite iniciar y terminar la aplicación de cada tira cuando interesa, pudiendo así efectuarse los recortes de la configuración de los bordes de las piezas, como los huecos que existan en éstas, mediante la interrupción de las tiras correspondientes cuando es necesario, con lo cual el proceso resulta con poco desperdicio de material. Esta solución de aplicación conjunta de múltiples tiras requiere en tal caso la combinación con un sistema de corte que permita realizar el corte selectivo individual de las tiras precisas en el momento que tienen que ser interrumpidas, para lo cual es necesaria una perfecta sincronización entre la actuación del sistema de corte y el movimiento de circulación de las tiras hacia la zona de aplicación. Objeto de la invención De acuerdo con la presente invención se proponen unas mejoras en la realización de los mencionados cabezales de aplicación simultánea de múltiples tiras de fibras, logrando unas características que hacen más ventajosa la función de dichos cabezales en su aplicación. El cabezal de la invención comprende un portabobinas en el que se incorporan múltiples carretes suministradores de tiras de fibra a aplicar, las cuales son conducidas separadamente hasta una zona de aplicación, en donde se proyectan ocupando entre todas ellas una franja conjunta, siendo compactadas mediante un sistema de presión que actúa sobre las tiras en dicha zona, mientras que previamente a la zona de aplicación va incorporado un sistema de corte selectivo de las tiras. El sistema de presión sobre las tiras en la zona de aplicación consta de un rodillo de material flexible capaz de amoldarse a la superficie a encintar, siendo actuado dicho rodillo por dos cilindros que ejercen una presión flotante, lográndose con ello una aplicación perfectamente uniforme de las tiras de fibra. 2  5  10  15  20  25  30  35  40  45  50  55  60  En el cabezal los rodillos que sirven de guiado de las tiras de fibra se distribuyen por parejas en sendos conjuntos laterales, desde los cuales las tiras correspondientes pasan por los lados de un cuerpo conductor, yendo en relación con esos laterales sendos conjuntos funcionales, en cada uno de los cuales se incorpora un rodillo maestro de arrastre de las tiras de fibra y un sistema de corte de las mismas. Los mencionados conjuntos laterales son susceptibles de desplazamiento hacia el exterior, independientemente, facilitando con ello las operaciones de mantenimiento y limpieza, así como el enhebrado de las tiras de fibra por los pasos correspondientes de conducción hacia la zona de aplicación. El cuerpo del cabezal se constituye por una formación estructural de chapas paralelas con unos separadores intermedios, determinando unos espacios huecos entre las chapas componentes, a través de los cuales se guían las tiras de fibra en su suministro hacia la zona de aplicación. Los separadores que van incluidos entre las chapas poseen orificios por los que se produce una inyección de aire que actúa como lubricante, reduciendo los rozamientos de las tiras en los huecos de conducción. Los sistemas de corte que van integrados en los conjuntos laterales se corresponden en forma operativa individual con el recorrido de las diferentes tiras de fibra hacia la zona de aplicación, permitiendo cortar de un modo selectivo cada una de las tiras cuando es necesario interrumpir su aplicación. Se prevén a tal fin unos sistemas de corte con cuchillas que acompañan el movimiento longitudinal de las tiras correspondientes durante la acción del corte, las cuales cuchillas van dispuestas en soportes giratorios, provistos con una o más cuchillas, en correspondencia con las respectivas zonas de paso de las diferentes tiras de fibra, poseyendo dichos soportes portadores de las cuchillas un movimiento de giro sincronizado con el desplazamiento de las tiras de fibra correspondientes, lo cual permite realizar los cortes con precisión. Los rodillos maestros de los conjuntos laterales se componen de un paquete de anillos que van montados con movimiento y accionamiento de giro individual, de forma que cada uno de dichos anillos es susceptible de actuar el arrastre de desplazamiento de una de las tiras de fibra apresándola contra un rodillo sufridera, quedando sincronizados individualmente con esos anillos, los respectivos sistemas de corte de las diferentes tiras, mediante engrane, o cualquier método mecánico, hidráulico, electromagnético o de otro tipo, que permita realizar dicha función. Los mencionados anillos de los rodillos maestros poseen en la periferia unos rebajes que permiten dejar libres a las tiras de fibra cuando quedan enfrentados al rodillo sufridera, de modo que mediante un control informático del funcionamiento, durante el proceso normal de suministro hacia la zona de aplicación las tiras de fibra quedan libres de la acción de los mencionados rodillos maestros y, cuando se ha de producir un corte, el anillo del rodillo maestro correspondiente es accionado en un giro angular, realizando el apresado y arrastre de la tira a cortar, al mismo tiempo que hace girar al sistema de corte correspondiente, con lo que se obtiene una total precisión del corte, manteniendo sujeta la tira de fibra a la vez que se lleva a cabo el movimiento necesario de arrastre de la misma, lo cual permite realizar los procesos de corte y rearranque de las tiras de fibra en forma sincronizada y sin disminuir la velocidad programada. También es objeto de la presente invención el método de aplicación de las tiras de fibra con el cabezal mencionado, de manera que partiendo de la posición en la que la cinta avanza libremente a través del cabezal hasta el rodillo de compactación, se acelera el rodillo maestro hasta alcanzar la velocidad de sincronismo con el avance de la cinta, momento en el cual el rodillo maestro apresa a la cinta en virtud de su mayor diámetro en esta zona, y con la cinta así apresada por el rodillo maestro, el movimiento en sincronismo del mecanismo de corte realiza el corte de la cinta, produciéndose a continuación la desaceleración hasta detener el avance de la parte de la cinta apresada por el rodillo maestro. Una vez así, el rearranque de la cinta se produce acelerando el rodillo maestro con la cinta apresada, hasta alcanzar la velocidad de avance del... [Seguir leyendo]

1.- Cabezal multiaplicador de tiras de fibra, del tipo que comprende unos rodillos que sirven de guiado a las respectivas tiras (1) que son conducidas individualmente hasta una zona (2) de aplicación en donde son compactadas por un sistema de presión, yendo dispuestos en relación con la zona de paso de las tiras (1) medios de arrastre para su desplazamiento y un sistema de corte selectivo de las mismas, los rodillos que sirven de guiado se distribuyen en sendos conjuntos laterales, desde los cuales las tiras (1) son conducidas a través de huecos definidos por la formación estructural de un cuerpo (3), siendo arrastradas las tiras mediante un rodillo maestro (4) situado en la parte superior del cabezal, estando dicho rodillo sincronizado con un sistema de corte (5), compuesto por unas cuchillas (14) dispuestas en respectivos soportes giratorios (15), mediante un sistema de sincronismo, mecánico o informático, mientras que en relación con la zona (2) de aplicación de las tiras (1) se incluye un sistema de presión formado por un rodillo compactador (13) fabricado con un material flexible el cual se amolda a la superficie a encintar, caracterizado en que los anillos (4.1) de los rodillos maestros (4) poseen unos rebajes (12) en la periferia, determinando zonas del contorno que permiten actuar el arrastre de las tiras de fibra (1) en contraposición de un rodillo sufridera (11) y zonas que dejan libre el paso de dichas tiras de fibra (1) hacia la zona de aplicación (2). 2.- Cabezal multiaplicador de tiras de fibra, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el sistema de corte (5) de cada conjunto lateral consta de unas cuchillas (14) dispuestas en respectivos soportes giratorios (15), correspondiendo con las zonas de paso de las diferentes tiras de fibra (1), los cuales soportes (15) de las cuchillas (14) van relacionados individualmente mediante cualquier medio de sincronismo con los respectivos anillos (4.1) de los correspondientes rodillos maestros (4), permitiendo realizar ciclos de corte sobre las tiras de fibra (1) en combinación con el movimiento de éstas. 3.- Cabezal multiaplicador de tiras de fibra, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en el que el cuerpo (3) se constituye por una estructura de chapas paralelas con separadores (6) intermedios entre ellas, determinando los espacios de separación que quedan entre las chapas componentes los huecos para la conducción de las tiras de fibra (1) hacia la zona de aplicación (2), en tanto que los separadores (6) van provistos con orificios que permiten una inyección de aire lubricante para reducir el rozamiento de las tiras (1) en la conducción. 4.- Método de aplicación de fibras mediante el sistema multiaplicador descrito en las reivindicaciones anteriores, consistente en la siguiente secuencia de operaciones para cada ciclo completo de corte/rearranque de cada tira: partiendo de la posición en la que la cinta avanza libremente a través del cabezal hasta el rodillo de compactación, se acelera el rodillo maestro hasta alcanzar la velocidad de sincronismo con el avance de la cinta (fase de aceleración (A)), momento en el cual el rodillo maestro apresa la cinta en virtud de su mayor diámetro en esta zona (fase de cinta apresada (B)); con la cinta apresada por el rodillo maestro, el movimiento en sincronismo del mecanismo de corte realiza el corte de la cinta, tras lo cual se produce la desaceleración hasta detener el avance de la parte de la cinta apresada en el rodillo maestro (fase de desaceleración (C)), mientras que el rearranque de la cinta se produce acelerando el rodillo maestro con la cinta aprsada (fase de aceleración (D)) hasta alcanzar la velocidad de avance del cabezal sobre la pieza, dispensando cinta a dicha velocidad hasta el contacto del extremo de la misma con el elemento de compactación (fase de alimentación hasta rodillo E)) más una distancia de seguridad para garantizar la correcta adherencia del extremo de la cinta a la superficie encintada (distancia interpolada (F)), tras lo cual el rodillo maestro libera la cinta en virtud de su menor diámetro en esta zona, y decelera hasta detenerse (fase de desaceleración (G)), dejando la cinta avanzar libremente a través del cabezal. 7            8              9              10            11              12            13              14            15            16          17          18        19