Un método de corte de láminas compuestas, que comprende:

introducir un cuchillo ultrasónico (22) a través de las láminas (14);

medir al menos un parámetro seleccionado de una carga de potencia sobre un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo, una desviación del cuchillo y una temperatura del cuchillo cuando el cuchillo (22) corta las láminas (14); y,

generar una señal de velocidad de alimentación para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo (22) en base al parámetro medido.

Control adaptivo de corte de láminas compuestas

5 Campo técnico

Esta divulgación se refiere generalmente a máquinas herramientas controladas automáticamente, y particularmente se ocupa de un sistema y un método para controlar automáticamente la velocidad de alimentación de un cuchillo ultrasónico usado para cortar material, especialmente múltiples láminas de material compuesto.

Antecedentes

Las cortadoras ultrasónicas se usan actualmente para cortar chapa y otros materiales usando un cuchillo impulsado por un transductor ultrasónico. Una aplicación de las cortadoras ultrasónicas puede encontrarse en el campo de materiales compuestos donde las múltiples capas o láminas de material compuesto no vulcanizado que forman una colocación pueden cortarse simultáneamente en una forma deseada usado un cuchillo ultrasónicamente impulsado. En algunos casos, la cortadora ultrasónica puede montarse sobre una máquina herramienta controlada por CNC (control numérico computarizado) que incluye un cabezal posicionador capaz de establecer y cortar múltiples capas superpuestas de cinta compuesta.

Una máquina cortadora de chapa en la que un sistema de orientación mueve una hoja a lo largo de una superficie de trabajo se describe en el documento EP-A-0, 351, 223. La altura de la hoja se ajusta de acuerdo con los datos almacenados de las irregularidades del sistema de orientación y la superficie de trabajo en relación entre sí. La máquina también es factible en un modo de trazado en el que la hoja se sustituye por un sensor que se explora sobre la superficie de trabajo, y los datos que salen del sensor se almacenan en la memoria.

El proceso de cortar el material compuesto es relativamente lento en comparación con la velocidad en la que la cinta puede aplicarse. La velocidad del proceso de corte puede determinarse, en parte, por la velocidad máxima de alimentación del cuchillo a través del material y la profundidad del corte. Las partes más gruesas requieren múltiples pases con el fin de cortar completamente todas las láminas del material, siendo cada pase de la cortadora más profundo que el anterior. Actualmente, se usa un proceso de corte de láminas en lazo abierto que requiere un control constante por parte del operario y un ajuste manual del cuadrante para la corrección de velocidad de alimentación, lo que puede resultar en funcionamientoos subóptimos de corte, incluyendo una velocidad subóptima de corte. Un operario ajusta manualmente las velocidades de alimentación del cuchillo durante el corte en base a fluctuaciones observadas en el medidor de potencia ultrasónica. Los niveles de potencias percibidos como “seguros” se mantienen corrigiendo la velocidad de alimentación programada, lo que da como resultado tiempos de corte que son menos que óptimos. Además, los operarios pueden no ser capaces de detectar condiciones de carga transitoria o máxima y reaccionar lo suficientemente rápido para reducir las velocidades de alimentación antes de que la posible función errónea del cuchillo tenga lugar. En algunos casos, las excesivas velocidades de alimentación pueden también dar como resultado un funcionamiento subóptimo de la cortadora.

La técnica anterior incluye un aparato de control adaptivo que tiene un detector de carga que detecta una carga que actúa sobre una herramienta de corte durante una operación industrial de una pieza de trabajo. Tales técnicas de control adaptivo, sin embargo, no se han aplicado a cortadoras ultrasónicas CNC usadas para cortar múltiples 45 láminas de material compuesto.

Por consiguiente, hay una necesidad de un método y sistema para cortar láminas de material compuesto usando una cortadora ultrasónica controlada por CNC que emplee control adaptivo con el fin de optimizar la velocidad de alimentación y/o reducir el daño del cuchillo y los errores de corte.

Resumen

Se proporcionan un método y un sistema para cortar láminas compuestas usando una cortadora ultrasónica automáticamente controlada y un control adaptivo para optimizar la velocidad de alimentación. Las velocidades de 55 alimentación están ajustadas a niveles óptimos en base a la condición del cuchillo con el fin de maximizar la productividad. Un parámetro relacionado con el corte, tal como la carga del cuchillo, se mide y se usa para producir una señal de retroalimentación que se usa para ajustar la velocidad de alimentación sin intervención humana. La velocidad de alimentación se ajusta rápidamente cuando la condiciones del cuchillo y/o material de la lámina cambian, tales como lo afilado del cuchillo, el número de láminas, la profundidad del corte, el ángulo del corte en relación con la dirección de la fibra de la lámina, el grosor de las láminas, la pegajosidad del material, la fuerza de compactación usada durante la colocación y la resistencia de la lámina, o sucesos imprevistos que ocurren tales como la rotura del cuchillo. El ajuste automático de las velocidades de alimentación da como resultado una alta velocidad media de alimentación para maximizar la productividad, mientras al operario se le libera de la necesidad de controlar constantemente la carga del cuchillo y de corregir manualmente la velocidad de alimentación. 65 Finalmente, la cantidad de programación necesaria para controlar la cortadora puede reducirse, porque puede programarse una velocidad de alimentación constante relativamente alta y después ajustarse de manera adaptiva a las condiciones reales de corte.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un método para cortar láminas compuestas, que comprende: introducir un cuchillo ultrasónico a través de las láminas; medir al menos un parámetro seleccionado de una carga de potencia sobre un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo, una desviación del cuchillo y una temperatura del cuchillo cuando el cuchillo corta las láminas; y, generar una señal de la velocidad de alimentación para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo en base al parámetro medido. El parámetro medido puede comprender uno de la carga de potencia que se entrega a un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo, la desviación del cuchillo y/o la temperatura del cuchillo. El método puede además comprender la retroalimentación del controlador para generar la señal de la velocidad de alimentación. El método también puede incluir la comparación del valor del parámetro medido con un valor preseleccionado, y la generación de la señal de velocidad de alimentación en base a los resultados de esta comparación.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema para cortar material, que comprende: un cuchillo ultrasónico impulsado para cortar el material; medios de control para controlar la velocidad a la que el cuchillo se introduce a través del material; medios detectores para detectar al menos un parámetro seleccionado de una carga de potencia sobre un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo; y, un conjunto de instrucciones programadas usadas por los medios de control para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo en base al parámetro detectado. Los medios detectores pueden incluir un transductor para convertir las cargas secundarias sobre el cuchillo en una señal eléctrica que representa el parámetro medido. Los medios detectores también pueden incluir un sensor para detectar la potencia ultrasónica que se entrega al cuchillo. Los medios de control pueden incluir un controlador para generar una señal de control de velocidad impuesta de alimentación en base a las cargas secundarias detectadas sobre el cuchillo y la carga de potencia ultrasónica entregada al cuchillo. Los medios de control pueden incluir un primer controlador para controlar el movimiento del cuchillo, y un segundo controlador para generar una señal de control usada por el primer controlador para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo.

Las realizaciones desveladas satisfacen la necesidad de un método y un sistema para cortar láminas compuestas usando un control adaptivo para optimizar la velocidad de alimentación, reducir el tiempo inactivo de la máquina y minimizar la intervención y supervisión por parte del operario.

Otras características, beneficios y ventajas de las realizaciones desveladas serán aparentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones, cuando se vean de acuerdo con los dibujos adjuntos y las reivindicaciones acompañantes.

Breve descripción de las ilustraciones

La FIG. 1 es una ilustración que combina bloques y diagramas... [Seguir leyendo]

1. Un método de corte de láminas compuestas, que comprende:

introducir un cuchillo ultrasónico (22) a través de las láminas (14) ; medir al menos un parámetro seleccionado de una carga de potencia sobre un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo, una desviación del cuchillo y una temperatura del cuchillo cuando el cuchillo (22) corta las láminas (14) ; y, generar una señal de velocidad de alimentación para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo (22)

en base al parámetro medido.

2. El método de la reivindicación 1, en el que:

la introducción del cuchillo (22) incluye el control del movimiento del cuchillo (22) usando un controlador 15 automático (26) , y, la generación de la señal de la velocidad de alimentación se realiza usando el controlador automático (26) .

3. El método de la reivindicación 1, que además comprende:

retroalimentar el parámetro medido a un controlador (44) , y en el que la generación de la señal de la velocidad de alimentación se realiza mediante el controlador (44) .

4. El método de la reivindicación 1, que además comprende:

comparar el valor del parámetro medido con un valor preseleccionado, y en el que la generación de la señal de la velocidad de alimentación está basada en los resultados de la comparación.

5. Un sistema para cortar material, que comprende:

un cuchillo impulsado ultrasónico (22) para cortar el material; medios de control (26, 44) para controlar la velocidad a la que el cuchillo (22) se introduce a través del material; medios detectores (32) para detectar al menos un parámetro seleccionado de una carga de potencia sobre un transductor ultrasónico usado para accionar el cuchillo, un desviación del cuchillo y una temperatura del cuchillo (22) ; y un conjunto de instrucciones programadas usadas por los medios de control (26, 44) para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo (22) en base al parámetro detectado.

40 6. El sistema de la reivindicación 5, en el que los medios detectores (32) incluyen:

un primer sensor para detectar la carga de potencia ultrasónica entregada al cuchillo (22) , y un segundo sensor (32) para detectar cargas secundarias sobre el cuchillo (22) .

45 7. El sistema de la reivindicación 6, en el que los medios de control (26, 44) incluyen un controlador para generar una señal de control de velocidad impuesta de alimentación en base a las cargas secundarias detectadas sobre el cuchillo (22) y la potencia ultrasónica entregada al cuchillo (22) .

8. El sistema de la reivindicación 5, en el que los medios de control (26, 44) incluyen: 50 un primer controlador (26) para controlar el movimiento del cuchillo (22) , y, un segundo controlador (44) para generar una señal de control que el primer controlador (26) usa para optimizar la velocidad de alimentación del cuchillo (22) .