Sistema automatizado de abrazamiento y avance paso a paso de mandril para la colocación automatizada de fibra de múltiples piezas, así como también método de abrazamiento y avance paso a paso.

Un sistema que incluye un mandril y un conjunto de abrazamiento y avance paso a paso para el mandril,

de tal manera que dicho sistema comprende:

un cuerpo (212, 412, 501, 612) de abrazadera;

un brazo (202, 402, 504, 505, 605) de abrazadera, integrado con dicho cuerpo (212, 412, 501, 612) de abrazadera, y

un elemento de avance paso a paso (203, 403, 503) de cono de abrazadera, integrado con dicho cuerpo (212, 412, 501, 612) de abrazadera,

de tal manera que, al accionarse dicho brazo (202, 402, 504, 505, 605) de abrazadera, dicho elemento de avance paso a paso (203, 403, 503) de cono de abrazadera hace contacto con un elemento de avance paso a paso (201, 401) de receptor con el fin de guiar dicho brazo (202, 402, 504, 505, 605) de abrazadera para que se bloquee en su lugar con un receptor (213, 413) de abrazadera, de modo que dicho sistema comprende, adicionalmente:

un mecanismo de empernado secundario, destinado a mantener dicho mandril en una posición bloqueada.

Sistema automatizado de abrazamiento y avance paso a paso de mandril para la colocación automatizada de fibra de múltiples piezas, así como también método de abrazamiento y avance paso a paso

CAMPO TÉCNICO

Esta invención se refiere generalmente a un conjunto de mandril de tendido para un fuselaje de barril de una sola pieza, y, más particularmente, a un conjunto de mandril de tendido para un fuselaje de barril de una sola pieza, que tiene un sistema de abrazamiento y avance paso a paso automatizado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los mandriles de Colocación de Fibra Automatizados (AFP -"Automated Fiber Placement"-) se utilizan en la industria aerospacial para ayudar a la formación de partes que se utilizan en la construcción de aeronaves, tales como materiales compuestos. Los componentes con forma de barril, tales como películas de fuselaje y ristras, son, por lo común, tendidos sobre mandriles compuestos de múltiples segmentos rígidos durante la fabricación de los componentes con forma de barril. En el curso del proceso de fabricación, el componente con forma de barril tendido sobre el mandril se somete un proceso de curado, que se lleva a cabo, por lo común, en un autoclave al objeto de fijar la forma de la parte componente. Una vez curados, los segmentos de mandril son, seguidamente, desmantelados y separados de la parte que está siendo fabricada con el fin de retirar la estructura de barril del mandril. Existe, en la industria, la necesidad de disponer de un modo de asegurar estos segmentos de mandril al objeto de formar las herramientas adecuadas para la construcción de partes de aeronaves.

En el pasado, la industria aerospacial aseguraba y desprendía, por lo común, estos segmentos de mandril mediante el empernado y desempernado de los segmentos de mandril. Sin embargo, este procedimiento no es deseable debido a que no es muy robusto, y el procedimiento de empernado requiere mucho tiempo para su realización, lo que ralentiza el proceso de producción para formar los componentes con forma de barril destinados a utilizarse en una aeronave. Los segmentos de mandril, en particular cuando se empernan unos con otros, pueden requerir un equipo de manejo de gran tamaño que ayude a los mecánicos en el procedimiento de ensamblaje / desensamblaje. Por otra parte, al utilizar pernos, se requiere en ocasiones que se encarame personal al interior del mandril para aflojar los pernos y guiar el equipo, tal y como se describe en la Patente de los EE.UU. N° 7.166.251, que se ha asignado a la Boeing Company. El procedimiento de empernado, desempernado y nuevo empernado de los segmentos en la cadena de ensamblaje puede no ser tampoco lo bastante flexible y propenso a utilizarse en ciertas aplicaciones de fabricación.

Pueden utilizarse en ocasiones mecanismos de abrazamiento en lugar de mecanismos de empernado. Estos diseños de abrazamiento de la técnica anterior contaban con medios mecánicos para bloqueo y desbloqueo, y estas abrazaderas incluían también una barra de grandes dimensiones que discurría a través de los mandriles y que actuaba adelante y atrás para acoplarse con las abrazaderas y desacoplarse de estas. El abrazamiento o el empernado de los segmentos de mandril utilizando las soluciones anteriormente descritas puede llevar mucho tiempo y ser propenso a errores humanos. El método de ensamblaje del mandril no hace deseable el empernado o abrazamiento manual, debido a la magnitud limitada de espacio disponible. Las exigencias de flujo en fábrica del ensamblaje del mandril no hacen que este se preste a un abrazamiento o empernado manual, y, por tanto, existe la necesidad de establecer un método automatizado más rápido que no solo garantice una colocación precisa de los segmentos de mandril, sino que también garantice que la unión se ha sujetado de forma segura.

El avance paso a paso es un procedimiento para emplazar de una manera precisa el modo como se colocan los segmentos de mandril unos con respecto a otros. Un mecanismo convencional que se utiliza para el avance paso a paso recibe el nombre de configuración de copa y cono, y en él la copa y el cono se alinean entre los segmentos de mandril que se van a asegurar entre sí de un modo tal, que los segmentos de mandril pueden ser colocados adecuadamente para soportar la parte de aeronave en el curso del proceso de fabricación. Si bien el avance paso a paso mediante una configuración de copa y cono tiene generalmente como resultado la alineación precisa de los segmentos de mandril, existe la necesidad de integrar un mecanismo de avance paso a paso con un mecanismo que se utiliza para sujetar los segmentos de mandril unos con otros, a fin de garantizar la alineación y la sujeción segura de los segmentos de mandril.

El documento DE-A-1243962 divulga un dispositivo de unión. El dispositivo tiene una base y una parte de conexión para su aseguramiento con los respectivos componentes. Una parte de manipulación manual, ligada a la base, es susceptible de hacerse oscilar en torno a un eje de la unión, y una escarpia (6) está sujeta de forma basculante al eje. Un extremo libre de la escarpia perfora una abertura de la parte de conexión. Una sección (8) de junta de la parte se acopla dentro de una ranura de la base por medio del gancho, cuando se estira la parte desde su posición abierta hasta la posición cerrada.

El documento US-A-2.845.658 divulga un mandril susceptible de aplastarse y provisto de un cuerpo de abrazadera y de brazos de abrazadera.

La presente invención se establece en las reivindicaciones independientes, y algunas características opcionales se establecen en las reivindicaciones dependientes de las mismas.

BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Una realización de la presente invención está dirigida a un sistema integrado de abrazamiento y avance paso a paso que comprende un cuerpo de abrazadera, un brazo de abrazadera que está montado concéntricamente con respecto al cuerpo de abrazadera y que tiene una estructura a modo de gancho, y un elemento de avance paso a paso de abrazadera, asegurado a dicho cuerpo de abrazadera, de tal manera que el elemento de avance paso a paso de abrazadera lleva a cabo un avance paso a paso de forma simultánea con el abrazamiento mediante accionamiento por parte del brazo de abrazadera. Este sistema integrado de abrazamiento y avance paso a paso está también, preferiblemente, compuesto de un receptor de abrazadera, integrado con un elemento de avance paso a paso de receptor, de tal modo que el receptor de abrazadera se bloquea en posición con el brazo de abrazadera, y el elemento de avance paso a paso de receptor contacta con el elemento de avance paso a paso de abrazadera cuando se acciona el brazo de abrazadera. Este sistema, de acuerdo con realizaciones de la presente invención, puede ser utilizado para unir segmentos de mandril y, adicional o alternativamente, puede ser utilizado para unir segmentos de mandril con anillos de extremo. El sistema hace posible, de manera adicional, que las láminas de cara de los segmentos de mandril se alineen y entren en contacto unas con otras cuando es accionado el brazo de abrazadera.

Otra realización de la presente Invención está dirigida a un método para el abrazamiento y el avance paso a paso Integrados mediante el ejercicio de una fuerza de tracción hacia arriba sobre un brazo de abrazadera, que actúa sobre el brazo de abrazadera de un modo tal, que el brazo de abrazadera se fija a un receptor de abrazadera, y tira hacia abajo de un elemento de avance paso a paso de abrazadera Integrado con el brazo de abrazadera, de tal manera que el elemento de avance paso a paso de abrazadera entra en contacto con un elemento de avance paso a paso de receptor, integrado con el receptor de abrazadera, al ser accionado el brazo de abrazadera. La fuerza de tracción hacia arriba mueve, preferiblemente, el brazo de abrazadera de una manera excéntrica con el fin de bloquearse en su lugar con el receptor de abrazadera. Realizaciones adicionales disponen que el elemento de avance paso a paso de abrazadera tenga una configuración en forma de copa y que el elemento de avance paso a paso de receptor tenga una configuración en forma de cono. El mecanismo de avance paso a paso formado por el elemento de avance paso a paso de abrazadera y el elemento de avance paso a paso de receptor gula, preferiblemente, el brazo de abrazadera hasta su lugar con respecto al receptor de abrazadera.

En una realización adicional de la presente invención, se proporciona un conjunto de abrazadera y avance paso a paso de mandril de un modo tal, que el conjunto comprende un cuerpo de abrazadera, brazos de abrazadera integrados con el cuerpo de abrazadera, y un elemento de avance paso a paso de cono de abrazadera, integrado con el cuerpo de abrazadera. Al accionarse... [Seguir leyendo]

1.- Un sistema que incluye un mandril y un conjunto de abrazamiento y avance paso a paso para el mandril, de tal manera que dicho sistema comprende:

un cuerpo (212, 412, 51, 612) de abrazadera;

un brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera, integrado con dicho cuerpo (212, 412, 51, 612) de abrazadera, y

un elemento de avance paso a paso (23, 43, 53) de cono de abrazadera, integrado con dicho cuerpo (212, 412, 51, 612) de abrazadera,

de tal manera que, al accionarse dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera, dicho elemento de avance paso a paso (23, 43, 53) de cono de abrazadera hace contacto con un elemento de avance paso a paso (21, 41) de receptor con el fin de guiar dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera para que se bloquee en su lugar con un receptor (213, 413) de abrazadera, de modo que dicho sistema comprende, adicionalmente:

un mecanismo de empernado secundario, destinado a mantener dicho mandril en una posición bloqueada.

2 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que dicho sistema comprende, adicionalmente:

una platina (52) de montaje de abrazadera, de tal modo que dicha platina (52) de montaje de abrazadera proporciona un soporte para el montaje de unas ménsulas (57) de abrazadera que soportan los brazos (54, 55) de abrazadera.

3 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un anillo de extremo (61), de tal manera que dicho sistema coloca dicho mandril en un anillo de extremo (61).

4 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual dicho anillo de extremo (61) proporciona una superficie para el montaje de dicho receptor de abrazadera.

- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho receptor (213, 413) de abrazadera se fija a dicho brazo (22, 42) de abrazadera mediante un movimiento de tracción hacia arriba al accionarse dicho brazo (22, 42) de abrazadera.

6 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que dicho sistema une entre sí los segmentos de

mandril.

7 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que dicho sistema une un segmento de mandril a un anillo de extremo.

8 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual unas láminas de cara (27, 28) de dichos segmentos de mandril se alinean y contactan entre sí cuando es accionado dicho brazo (22) de abrazadera.

9 - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que dicho sistema comprende, adicionalmente:

una platina (52) de montaje de abrazadera, de modo que dicha platina (52) de montaje de abrazadera soporta dicho brazo (54, 55) de abrazadera.

1.-Un método para el abrazamiento y avance paso a paso integrados de un mandril, de tal manera que dicho método comprende:

ejercer una fuerza de tracción hacia arriba sobre un brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera; accionar dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera de un modo tal, que dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera se fija a un receptor (213, 413) de abrazadera; y

tirar hacia abajo de un elemento de avance paso a paso (23, 43, 53) de cono de abrazadera, integrado con dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera,

de tal manera que dicho elemento de avance paso a paso (23, 43, 53) de cono de abrazadera entra en contacto con un elemento de avance paso a paso (21, 41) de receptor, integrado con dicho receptor (213, 413) de abrazadera, al accionarse dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera; y de tal modo que el mecanismo de avance paso a paso formado por dicho elemento de avance paso a paso (23, 43, 53) de cono de abrazadera y dicho elemento de avance paso a paso (21, 41) de receptor, guía dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera hasta su lugar con respecto a dicho receptor (213, 413) de abrazadera, y en el cual un mecanismo de empernado secundario mantiene un mandril en una posición bloqueada.

11.-El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicha fuerza de tracción hacia arriba mueve dicho brazo (22, 42, 54, 55, 65) de abrazadera de una manera excéntrica con el de bloquearse en su lugar con dicho receptor (213, 413) de abrazadera.

12.-El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho elemento de avance paso a paso (23, 43,

53) de abrazadera tiene una configuración en forma de copa y dicho elemento de avance paso a paso (21, 41) de receptor tiene una configuración en forma de cono.