BRPI1010374A2 - máquina de punção com agulhas circular - Google Patents

Abstract

máquina de punção com agulhas circular. a presente invenção se refere a uma máquina de punção com agulhas circular (10) de uma estrutura têxtil formada a partir de uma malha fibrosa helicoidal, compreendendo uma mesa de punção (200) disposta sob uma mesa de alimentação (100) de uma malha fibrosa helicoidal a ser agulhada. a mesa de alimentação compreende uma correia transportadora circular (102) centralizada em um eixo vertical (104) e sobre a qual é disposta a malha fibrosa helicoidal (106) a ser agulhada, sendo que a correia compreende uma fenda radial (120) que se abre sob a correia circular para o desenrolamento contínuo da malha fibrosa recebida sobre a correia, e a fenda se abre sob a correia em direção a uma calha ( 400) reta que se estende verticalmente entre a correia e uma prateleira de suporte (202) da mesa de punção de modo a apreender a malha desenrolada a partir da correia e levá-la até a mesa de punção, a referida prateleira de suporte possuindo meios de rotação (204, 206) da malha fibrosa em torno do eixo vertical.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Pedido de patente de invenção para “MÁQUINA DE PUNÇÃO COM AGULHAS CIRCULAR” Fundamentos da invenção A presente invenção se refere ao campo geral das máquinas de punção circulares para a fabricação de estruturas têxteis com agulhas, e mais particularmente se refere à alimentação automática de tais máquinas com lâminas fibrosas. r E conhecida a utilização de máquinas de punção do tipo circular para a fabricação de estruturas têxteis anulares destinadas a constituírem o reforço fibroso de peças anulares feitas de material compósito, em particular discos de freio, tais como os discos feitos de material compósito carbono/carbono (C/C) para freios de aeronaves.

Nessas máquinas de punção, uma lâmina fibrosa helicoidal para agulhagem é colocada sobre uma mesa de agulhagem e acionada em rotação por meios de acionamento, usualmente meios de acionamento por fricção. A alimentação para esse tipo de máquina pode ser realizada de forma plana sobre a mesa de agulhagem a partir de uma lâmina de material para agulhagem que é distribuída por um dispositivo de desenrolamento que é externo à máquina de punção. O documento WO 02/088449 revela uma máquina de punção na qual as lâminas fibrosas para a agulhagem são supridas automaticamente. Para esta finalidade, a máquina de punção compreende uma cesta de armazenamento localizada acima da mesa de agulhagem e contendo a lâmina fibrosa para a agulhagem, um conjunto de rolos cônicos para extrair continuamente a lâmina da cesta de armazenamento, e uma calha helicoidal para receber a lâmina desenrolada da cesta de armazenamento e trazê-la até a mesa de agulhagem nivelada com os meios de acionamento por fricção. Entretanto, esta máquina de punção apresenta a desvantagem de que os rolos cônicos para o acionamento da lâmina fibrosa fazem com que a lâmina fibrosa deslize enquanto está sendo desenrolada, desse modo deformando a lâmina fibrosa quando esta atinge a mesa de agulhagem.

Objetivo e descrição resumida da invenção Um objetivo principal da invenção é portanto atenuar esses problemas ao propor uma máquina de punção circular na qual a mesa de agulhagem é alimentada com lâminas fibrosas automaticamente e sem deformar as lâminas fibrosas.

Esse objetivo é alcançado por uma máquina de punção circular para a agulhagem de uma estrutura têxtil formada a partir de uma lâmina fibrosa helicoidal, a máquina compreendendo uma mesa de agulhagem disposta embaixo de uma mesa de alimentação para suprir uma lâmina fibrosa helicoidal para a agulhagem, e, de acordo com a invenção, a mesa de alimentação compreende uma correia transportadora circular para receber sobre ela uma lâmina fibrosa helicoidal para a agulhagem, sendo a correia centrada sobre um eixo vertical e possuindo uma fenda radial que se abre sob a correia em direção a uma calha substancialmente reta que se estende verticalmente entre a correia e uma bandeja de suporte da mesa de agulhagem centrada sobre o eixo vertical da correia para receber a lâmina desenrolada da correia e trazê-la até a mesa de agulhagem, sendo que a referida bandeja de suporte possui meios de acionamento da lâmina fibrosa em rotação em tomo do eixo vertical. A presença de uma correia circular toma possível distribuir a lâmina fibrosa sem tensão, com a lâmina sendo guiada verticalmente em direção à mesa de agulhagem por meio da calha. Assim, nenhuma deformação aparece na lâmina fibrosa antes de ela ser agulhada. Além disso, em comparação com uma calha helicoidal, a presença de uma calha que é substancialmente reta toma possível economizar espaço para o posicionamento de outras funções da máquina (como o encaixe da lâmina fibrosa e o seu corte automático).

Em uma disposição vantajosa, a mesa de agulhagem inclui ainda uma bandeja de orientação centrada sobre o eixo vertical e verticalmente móvel em relação à bandeja de suporte entre uma posição inferior de operação, em que ela repousa sobre a referida bandeja de suporte, e uma posição superior de desligamento, em que ela fica posicionada acima da referida bandeja de suporte.

Nessas circunstâncias, a calha tem uma parte fixa à mesa de alimentação e outra parte fixa à bandeja de orientação da mesa de agulhagem, sendo essas partes aptas a se movimentarem em translação uma dentro da outra durante os movimentos verticais da bandeja de orientação.

Os meios de acionamento da lâmina fibrosa em rotação podem compreender dois pares de rolos cônicos que são inclinadamente espaçados entre si e projetados para entrarem em contato com a lâmina fibrosa trazida até a mesa de agulhagem.

Um rolo compressor cônico pode ser fixo à bandeja de orientação da mesa de agulhagem e colocado na saída da calha. A mesa de alimentação pode incluir ainda um rolo colocado sob a correia circular e interposto inclinadamente entre a fenda e a entrada da calha para permitir que uma extremidade livre da lâmina que está sendo desenrolada a partir da correia seja recebida e guiada em direção à calha.

Podem ser fornecidos meios de remoção para remover a estrutura têxtil do suporte da mesa de agulhagem, os referidos meios compreendendo vantajosamente um braço manipulador fornecido com um dedo articulado para apreender e remover a estrutura têxtil. Meios de corte para cortar a lâmina fibrosa também podem ser fornecidos.

Preferivelmente, a correia circular da mesa de alimentação tem duas porções de correia curvilíneas, cada uma na forma de um semi-disco e voltada para a outra, sendo a fenda formada por um espaço deixado entre as duas porções de correia.

Breve descrição dos desenhos Outras características e vantagens da presente invenção surgirão a partir da descrição a seguir feita com referência aos desenhos anexos que mostram uma modalidade sem caráter limitativo. Nos desenhos: a Figura 1 é uma perspectiva global de uma máquina de punção circular da invenção; a Figura 2 é uma vista em corte superior diagramática da mesa de agulhagem da máquina de punção da Figura 1; a Figura 3 é um corte através de III-III na Figura 2; a Figura 4 é uma vista superior diagramática da mesa de agulhagem da máquina de punção da Figura 1; e as Figuras 5A e 5B são vistas diagramáticas que mostram a mesa de agulhagem da máquina de punção da Figura 1 em duas posições diferentes; e a Figura 6 é uma vista diagramática da mesa de remoção da máquina de punção da Figura 1.

Descrição detalhada de uma modalidade A Fig. 1 é uma vista diagramática de uma máquina de punção circular 10 da invenção. A máquina é destinada a agulhar uma estrutura ou pré-foraia têxtil anular feita a partir de uma lâmina (ou faixa) fibrosa helicoidal. A máquina de punção 10 compreende uma mesa de alimentação 100 para o suprimento de lâmina fibrosa para agulhagem, uma mesa de agulhagem 200 colocada sob a mesa de alimentação, e uma mesa de remoção 300 para a remoção da estrutura agulhada da mesa de agulhagem. A mesa de alimentação 100 para o suprimento da lâmina fibrosa para agulhagem compreende um condutor circular 102 centrado sobre um eixo vertical 104 e que recebe sobre si uma lâmina fibrosa 106 para a agulhagem. A lâmina fibrosa é mais precisamente enrolada como uma pluralidade de camadas em tomo de um cilindro central 108 centrado sobre o eixo vertical 104, e é posta em rotação em tomo do referido eixo pela correia circular.

Como mostram as Figs. 1 a 3, o condutor circular 102 da mesa de alimentação compreende, mais especificamente, duas porções de condutor curvilíneas 102a e 102b, cada uma na forma de um semi-disco disposto voltado para o outro semi-disco (as bordas retas dessas porções de correia são paralelas e viradas uma para a outra). O sentido de rotação dessas porções de correia curvilíneas é direcionado de tal maneira que a lâmina fibrosa 106 forme uma revolução completa de 360° em torno do eixo vertical 104.

Cada porção de condutor curvilínea 102a, 102b portanto serve para realizar um giro de 180° da lâmina fibrosa 106. Com este propósito, e de forma conhecida, cada porção de correia curvilínea compreende uma correia sem fim 110a, 110b que é tensionada em tomo de uma barra cilíndrica estacionária 112a, 112b de eixo horizontal fazendo com que siga uma trajetória semicircular. A borda curvilínea 114a, 114b da referida correia sem fim é fixa a uma corrente sem fim 116a, 116b (ou similar) adequada para seguir uma trajetória semicircular. Essa corrente sem fim é tensionada entre duas rodas dentadas 117a, 117b no mesmo eixo que a barra cilíndrica 112a, 112b, sendo uma dessas rodas dentadas girada por um motor 118a, 118b. Os motores 118a, 118b são sincronizados para fazer com que ambas as correias sem fim das porções de condutor curvilíneas se movimentem na mesma velocidade rotacional.

As porções de condutor curvilíneas 102a, 102b são espaçadas entre si de modo a deixarem entre elas uma fenda radial 120 para permitir que a lâmina fibrosa 106 posicionada no condutor circular seja desenrolada. Uma placa 122 cobre aproximadamente metade desse espaço entre as porções de condutor curvilíneas. A fenda radial 120 se abre sob o condutor circular 102 da mesa de alimentação em uma calha substancialmente reta 400 que se estende verticalmente entre o condutor circular e a mesa de agulhagem 200. A função desta calha é receber a lâmina 106 que está sendo desenrolada do condutor e orientá-la verticalmente até a mesa de agulhagem.

Com esse propósito, e como mostra a Fig. 2, a entrada 402 da calha 400 é angularmente afastada (no sentido de rotação do condutor circular 102) um pouco em relação à fenda 120. Vantajosamente, um rolo cônico 124 é colocado no condutor circular 102 ao qual está conectado e é interposto angularmente entre a fenda 102 e a entrada 402 da calha 400. Esse rolo assim permite que uma extremidade livre da lâmina fibrosa 106 desenrolada do condutor seja levada e guiada em direção à entrada da calha. A calha reta 400 tem a forma de um duto tubular oco que se estende verticalmente a partir de sua entrada 402 que se abre embaixo do condutor circular 102 até sua saída curvilínea 404 com um formato que se encaixe ao perfil curvilíneo de uma bandeja de suporte 202 da mesa de punção (ver Fig. 4). Essa bandeja é centrada no eixo vertical 104 e recebe a lâmina fibrosa trazida pela calha a partir da mesa de alimentação. A lâmina fibrosa trazida desta forma para a bandeja de suporte 204 é acionada em rotação em tomo do eixo vertical 104 no mesmo sentido de rotação que o condutor circular para passar sob uma cabeça de agulhagem, como descrito abaixo. Com esse propósito, meios de acionamento rotativo para a lâmina fibrosa compreendem dois (ou mais) pares de rolos cônicos que são espaçados angularmente entre si. Cada par de rolos 204 compreende um rolo cônico 204a que forma um rolo compressor continuamente em contato com a lâmina fibrosa, e um rolo de suporte cônico 204b colocado em uma abertura na bandeja de suporte voltado para o rolo compressor 204a de modo que a lâmina fibrosa seja ensanduichada entre eles. Mais precisamente, a bandeja de suporte é perfurada de modo que os rolos de suporte 204b entrem diretamente em contato com a lâmina fibrosa que é colocada sobre a bandeja.

Os rolos compressores 204a são acionados em rotação, por exemplo, cada um por meio de unidades motorizadas 206 independentes controladas por meios de controle (não mostrados). Os rolos de suporte 204b podem ser livres para girar ou podem opcionalmente ser controlados. Os meios de controle servem particularmente para sincronizar as velocidades de rotação dos vários rolos. Naturalmente, outros meios de acionamento rotativo e de sincronização poderíam ser considerados para os rolos. A mesa de agulhagem também tem uma bandeja de orientação 208 na forma de duas paredes anulares 210 centradas no eixo vertical 104 e que se estendem verticalmente a partir da bandeja de suporte 202. Essas paredes verticais são conectadas entre si por reforços laterais 212 e servem para oferecer orientação lateral à lâmina fibrosa enquanto gira em torno do eixo vertical.

Em uma configuração vantajosa, a bandeja de orientação é verticalmente móvel em relação à bandeja de suporte 202 entre uma posição de operação inferior na qual repousa sobre a referida bandeja de suporte para oferecer orientação lateral à lâmina fibrosa 106 (Fig. 5A) e uma posição desligada superior em que fica posicionada acima da referida bandeja de suporte (Fig. 5B). Na posição erguida da bandeja de orientação 208, a estrutura têxtil 214 formada a partir da lâmina fibrosa agulhada pode ser facilmente removida para a mesa de remoção 300 por meios de remoção que são descritos em maiores detalhes abaixo. O movimento vertical da bandeja de orientação 208 é fornecido, por exemplo, por meio de um atuador 216 com o seu cilindro 216a fixo à mesa de alimentação 100 e sua haste 216b presa à bandeja de orientação. O atuador é acionado por meios de controle (não mostrados). A bandeja de orientação é erguida em translação em tomo de uma barra 218 centrada no eixo vertical 104 e presa à mesa de alimentação.

Além disso, esse movimento vertical é tomado possível porque a calha 400 apresenta uma porção 400a que é fixa à mesa de alimentação 100 e uma outra porção 400b que é fixa à bandeja de orientação 208 da mesa de agulhagem, sendo essas duas porções 400a, 400b adaptadas para se movimentarem em translação uma dentro da outra durante os movimentos da bandeja de orientação (no exemplo das Figs. 5A e 5B é a porção 400b fixa à bandeja de orientação que se movimenta em translação por dentro da porção 400a fixa à mesa de alimentação durante aqueles movimentos).

Deve ser observado que a mesa de orientação 208 tem um recorte angular 219 correspondente ao formato da cabeça de agulhagem (descrita abaixo) e que permite que a bandeja de orientação passe quando a mesa se movimenta verticalmente.

Em outra configuração vantajosa* a bandeja de orientação 208 também tem um rolo compressor cônico 220 que é colocado na saída da calha 400. Esse rolo compressor é posicionado mais precisamente imediatamente acima da lâmina fibrosa quando esta sai da calha de modo a achatar a lâmina fibrosa corretamente antes de ela passar por sob a cabeça de agulhagem. Os dois pares de rolos 204 para fornecer acionamento rotativo à lâmina fibrosa e ao rolo compressor 220 são preferivelmente espaçados inclinadamente entre si por aproximadamente 120° (ver Fig. 4). Além disso, como o rolo compressor é fixo à bandeja de orientação, ele é adaptado a se movimentar verticalmente junto com esta. A lâmina fibrosa trazida até a bandeja de suporte é agulhada por uma cabeça de agulhagem 222 que tem um número determinado de agulhas farpadas e que fica localizada verticalmente acima da bandeja de suporte entre os dois pares de rolos cônicos 204 para fornecer acionamento rotativo à lâmina. De forma conhecida, para permitir que várias camadas sobrepostas de lâmina fibrosa sejam agulhadas entre si, a cabeça de agulhagem é acionada em movimento vertical relativo por meios de acionamento convencionais 224. Além disso, a bandeja de suporte 202 da mesa de agulhagem é verticalmente móvel sob o acionamento dos meios de acionamento 226 à medida que a operação de agulhagem progride.

Meios de corte localizados a montante da mesa de agulhagem são também fornecidos para cortar a lâmina uma vez que uma espessura final predeterminada tenha sido obtida para a estrutura têxtil (sensores que não são mostrados servem para monitorar essa espessura precisamente à medida que as camadas são sobrepostas umas às outras). Como mostra a Fig. 4, esses meios de corte podem compreender uma faca circular 228 que é radialmente móvel ao longo de uma torre 230 comportada pela bandeja de orientação 208, sendo a torre colocada de forma inclinada após o rolo compressor 220 no sentido de rotação da lâmina fibrosa. Naturalmente, outros meios de corte podem ser considerados.

Uma vez que a lâmina tenha sido cortada e a estrutura tenha sido agulhada, os meios de remoção mostrados na Fig. 6 permitem que a estrutura têxtil seja transferida à mesa de remoção 300 para a transferência a uma nova estação da linha de produção, tal como uma estação de tratamento térmico. Com esse propósito, os meios de remoção compreendem um braço manipulador 302 que se estende radialmente e é fornecido com um dedo articulado 304 para apreender a estrutura têxtil 214 e removê-la para uma bandeja 306 da mesa de remoção. Essa operação de remoção requer que a bandeja de orientação da mesa de agulhagem esteja em sua posição erguida como mostra a Fig. 5B.

Deve ser observado que os meios de controle central (não mostrados nas figuras) são conectados aos motores 118a, 118b das porções de condutor curvilíneas da mesa de alimentação, aos meios de acionametno 226 da bandeja de suporte 202 da mesa de agulhagem, à unidade motorizada 206 dos pares de rolos cônicos 204 para o acionamento da lâmina fibrosa em rotação, aos meios de acionamento 224 para acionar a cabeça de agulhagem 222, aos meios de corte 228, 230 para cortar a lâmina fibrosa, e aos meios de remoção 302, 304 para remover a estrutura têxtil. Esses meios de controle central fornecem a sincronização e o controle que são necessários à obtenção de um processo de agulhagem contínuo.

Claims (10)

1. Máquina de punção com agulhas circular (10) para perfurar com agulhas uma estrutura têxtil formada a partir de uma malha fibrosa helicoidal, compreendendo uma mesa de punção (200) disposta sob uma mesa de alimentação (100) de uma malha fibrosa helicoidal a ser agulhada, caracterizada pela mesa de alimentação compreender uma correia transportadora circular (102) centralizada em um eixo vertical (104) e sobre a qual é disposta a malha fibrosa helicoidal (106) a ser agulhada, sendo que a correia compreende uma fenda radial (120) que se abre sob a correia circular para o desenrolamento contínuo da malha fibrosa recebida sobre a correia, e a fenda se abre sob a correia em direção a uma calha (400) substancialmente reta que se estende verticalmente entre a correia e uma prateleira de suporte (202) da mesa de punção centralizada no eixo vertical da correia de modo a apreender a malha desenrolada a partir da correia e levá-la até a mesa de punção, a referida prateleira de suporte possuindo meios de rotação (204, 206) da malha fibrosa em torno do eixo vertical.

2. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela mesa de punção (200) compreender ainda uma prateleira de condução (208) centralizada no eixo vertical e verticalmente móvel em relação à prateleira de suporte (202), entre uma posição inferior de operação na qual repousa sobre a referida prateleira de suporte, e uma posição superior desencaixada em que fica posicionada acima da referida prateleira de suporte.

3. Máquina de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela calha (400) possuir uma porção (400a) fixa em relação à mesa de alimentação (100) e uma outra porção (400b) fixa em relação à prateleira de condução (208) da mesa de punção (200), sendo estas porções aptas a se movimentarem uma para o interior da outra durante os deslocamentos verticais da prateleira de condução.

4. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelos meios de rotação da malha fibrosa compreenderem dois pares de rolos cônicos (204) distanciados angularmente um do outro e destinados a entrarem em contato com a malha fibrosa trazida até a mesa de punção (200).

5. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por compreender ainda um rolo compressor cônico (220) fixo em relação à placa de condução (208) da mesa de punção (200) e disposto na saída da calha (400).

6. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela mesa de alimentação (100) compreender ainda um rolo (124) disposto sob a correia circular (102) e intercalado angularmente entre a fenda (120) e a entrada (402) da calha (400) de modo a permitir a apreensão de uma extremidade livre da malha desenrolada da correia e a sua condução até a calha.

7. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por compreender ainda meios de descarga da estrutura têxtil (214) para fora da prateleira de suporte (202) da mesa de punção (200).

8. Máquina de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelos meios de descarga da estrutura têxtil compreenderem um braço manipulador (302) munido de um dedo articulado (304) para apreender e descarregar a estrutura têxtil (214).

9. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela mesa de punção (200) compreender ainda meios de corte (228, 230) da malha fibrosa.

10. Máquina de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela correia circular da mesa de alimentação (100) compreender duas porções de correia curvilíneas (102a, 102b), sendo cada porção em forma de semi-disco e as porções dispostas frente a frente, com a fenda sendo formada por um espaço deixado entre as duas porções da correia.