ES1286401U - Cabezal encintador de bandas de composite con mediosde compactacion - Google Patents
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Abstract
Cabezal encintador de aplicación de una banda (2) de composite suministrada desde una bobina de suministro (3) hasta una superficie de deposición, la banda (2) formada por una lámina de composite (2.1) dispuesta sobre una lámina de soporte (2.2); que comprende medios de corte (30) para cortar la lámina de composite y medios de compactación (40) de la lámina de composite (2.1) cortada a aplicar sobre la superficie de deposición; los medios de compactación (40) comprendiendo un rodillo de compactación (42) configurado para aplicar una presión de compactación en la lámina de composite (2.1) aplicada sobre la superficie de deposición, caracterizado por que los medios de compactación (40) comprenden un separador de aplicación (41) configurado para separar una lámina de composite (2.1) de la lámina de soporte (2.2) por un borde cortado de la lámina de composite (2.1) al aplicar una presión de separación en la banda (2) sobre el lado de la lámina de soporte (2.2), de forma que el borde cortado de la lámina de composite (2.1) separada apunta hacia una zona de contacto entre el rodillo de compactación (42) y la superficie de deposición a una altura del separador de aplicación (41) respecto a la superficie de deposición.
Description
DESCRIPCIÓN
CABEZAL ENCINTADOR DE BANDAS DE COMPOSITE CON MEDIOS DE
COMPACTACIÓN
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la industria dedicada a la aplicación de bandas de composite con las cuales se forman piezas laminadas que se utilizan en las industrias aeronáutica, naval, etc., y más concretamente con el cabezal encintador que aplica dichas bandas de composite.
Estado de la técnica
En la actualidad son conocidos los cabezales de aplicación de bandas de composite empleados para la aplicación mediante superposición compacta de láminas de composite para formar piezas laminadas que se utilizan mayoritariamente en la industria aeroespacial. La demanda de aeronaves más ligeras y energéticamente más eficientes han resultado en la sustitución gradual y directa de los componentes metálicos por los materiales compuestos que permiten además el desarrollo de diseños integrales.
Por lo tanto, es necesario disponer de cabezales de aplicación de bandas de composite que disminuyan los tiempos de producción a la vez que mantienen la calidad del producto final. Este tipo de cabezales comprenden medios compactadores que inciden sobre la banda de composite a aplicar, presionando sobre ella para fijar sobre la superficie de deposición, para establecer la compactación y evitando la formación de burbujas que hacen inservible la pieza que las contiene.
A este tipo de cabezales hace referencia la Patente Española ES 2186458 B1, del mismo solicitante de la presente invención. Este cabezal comprende medios de corte para establecer el comienzo de la banda que se va a aplicar sobre la superficie de deposición y para realizar el corte del final de la banda aplicada mientras se produce el avance del cabezal. Sin embargo, cuando se quieren realizar cortes rectos, el cabezal debe parar para realizar el corte de la banda de composite o de otro modo quedan sobrantes en los límites de la superficie de deposición. De esta manera, se incrementan los tiempos de deposición de las bandas de
composite con el correspondiente incremento de costes de producción, o alternativamente se hace necesario un proceso adicional de corte para retirar los sobrantes junto con el consecuente gasto adicional de material y también de tiempo en el post-procesado.
Este cabezal, además, para el proceso de aplicación comprende unos medios de compactación que se constituyen por un elemento pisador y un elemento de presión, los cuales actúan independientemente de un modo sucesivo sobre la superficie de deposición. Ambos elementos son basculantes entre respectivas posiciones de trabajo y de retraimiento de forma que el pisador actúa en primera instancia aplicando la banda sobre la superficie de deposición presionando sobre ella y posteriormente un elemento de presión actúa comprimiendo con fuerza la banda aplicada.
La desventaja de este mecanismo de compactación es que el pisador, pisa la fibra de composite junto con el papel de soporte de la fibra contra la superficie de deposición y por tanto corta la tensión del papel, como resultado el bobinado del papel y guiado de la fibra al perder tensión dificulta la aplicación de la banda de composite y la recogida del papel, pudiendo derivar además en la obtención de una deposición de fibra defectuosa en un paro de proceso por necesidades de mantenimiento del cabezal encintador.
A la vista de las descritas desventajas o limitaciones que presentan las soluciones existentes en la actualidad, resulta necesaria una solución que permita aplicar bandas de composite de forma que se produzca una aplicación rápida y fiable sin paradas de la máquina, ni procesos adicionales de corte, mejorando la dinámica del cabezal.
Objeto de la invención
Con la finalidad de cumplir este objetivo y solucionar los problemas técnicos comentados hasta el momento, además de aportar ventajas adicionales que se pueden derivar más adelante, la presente invención proporciona un cabezal encintador de aplicación de una banda de composite suministrada preferentemente desde una bobina de suministro hasta una superficie de deposición. En una solución preferente de la invención, la banda está formada por una lámina de composite dispuesta sobre una lámina de soporte. El cabezal encintador comprendiendo medios de corte de la lámina de composite suministrada a aplicar sobre la superficie de deposición, siendo cortada la lámina de composite mientras es aplicada sobre la superficie de deposición.
De acuerdo con la invención, el cabezal comprende unos medios de compactación que comprenden un rodillo de compactación configurado para aplicar una presión sobre la lámina de composite aplicada sobre la superficie de deposición. Dichos medios de compactación comprenden además un separador de aplicación configurado para separar una lámina de composite de la lámina de soporte por un borde cortado de la lámina de composite al aplicar una presión de separación en la banda sobre el lado de la lámina de soporte, de forma que el borde cortado de la lámina de composite separada apunta hacia una zona de contacto entre el rodillo de compactación y la superficie de deposición a una altura del separador de aplicación respecto a la superficie de deposición.
Gracias a esta configuración, se separa la lámina de composite a aplicar produciéndose el destalonamiento sin pisar la lámina de soporte contra la superficie de deposición, de este modo no se pierde la tensión de la lámina de soporte como sucede en algunas realizaciones del estado de la técnica. Los medios de compactación mejoran la dinámica del cabezal encintador simplificando el manejo de la lámina de soporte y evitando la posible creación de burbujas de aire en la aplicación de la lámina de composite sobre la superficie de deposición por la pérdida de tensión de la lámina soporte. La aplicación de la presión para la compactación de la lámina de composite sobre la superficie de deposición es directamente ejercida por el rodillo de compactación, que recibe el borde cortado de la lámina de composite en la zona de contacto de dicho rodillo con la superficie de deposición, mejorando así la compactación y evitando la creación de burbujas.
Preferentemente, el separador de aplicación está configurado para separar la lámina de composite de forma que la lámina de composite separada contacta con el rodillo de compactación antes de que dicha lámina de composite contacte con la superficie de deposición. Se consigue de este modo que el rodillo de compactación comience a recibir la lámina de composite antes de la aplicación para que la aplicación sea más fluida y se evite la formación de arrugas y burbujas.
Otra característica de la invención es que el separador de aplicación es desplazable para aplicar la presión de separación, de forma que es posible avanzar material eligiendo que parte de la banda de composite destalonar.
De forma preferente, el separador de aplicación es pivotante de manera que se dirige hacia la zona de contacto para aplicar la presión de separación. Así, la separación de la lámina de
composite se realiza lo más cerca posible de la zona de contacto entre el rodillo de compactación y la superficie de deposición asegurando la correcta compactación de la lámina de composite sobre la superficie de deposición.
Para contribuir a esa aproximación del separador de aplicación a la zona de contacto entre rodillo de compactación y superficie de deposición, está previsto que preferentemente el separador de aplicación tenga su extremo en forma de cuña, siendo además más efectiva la separación de la lámina de composite de la lámina soporte.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una vista esquemática de una perspectiva de un cabezal encintador de aplicación de bandas de composite (1) con unos medios de corte (30), unos medios de compactación (40) y unos medios de recogida (50).
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de los medios de corte (30).
La figura 3 muestra una vista superior de los medios de corte (30).
La figura 4 muestra una vista frontal de los medios de corte (30).
La figura 5 muestra una vista esquemática frontal de los medios de compactación (40) con el separador de aplicación (41) en una posición retraída superior en la que no actúa sobre la banda (2).
La figura 6 muestra una vista esquemática frontal de los medios de compactación (40) con el separador de aplicación (41) en una posición de trabajo en la que actúa contra la banda (2).
La figura 7 muestra una vista esquemática frontal de los medios de compactación (40) con el separador de aplicación (41) en una posición retraída superior con la lámina de composite (2.1) estando aplicada sobre la superficie de deposición y separada de la lámina soporte (2.2).
La figura 8 muestra una vista de detalle de los medios de recogida (50) con el separador de recogida (52) en posición de reposo por encima de la banda (2).
La figura 9 muestra una vista de detalle de los medios de recogida (50) con el separador de recogida (52) en una posición de actuación en la que actúa contra la banda (2) liberando el desecho de lámina de composite (2.1) no aplicada.
La figura 10 muestra una vista de detalle de los medios de recogida (50) con el separador de recogida (52) en posición de reposo con la lámina soporte (2.2) dirigiéndose a un portabobinas y la lámina de composite (2.1) sobrante dirigiéndose al contenedor de recogida (53).
Descripción detallada de la invención
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.
En la figura 1 se muestra un cabezal encintador (1) de aplicación de bandas (2) de los empleados para la aplicación mediante superposición compacta de láminas de composite (2.2) para formar piezas laminadas que se utilizan mayoritariamente en la industria aeroespacial. El cabezal encintador (1) de una realización preferente mostrado en la figura 1 comprende unos medios de corte (30), unos medios de compactación (40) y unos medios de recogida (50).
Se dispone de un molde donde queda definida una superficie de deposición sobre la que se aplicarán las láminas de composite (2.2). En un primer paso se dispone sobre un portabobinas de suministro (3), una bobina de suministro con una banda (2) compuesta por una lámina de composite (2.1) sobre una lámina de soporte (2.2) siendo la lámina de composite (2.1) de mayor rigidez que la lámina de soporte (2.2).
A continuación, se hace circular la banda (2) por una guía (4). En el instante que la banda (2) llega a unos medios de corte (30), conociendo la forma de la superficie de deposición donde se va a depositar la lámina de composite (2.1), se realiza un corte a la banda (2). Dicho corte se realiza con una cuchilla (31, 32) con una precisión tal que permite cortar la lámina de composite (2.1) a aplicar sin cortar la lámina de soporte (2.2).
Seguidamente, la banda (2) cortada se dirige a unos medios de compactación (40) para la aplicación de la lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición.
En las figuras 5, 6 y 7 se muestra la secuencia llevada a cabo por los medios de compactación (40) para la aplicación de la lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición.
En un primer momento un separador de aplicación (41) se encuentra en posición retraída avanzando la banda (2) con la lámina de composite (2.1) y la lámina de soporte (2.2) sin ser aplicada como se puede ver en la figura 5. Según se aproxima el cabezal encintador (1) a la superficie de deposición, el separador de aplicación (41) aplica presión de separación en la banda (2). Se selecciona el movimiento de dicho separador de aplicación (41) para que separe la lámina de composite (2.1) por el borde cortado anteriormente generado. Así, el separador de aplicación (41) por la acción de un accionador neumático (8) pivota con respecto a una articulación (7). Al desplazarse de forma pivotante, se aproxima lo máximo posible a una zona de contacto entre un rodillo de compactación (42) y la superficie de deposición. Para favorecer la separación entre la lámina de composite (2.1) a aplicar y la banda soporte (2.2), el separador de aplicación (41) tiene forma de cuña.
Como se puede ver en la figura 6, con el rodillo de compactación (42) ya en contacto con la superficie de deposición por el desplazamiento del cabezal encintador (1), el separador de aplicación (41) aplica una presión a la banda (2) en una posición de trabajo en la que el extremo en forma de cuña del separador de aplicación (41) se sitúa entre el rodillo de compactación (42) y la superficie de deposición. Se aplica entonces una presión de separación sobre la banda (2) sin incidir contra la superficie de deposición, es decir, a una altura del separador de aplicación (41) respecto a la superficie de deposición de manera que no se pierde la tensión de la lámina de soporte (2.2) en el cabezal encintador (1). Al incidir sobre la banda (2) y dado que la lámina de composite (2.1) tiene mayor rigidez que la lámina de soporte (2.2), al aplicar la presión de separación se deforma la banda (2) tensionada al alcanzar un ángulo de desprendimiento con ayuda del apoyo en un rodillo guía (5). De esta forma se consigue la separación de la lámina de composite (2.1) de la lámina soporte (2.2) de papel.
Con esta configuración, el separador de aplicación (41) dirige la lámina de composite con su borde cortado en dirección a la zona de contacto entre el rodillo de compactación (42) de forma que la lámina de composite (2.1) separada contacta con el rodillo de compactación (42) antes de que dicha lámina de composite (2.1) contacte con la superficie de deposición. Así, el rodillo de compactación (42) contacta con la lámina de composite (2.1) y de contacto entre el
rodillo de compactación (42) y la superficie de deposición depositando la lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición y aplicando fuerza de compactación. De esta manera, se evita que se formen burbujas que hacen que la pieza final presente defectos y pierda propiedades o sea desechada.
Como se puede ver en la figura 7 la lámina de composite (2.1) ya se ha separado de la lámina de soporte (2.2) y se está aplicando la lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición siendo compactada por el rodillo de compactación (42), en este momento el separador de aplicación (41) vuelve a su posición retraída.
La aplicación de la lámina de composite (2.1) se continúa con el avance del cabezal encintador (1) hasta que se llega al borde donde finaliza el molde donde se aplica la lámina de composite (2.1) . Para ello momentos antes de llegar al final de la aplicación de la lámina de composite (2.1) , los medios de corte (30) cortan la lámina de composite (2.1) para que coincida la dirección del corte con la forma del molde o superficie de deposición.
Una vez se ha depositado la lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición, la banda (2) se dirige a un portabobinas de acopio (6).
Se finaliza así la deposición de una primera lámina de composite (2.1) dejando el cabezal (1) listo para la aplicación de la siguiente lámina de composite (2.1) sobre la superficie de deposición.
Claims (4)
1. - Cabezal encintador de aplicación de una banda (2) de composite suministrada desde una bobina de suministro (3) hasta una superficie de deposición, la banda (2) formada por una lámina de composite (2.1) dispuesta sobre una lámina de soporte (2.2); que comprende medios de corte (30) para cortar la lámina de composite y medios de compactación (40) de la lámina de composite (2.1) cortada a aplicar sobre la superficie de deposición; los medios de compactación (40) comprendiendo un rodillo de compactación (42) configurado para aplicar una presión de compactación en la lámina de composite (2.1) aplicada sobre la superficie de deposición, caracterizado por que los medios de compactación (40) comprenden un separador de aplicación (41) configurado para separar una lámina de composite (2.1) de la lámina de soporte (2.2) por un borde cortado de la lámina de composite (2.1) al aplicar una presión de separación en la banda (2) sobre el lado de la lámina de soporte (2.2), de forma que el borde cortado de la lámina de composite (2.1) separada apunta hacia una zona de contacto entre el rodillo de compactación (42) y la superficie de deposición a una altura del separador de aplicación (41) respecto a la superficie de deposición.
2. - Cabezal encintador según la reivindicación 1, caracterizado por que el separador de aplicación (41) es desplazable para aplicar la presión de separación.
3. - Cabezal encintador según la reivindicación 2, caracterizado por que el separador de aplicación (41) es pivotante de manera que se dirige hacia la zona de contacto para aplicar la presión de separación.
4.- Cabezal encintador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el separador de aplicación (41) tiene forma de cuña para aplicar la presión de separación en la banda (2).
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