ES2215123T3 - Montaje de estructuras de materiales compuestos. - Google Patents

Abstract

Aparato de ensamblaje de una estructura de material compuesto que incluye una plantilla de conformación (1) que tiene al menos un conformador para estirar un panel de material compuesto (13) a una forma requerida y soportar el panel (13) en esa forma para operaciones subsiguientes sobre el panel, caracterizado porque el aparato incluye al menos una abrazadera de borde (12) para estirar el panel (13) hacia dicho al menos un conformador.

Description

Montaje de estructuras de materiales compuestos.

Esta invención se refiere a un método y aparato para unir una estructura de material compuesto, en particular para formar un panel de material compuesto con precisión según una forma predeterminada para su unión a una estructura de este tipo, según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 25. Dichos método y aparato se conocen a partir del documento US-A-5249785.

Es conocida la unión de estructuras metálicas, en particular estructuras metálicas de aviones tales como cajas de larguero de ala, construyendo primero parte de una caja de larguero de ala que comprende largueros de ala delantero y trasero que se extienden en envergadura separados por una serie de costillas de ala que se extienden en el sentido de las cuerdas entre los largueros. Se presentan los paneles de revestimiento de intradós hasta el subconjunto de costilla y larguero y se prensan firmemente contra los bordes de contorno o superficies de las costillas antes de sujetar el panel a las costillas. En este proceso conocido, el panel no adopta su forma final o "perfil" hasta que ha sido prensado en contacto íntimo con las superficies de perfil de las costillas. Este proceso de montaje no es adecuado para su uso con materiales compuestos tales como paneles de material compuesto de resina reforzados con fibra de carbono. Una razón es porque dichos paneles de material compuesto no se pueden prensar eficazmente en contacto con las costillas debido a la naturaleza generalmente más rígida de tales paneles de material compuesto causada por su generalmente mayor espesor que el de los paneles metálicos equivalentes. De aquí que el ajuste de tales paneles de material compuesto a las costillas de las alas requiere normalmente el uso de calces insertados entre el panel y la costilla para asegurar un contacto íntimo entre el panel y las costillas. Sin embargo, es necesario un perfil aerodinámico preciso para la superficie exterior del panel y de esta forma el panel debe ser mantenido en una configuración que se adapte con este perfil aerodinámico preciso aunque esté unido al subconjunto de costillas y largueros.

Es un objeto de la invención proporcionar un aparato y un método para lograr este perfil de panel preciso tanto antes como durante el ensamblaje del panel a un subconjunto o estructura de soporte.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una aparato de ensamblaje de estructuras compuestas que incluye una plantilla de conformación que tiene al menos un conformador para estirar un panel de material compuesto a una forma requerida y soportar el panel en dicha forma para las operaciones subsiguientes sobre el panel, en el que el aparato incluye al menos una abrazadera de borde para estirar el panel hacia dicho al menos un conformador. El uso de abrazaderas de borde permite la aplicación del nivel de fuerza requerido a los bordes del panel previamente no disponibles con dispositivos de estirado tan bien conocidos como las ventosas.

Al menos una abrazadera de borde se puede adaptar inicialmente para situarse dando la vuelta al borde del panel y aplicarse a una superficie posterior del panel situada con su cara alejándose de la plantilla, antes de que se realice dicho estiramiento del panel hacia la plantilla.

Dicha al menos una abrazadera de borde se adapta firmemente para estirar una región de borde del panel de forma que entre íntimamente en contacto con al menos un conformador.

Dicha al menos una abrazadera de borde posee deseablemente una carrera de desplazamiento de al menos sustancialmente 70 mm. De esta forma, las abrazaderas de borde serán capaces de extenderse hacia delante y a continuación alrededor de los bordes, usando una carrera de mayor longitud de la que se dispondría usando dispositivos de ventosas, cuya carrera se limita normalmente a unos 20 mm.

Dicha al menos una abrazadera de borde puede incluir un mecanismo de transporte y unos medios de encaje de panel, en los que el mecanismo de transporte desplaza los medios de encaje del panel a lo largo de su carrera. Se puede incluir un mecanismo de pivotamiento para hacer pivotar a los medios de encaje de panel alrededor de un borde de dicho de panel a una posición que encaje con la superficie posterior del panel.

Los medios de encaje de panel pueden incluir una superficie de encaje de panel pivotable sobre los mismos para permitir un contacto uniforme de la superficie de encaje de panel con la superficie posterior del panel.

La abrazadera de borde puede ser adaptada para encajar la superficie posterior del panel con un rigidizador de panel que se une a la superficie posterior del panel. De esta forma se puede distribuir la carga de las abrazaderas con mayor uniformidad a través del panel.

El aparato puede incluir una serie de dispositivos de aspiración adaptados para encajar una superficie delantera del panel para estirar el panel de forma que entre en contacto con al menos un conformador conjuntamente con la abrazadera de borde, y los dispositivos de aspiración se pueden adaptar progresivamente para estirar el panel de forma que entre en contacto con al menos un conformador antes de que la abrazadera del borde estire una región de borde del panel para que entre en contacto íntimo con al menos un conformador. De esta forma el panel de material compuesto se conformará progresivamente hasta una forma en la que la superficie delantera del panel esté en contacto íntimo con el conformador y adopte con precisión el perfil aerodinámico deseado. Este estiramiento progresivo del panel hasta su forma final, que se realiza deseablemente desde el centro del panel hacia fuera, logra efectivamente la forma final deseada del panel sin necesidad de cualquier ajuste posterior de los dispositivos de aspiración ni de las abrazaderas de borde.

Deseablemente este al menos un conformador tiene la forma que lleva la superficie delantera del panel a una forma convexa.

Este al menos un conformador comprende preferiblemente una serie de bastidores de conformación espaciados, cada uno de los cuales tiene un borde contorneado para definir la forma de la superficie delantera del panel.

Los bastidores de conformación están espaciados entre sí de forma suficiente para permitir el acceso al panel para operaciones de montaje subsiguientes, por ejemplo, la sujeción del panel a las costillas de ala subyacentes.

Este al menos un dispositivo de aspiración está montado deseablemente en un bastidor de conformación, por razones de simplicidad y de compactación de la estructura de la plantilla. Adicionalmente, el montaje de los dispositivos de aspiración en los bastidores de conformación es generalmente eficaz con respecto a la transmisión de las fuerzas de estirado a la estructura de la plantilla mientras que el montaje de los dispositivos de aspiración próximos a los bordes contorneados ayuda a evitar la distorsión del bastidor de conformación fuera del plano.

Los dispositivos de aspiración pueden ser montados al menos parcialmente en pares, uno a cada lado de uno de dichos bastidores de conformación, para equilibrar las fuerzas de estirado sobre el plano del bastidor de conformación y de esta forma evitar la distorsión del bastidor de conformación.

Al menos un dispositivo de aspiración se puede montar dentro de un recorte en dicho bastidor de conformación, con lo cual la fuerza de estiramiento que ejerce el dispositivo de aspiración sobre el plano será transmitida a la plantilla dentro del plano del bastidor de conformación.

El aparato incluye deseablemente medios de emplazamiento sustancialmente para evitar el movimiento del panel en direcciones sustancialmente dentro del plano del panel.

Los medios de emplazamiento se pueden disponer generalmente en forma central en el panel, a lo largo al menos de un borde del panel, cuando está en la plantilla, con lo cual se puede localizar al menos el centro de un borde del panel con respecto a un dato fijo.

Los medios de emplazamiento comprenden ventajosamente una disposición de rueda y corredera en la cual una de la rueda y de la corredera está fijada al panel y la otra se fija a la plantilla, con lo cual el movimiento de conformación del panel causará un movimiento de la rueda a lo largo de la corredera.

La rueda y la corredera pueden tener elementos en forma de V cooperantes, con los cuales emplazar la rueda sobre la corredera en una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento de la rueda a lo largo de la corredera.

En una disposición preferida, un elemento de los medios de emplazamiento se fija a una lengüeta que sobresale de un borde del panel. Estas lengüetas pueden ser mecanizadas para su desprendimiento si se desea, bien después de haber conformado el panel a su forma, o siguiendo el montaje del panel a la estructura.

El aparato puede incluir medios para transportar el panel conformado a una estructura a la cual se va a unir el panel. Los medios de transporte están fabricados deseablemente para actuar con precisión y pueden comprender una vía a lo largo de la cual la plantilla y el panel se desplazan a la estructura, por ejemplo una vía de raíl.

En una realización, el aparato incluye medios centralmente situados para soportar la estructura y un par de dichas plantillas dispuestas una a cada lado de la misma. De este modo, se pueden estirar los paneles de alas para acomodarse a la forma a cada lado de la misma. De esta forma los paneles de ala se pueden estirar a la forma en un lado de un subconjunto de costilla y larguero situado centralmente y presentar al subconjunto desde ambos lados simultáneamente, para rapidez de ensamblaje.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se dispone de un método de ensamblar una estructura de material compuesto que incluye los pasos de soportar un panel vertical en proximidad cercana a una plantilla de conformación; manipular las abrazaderas de borde en la plantilla de conformación para extenderse alrededor de los bordes periféricos del panel y estirar el panel con holgura contra la plantilla; manipular secuencialmente una serie de dispositivos adicionales de estirado tales como dispositivos de aspiración en la plantilla para comenzar un estiramiento del panel en contacto íntimo con la plantilla; manipular nuevamente las abrazaderas de borde para completar el estiramiento del panel en dicho contacto íntimo con la plantilla, y ensamblar el panel conformado a una parte adicional de la estructura de material compuesto.

El panel es estirado preferiblemente desde una primera forma de mayor curvatura superficial a una segunda forma con una menor curvatura superficial, conformándose al menos según un conformador de la plantilla de conformación.

A continuación se describirá la invención con mayor detalle por medio de un ejemplo haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la Figura 1 es una vista tridimensional en despiece ordenado de un aparato de acuerdo con la invención;

la Figura 2 es una vista lateral con desprendimiento de un aparato similar de acuerdo con la invención;

la Figura 3 es una vista lateral de una tercera realización de aparato similar de acuerdo con la invención;

la Figura 4 es una realización tridimensional de una abrazadera de borde para su uso en el aparato de la Figura 1;

la Figura 5 es una vista tridimensional de un medio de emplazamiento de panel para su uso en el aparato de la Figura 1;

la Figura 6 es una vista lateral de una disposición de abrazadera de borde alternativa de acuerdo con la invención;

la Figura 7 es una vista en la dirección VII de la Figura 6;

la Figura 8 es una vista lateral de una realización adicional de una abrazadera de borde de acuerdo con la invención;

la Figura 9 es una vista tridimensional de una realización de un dispositivo de aspiración, de acuerdo con la invención, montado entre dos bastidores de conformación;

la Figura 10 es una vista tridimensional de un montaje alternativo para dispositivos de aspiración de acuerdo con la invención; y

la Figura 11 es una vista tridimensional de otra disposición de montaje para un dispositivo de aspiración de acuerdo con la invención;

Haciendo referencia a la Figura 1, el aparato de acuerdo con una primera realización de la invención se muestra en forma de una plantilla de conformación 1 que comprende una estructura de soporte 2 que soporta tres bastidores de conformación 3, 4, 5, cada uno de los cuales tiene un perfil aerodinámico que define los bordes de conformación 6, 7, 8 y soporta una serie de dispositivos de aspiración 9, 10, 11 y abrazaderas de borde 12 (véase la Figura 4). Las abrazaderas de borde están posicionadas en la totalidad de los seis ángulos indicados en los bastidores de conformación 3, 4, 5. Las ventosas (no representadas) están posicionadas en los lados no vistos de los bastidores de conformación 3, 4, 5 en relación opuesta a los dispositivos de aspiración 9, 10, 11, a fin de asegurar que se transmiten fuerzas de estirado simétricas a los bastidores por medio de los dispositivos de aspiración. En la Figura 10 se muestra una disposición simétrica de este tipo en la cual se han aplicado números de referencia análogos a objetos análogos por consistencia.

También se muestra en la Figura 1 un panel de revestimiento de entredós 13 de material compuesto, reforzado con fibra de carbono. El panel tiene una superficie aerodinámica convexa 14 y una superficie interior cóncava 15, rigidizadas por travesaños 16. El panel 13 está soportado, generalmente en forma vertical, a una pequeña distancia de los bordes de conformado 6, 7, y 8 que salen de los bastidores de conformación 3, 4 y 5 en los que es "capturado" por las abrazaderas de borde 12 y estirado con holgura en contacto con los bordes de conformación 6, 7 y 8. El emplazamiento del panel en el sentido vertical se determina por los medios de emplazamiento 17 (véase Figuras 2 y 5). Los medios de emplazamiento comprenden una rueda 18 que tiene un surco en forma de V 19 unido en forma rotatoria a una lengüeta 20 en el panel que encaja con una vía de rodillo 21 en forma de V montada sobre un soporte 22 en la plantilla de conformación 1. Unos medios de emplazamiento se posicionan a cada extremo del panel, en la forma que se indica. Los medios de emplazamiento sirven precisamente para determinar el posicionamiento vertical del panel en la plantilla de conformación, de forma que cuando se presenta a un subconjunto de costilla de ala y larguero, se determinará con precisión su emplazamiento centralmente en una abertura que debe llenar, preferiblemente al menos en el sentido de las cuerdas del ala, pero deseablemente también en envergadura.

El posicionamiento de las seis abrazaderas de borde 12, donde se indican, en los ángulos de los bastidores de conformación 3, 4, 5 asegura que se puede obtener el mejor apalancamiento posible en el panel a estirar a partir de la forma inicial de una curvatura superior a la requerida por el perfil aerodinámico, de menor curvatura. Se apreciará que la superficie aerodinámica o "delantera" 14 del panel será la superficie a formar precisamente por los bordes de conformación 6, 7 y 8 de los bastidores de conformación cuando se estira la superficie aerodinámica en contacto íntimo con los dispositivos de aspiración 9, 10, 11 y subsiguientemente las abrazaderas de borde 12. Los dispositivos de aspiración están programados para funcionar secuencialmente desde el centro del panel hacia fuera a fin de estirar progresivamente el panel contra los bordes de conformación 6, 7, 8. Por ejemplo, los dispositivos de aspiración 9 en cada bastidor de conformación van a funcionar probablemente en primer lugar, seguidos al mismo tiempo por los dispositivos de aspiración 10 y 11 en cada bastidor de conformación. Siguiendo el funcionamiento de todos los dispositivos de aspiración, las abrazaderas de borde 12 funcionarán todas juntas para completar su carrera de estirado y asegurar que se estiran las regiones de borde 23, 24 del panel fuertemente contra las porciones cooperantes de los bastidores de conformación.

Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra una vista lateral de un aparato similar al de la Figura 1. Se ha dado números análogos a elementos análogos por consistencia. En esta figura, se muestran más completas las abrazaderas de borde 12. También se muestra el panel de entredós 13 en dos posiciones, posición I y posición II. En la posición I, el panel 13 está suspendido en los medios de emplazamiento 17, que comprenden de nuevo una rueda con surco 18 que corre sobre una vía 21 de rodillo en forma de V, estando unida nuevamente la rueda en forma rotatoria a una lengüeta 20 que se extiende desde cada lado del panel. Si fuera necesario, sea por razones de firmeza de un panel grande o de distribución de carga, o por cualquier otra razón, se puede emplear un soporte 25 de deslizamiento inferior dispuesto a cada lado del panel para soportar el borde inferior del panel conjuntamente con los medios de emplazamiento 17 o separadamente de los mismos. En cualquier caso, el panel una vez soportado se lleva por rodadura desde la posición I a la posición II manualmente. En la posición II las abrazaderas de borde 12 en la parte superior del panel se extienden hacia arriba y hacia la izquierda de la página y las del borde inferior del panel se extienden hacia abajo y hacia la izquierda de la página. Las del centro de los bordes laterales 82, 83 del panel se extenderán hacia dentro y a la izquierda y hacia fuera y a la izquierda de la página respectivamente (véase Figura 1). A continuación las abrazaderas se extienden hacia el centro del panel y por detrás del mismo, como se muestra en la figura, y estiran el panel con holgura contra los bordes de conformación 6, 7, 8 de los bastidores de conformación 3, 4, 5. En esta posición, tal como se muestra en la Figura 2, los dispositivos de aspiración 26, 27, 28, 29,30 (todos menos uno mostrados sólo por su eje) están posicionados dentro del rango del panel, es decir, dentro de aproximadamente 20 mm del panel en todos los casos, y se extienden en contacto con el panel y tienen aspiración aplicada a los mismos. Los dispositivos de aspiración estiran a continuación el panel hacia la derecha en tanto sean capaces antes de que todas las abrazaderas 12 funcionen de nuevo, esta vez con una acción más poderosa, para estirar las regiones de los bordes 23, 24 del panel fuertemente contra los bastidores de conformación 3, 4, 5. La superficie de definición de perfil aerodinámico 14 del panel está ahora en su forma final y el panel está ahora listo para ser presentado a un subconjunto de costilla/larguero 35 para ajustarlo al mismo (véase Figura 3). Se observará a partir de la Figura 3 que un par de estructuras 31, 32, similares a las estructuras 10 de las Figuras 1 y 2 se muestran montadas para un movimiento de rodadura sobre las vías 33, 34, a fin de moverse en la dirección de las flechas. Se observará en la Figura 3 que luego es simplemente un asunto sencillo hacer rodar cada estructura 31, 32 hacia el subconjunto 35 para el ajuste de los paneles 13, 36 al subconjunto 35. Cada panel es presentado inicialmente al subconjunto cuyas costillas habrán sido mecanizadas deliberadamente a tamaño reducido. Antes de que cada panel quede finalmente fijado a las costillas del subconjunto, se insertan calces de espesor adecuado. A partir de lo anterior resultará obvio que cada panel 13, 36 una vez formado en su estructura 31, 32, mantendrá su forma de definición de perfil hasta que sea finalmente fijado al subconjunto 35. Se mantiene el emplazamiento centrado de cada panel en la plantilla por los medios de emplazamiento 17. Una vez el panel está fijado al subconjunto 35, se pueden soltar los dispositivos de aspiración y las abrazaderas de borde, dejando a cada panel en una forma que define el perfil aerodinámico final fijado firmemente al subconjunto 35 con lo cual forma un conjunto completo de caja de larguero de ala.

Se observará en la Figura 3 que el uso de dos plantillas de conformación o estructuras 31, 32 a la vez sirve para reducir significativamente la línea de montaje para esta etapa de la operación de montaje de la caja de larguero de ala.

Se puede lograr un emplazamiento preciso de cada panel 13, 36 en relación con el subconjunto 35 antes de que la fijación final tenga lugar en varias formas adecuadas, por ejemplo se pueden usar dispositivos de visión en los que, por ejemplo, existe un modelo tridimensional generado por ordenador. Alternativamente se pueden usar topes mecánicos bien entre cada plantilla de conformación y un subconjunto o en las vías 33, 34, según se desee.

Volviendo a continuación a las Figuras 2, 6, 7 para una explicación más completa del trabajo de las abrazaderas de borde 12, estas abrazaderas están movidas cada una por un pistón y un cilindro de accionamiento hidráulico 37. El pistón y el cilindro, junto con las bielas de conexión 38, 39 están alojados dentro de carcasas cilíndricas 40, 41, 42, unidas a la estructura 10 de la plantilla. Aparte de un miembro de contacto de panel 43 que tiene una superficie de contacto 44 de panel y un bloque separador 57, cada abrazadera de borde está formada por dos mitades. Cada mitad está adaptada para funcionar en un lado de su bastidor de conformación. De esta manera, la abrazadera de borde comprende componentes simétricos dispuestos a cada lado de su bastidor de conformación. Haciendo referencia a la Figura 6, una porción de gancho 45 de la abrazadera de borde corre en una vía de guía 46 para funcionamiento de la correspondiente biela 38 a través del enlace 47. El enlace 47 tiene una primera conexión con pivotamiento 48 a la biela 38 y una segunda conexión con pivotamiento 49 a la porción de gancho 45. Las conexiones de pivotamiento 48 y 49 del enlace 47 conectan también con los rodillos 50, 51 (véase Figura 7) que corren en la vía 46.

La porción de gancho 45 tiene una tercera conexión 52 con pivotamiento que está conectada a un rodillo 53 adicional encajado en una vía ascendente 54 (mostrada esquemáticamente).

El miembro de contacto del panel 43 está montado con pivotamiento en 55 para enganchar las porciones 45 y 56 por medio del bloque separador 57. Un montaje con pivotamiento central 58 crea eficazmente una junta de enganche entre el miembro de contacto del panel 43 y las porciones de gancho 45 y 56 para asegurar que la superficie de contacto del panel 44 es siempre capaz de encajar el panel 13 a través de toda la superficie de contacto, con lo cual se aplica la carga al panel uniformemente.

Cuando la abrazadera de borde encaja por primera vez al panel 13 en la posición II (véase Figura 2) es necesario que las bielas 38, 39 se desplacen hacia la izquierda. Esto, mediante los enlaces 47, 59 (véase Figura 7), desplaza los montajes con pivotamiento 49, 50 a la izquierda a lo largo de las vías 46, 61. A su vez, los rodillos adicionales 53 (no representados) son obligados a elevarse por las vías ascendentes 54 (no representadas), con lo cual se levantan las porciones de gancho 45, 56 hacia arriba, separándose del panel que llega. Se observará que para las abrazaderas de borde posicionadas en los bordes inferior y laterales del panel las porciones de gancho serán obligadas a desplazarse hacia abajo y lateralmente, respectivamente. Para las abrazaderas de borde inferior es probable que se necesite alguna forma de disposición de resorte de retorno para desviar las porciones de gancho 45, 56 hacia la vía 46, 61, debido a la falta de ayuda gravitacional.

Una vez se ha desplazado el panel 13 a la posición II, las bielas de empuje 38, 39 se desplazan de nuevo a la derecha de las posiciones mostradas en las Figuras 6 y 7, permitiendo a los rodillos adicionales 53 (no representados) correr hacia atrás bajando por las vías ascendentes y al miembro de contacto del panel 43 desplazarse hacia dentro detrás del panel 13. Un movimiento adicional de las bielas hacia la derecha aplica la superficie de contacto del panel sobre la superficie posterior 15 del panel, y a continuación empuja algo al panel a la derecha hacia los bordes de conformación 6, 7, 8 del bastidor de conformación (véase la Figura 2). En esta etapa, sin embargo, la fuerza ejercida por las abrazaderas de borde sobre el panel es insuficiente por completo para estirar el panel hasta entrar en contacto con los bastidores de conformación a lo largo de toda la longitud vertical del panel. En este punto, los dispositivos de aspiración 26, 27, 28, 29, 30 se ven obligados a encajar la superficie aerodinámica 14 del panel y a estirarla, al menos parcialmente, hasta un contacto íntimo con los bordes de conformación 6, 7, 8 de los bastidores de conformación. El movimiento adicional a la derecha de las bielas 38, 39 de cada abrazadera de borde estira a continuación las regiones de borde 23, 24 (también las regiones de borde 64, 65 (véase Figura 1) a lo largo de los bordes laterales del panel) en contacto íntimo con los bordes de conformación 6, 7, 8 de los bastidores de conformación, a lo largo de toda la longitud del panel. El panel está ahora listo para ser presentado al subconjunto 35 (véase Figura 3). Se observará que la separación entre los bastidores de conformación 3, 4 y 5 (véase Figura 1) permite un fácil acceso a la superficie aerodinámica 14 del panel por los operarios para realizar las operaciones de ajuste y fijación.

Se observará además que el posicionamiento de las abrazaderas de borde 12 en un modo espaciado uniformemente alrededor de los bordes del panel permite imponer la fuerza de estiramiento máxima sobre el panel de la manera más eficaz a fin de flexionarlo en contacto íntimo con los bastidores de conformación. También se observará a partir de la forma simétrica de las abrazaderas de borde y de su montaje simétrico sobre los bastidores de conformación que no tenderá a ocurrir ninguna distorsión de los bastidores de conformación en una dirección de salida del plano cuando se imponen las fuerzas de estirado sobre el panel por las abrazaderas.

Haciendo referencia a continuación a la Figura 8, se muestra un diseño alternativo de la abrazadera de borde en el cual un miembro de encaje del panel 62, se bifurca teniendo dos superficies de encaje 63, 64 adaptadas a pasar a cada lado de un nervio de travesaño 65 de un travesaño 66 unido a la superficie interior 15 del panel 13. De esta forma las cargas de estiramiento aplicadas al panel se pueden distribuir en forma más uniforme a través del mismo. Esta realización es particularmente beneficiosa con paneles gruesos cuando se pueden precisar fuerzas de estiramiento más elevadas.

Haciendo referencia a la Figura 9, los bastidores de conformación 67, 68, espaciados muy próximamente, tienen una cuna 69 que se extiende entre ellos en la cual se monta un par de dispositivos de aspiración 70, 71, cada uno de ellos montado en una viga de equilibrio 72 para igualar las fuerzas de estirado. Los tubos neumáticos 73, 74 conectan a un compresor (no representado) para aplicar aspiración a los dispositivos de aspiración. Esta disposición es adecuada en los casos en los que se necesitan fuerzas de estirado relativamente elevadas y en los que, por razones de diseño, es conveniente por otra parte tener bastidores de conformación relativamente próximos entre sí.

Haciendo referencia a la Figura 10, un bastidor de conformación 3, representado como fantasma, se extiende entre un par de dispositivos de aspiración 10, 75, montado cada uno en una cuna 76, 77. Las cunas están suspendidas en lados opuestos del bastidor de conformación 3 y las fuerzas de estirado transmitidas a través de los dispositivos de aspiración 10, 75 se transmitirán simétricamente al bastidor de conformación, evitando de esta forma la distorsión.

Haciendo referencia a la Figura 11, se muestra una disposición adicional para distribuir las fuerzas de estiramiento simétricamente en el bastidor de conformación. En esta realización, un bastidor de conformación 75, nuevamente representado como imagen fantasma, tiene un recorte 79. El recorte recibe un dispositivo de aspiración 80 colgado de un garfio 81 que tiene un pasador (no representado) que pasa a través del bastidor de conformación 78. Una vez más, esta disposición permite una distribución simétrica de la fuerza de estiramiento. Esta disposición es probablemente más adecuada a las realizaciones de la invención en las que se necesitan fuerzas de estiramiento más bajas debido a la pequeña probabilidad de distorsión del bastidor de conformación en la región del recorte si se usaran cargas más elevadas. Sin embargo, esta disposición proporciona una instalación limpia y sencilla que evita que se transmitan fuerzas de estiramiento asimétricas al bastidor de conformación.

El método y el aparato de esta invención proporcionan por tanto un medio muy práctico para la conformación de paneles de material compuesto a una forma precisa lista para su presentación a subestructuras de las cuales el panel va a formar parte. El aparato es robusto, práctico y permite muy eficazmente al operario un acceso al panel para operaciones posteriores, con el panel mantenido en su condición conformada. Se pueden prever numerosas variaciones posicionales de los dispositivos de aspiración y de las abrazaderas de borde, dentro del objeto de la presente invención, para la manipulación de paneles de diferentes tamaños, formas y espesores. El principio de los bastidores de conformación espaciados con dispositivos de aspiración y abrazaderas de borde montadas directamente a los bastidores de conformación proporciona una versatilidad extrema y practicabilidad al funcionamiento de la invención.

A partir de la realización de la Figura 2, se puede ver que la corredera inferior 25 puede, en los casos en que se desee, proporcionar un emplazamiento vertical preciso del panel donde la posición del borde inferior del panel sea crítica.

Donde se desee, se puede usar igualmente energía hidráulica o eléctrica para las abrazaderas de borde.

Se observará que igualmente pueden ser ensambladas, de acuerdo con la invención, subestructuras de avión tales como planos de cola horizontales, alerones de cola y también fuselajes.

Claims (26)

1. Aparato de ensamblaje de una estructura de material compuesto que incluye una plantilla de conformación (1) que tiene al menos un conformador para estirar un panel de material compuesto (13) a una forma requerida y soportar el panel (13) en esa forma para operaciones subsiguientes sobre el panel, caracterizado porque el aparato incluye al menos una abrazadera de borde (12) para estirar el panel (13) hacia dicho al menos un conformador.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el cual al menos una abrazadera de borde (12) mencionada está adaptada inicialmente para alcanzar una posición que rodea un borde (6, 7, 8) del panel (13) y para encajar una superficie trasera (15) del panel (13) cuya cara se coloca alejándose de la plantilla, antes de dicho estiramiento del panel (13) hacia la plantilla (1).

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, en el cual la abrazadera de borde (12) está adaptada firmemente para estirar una región de borde (23, 24) del panel para ponerla en contacto íntimo con dicho al menos un conformador.

4. Aparato según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el cual la abrazadera de borde (12) tiene una carrera de estirado de sustancialmente 70 mm al menos.

5. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el cual la abrazadera de borde (12) incluye un mecanismo de transporte y medios de encaje (62) de panel, en el cual el mecanismo de transporte desplaza los medios de encaje (62) a lo largo de su carrera.

6. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el cual la abrazadera de borde (12) incluye un mecanismo de pivotamiento (48, 49) para hacer pivotar a los medios de encaje (43) de panel alrededor de uno de dichos bordes de panel (6, 7, 8) a una posición que encaja la superficie trasera (15) del panel (13).

7. Aparato según la reivindicación 6, en el cual los medios de encaje (43) de panel incluyen una superficie de encaje (44) de panel pivotable en los mismos para permitir un contacto uniforme de la superficie de encaje (44) de panel con la superficie trasera (15) del panel (13).

8. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el cual la abrazadera de borde (12) está adaptada para encajar la superficie trasera (15) del panel (13) por medio de un rigidizador (66) de panel unido a la superficie trasera (15) del panel (13).

9. Aparato según cualquier reivindicación precedente, que incluye una serie de dispositivos de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) adaptados para encajar una superficie delantera (14) del panel (13) para estirar el panel (14) en contacto con el al menos un conformador conjuntamente con la abrazadera de borde (12).

10. Aparato según la reivindicación 9, en el cual los dispositivos de aspiración están adaptados progresivamente para estirar el panel (14) en contacto con al menos un conformador antes de que la abrazadera de borde (12) estire una región de borde (23, 24) del panel (13) para ponerla en contacto íntimo con dicho al menos un conformador.

11. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el cual al menos un conformador tiene una forma para conformar la superficie delantera (14) del panel (13) según una forma convexa.

12. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el cual dicho al menos un conformador comprende una serie de bastidores de conformación (3, 4, 5) espaciados, cada uno de los cuales tiene un borde contorneado para definir parte de la forma de la superficie delantera (14) del panel (13).

13. Aparato según la reivindicación 12, en el cual los bastidores de conformación (3, 4, 5) están espaciados lo suficiente entre sí para permitir el acceso al panel (13) para operaciones de montaje subsiguientes.

14. Aparato según la reivindicación 12 ó 13, cuando son dependientes de la reivindicación 9 ó 10, en el cual dicho al menos un dispositivo de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) está montado sobre un bastidor de conformación (3, 4, 5).

15. Aparato según la reivindicación 14, en el cual un par de dispositivos de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) está montado uno a cada lado de uno de dichos bastidores de conformación (3, 4, 5) para igualar las fuerzas de estirado sobre el plano del bastidor de conformación (3, 4, 5) y de este modo evitar la distorsión del bastidor de conformación.

16. Aparato según la reivindicación 14, en el cual al menos un dispositivo de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) está montado dentro de un recorte (79) en uno de dichos bastidores de conformación (3, 4, 5) con lo cual la fuerza de estirado que ejerce el dispositivo de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) sobre el panel (13) será transmitida a la plantilla (1) dentro del plano del bastidor de conformación (3, 4, 5).

17. Aparato según cualquier reivindicación precedente que incluye medios de emplazamiento (17) sustancialmente para evitar el movimiento del panel (13) en direcciones sustancialmente dentro del plano del panel (13).

18. Aparato según la reivindicación 17, en cual los medios de emplazamiento (17) están dispuestos generalmente en forma central en el panel (13) a lo largo del al menos un borde del mismo, cuando está en la plantilla (1), con lo cual queda emplazado con precisión el centro de al menos un borde (6, 7, 8) del panel (13) con respecto a una referencia fija.

19. Aparato según la reivindicación 17 ó 18, en el cual los medios de emplazamiento (17) incluyen una disposición de rueda (18) y corredera en la cual una de la rueda (18) y la corredera (21) está fija al panel (13) y la otra está fija a la plantilla (1), con lo cual el movimiento de conformación del panel (13) originará el movimiento de la rueda (18) a lo largo de la corredera (21).

20. Aparato según la reivindicación 19, en el cual la rueda (18) y la corredera tienen elementos en forma de V (19) cooperantes para situar la rueda (18) sobre la corredera (21) en una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento de la rueda (18) a lo largo de la corredera (21).

21. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en cual un elemento de los medios de emplazamiento está fijo a una lengüeta (20) que sobresale de un borde (6, 7, 8) del panel (13).

22. Aparato según cualquier reivindicación precedente que incluye medios para transportar el panel conformado a una estructura a la cual se va a unir el panel (13).

23. Aparato según la reivindicación 22 en el cual los medios de transporte incluyen una vía a lo largo de la cual la plantilla (1) y el panel (13) se desplazan a la estructura.

24. Aparato según la reivindicación 22 ó 23 que incluye medios centralmente para soportar la estructura y un par de dichas plantillas (1) dispuestas una a cada lado del mismo.

25. Un método para ensamblar una estructura de material compuesto que incluye los pasos de soportar un panel (13) en un plano generalmente vertical en proximidad muy cercana de una plantilla de conformación (1);

caracterizado por manipular las abrazaderas de borde (12) en la plantilla de conformación (1) para que se extiendan alrededor de los bordes periféricos (6, 7, 8) del panel y estirar el panel (13) con holgura contra la plantilla (1);

manipular secuencialmente una serie de dispositivos de aspiración (26, 27, 28, 29, 30, 80) en la plantilla (1) para comenzar a estirar el panel (13) en contacto íntimo con la plantilla (1);

manipular nuevamente las abrazaderas de borde (12) para completar el estirado del panel (13) en dicho contacto íntimo con la plantilla (1), y

montar el panel conformado (13) en una parte adicional de la estructura de material compuesto.

26. Un método según la reivindicación 25 en el cual el panel (13) es estirado desde una primera forma de mayor curvatura de superficie a una segunda forma de menor curvatura de superficie adaptándose a al menos un conformador de la plantilla de conformación (1).