ES2236770T3 - Metodo y aparato para efectuar laminacion multidireccional continua. - Google Patents
Metodo y aparato para efectuar laminacion multidireccional continua.Info
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Abstract
UN METODO Y EQUIPO PARA MOVER UNA PRIMERA CINTA TRANSPORTADORA (W) EN UNA PRIMERA DIRECCION A LO LARGO DE UNA TRAYECTORIA, Y UNA SEGUNDA CINTA (CPW) EN DIRECCION A LA PRIMERA CINTA, AMBAS DE MANERA INCREMENTAL. DESPUES DE CADA INCREMENTO DEL MOVIMIENTO DE LA PRIMERA CINTA, LA SEGUNDA CINTA AVANZA UN INCREMENTO PROPORCIONAL, SUPERPONIENDOSE A LA PRIMERA CINTA. UNA PRENSA (204) APRIETA LA PRIMERA Y LA SEGUNDA CINTA UNA CONTRA OTRA, Y SE ACTIVA UN MECANISMO DE CORTE PARA SEPARAR EL SEGMENTO SUPERPUESTO DE LA SEGUNDA CINTA. LOS MOVIMIENTOS INCREMENTALES DE LA PRIMERA Y SEGUNDA CINTA ESTAN REGULADOS DE MANERA QUE LA LONGITUD DE CADA SEGMENTO DE LA SEGUNDA CINTA SUPERPUESTO SOBRE LA PRIMERA CINTA SEA IGUAL A LA DISTANCIA DE RECORRIDO DE LA PRIMERA CINTA EN LA PRIMERA DIRECCION.
Description
Método y aparato para efectuar laminación
multidireccional continua.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un aparato para la producción automática continua
de materiales estratificados cruzados, preferiblemente materiales
compuestos usados en la formación de miembros estructurales.
En la fabricación de miembros estructurales a
partir de capas de materiales tejidos, que incluyen materiales
tejidos retenidos en una matriz, se desea a menudo disponer una o
más capas de los materiales tejidos en ángulo respecto de la
dirección longitudinal de la banda portadora sobre la cual se forman
los materiales tejidos y la matriz. Estas fibras dispuestas de modo
no longitudinal actúan como capas de refuerzo en el material de
matriz, y dependiendo de la orientación angular, imparten
comportamientos característicos, frecuentemente predeterminados, a
los miembros estructurales resultantes producidos.
Sin embargo, en el pasado ha sido difícil
manipular tales fibras o bandas de refuerzo debido a su poco peso y
carácter frágil.
Un enfoque común adoptado para remediar este
problema ha consistido en proporcionar una capa o estrato subyacente
de material de desprendimiento para establecer una banda de material
compuesto.
Los métodos y aparatos conocidos para construir
miembros estructurales a partir de capas múltiples de material
compuesto, en donde cada una de las capas incluye una matriz
rigidizadora, emplean un estrato continuo de material de soporte,
tal como un tejido de desprendimiento o un papel de respaldo, para
mantener cada capa aislada de la siguiente hasta que una capa esté
lista para ser colocada en relación de superposición con la
siguiente. Justo antes de ese momento, el estrato continuo
subyacente de material debe desprenderse de la capa de material
compuesto con el fin de impedir que el miembro estructural sea
construido con el material de soporte incluido.
En las operaciones conocidas de tendido de
estratos cruzados no se desea retirar la capa de desprendimiento de
la capa de matriz compuesta dado que el aparato necesario requiere
muchos componentes extra (por ejemplo, rodillos, cuchillas
hendedoras y cuchillas cortadoras) y aumenta el tiempo y coste de
reparación y fabricación, así como el tiempo de paro de la
máquina.
El documento
FR-A-2394629 describe un método y un
aparato para la producción automatizada de material estratificado
cruzado. Un primer material se lleva de un primer rodillo a un
segundo rodillo. Un segundo material se alimenta transversalmente al
mismo y se corta en una posición al lado del primer material en
piezas respectivas correspondientes a la anchura del primer
material. La respectiva pieza cortada del segundo material es
transferida a una posición por debajo del primer material y se
aplica desde debajo al primer material. A continuación, el material
combinado se hace avanzar en una cuantía correspondiente a la
anchura del segundo material.
El documento
US-A-3250655 describe un método y un
aparato para producir una tela no tejida formando una primera
urdimbre y una segunda urdimbre, cortando una porción de la segunda
urdimbre, disponiendo la porción de la segunda urdimbre en contacto
de superficie a superficie con una porción de la primera urdimbre, y
ligando conjuntamente la superficie de contacto de las porciones de
la primera urdimbre y la segunda urdimbre.
El documento
US-A-5173138 describe un método y un
aparato para la producción automatizada de material estratificado
cruzado. El aparato comprende medios para hacer avanzar un primer
estrato continuo de material hacia una zona de estratificación
cruzada, medios para tender secuencialmente una pluralidad de
segundos estratos discontinuos de material coplanarmente sobre el
primer estrato en la zona de estratificación cruzada, con el eje
longitudinal de cada uno de los segundos estratos girado respecto
del eje longitudinal del primer estrato, medios para consolidar
previamente los estratos primero y segundo, y medios para retirar el
material estratificado cruzado de la zona de estratificación
cruzada. El método comprende las etapas de hacer avanzar un primer
estrato continuo hacia una zona de estratificación cruzada, tender
secuencialmente una pluralidad de segundos estratos discontinuos de
material coplanarmente sobre el primer estrato en la zona de
estratificación cruzada, con el eje longitudinal de cada uno de los
segundos estratos girado respecto del eje longitudinal del primer
estrato, consolidar previamente los estratos primero y segundo, y
retirar el material estratificado cruzado de la zona de
estratificación cruzada.
Otro inconveniente del aparato de estratificación
cruzada conocido es que el elemento de cuchilla usado para cortar un
tramo deseado de material estratificado cruzado, que se ha de
superponer sobre la capa base, no corta el estrato portador. De este
modo, los tramos cortados no pueden tenderse directamente encima de
una capa subyacente hasta que se retira el estrato de
desprendimiento, añadiendo así un paso adicional (y un conjunto de
herramientas relacionadas) al procedimiento.
Aún otro inconveniente de los procedimientos y
aparatos conocidos es que unas bandas adyacentes de material se
adhieren unas con otras por el uso de rodillos de pinzado, una placa
de presión y un calentador. Por tanto, hasta que se determina que
unas capas adyacentes están adecuadamente unidas una con otra, no
puede continuarse el procedimiento. Esto añade un tiempo de retardo
significativo a las etapas de acumular las capas del miembro
estructural. Dado que todos los aparatos conocidos requieren que una
capa deba adherirse primero a una capa subyacente antes de que se
pueda añadir una segunda capa, la técnica anterior muestra que las
dos primeras capas unidas, que han sido enrolladas en un carrete
como una banda, deben hacerse correr hacia atrás, de modo que el
comienzo de la banda dispuesto ahora en el centro del carrete de
recogida pueda situarse en la circunferencia exterior del carrete de
desenrollamiento.
Frente a estos antecedentes de la técnica
anterior conocida, los solicitantes han desarrollado un nuevo
procedimiento más eficiente, más veloz y rentable para construir
miembros estructurales multicapa a partir de capas múltiples de
material compuesto, algunas de las cuales, o todas, incluyen
materiales fibrosos de refuerzo.
Por tanto, es un objeto de la presente invención
proporcionar un método y un aparato novedosos para manipular
estratos de material compuesto, al tiempo que se tienden en forma
cruzada estratos de material fibroso entre ellos durante la fase de
tendido en la producción de un miembro estructural compuesto.
Otro objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un método y un aparato novedosos para disponer capas
sucesivas de material de matriz reforzado, una encima de la
siguiente, para crear miembros estructurales de longitud
indeterminada, al tiempo que se superan todas las deficiencias e
inconvenientes de otros procedimientos relacionados actualmente
conocidos.
Aún otro objeto de la invención es el de que se
puedan montar los miembros estructurales de longitud indeterminada
así formados en carretes para hacer cómoda la manipulación y
movimiento en toda la instalación de fabricación.
Aún otro objeto de la invención es proporcionar
un método y un aparato en los cuales el estrato continuo de material
de soporte empleado para rigidizar cada capa y separarla de la
siguiente puede retirarse fácilmente, de modo que el miembro
estructural en construcción no incluya el material de soporte.
Estos y otros objetos se logran mediante la
presente invención según se expone en las reivindicaciones 1 y 15.
Se pueden recoger realizaciones preferidas de la invención en las
reivindicaciones subordinadas. En particular, se hace avanzar en una
primera dirección de una manera incremental una primera cinta de
material compuesto a través de una zona de estratificación cruzada,
y después de cada incremento de movimiento de la primera cinta, se
hace avanzar una segunda cinta hacia la primera cinta y en relación
de superposición con la misma, tras lo cual se acciona un mecanismo
cortador y se deposita un segmento de la segunda cinta sobre la
primera cinta. El procedimiento comprende un paso de control
secuencial en el que los movimientos incrementales de las cintas
primera y segunda son regulados de modo que la anchura de cada
segmento de la segunda cinta tendido sobre la primera cinta sea
igual a la distancia de desplazamiento de la primera cinta en la
primera dirección.
El aparato de la presente invención tiene una
construcción modular y la primera cinta se desplaza desde un módulo
de soporte de cinta, a través de un módulo de laminación, hasta más
allá de un módulo de estratificación cruzada para entregar la
segunda cinta.
El módulo de estratificación cruzada está montado
pivotadamente sobre el módulo de laminación para una gama de
movimientos de pivotamiento con relación a la extensión longitudinal
de la primera cinta, de modo que la segunda cinta pueda tenderse
sobre la primera cinta con orientaciones angulares diferentes con
relación a la extensión longitudinal de la primera cinta.
La figura 1 es una vista en perspectiva del
aparato de estratificación cruzada de la presente invención, que
muestra los conjuntos de carrete modular primero y segundo, un
conjunto de laminación modular y un conjunto de estratificación
cruzada modular;
La figura 2 es una vista lateral esquemática del
aparato de estratificación cruzada representado en la figura 1,
visto de derecha a izquierda en la figura 1 a lo largo de la
dirección del eje B-B;
La figura 2A es una vista en planta de la caja de
transporte de banda del conjunto de estratificación cruzada mostrado
en la figura 1;
La figura 3 es una vista en planta esquemática de
la totalidad del aparato de estratificación cruzada descrito en la
figura 1;
La figura 4 es una vista lateral esquemática del
conjunto de estratificación cruzada mostrado en la figura 1, que
ilustra la caja de transporte de banda, y un conjunto de
cizalla;
La figura 5 es una vista en planta esquemática
del aparato mostrado en la figura 4;
La figura 6A es una vista frontal del conjunto de
cuchilla de la presente invención; y
La figura 6B es una vista lateral del conjunto de
cuchilla mostrado en la figura 6A.
La siguiente descripción detallada concierne a
los mejores modos actualmente contemplados de realizar la invención.
La descripción no ha de tomarse en un sentido limitativo, sino que
se hace meramente con el propósito de ilustrar los principios
generales de la invención, dado que el alcance real de la invención
puede determinarse mejor por las reivindicaciones anexas.
En toda esta descripción detallada los elementos
o partes similares de las diversas vistas de los dibujos están
designados por los mismos o similares caracteres de referencia.
Según se emplea en esta descripción, un "estrato" es una capa
de material, y los términos "estrato cruzado" o "material
estratificado cruzado" indican dos o más capas superpuestas de
material, en donde los tramos de fibra de capas adyacentes están
dispuestos uno con relación a otro bajo ángulos distintos de 180º y
360º.
Haciendo referencia ahora a las figuras 1 y 2, se
ve que el aparato de la presente invención incluye un primer
conjunto 100 de carrete, un conjunto de laminación 200, un segundo
conjunto 300 de carrete y un conjunto 400 de estratificación
cruzada.
Los conjuntos de carrete primero y segundo están
posicionados adyacentes al conjunto de laminación y en lados
opuestos del mismo. Los conjuntos de carrete primero y segundo
definen, con el conjunto de laminación, un eje generalmente lineal
A-A (véase figura 3). El conjunto 400 de
estratificación cruzada tiene a su vez un bastidor alargado que
define un eje B-B que, en el contexto de esta
invención, no es colineal con el eje A-A.
Cuando se emplea en esta descripción, el término
"anterior" hace referencia a lugares cercanos al observador,
mientras que el término "interior" hace referencia a lugares
más alejados del observador.
La presente invención contempla que los conjuntos
de carrete primero y segundo se han de emplear de forma
intercambiable para el suministro y recogida de material de banda.
Los conjuntos de carrete primero y segundo son sustancialmente
idénticos en el aspecto funcional.
Además, los conjuntos de carrete primero y
segundo son sustancialmente idénticos en el estructural. La
situación de los componentes en los dos conjuntos de carrete está
invertida (véase figura 2); es decir, la situación de los
componentes en el primer conjunto de carrete es la imagen de espejo
de la situación de los componentes en el segundo conjunto de
carrete. Esta semejanza del aparato tiene la finalidad de utilizar
un conjunto de carrete para el suministro de material de banda
cuando se usa el otro conjunto de carrete para la recogida del
material de banda, y viceversa. Por tanto, según las enseñanzas de
la presente invención, la dirección del suministro de banda entre
los conjuntos de carrete primero y segundo es reversible. Tal
relación es deseable cuando sea necesario colocar más de una capa de
material de estratificación cruzada sobre una capa inmediatamente
anterior de material de estratificación cruzada colocada sobre la
banda que se desplaza entre los conjuntos de carrete primero y
segundo.
Debido a la semejanza de los dos conjuntos de
carrete, únicamente se describe uno de ellos (conjunto 100). Según
se muestra, el conjunto 100 de carrete puede incluir un bastidor que
tiene una base 102, unas paredes de soporte 104, 106, 108 y unos
miembros estabilizadores de pared (mostrados en 108 en línea de
trazos).
Un primer eje giratorio 122, un segundo eje
giratorio 114, un tercer eje giratorio 116 y un cuarto eje giratorio
118 están montados sobre la pared 106. Los ejes tercero y cuarto
están separados y dispuestos uno encima del otro. Todos los ejes de
los conjuntos 100 y 300 de carrete están soportados por las paredes
106 y 108 y entre las mismas.
El primer eje 112 es accionado giratoriamente por
un motor (soportado detrás de la pared 106 y no mostrado aquí).
Montado sobre el primer eje se encuentra un rodillo de suministro
principal 122 sobre el cual está alojado un suministro de material
de banda W al cual se han de aplicar una o más capas de material
estratificado cruzado.
La banda de material W puede comprender una capa
base de material compuesto de papel, un tramo de material compuesto
no reforzado, un tramo de material compuesto reforzado con fibras,
en donde las fibras están dispuestas en la misma dirección unas
respecto de las otras ("unidireccional"), un tramo de material
compuesto reforzado con fibras, en donde las fibras están dispuestas
bajo dos ángulos unas con relación las otras ("bidireccional"),
o en direcciones múltiples unas con relación a otras
("multidireccional"), o un tramo de película de resina.
Un primer rodillo loco 124 está fijado sobre el
segundo eje 114. El rodillo loco 124 comprende un rodillo
cilíndrico fabricado de acero inoxidable, aleación de aluminio,
plástico u otro compuesto adecuado, y preferiblemente tiene una
superficie pulida o revestida para resistir la corrosión, abrasión,
etc. El aparato también puede incluir unos brazos 134, 134' montados
pivotadamente en extremos opuestos del eje 114, y conectados a un
eje 140 sobre el que está soportado un segundo rodillo loco 142
similar al primer rodillo loco 124. En circunstancias normales, sólo
el peso del rodillo 142 y de los brazos 134, 134' puede ser
suficiente para presionar al rodillo 142 y ponerlo en contacto con
el material de banda enrollado en el rodillo de suministro 122; sin
embargo, en algunas aplicaciones en las que se requiere más presión,
los brazos 134, 134' pueden accionarse neumáticamente. Bajo la
influencia de la presión neumática ejercida por los brazos 134,
134', el rodillo 142 puede aplicar presión a la banda de material
justo al abandonar el rodillo de suministro 122 para ayudar a
estabilizar la velocidad a la cual se desenrolla la banda.
En cualquier caso, la banda de material W que
abandona el rodillo de suministro 122 es mantenida en tensión por
los rodillos de agarre 130 y 132 (descritos a continuación) situados
aguas abajo del rodillo 122. El rodillo loco 142 también puede
usarse para percibir cuándo el diámetro del material de banda del
rodillo 122 alcanza una dimensión crítica que indica que la cantidad
de material que resta en el rodillo de suministro 122 está cerca de
agotarse. Esto puede hacerse usando sensores de posición u
orientación, o contadores. De esta manera, puede impedirse una
pérdida de tensión en la banda W o de continuidad en el material de
banda entre rodillos de suministro opuestos.
Por ejemplo, con un sensor de "fin de
rodillo" puede detenerse el aparato antes de que todo el material
de banda haya sido desenrollado del rodillo 122, y puede empalmarse
o añadirse de cualquier otra manera un segundo suministro completo
de material de banda, por ejemplo, en un segundo rodillo. Además,
usando un sensor adecuado, después de haber depositado una primera
capa de estratificación cruzada de material sobre una banda base o
portadora, antes de que la banda base se desenrolle del rodillo 124,
la dirección de desplazamiento de la banda puede invertirse de modo
que pueda depositarse una segunda capa de material de
estratificación cruzada sobre la primera capa de estratificación
cruzada.
Pueden hacerse determinaciones en tiempo real de
la aproximación del final del material del rodillo 122 mediante el
uso de sensores (por ejemplo, situados tras los paneles 104, 106)
acoplados al eje 114 para medir la rotación del mismo, y de
cilindros neumáticos (no mostrados), cada uno de los cuales incluye
un pistón y un vástago de pistón. Acoplando el extremo libre del
vástago de pistón al eje 114 para aplicar una fuerza de rotación al
eje, los brazos pivotantes 134, 134' que soportan el rodillo 142
pueden hacer que el rodillo loco 142 presione contra el rodillo de
suministro 122, controlándose y ajustándose la presión del cilindro
neumático por medio del sensor.
El rodillo de suministro 122 y los rodillos locos
124 y 142 también pueden estar soportadas para movimiento hacia y
desde el panel 106. Este movimiento permite el ajuste del borde del
material de banda W con relación a ese panel de modo que el borde
exterior de la banda W pueda mantenerse en alineación con la región
de borde exterior de un plato de prensa y un borde de cuchilla de
cizalla (véase a continuación). Preferiblemente, la totalidad de los
tres rodillos se mueve como un grupo, y el movimiento es controlado
a través de un bucle de realimentación y de señales generadas por un
sensor guía 128b de borde. El sensor, llevado por un miembro de
soporte 128a, puede moverse hacia delante y hacia atrás a lo largo
del miembro 128a para acomodarse a diversos anchos de banda en
movimiento por debajo del sensor.
Un primer rodillo de agarre superior 130 y un
segundo rodillo de agarre inferior 132 están situados aguas abajo
del sensor guía 128b de borde. Los dos rodillos de agarre están
dispuestos un encima del otro en alineación sustancialmente
vertical.
El eje 118 está fijado en un lugar con relación
al panel frontal 106. El eje 116 está soportado para ajuste vertical
con relación al eje 118 para permitir un ajuste selectivo de la
presión aplicada a la banda que se mueve por debajo del rodillo
superior 130, con independencia de la dirección de movimiento de la
banda a lo largo de su trayectoria horizontal. Preferiblemente, el
rodillo 130 tiene una superficie exterior no adherente. Unos
sensores y unas articulaciones (no mostrados) pueden proporcionar un
control ajustable de la presión que el rodillo 130 aplica a la banda
W.
Un codificador de índices (no mostrado) puede
acoplarse al rodillo de agarre superior 130 para determinar cuándo
una cantidad predeterminada de banda W ha avanzado a lo largo de la
trayectoria de banda desde el rodillo de suministro hasta el
conjunto de laminación 200 (véanse las figuras 6a y 6b para más
detalles).
El conjunto de laminación comprende una porción
de soporte 202 y una porción 204 de prensa. La porción de soporte
consta de un bastidor que incluye unos paneles delantero, trasero y
laterales para definir un alojamiento de soporte en el cual está
soportada la porción de prensa.
La porción de prensa incluye un alojamiento que
tiene soportes de esquina que separan unas aberturas laterales,
trasera y delantera. Situados dentro del alojamiento se encuentran
un plato 206 y una prensa 208 dispuesta directamente sobre el plato.
La prensa está suspendida o soportada por unos cilindros CC situados
en la porción superior del alojamiento a ambos lados del mismo. Los
cilindros hacen que la prensa 208 se mueva hacia arriba y hacia
abajo de una manera vertical.
Una cuchilla de cizalla superior 210 está montada
en la parte delantera de la prensa 208. Una cuchilla de cizalla
inferior 212 está fijada a la porción de soporte del aparato de
laminación. La cuchilla de cizalla inferior está acoplada a un
conjunto 214 de cilindro y pistón en el que el pistón tiene
capacidad de movimiento vertical para hacer que la cuchilla de
cizalla 212 se mueva hacia arriba y hacia abajo. El borde más
superior de la cuchilla 212 está biselado, según se muestra en 216
en las figuras 4 y 6b, y la porción biselada está situada justo por
debajo del plato plano de la porción de prensa.
Asimismo, también está dispuesta dentro del
alojamiento de la porción de prensa una bandeja. Inicialmente, la
bandeja está situada en la parte posterior de la porción de prensa.
La bandeja está soportada para movimiento hacia delante y hacia
detrás de modo que pueda posicionarse debajo de la prensa, aunque
por encima de la banda portadora. La bandeja únicamente se usa
cuando la banda de estratificación cruzada CPW tiene un extremo
deshilachado o un extremo que necesita retirarse. Con el fin de
lograr esto, la bandeja se deslizará bajo la porción de la prensa
que cubre la banda portadora, y la banda de estratificación cruzada
se alimentará a y sobre la bandeja. En ese momento, la cuchilla de
cizalla se activará para cortar el extremo no deseado del material
de estratificación cruzada. Tras la finalización de este proceso, la
bandeja se mueve hacia atrás junto con la pieza cortada de material
fijada a la misma debido a la pegajosidad inherente de la resina sin
curar de la pieza. A continuación, se reanuda la operación de
estratificación cruzada.
El conjunto de estratificación cruzada 400
incluye un bastidor que tiene unas placas frontales paralelas
sustancialmente verticales 402, 402' y 404, una placa 406 de
cubierta y unos miembros separadores (tales como el mostrado en 408
en la figura 1) que están conectados para abarcar y rigidizar las
placas frontales entre las que están soportados unos componentes de
soporte de la banda de estratificación cruzada. Los miembros
separadores mantienen así las placas frontales en relación
paralela.
La placa de cubierta 406 también puede incluir
una placa que pende hacia abajo (no mostrada), que puede extenderse
en paralelo con la placa 402 y que cubrirá los rodillos soportados
en el exterior de la placa 402 (obsérvese la figura 1).
Un primer husillo 412, montado en el bastidor del
aparato de estratificación cruzada, comprende un eje inflable por
aire comprimido que forma un mandril expandible. El husillo 412
incluye un mecanismo de freno, o de comunicación de resistencia al
arrastre, para aminorar la rotación del husillo cuando sea
necesario. El mecanismo de freno imparte tensión a la banda de
estratificación cruzada CPW. Un rodillo de suministro 422 está
montado sobre el husillo 412 y sirve como la fuente de suministro
del material de banda de estratificación cruzada.
La banda de estratificación cruzada CPW comprende
preferiblemente una capa base de material compuesto de película o
papel de desprendimiento y una capa de material compuesto reforzado
con fibras, en donde las fibras están dispuestas en la misma
dirección relativa ("unidireccional"). Asimismo, otros
materiales, tales como un material compuesto reforzado con fibras,
en donde las fibras estén dispuestas en dos direcciones
("bidireccional") o en múltiples direcciones
("multidireccional"), podría usarse como una capa de la banda
de estratificación cruzada CPW.
Un rodillo loco 424 está situado delante del
rodillo de suministro 422 y está montada sobre un husillo 414.
Situado aguas abajo y sustancialmente en vertical por encima del
rodillo loco 424 se encuentra un segundo rodillo loco 426 que a su
vez está montado para giro libre sobre un husillo 416. Ambos
husillos 414 y 416 están soportados por la pared delantera 402 de
bastidor del conjunto de estratificación cruzada y con una
orientación sustancialmente horizontal normal a la misma. Acopladas
al husillo 416 se encuentran unas células piezoeléctricas (no
mostradas) que vigilan la tensión aplicada sobre el rodillo loco 426
a medida que el material de banda de estratificación cruzada es
arrastrado a través del rodillo 426. De este modo, puede vigilarse
constantemente la presencia de material de banda en la trayectoria
de la banda sobre el rodillo 426. Esto es importante dado que si la
banda de estratificación cruzada se rompe o si el rodillo de
suministro agota la banda de estratificación cruzada, existirá una
pérdida de tensión inmediata, y las células piezoeléctricas, al
percibir tal condición, desconectarán inmediatamente el aparato. La
pérdida de tensión durante la operación de estratificación cruzada
frustrará la capacidad de guiar adecuadamente la banda y, además,
anulará todas las capacidades y tolerancias de emplazamiento de la
banda.
Un par de rodillos de agarre 428 y 430 están
situados aguas abajo del rodillo loco 426, estando soportado el
rodillo de agarre inferior 428 sobre la pared delantera 402 del
bastidor a la misma altura que el rodillo loco 426.
Cada uno de los rodillos de agarre 428, 430 está
soportado sobre un husillo respectivo (no numerado). El rodillo de
agarre 428 es accionado en rotación por un motor de
servoaccionamiento situado detrás de las paredes verticales 402 y
404. Los rodillos de agarre están alineados sustancialmente en
vertical, siendo ajustable verticalmente la posición del rodillo
inferior 428 en el sentido de acercarlo y alejarlo del rodillo
430.
Esto se puede lograr, a modo de ejemplo, con una
disposición en la cual unos primeros extremos de unos elementos de
varillaje paralelos LL (únicamente se muestra uno de ellos en la
figura 4; el otro está oculto a la vista en la medida en que está
directamente detrás del mostrado) están fijados a lados opuestos del
husillo para el rodillo 428, un punto medio de cada elemento LL está
fijado al bastidor, y el otro extremo de cada elemento está
suspendido de un dispositivo de pistón-cilindro PP
también fijado al bastidor. Gracias a esta disposición, los
elementos de varillaje LL pueden hacerse pivotar alrededor del punto
medio de cada elemento, con el resultado de que el rodillo 428 será
elevado hacia el rodillo 430 y puesto en acoplamiento (más firme)
con éste.
A medida que la banda de estratificación cruzada
se mueve más allá de los rodillos de agarre, ésta entra en una caja
de transporte 440 de banda (véanse detalles en las figuras 2B y 4).
La caja 440 incluye una mesa 442 que se extiende horizontalmente,
colocada a un nivel tal que la banda esté soportada a medida que se
desplaza sobre la mesa y en dirección al conjunto de laminación 200.
La mesa 442 tiene una anchura capaz de soportar la banda portadora
de estratificación cruzada CPW a medida que se mueve más aún aguas
abajo en dirección a la prensa del conjunto de laminación 200.
Haciendo referencia específicamente a la figura
2A, el extremo delantero aguas abajo 444 de la mesa 442 de la caja
de transporte tiene la forma de un polígono sustancialmente truncado
con unas placas triangulares 446, 448 dispuestas lateralmente. Las
placas tienen una configuración generalmente idéntica y están
conectadas mediante bisagras a lados opuestos de la mesa, de modo
que las placas pueden hacerse pivotar hacia abajo y hacia fuera del
plano de la mesa. Cuando una cualquiera, o ambas, de las placas son
hechas pivotar hacia fuera del plano de la mesa 442, pueden usarse
unos imanes montados en la cara inferior de cada placa para fijar
las en una posición apartada del camino a lo largo de los lados del
conjunto 440 de caja. Las placas se mueven hacia fuera del plano de
la mesa 442 cuando el conjunto de estratificación cruzada se hace
pivotar alrededor de un punto de giro 474 (véase la exposición de
más abajo).
Situados inmediatamente debajo de la mesa
horizontal en una región delantera aguas abajo de la misma están
unos rodillos primero y segundo 460, 462. Cada uno de los rodillos
está soportado sobre husillos para un movimiento de rueda libre. El
rodillo 460 guía un papel de respaldo BP, que ha sido separado o
desprendido de un lado de la banda de estratificación cruzada, en
primer lugar hacia el rodillo 462 y, a continuación, hacia el
rodillo 464. El papel de respaldo es parte de la banda de
estratificación cruzada CPW y es separado de la banda CPW por un
elemento hendedor 444 situado en el plano de la mesa horizontal. El
rodillo 464 funciona recogiendo y almacenando el papel de respaldo,
que se puede usar para otra aplicación. El rodillo 464 no gira en
rueda libre, sino que en vez de ello está acoplado al motor de
servoaccionamiento (no mostrado) del rodillo de agarre 428. El
rodillo 464 también incluye un embrague para coordinar la velocidad
de recogida del papel de respaldo con la velocidad de accionamiento
de cinta del rodillo de agarre 428, permitiendo así el control de la
tensión de banda de papel de respaldo durante su recogida.
El conjunto de estratificación cruzada 400 está
suspendido desde arriba, tal como, por ejemplo, en una viga 500
montada en el techo, que puede incluir pestañas o superficies
similares. Unos miembros de apoyo 502, 504 soportan el conjunto 400
sobre la viga, y pueden comprender rodillos, ruedas, patines, etc.
para acoplamiento con la viga.
Una placa de soporte 470 está fijada a la
superficie superior del conjunto de estratificación cruzada 400. La
placa de soporte se extiende en toda la longitud del conjunto de
estratificación cruzada 400 a lo largo del eje B-B,
e incluye una prolongación estrecha 472 que vuela por encima del
extremo del conjunto de estratificación cruzada dispuesto adyacente
al conjunto de laminación 200. La prolongación 472 está acoplada
pivotadamente a la superficie superior del alojamiento de prensa en
un miembro de pivote 474. En virtud de este miembro de pivote, la
placa de soporte 470 es capaz de oscilar de lado a lado a lo largo
de la viga de soporte 500, permitiendo así un movimiento lateral de
pivotamiento del conjunto de estratificación cruzada 400 de un lado
al otro. Una primera barra de deslizamiento lineal 482 está acoplada
a un miembro de apoyo 502 a través de una caja de cojinetes 484,
mientras que una segunda barra de deslizamiento lineal 486 está
acoplada al otro miembro de apoyo 504 a través de una caja de
cojinetes 488. Las barras de deslizamiento lineal permiten que las
cajas de cojinetes se deslicen a lo largo de las mismas a medida que
el conjunto de estratificación cruzada oscila de lado a lado
respecto del conjunto de laminación 200, facilitando así el
posicionamiento preciso del conjunto de estratificación cruzada 400
respecto de la banda de estrato portador W con el fin de efectuar
una orientación de estratificación cruzada predeterminada.
Una guía de borde 490 (véase la figura 1) está
situada entre los rodillos 424 y 426 en el conjunto de
estratificación cruzada. La guía se muestra en 490, y garantiza que
la banda de estratificación cruzada CPW esté alineada lateralmente a
lo largo de la trayectoria de estratificación cruzada, de modo que
la banda realizará una entrada adecuada en la abertura del conjunto
de prensa.
Para ejecutar el proceso de estratificación
cruzada, es necesario efectuar unos movimientos de la banda de
estratificación cruzada CPW y de la banda portadora W uno después
del otro. En primer lugar, se mueve la banda portadora W de modo que
una porción identificada previamente sea posicionada delante de la
unidad de laminación 200. A continuación, la banda de
estratificación cruzada CPW es hecha avanzar una distancia
"índice" especificada hacia la banda portadora W. Esta
distancia "índice" se determina en función de las anchuras
respectivas de las dos banda (por ejemplo, si la banda portadora W
tiene una anchura de 12 pulgadas, debe ser movida hacia delante 12
pulgadas la banda de estratificación cruzada CPW (es decir, debe ser
"indexada") en dirección al conjunto de laminación 200.
Una vez que tienen lugar los movimientos
indexados de las bandas, el miembro de prensa es bajado hasta su
acoplamiento con las porciones de banda solapadas, y se acciona la
cizalla para cortar el segmento de la banda de estratificación
cruzada posicionada encima de la banda portadora W y separarlo de la
restante longitud de la banda de estratificación cruzada que se está
haciendo avanzar hacia el conjunto de laminación 200.
Seguidamente, se retrae la cizalla, se eleva el
miembro de prensa y se hace que las bandas se muevan ambas según
sus cantidades "indexadas" para comenzar de nuevo el proceso.
Mediante tal indexación, la banda portadora transporta el segmento
de estratificación cruzada recién cortado hacia una posición que
está abajo en la trayectoria de desplazamiento del estrato portador
a una distancia suficiente para acomodar la siguiente cantidad
indexada de desplazamiento hacia delante de la banda de
estratificación cruzada.
Los pasos antes descritos se repiten
secuencialmente hasta que la práctica totalidad de la longitud de la
banda portadora ha resultado cubierta por segmentos indexados de
material de banda de estratificación cruzada. En el momento en que
prácticamente toda la banda portadora del rodillo de suministro 122,
excepto una porción de extremo trasero, ha sido cubierta por
segmentos del material de banda de estratificación cruzada y, a
continuación, ha sido recogida por el rodillo 322, se detiene el
funcionamiento del aparato y, más tarde, cuando se ha repuesto la
banda de estratificación cruzada con un nuevo rodillo de suministro,
se invierte la dirección de movimiento de la banda portadora W. La
porción del extremo trasero de la banda portadora se alimenta
entonces entre los rodillos de agarre 130, 132 y alrededor del
rodillo 124 de vuelta al "nuevo" rodillo de recogida 122,
convirtiéndose así en el extremo delantero de la banda.
Cuando se arranca el aparato, la banda de
estratificación cruzada CPW y la banda portadora W se desplazan de
nuevo con movimientos indexados simultáneos, invirtiéndose el
movimiento de la banda portadora W. El funcionamiento del aparato de
estratificación cruzada y la dirección de desplazamiento de la banda
de estratificación cruzada CPW no resultan afectados por la
dirección de desplazamiento de la banda portadora W.
Aunque el funcionamiento del aparato de la
presente invención antes descrito da como resultado una laminación
de segmentos de la banda de estratificación cruzada sobre una banda
portadora bajo un ángulo de 90º, la invención también contempla
proporcionar segmentos de banda de estratificación cruzada situados
encima de la banda portadora W con ángulos distintos de 90º. En
tales casos, el movimiento de indexación de la banda de estrato
portador y la banda de estratificación cruzada necesita
redefinirse.
Por ejemplo, allí donde la banda de
estratificación cruzada se han de aplicar con un ángulo de 45º con
respecto a la banda portadora, la distancia de índice se determina
multiplicando el coseno de 45º por la anchura del estrato portador
W.
Aunque se ha descrito la presente invención junto
con realizaciones específicas de la misma, es evidente que serán
evidentes muchas alternativas, modificaciones y variaciones para los
versados en la técnica a la luz de la descripción anterior. En
consecuencia, la presente invención pretende abarcar todas las
alternativas, modificaciones y variaciones que caigan dentro del
alcance de las reivindicaciones anexas.
Según su aspecto más amplio, la invención se
refiere a una aparato para aplicar segmentos de una cinta sobre la
parte superior de una cinta portadora, comprendiendo dicho
aparato:
módulos para soportar dicha cinta portadora,
medios para mover dicha cinta portadora una
distancia predeterminada, y
medios para mover dicha cinta.
Debe observarse que los objetos y ventajas de la
invención pueden alcanzarse por medio de
cualquier(cualesquiera) combinación(es)
particularmente señalada(s) en los apartados del siguiente
sumario de la invención y de las reivindicaciones anexas.
Claims (18)
1. Un aparato para aplicar segmentos de una
segunda cinta de estratificación cruzada (CPW) sobre la parte
superior de una primera cinta portadora (W), comprendiendo dicho
aparato:
unos módulos primero y segundo (100, 300) para
soportar dicha cinta portadora (W), estando dispuestos dichos
módulos primero y segundo (100, 300) de manera que definen una
trayectoria lineal (A-A) a lo largo de la cual se
desplaza dicha cinta portadora (W),
un conjunto de laminación (200) posicionado a lo
largo de dicha trayectoria lineal (A-A) entre dichos
módulos primero y segundo (100, 300), incluyendo dicho conjunto de
laminación (200) unos medios de prensa (204, 206, 208) y unos medios
de corte (210, 212, 214),
unos medios para mover dicha cinta portadora (W)
una distancia predeterminada a través de dicho conjunto de
laminación (200) y a lo largo de dicha trayectoria
(A-A), siendo proporcional dicha distancia a la
anchura de dicha segunda cinta (CPW),
unos medios (400) para mover dicha segunda cinta
(CPW) hacia dicho conjunto de laminación (200) una distancia
proporcional a la anchura de dicha cinta portadora (W),
unos medios para accionar secuencialmente dichos
medios para mover la cinta portadora, dichos segundos medios para
mover la cinta portadora y dichos medios de corte (210, 212, 214) de
tal modo que, para cada distancia predeterminada que dicha cinta
portadora (W) recorre hacia dicho conjunto de laminación (200), una
capa de dicha segunda cinta (CPW) es depositada sobre dicha cinta
portadora (W), y antes de que la cinta portadora (W) recorra de
nuevo dicha distancia predeterminada a lo largo de dicha trayectoria
(A-A), se accionan los medios de prensa (204, 206,
208) y, a continuación, se corta la segunda cinta (CPW), y
unos medios para invertir la dirección de
movimiento de dicha cinta portadora (W) a lo largo de dicha
trayectoria de modo que al menos otra capa de dicha segunda cinta
(CPW) pueda aplicarse a dicha cinta portadora (W).
2. El aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho conjunto de laminación (200) incluye un plato (206) para
soportar dicha cinta portadora (W) a medida que se mueve a lo largo
de dicha trayectoria (A-A), y dichos medios de
prensa (204, 206, 208) comprenden una prensa hidráulica (208) para
aplicar presión a las capas de la cinta portadora (W) y de la
segunda cinta (CPW).
3. El aparato según la reivindicación 2, en el
que dichos medios de prensa (204, 206, 208) no son calentados.
4. El aparato según la reivindicación 1, en el
que dicha cinta portadora (W) es transportada sobre unos rodillos
(122, 322) en cada uno de dichos módulos primero y segundo (100,
300), y dichos medios para mover una distancia predeterminada dicha
cinta portadora (W) a lo largo de dicha trayectoria
(A-A) comprenden unos ejes (112, 114, 116, 118) para
soportar dichos rodillos (122, 322) y unos medios contadores
acoplados a al menos uno dichos ejes.
5. El aparato según la reivindicación 1, en el
que dicha cinta portadora (W) es transportada sobre unos rodillos
(122, 322) en cada uno de dichos módulos primero y segundo (100,
300), y dichos medios para mover una distancia predeterminada dicha
cinta portadora (W) a lo largo de dicha trayectoria
(A-A) comprenden unos ejes (112, 114, 116, 118) para
soportar dichos rodillos (122, 322) y un motor de pasos acoplado a
uno de dichos ejes (112).
6. El aparato según la reivindicación 1, en el
que dichos medios (400) para mover dicha segunda cinta (CPW) hacia
dicho conjunto de laminación (200) incluyen unos medios de bastidor
(400) para soportar de manera giratoria dicha segunda cinta (CPW) y
unos medios motores, acoplados a dichos medios para mover dicha
cinta portadora (W) a través de dicho conjunto de laminación (200),
para conducir dicha segunda cinta (CPW) hacia dicho conjunto de
laminación (200).
7. El aparato según la reivindicación 6, que
incluye además unos medios de mesa (442), en la porción de dichos
medos de bastidor (400) adyacente a dicho conjunto de laminación
(200), para soportar la porción de dicha segunda cinta (CPW) que se
hace avanzar hacia dicho conjunto de laminación (200).
8. El aparato según la reivindicación 7, en el
que dichos medios de mesa (442) incluyen unos medios de borde para
separar la segunda cinta (CPW) de una capa base de soporte (BP), y
que incluye además un rodillo de recogida (464) para almacenar la
capa base de soporte (BP) después de que haya sido separada de la
segunda cinta (CPW).
9. El aparato según la reivindicación 7, en el
que dichos medios de mesa (442) tienen una porción plana (444) que
incluye una región delantera que tiene unos segmentos laterales
distintos (446, 448), siendo cada uno de dichos segmentos retirable
selectivamente de dicho plano cuando se desplaza angularmente la
posición de dichos medios para mover dicha segunda cinta (CPW) hacia
el conjunto de laminación (200).
10. El aparato según la reivindicación 6, en el
que dichos medios para mover dicha segunda cinta (CPW) hacia dicho
conjunto de laminación (200) incluyen unos medios (470, 504) para
cambiar el ángulo de aproximación de dicha segunda cinta (CPW)
respecto de dicha cinta portadora (W).
11. El aparato según la reivindicación 10, en el
que dicho ángulo de aproximación es de entre aproximadamente \pm
30º y sustancialmente de 90º.
12. El aparato según la reivindicación 10, en el
que dichos medios (470, 504) para cambiar el ángulo de aproximación
de aproximación de dicha segunda cinta (CPW) respecto de dicha cinta
portadora (W) comprende unos medios de pivote (474) que acoplan
dicho conjunto de laminación (200) con una región de dichos medios
de bastidor (400), y unos medios (502, 504) para hacer pivotar
dichos medios de bastidor (400) alrededor de dichos medios de pivote
(474).
13. El aparato según la reivindicación 10, que
incluye además medios (500) para soportar otra región de dichos
medios de bastidor (400), estando dispuestos dichos medios (502,
504) para hacer pivotar dichos medios de bastidor (400) alrededor de
dichos medios de pivote (474) entre dichos medios de pivote (474) y
dichos medios (500) para soportar otra región de dichos medios de
bastidor (400).
14. El aparato según la reivindicación 11, en el
que dichos medios (500) para soportar otra región de dichos medios
de bastidor (400) comprenden una viga elevada (500) y dichos medos
(502, 504) para hacer pivotar dichos medios de bastidor (400)
alrededor de dichos medios de pivote (474) comprenden unos medios de
rodillo (502, 504) que corren sobre dicha viga elevada (500).
15. Un método para aplicar segmentos de una
segunda cinta de estratificación cruzada (CPW) sobre la parte
superior de una primer cinta portadora (W), comprendiendo dicho
método:
soportar dicha primera cinta (W) para
desplazamiento entre unos puestos primero y segundo (100, 300) a lo
largo de una trayectoria lineal (A-A),
posicionar unos medios de prensa (204, 206, 208)
y unos medios de corte (210, 212, 214) en un lugar de dicha
trayectoria lineal (A-A) entre dichos puestos
primero y segundo (100, 300),
mover dicha primera cinta (W) una distancia
predeterminada hacia dicho lugar a lo largo de dicha trayectoria
(A-A), siendo proporcional dicha distancia a la
anchura de dicha segunda cinta (CPW),
mover dicha segunda cinta (CPW) hacia dichos
medios de prensa (204, 206, 208) una distancia proporcional a la
anchura de dicha primera cinta (W),
mover secuencialmente dichas cintas primera y
segunda, así como dichos medios de prensa y de corte de tal modo
que, para cada distancia predeterminada que dicha primera cinta (W)
recorre hacia dicho lugar a lo largo de la dicha trayectoria
(A-A), una capa de dicha segunda cinta (CPW) sea
depositada sobre dicha primera cinta (W), y antes de que la primera
cinta (W) sea movida de nuevo dicha distancia predeterminada a lo
largo de dicha trayectoria (A-A), se accionan los
medios de prensa (204, 206, 208) y, a continuación, se corta la
segunda cinta (CPW), e
invertir la dirección de movimiento de dicha
primera cinta (W) a lo largo de dicha trayectoria
(A-A) de modo que al menos otra capa de dicha
segunda cinta (CPW) pueda ser aplicada a dicha primera cinta
(W).
16. El método según la reivindicación 15, en el
que dicho paso de mover dicha segunda cinta (CPW) comprende
desprender cualquier capa de respaldo (BP) de dicha segunda cinta
(CPW), entregar la segunda cinta (CPW) a dicho lugar y almacenar
dicha capa de respaldo (BP) en un lugar alejado de dicha primera
cinta (W).
17. El método según la reivindicación 15, en el
que dicho paso de mover dicha segunda cinta (CPW) incluye un paso
adicional de cambiar el ángulo de aproximación de dicha segunda
cinta (CPW) respecto de dicha primera cinta (W).
18. El método según la reivindicación 17, en el
que dicho paso de cambiar el ángulo de aproximación de dicha segunda
cinta (CPW) respecto de dicha primera cinta (W) comprende hacer
pivotar dicha segunda cinta (CPW) con respecto a dicha primera cinta
(W).
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1996
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1997
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| Publication number | Publication date |
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