ES2293810B1 - Sistema de desmoldeo automatico. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de desmoldeo automático de módulos (7) de moldeo situados en un útil de curado (12), que comprende: un robot (1) programable que comprende un brazo articulado (1a) con un extremo libre, medios de accionamiento (13, 14) para conferir un movimiento giratorio horizontal y un movimiento basculante vertical al brazo articulado (1a), y un cabezal (2) situado en el extremo libre del brazo articulado (1a) con al menos una ventosa (11) de vacío susceptible de adherirse a una superficie (16, 17) de un objeto; un sistema de vacío (15) para generar un vacío; medios referenciadores (3) para referenciar la posición vertical y horizontal de cada objeto (6, 7); y medios controladores (18) programables que gobiernan dichos medios de accionamiento (13, 14) a fin de que el brazo articulado (1a) posicione la ventosa (11) en dicha superficie (16, 17) del objeto (6, 7) en una posición inicial y lo transporte a una posición final.
Description
Sistema de desmoldeo automático.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la extracción de módulos utilizados en la
fabricación de piezas de la industria aeronáutica. Particularmente,
la invención se aplica a la extracción de módulos utilizados en la
fabricación de piezas de la industria aeronáutica de forma
automática, sin la intervención de personal en el proceso de
extracción de dichos módulos.
El estabilizador horizontal de un avión es una
pieza ubicada en la cola del mismo encargada de proporcionar
estabilidad horizontal al aparto. Esta pieza consta a su vez de
piezas más pequeñas, en concreto de al menos cuatro revestimientos,
al menos cuatro largueros y de diversas costillas que dan rigidez a
la estructura.
Un revestimiento de un estabilizador horizontal
se puede fabricar en aluminio o en fibra de carbono. Entre otros,
un proceso de fabricación en fibra de carbono es el siguiente: en
primer lugar se encinta el revestimiento sobre un útil en general
de invar, el encintado consiste en depositar sobre el útil capas de
fibra de carbono preimpregnada en resina según distintas
direcciones para obtener las propiedades deseadas. Una vez
encintado el revestimiento es preciso conferirle rigidez para lo
cual se utiliza una estructura de rigidizadores horizontales y
verticales. Para la colocación de los rigidizadores en el
revestimiento en las direcciones adecuadas se utilizan unos módulos
de diferentes geometrías dispuestos matricialmente entre los cuales
se introducen los rigidizadores horizontales y verticales. Los
módulos se sitúan inicialmente en un bastidor de volteo, entre
ellos se introducen los rigidizadores, una vez situados se gira el
bastidor y todo el conjunto, rigidizadores y módulos, se sitúa sobre
el revestimiento en la posición adecuada. Sobre este conjunto se
sitúa una bolsa con la cual se realizará vacío para evitar
porosidades. A continuación se introduce todo el conjunto (útil +
revestimiento + rigidizadores +
módulos + bolsa de vacío) en un horno denominado autoclave para proporcionar a la pieza las características deseadas.
módulos + bolsa de vacío) en un horno denominado autoclave para proporcionar a la pieza las características deseadas.
Tras el curado es preciso retirar la bolsa de
vacío y los módulos del revestimiento. La bolsa de vacío se retira
manualmente.
Hasta la actualidad el desmoldeo o retirada de
los módulos situados sobre el revestimiento se realizaba
manualmente. Dos operarios se subían sobre el útil; cada módulo
dispone de un taladro roscado en cada extremo sobre el cual cada
operario enroscaba un vástago y mediante la aplicación de una
fuerza normal al módulo éste se separaba del revestimiento. Cada
módulo se situaba en el interior de un contenedor. En dicho
contenedor los módulos se apilaban en altura, separando cada nivel
con un separador de goma almacenado en otro contenedor para evitar
daños sobre éstos. La operación se repetía hasta que se retiraban
todos los módulos. En el caso de que un contenedor se llenara se
comenzaba a llenar otro.
Era por tanto deseable un sistema que realizara
el desmoldeo de forma automática, que permitiera el desmoldeo de
las piezas con un menor coste, reduciendo el tiempo empleado y los
recursos humanos necesarios.
La presente invención tiene por objeto superar
los inconvenientes del estado de la técnica más arriba indicados
mediante un sistema de desmoldeo automático. El objetivo de esta
invención es reducir el tiempo y los recursos humanos empleados en
el desmoldeo de, entre otras piezas aeronáuticas, revestimientos.
El proceso actualmente, que es realizado de forma manual, implica un
elevado coste.
El sistema de desmoldeo automático de módulos de
moldeo, situados en un útil de curado en el que se ha curado una
pieza aeronáutica, comprende por un lado un robot programable que a
su vez comprende al menos un brazo articulado con un extremo libre,
unos primeros medios de accionamiento para conferir un movimiento
giratorio horizontal al brazo articulado, unos segundos medios de
accionamiento para conferir un movimiento basculante vertical al
brazo articulado, y un cabezal situado en el extremo libre del
brazo articulado con al menos una ventosa de vacío susceptible de
adherirse, cuando recibe un vacío, a una superficie de al menos un
objeto a desplazar seleccionado entre dichos módulos y unos
separadores de goma. Por otro lado, el sistema de desmoldeo
automático también comprende un sistema de vacío para generar un
vacío al menos cuando dicha ventosa está posicionada en la
superficie del objeto a desplazar.
Dicho sistema de desmoldeo automático se
caracteriza porque adicionalmente comprende medios referenciadores
para referenciar la posición vertical y horizontal de cada objeto
en una posición inicial en la que se encuentra el objeto y una
posición final a la que el objeto debe desplazarse; y medios
controladores programables que gobiernan dichos medios de
accionamiento a fin de que el brazo articulado posicione la ventosa
en dicha superficie del objeto en dicha posición inicial y lo
transporte a dicha posición final, y que ordenan a dicho sistema de
vacío que genere el vacío en la ventosa cuando está posicionada en
dicha superficie en dicha posición inicial, y que deje de generar
dicho vacío cuando el objeto ha sido transportado a dicha posición
final.
Para el almacenaje de los módulos, la
instalación cuenta con al menos un contenedor de almacenamiento de
módulos. Del mismo modo, también cuenta para el almacenaje de los
separadores de goma de al menos un contenedor de almacenamiento de
separadores de goma.
En el funcionamiento del sistema de desmoldeo
automático, los módulos son retirados del útil de curado para ser
transportados a un contenedor de almacenamiento de módulos.
Del mismo modo, en el funcionamiento del sistema
de desmoldeo, los separadores de goma son cogidos en un contenedor
de separadores de goma para ser transportados a un contenedor de
almacenamiento de módulos.
En el proceso de desmoldeo, los medios
controladores controlan que tras haber completado un nivel de
apilamiento de módulos dentro del contenedor de módulos, el cabezal
sitúe un nivel de separadores de goma. De este modo, entre cada
nivel de apilamiento de módulos existe un nivel de separadores de
goma para proteger los módulos ante posible daños.
Existen medios referenciadores, los cuales están
seleccionados entre topes referenciadores, guías, marcas pintadas
en el suelo y otros análogos que permiten ubicar en posiciones
fijas el útil de curado, el contenedor de módulos, el contenedor de
separadores de goma y el robot.
El sistema cuenta con unos medios controladores,
los cuales entre sus elementos están unos primeros medios sensores
y unos primeros medios procesadores. Los primeros medios sensores
emiten una señal de llenado cuando detectan que el contenedor de
módulos está lleno. Los primeros medios procesadores al captar
dicha señal de llenado transmiten una señal de parada a los medios
de accionamiento. Dicha señal de parada se interrumpe cuando los
primeros medios sensores dejan de emitir la señal de llenado.
Son también medios controladores, unos segundos
medios sensores y unos segundos medios procesadores. Los segundos
medios sensores emiten una señal de vaciado cuando detectan que el
contenedor de separadores de goma está vacío. Los segundos medios
procesadores al captar dicha señal de vaciado transmiten una señal
de parada a los medios de accionamiento. Dicha señal de parada se
interrumpe cuando los segundos medios sensores dejan de emitir la
señal de vaciado.
El robot expuesto más arriba puede ser un robot
de tipo esférico de brazo articulado con seis ejes.
Así pues, el proceso de desmoldeo consta de las
siguientes operaciones:
Una vez que el revestimiento o cualquier otra
pieza sale del autoclave, es descargado a la nave mediante puente
grúa. En esta zona se le quita la bolsa de vacío manualmente.
Posteriormente se eleva con el puente grúa y se coloca en la zona
de desmoldeo haciendo tope contra los medios referenciadores
colocados a tal efecto.
Se colocan en posiciones definidas por medios
referenciadores varios cajones, tanto para la dejada de módulos en
un lado del robot, como para contener los separadores de goma en el
otro.
La extracción del módulo se realiza por vacío a
través de al menos una ventosa colocada en el cabezal del robot y
cuya dimensión es adecuada a las piezas a las que se aplican.
Mediante la programación adecuada el robot se
sitúa respecto del útil de curado y comienza el desmoldeo, ubica
el cabezal con ventosas sobre el módulo y aplica vacío con lo que
sujeta éste, verticalmente retira el módulo de su posición y lo
coloca en el contenedor más próximo, operación que repite hasta que
el primer nivel de apilamiento de módulos de un contenedor está
completo, en ese momento se desplaza hasta el contenedor que
contiene unos separadores de goma, recoge uno de éstos y lo sitúa
sobre la capa de módulos completa. La operación se repite hasta que
todos los módulos se han extraído o hasta que uno de los
contenedores de módulos está lleno, en cuyo caso la instalación se
detiene, se sustituye el contenedor lleno por uno vacío y el
programa continúa su ejecución hasta que todos los módulos se han
extraído y se encuentran situados en el interior de contenedores.
En el caso de que el contenedor con separadores de goma se vacíe,
de igual forma la instalación se detiene, se sustituye el
contenedor vacío por uno lleno y se reanuda el programa.
Se describirá a continuación las figuras e
imágenes adjuntas:
la figura 1 muestra la estructura de
rigidizadores horizontales y verticales de un revestimiento de un
estabilizador horizontal de un avión,
la figura 2 muestra un módulo de desmoldeo,
la figura 3 muestra un esquema del sistema
automático de desmoldeo,
la figura 4 muestra la geometría de una
ventosa,
la figura 5 muestra un separador de goma,
la figura 6 muestra una vista en sección
vertical del contenedor de módulos,
la figura 7 muestra una vista en sección
vertical del contenedor de separadores de goma,
la figura 8A muestra una vista en planta
superior del robot, y
la figura 8B muestra una vista en alzado lateral
del robot.
En estas figuras aparecen referencias numéricas
que denotan los siguientes elementos:
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulRobot
1a
\tabulBrazo articulado
2
\tabulCabezal
3
\tabulMedios para referenciar la posición
4
\tabulContenedor de módulos extraídos por el robot
5
\tabulContenedor de separadores de goma
6
\tabulSeparadores de goma
7
\tabulMódulo
8
\tabulRigidizador horizontal
9
\tabulRigidizador vertical
10
\tabulRevestimiento
11
\tabulVentosas
12
\tabulÚtil de curado
13
\tabulPrimeros medios de accionamiento
14
\tabulSegundos medios de accionamiento
15
\tabulSistema de vacío
16
\tabulSuperficie del módulo
17
\tabulSuperficie del separador de goma
18
\tabulMedios controladores
19
\tabulPrimeros medios sensores
20
\tabulPrimeros medios procesadores
21
\tabulSegundos medios sensores
22
\tabulSegundos medios procesadores
\global\parskip0.000000\baselineskip
La figura 1 muestra un revestimiento curado. En
él se observa por una parte los rigidizadores horizontales 8 y
verticales 9 y por otra parte los módulos 7 de moldeo. Dichos
rigidizadores 8 y 9 crean una estructura mallada en la cual se
sitúan los módulos 7. Un ejemplo de dichos módulos 7 puede
observarse en la figura 2. Dichos módulos 7 deben ser retirados una
vez que el revestimiento ha sido curado y sacado del autoclave.
Este proceso es el desmoldeo. La invención de la presente solicitud
es de aplicación a este proceso, realizándolo de forma
automática.
La operación de desmoldeo actualmente se realiza
manualmente con un alto coste. La invención de la presente
invención reduce el coste de la operación mediante un sistema de
desmoldeo automático.
La figura 3 muestra una realización preferente
del sistema automático de desmoldeo. En ella se puede ver
esquemáticamente la disposición en planta de todos los elementos
del sistema automático de desmoldeo. Podemos observar el útil de
curado 12, el robot 1, el contenedor de módulos 4, el contenedor de
separadores de goma 5 y los medios controladores 18.
Como ya se ha comentado, el útil de curado
cuenta en un primer momento con una diversidad de módulos que deben
ser desmoldados para obtener el revestimiento. En otras
realizaciones de la invención, la pieza a desmoldar puede ser
cualquier otra obtenida mediante curado. Dicho útil de curado se
sitúa en planta según la posición que se marca los medios de
referenciar posición 3.
Respecto a estos mismos medios de referenciar
posición 3 se ubican en su respectiva posición el robot 1, el
contenedor 4 de módulos y el contenedor 5 de separadores de
goma.
Así dispuestos los elementos del sistema de
desmoldeo automático, los medios controladores 18 proceden a
ordenar el desmoldeo del útil de curado 12. Los medios
controladores 18, teniendo presente la posición en el espacio
determinada por la posición de los medios referenciadores de
posición 3, proceden a colocar sobre el útil de curado el cabezal 2
y proceder a retirar uno a uno los módulos 7. La retirada de cada
uno de los módulos se lleva a cabo del siguiente modo: el robot 1
mediante los primeros medios de accionamiento 13 mueve el brazo
articulado la que coloca el cabezal 2 en la vertical del módulo.
Mediante los segundos medios de accionamiento 14, la ventosa 11 se
coloca sobre la superficie del módulo 16. En este momento el
sistema de vacío 15 crea el vacío que permite sujetar y trasladar
el módulo 7 desde el útil de curado 12 al contenedor 4 de módulos.
Una vez el cabezal la está situado en el contenedor 4 de módulos,
el sistema de vacío 15 interrumpe su acción liberando el módulo 7.
Esta acción se repite hasta que se completa un nivel de
almacenamiento de módulos 7 en el contenedor 4 de módulos.
Una vez se ha completado un nivel de
almacenamiento de módulos 7 en el contenedor 4 de módulos, los
medios controladores 18 ordenan al robot 1 que desplace el brazo
articulado la al contenedor 5 de separadores de goma. En este
momento el cabezal 2 sitúa la ventosa 11 sobre la superficie del
separador de goma 17 realizando el sistema de vacío 15 el vacío y
sujetando el separador de goma 6 y permitiendo su traslado desde el
contenedor 5 de separadores de goma hasta el contenedor 4 de
módulos. Cubriendo cada nivel de apilamiento de módulos 7 por un
separador de goma 6 se protegen los módulos 7 frente a posibles
deterioros en el almacenaje.
La figura 4 muestra la geometría de una de estas
ventosas 11. La geometría de dichas ventosas 11 se adapta a los
módulos 7 que deben ser retirados.
La figura 5 muestra un separador de goma. Este
tiene unas dimensiones tales para poder cubrir completamente cada
uno de los niveles de apilamiento de módulos en el contenedor 4 de
módulos. De este modo se protegen los módulos 7 en su
almacenaje.
La figura 6 ilustra la sección vertical de un
contenedor 4 de módulos. La figura muestra el momento en el cual se
acaba de completar un nivel de apilamiento y por lo tanto el
momento antes de que se deposite un separador de goma 6 en el
mismo. Se observa también en la figura los diversos medios de
referenciar la posición 3. Estos medios pueden ser entre otros unos
topes metálicos sobre los cuales se sitúa el contenedor 4 de
módulos. Se observa también en la parte superior del contenedor 4
los primeros medios sensores 19. Estos medios sensores 19 emiten
una señal de llenado cuando captan que el contenedor 4 se ha
llenado. Dicha señal es procesada por los primeros medios
procesadores 20 que emiten la orden de parada a los medios de
accionamiento 13 y 14. De este modo el desmoldeo se interrumpe
hasta que el contenedor 4 de módulos lleno es sustituido por otro
vacío. Esta sustitución se puede realizar por medio de un operario
que sustituya el contenedor 4 lleno por uno vacío, por medio de
cintas transportadoras que retiren el contenedor 4 lleno y
devuelvan un contenedor 4 vacío u otros análogos. Una vez que el
contenedor 4 de módulos lleno es sustituido por un contenedor 4 de
módulos vacío, se interrumpe la señal de llenado y con ello la
señal de parada de la instalación. Así pues el proceso continúa
hasta que se llena de nuevo el contenedor 4 o se acaba el desmoldeo
de la pieza.
La figura 7 muestra un contenedor 5 de
separadores de goma. Este contenedor 5 se sitúa en la planta de la
instalación de modo análogo a como se procede con el contenedor 4
de módulos. Existen en la planta de la instalación medios para
referenciar la posición 3 que determinan la posición que debe
ocupar el contenedor 5 de separadores de goma. Existen en el
contenedor 5 de separadores de goma unos segundos medios sensores
21 que emiten una señal de vaciado cuando se vacía dicho
contenedor 5. Esta señal de vaciado es captada por los segundos
medios procesadores 22 que mandan una señal de parada a los medios
de accionamiento 13 y 14. De este modo el desmoldeo se interrumpe
hasta que el contenedor 5 de separadores de goma vacío es
sustituido por otro lleno. El reemplazo de un contenedor 5 vacío
por otro lleno se realiza de modo análogo a como se reemplazan los
contenedores 4 de módulos. Una vez que el contenedor 5 de
separadores de goma ha sido sustituido por un contenedor 5 lleno,
se interrumpe la señal de vaciado y con ello la señal de parada a
los medios de accionamiento 13 y 14, continuando el proceso de
desmoldeo.
Las figuras 8A y 8B muestran una vista en planta
superior y en alzado lateral del robot 1. En ellas se puede ver
los primeros medios de accionamiento 13 que permiten un movimiento
giratorio horizontal al brazo articulado 1a y los segundos medios
de accionamiento 14 que confieren un movimiento basculante vertical
al brazo articulado 1a. Con estos movimientos el brazo articulado
la accede a las posiciones donde se sitúan los módulos 7 en el útil
de curado 12 para desplazarlos al contenedor 4 de módulos adheridos
por vacío al cabezal 2, del mismo modo desplaza los separadores de
goma 6 desde el contenedor 5 de separadores de goma al contenedor 5
de módulos. Este robot 1 está controlado por los medios
controladores 18 mediante un cable de datos no ilustrado en las
figuras 8A y 8B. En una realización preferente este robot 1 es el
tipo esférico de brazo articulado con seis ejes.
Claims (12)
1. Un sistema de desmoldeo automático de módulos
(7) de moldeo situados en un útil de curado (12) en el que se ha
curado una pieza aeronáutica, que comprende:
- -
- un robot (1) programable que comprende al menos un brazo articulado (1a) con un extremo libre, primeros medios de accionamiento (13) para conferir un movimiento giratorio horizontal al brazo articulado (1a), segundos medios de accionamiento (14) para conferir un movimiento basculante vertical al brazo articulado (1a), y un cabezal (2) situado en el extremo libre del brazo articulado (la) con al menos una ventosa (11) de vacío susceptible de adherirse, cuando recibe un vacío, a una superficie (16, 17) de al menos un objeto a desplazar seleccionado entre dichos módulos (7) y unos separadores de goma (6);
- -
- un sistema de vacío (15) para generar un vacío al menos cuando dicha ventosa (11) está posicionada en la superficie (16, 17) del objeto a desplazar (6, 7);
caracterizado porque el sistema comprende
además
- -
- medios referenciadores (3) para referenciar la posición vertical y horizontal de cada objeto (6,7) en una posición inicial en la que se encuentra el objeto y una posición final a la que el objeto (6, 7) debe desplazarse; y
- -
- medios controladores (18) programables que gobiernan dichos medios de accionamiento (13, 14) a fin de que el brazo articulado (1a) posicione la ventosa (11) en dicha superficie (16, 17) del objeto (6, 7) en dicha posición inicial y lo transporte a dicha posición final, y que ordenan a dicho sistema de vacío (15) que genere el vacío en la ventosa (11) cuando está posicionada en dicha superficie (16, 17) en dicha posición inicial, y que deje de generar dicho vacío cuando el objeto (6, 7) ha sido transportado a dicha posición final.
2. Sistema de desmoldeo automático según la
reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente
comprende:
- -
- al menos un contenedor (4) de almacenamiento de módulos (7),
- -
- al menos un contenedor (5) de almacenamiento de separadores de goma (6).
3. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la posición inicial de los módulos (7) es el útil de curado
(12) y la posición final de los módulos (7) es un contenedor (4) de
almacenamiento de módulos (7).
4. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la posición inicial de los separadores de goma (6) es un
contenedor (5) de almacenamiento de separadores de goma (6) y la
posición final de los separadores de goma (6) es un contenedor (4)
de almacenamiento de módulos (7).
5. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios controladores (18) provocan que el cabezal (2)
sitúe entre cada nivel de apilamiento de módulos (7) en el
contenedor de módulos (4) un nivel de separadores de goma (6).
6. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios referenciadores (3) están seleccionados entre
topes referenciadores, guías, marcas pintadas en el suelo y otros
análogos.
7. Sistema de desmoldeo automático según la
reivindicación 6, caracterizado porque el útil de curado
(12), el contenedor de módulos (4), el contenedor de separadores de
goma (5) y el robot (1) están dispuestos en ubicaciones fijas
determinadas por los medios referenciadores (3).
8. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios controladores (18) comprenden primeros medios
sensores (19) que emiten una señal de llenado cuando detectan que
el contenedor de módulos (4) está lleno, y primeros medios
procesadores (20) de parada que transmiten una señal de parada a
los medios de accionamiento (13,14) cuando dichos primeros medios
sensores (19) emiten una señal de llenado.
9. Sistema de desmoldeo automático según la
reivindicación 8, caracterizado porque los primeros medios
procesadores (20) de parada interrumpen la señal de parada a los
medios de accionamiento (13,14) cuando los primeros medios sensores
(19) dejan de emitir una señal de llenado.
10. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios controladores (18) comprenden segundos medios
sensores (21) que emiten una señal de vaciado cuando detectan que
el contenedor de separadores de goma (5) está vacío, y segundos
medios procesadores (22) de paradas que transmiten una señal de
parada a los medios de accionamiento (13,14) cuando dichos segundos
medios sensores (21) emiten una señal de vaciado.
11. Sistema de desmoldeo automático según la
reivindicación 10, caracterizado porque los segundos medios
procesadores (22) de parada interrumpen la señal de parada a los
medios de accionamiento (13,14) cuando los segundos medios sensores
(19) dejan de emitir una señal de vaciado.
12. Sistema de desmoldeo automático según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el robot (1) es un robot de tipo esférico de brazo
articulado con seis ejes.
Priority Applications (8)
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