ES2319810T3 - Maquina de posicionamiento de fibras. - Google Patents
Maquina de posicionamiento de fibras. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2319810T3 ES2319810T3 ES06008657T ES06008657T ES2319810T3 ES 2319810 T3 ES2319810 T3 ES 2319810T3 ES 06008657 T ES06008657 T ES 06008657T ES 06008657 T ES06008657 T ES 06008657T ES 2319810 T3 ES2319810 T3 ES 2319810T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- fiber
- redirection
- axis
- roller
- band
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
- B29C70/384—Fiber placement heads, e.g. component parts, details or accessories
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
- Y10T156/12—Surface bonding means and/or assembly means with cutting, punching, piercing, severing or tearing
- Y10T156/1348—Work traversing type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
- Y10T156/17—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means
- Y10T156/1788—Work traversing type and/or means applying work to wall or static structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Warping, Beaming, Or Leasing (AREA)
Abstract
Una máquina de posicionamiento de fibra que tiene un portabobinas (22) que aplica una banda de fibra a un miembro prensador (46) que aplica la banda de fibra a una herramienta o forma, siendo el miembro prensador parte de un cabezal (26) acoplado al portabobinas de la máquina mediante una muñeca (28) que proporciona el movimiento sobre los ejes de guiñada, cabeceo y de balanceo relativos al portabobinas, la banda de fibra siendo suministrada por un sistema de suministro de banda de fibra asociado a la muñeca (28) y que es caracterizado por una capacidad de torcer la banda de fibra en dos etapas sobre el eje de guiñada o el eje de balanceo.
Description
Máquina de posicionamiento de fibras.
Esta invención se relaciona con una máquina de
posicionamiento de fibra y más particularmente con una máquina de
posicionamiento de fibra que tiene un sistema de envío de la fibra
asociado a la muñeca de un manipulador robótico.
La destreza de un manipulador robótico se ha
definido como la capacidad de un manipulador de acceder a un punto
en un espacio de trabajo desde diversas direcciones y orientaciones.
Las máquinas de control numérico en general requieren un efector
final del manipulador para seguir una determinada trayectoria. Esta
trayectoria requiere que el efector final visite varios puntos en
el espacio cartesiano desde direcciones arbitrarias, lo cual
requiere que el manipulador tenga seis grados de libertad, tres para
la posición y tres para la orientación.
En una máquina de posicionamiento de fibra, la
posición del efector final es proporcionada generalmente por dos
carros y un antebrazo que gira o se desliza mientras que la
orientación del efector final es proporcionada por una muñeca que
conecta un cabezal que transporta el efector final al extremo del
antebrazo. El posicionamiento del cabezal y del efector final en
una máquina de posicionamiento de fibra no es difícil. Sin embargo,
la orientación del efector final transportado por el cabezal se
resulta difícil porque el efector final que aplica la fibra a una
herramienta o a una forma tiene una anchura substancial para torcer
la banda de fibras mientras viaja del antebrazo al cabezal vía la
muñeca. Debido a este fenómeno, las máquinas existentes para el
posicionamiento de la fibra ofrecen una destreza limitada. Esto es
particularmente verdad en una máquina de posicionamiento de fibra
que hila una banda de filamentos de fibra que debe ser mantenidos
separados mientras se desplazan del antebrazo al cabezal.
La patente EE.UU. 4.872.619 concedida A Milo M.
Vaniglia el 31 de octubre de 1989 propone un aparato de
reorientación de una máquina de posicionamiento de fibra que tiene
un cabezal 25 de posicionamiento de la fibra acoplado a un
antebrazo 14 por una muñeca 15. La muñeca 15 es una muñeca de
rodillo de serie que se propone en la patente 4.068.536 de los
EE.UU. concedida a Theodore Hahn Stackhouse el 17 de enero de 1978.
Una banda de filamentos de fibra llega de un conjunto de
portabobinas 24 al cabezal 25 de posicionamiento de la fibra vía un
rodillo amuescado 29 y dos rodillos de redirección 30. Los rodillos
de redirección 30 están montados sobre ruedas apoyadas en un
soporte del portabobinas inmóvil 31 y un soporte externo 32 del
cabezal de posicionamiento de la fibra 25 respectivamente. La banda
de filamentos de fibra se tuerce entre el rodillo amuescado 29 y el
primer rodillo de redirección 30 apoyado en el soporte del
portabobinas inmóvil 31 y de nuevo entre los dos rodillos de
redirección 30. Los rodillos de redirección 30 pueden ser parte de
los montajes 38a, 38b que incluyen un motor servo 403 para
proporcionar un movimiento controlado positivo al conjunto del
rodillo. Véase también la patente 4.877.193 de los EE.UU. concedida
a Milo M. Vaniglia el 31 de octubre de 1989 y la patente 4.943.338
de los EE.UU. concedida a Jerry B. Wisbey y otros el 24 de julio de
1990.
Esta disposición tiene una destreza
relativamente baja primordialmente porque la banda de filamentos de
fibra se compensa de los centros de la rotación de cada uno de los
ejes de la muñeca. Esta compensación causa que la banda de
filamentos de fibra se mueva en órbita alrededor del centro de la
rotación en lugar de simplemente enrollarse alrededor de ella, de
tal modo que aumenta el ángulo por el cual la banda de filamentos
de fibra se desvía de una perfecta perpendicularidad con el eje de
la rotación de los rodillos de redirección. Además, esta
disposición requiere que los tres grados de libertad a través de los
cuales puede orientarse el cabezal de posicionamiento de la fibra
se deben acomodar mediante la posición relativa de los rodillos de
redirección 30 (montados en el soporte del portabobinas inmóvil 31)
y los rodillos de redirección 30 (montados en el soporte externo 32
sobre el cabezal 25 de posicionamiento de la fibra). Estas dos
condiciones juntas limitan la gama en la cual la muñeca puede
orientarse sin la aplicación de un ángulo lateral excesivo a la
banda de filamentos de fibra. Puede verse que cuanto mayor es la
compensación de los centros de la rotación de la banda de
filamentos de fibra, más limitada será la gama de orientación de la
muñeca.
La patente EE.UU. 5.022.952 concedida a Milo M.
Vaniglia el 11 de junio de 1991 propone otro arreglo para una
máquina de posicionamiento de fibra que abarca un antebrazo
inclinable o alojamiento 70 que tiene un cabezal 130 de
posicionamiento de la fibra acoplado a un brazo rotativo 72 por
medio de una muñeca robótica de tipo rodillo curvable 128. Una
banda de filamentos de fibra 11 llega del conjunto de el
portabobinas transportada por el alojamiento inclinable 70 vía un
rodillo de posición fija 136 y dos rodillos de redirección de la
cinta 138 y 140 del mismo tipo que se discuten arriba con respecto
a la patente 4.872.619 de los EE.UU. concedida a Milo M. Vaniglia
el 31 de octubre de 1989. Según lo indicado arriba, la banda de
filamentos de fibra 11 se tuerce entre el rodillo de posición fija
136 y el primer rodillo de redirección 138 apoyado en el alojamiento
inclinable 70 y de nuevo entre los dos rodillos de redirección 138
y 140. Como se ha indicado arriba, los rodillos de reorientación
138 y 140 pueden ser parte de conjuntos que incluyen un servomotor
para proporcionar el movimiento controlado positivo al conjunto del
rodillo.
Mientras que esta disposición se ha utilizado
con éxito durante muchos años, esta disposición también tiene una
destreza relativamente baja primordialmente porque la banda de
filamentos de fibra se compensa desde los centros de rotación de
cada uno de los ejes de la muñeca. Esta compensación causa que la
banda de filamentos de fibra se mueva en órbita alrededor del
centro de la rotación en lugar de simplemente enrollarse alrededor
de ella, de tal modo que aumenta el ángulo por el cual la banda de
filamentos de fibra se desvía de una perfecta perpendicularidad con
el eje de la rotación de los rodillos de redirección. Además, esta
disposición requiere que los tres grados de libertad a través de
los cuales puede orientarse el cabezal de posicionamiento de la
fibra se deben acomodar mediante la posición relativa de los
rodillos de redirección (montados en el soporte del portabobinas
inmóvil) y los rodillos de redirección (montados en el soporte
externo sobre el cabezal de posicionamiento de la fibra). Estas dos
condiciones juntas limitan la gama en la cual la muñeca puede
orientarse sin la aplicación de un ángulo lateral excesivo a la
banda de filamentos de fibra. Puede verse que cuanto mayor es la
compensación de los centros de la rotación de la banda de filamentos
de fibra, más limitada será la gama de orientación de la muñeca.
La patente EE.UU. 5.110.395 concedida a Milo M.
Vaniglia el 5 de mayo de 1992 propone un cabezal 12 de
posicionamiento de la fibra que tiene rodillos locos superiores e
inferiores 92 y 94 que separan cada filamento de modo alternante
entre el rodillo de redirección 90 y una zapata de compactación
104.
La patente EE.UU. 5.239.457 concedida a Richard
L. Steidle y otros el 24 de agosto de 1993 propone un control del
rodillo de redirección para una máquina de posicionamiento de fibra
que controla los ángulos de giro de los dos rodillos de redirección
que se proponen en las máquinas de posicionamiento de la fibra
descritas anteriormente con respecto a la patente 4.872.619 de los
EE.UU. concedida a Milo M. Vaniglia el 31 de octubre de 1989 y a la
patente 5.022.952 de los EE.UU. concedida a Milo M. Vaniglia el 11
de junio de 1991.
La publicación de la solicitud de patente EE.UU.
2005/0006521 propone un sistema de redirección de la fibra que
incluye una muñeca que proporcione el movimiento sobre el triedro de
referencia (ejes de guiñada, cabeceo o incidencia y balanceo). El
sistema tiene tres sistemas de rodillos de redirección 172A/172B;
180A/180B; y 188A/188B. Los rodillos de redirección 172A/172B son
parte de un mecanismo de redirección del cabeceo. Los rodillos de
redirección 180A/180B son parte de un mecanismo de redirección de la
guiñada. Los rodillos de redirección 188A/188B son parte de un
mecanismo de redirección del balanceo. La destreza de este mecanismo
de redirección de la fibra es limitada porque solamente se pueden
torcer una vez múltiples bandas de filamento entre los rodillos de
redirección 172A/172B y los rodillos de redirección 180A/180B y
solamente una vez entre los rodillos de redirección 180A/180B y los
rodillos de redirección 188A/188B.
Esta invención proporciona una máquina de
posicionamiento de fibra que tiene un sistema de envío de la fibra
que proporciona alta destreza para poder poner la fibra en
superficies muy contorneadas, como por ejemplo, bóvedas y alas de
punta a punta.
La máquina de posicionamiento de fibra de la
invención se caracteriza por un sistema de envío de la fibra en el
cual la banda de fibras se tuerce en dos etapas sobre un eje de
guiñada o un eje de balanceo.
En una representación preferida, la banda de
fibras se tuerce tres veces entre un rodillo de redirección del
antebrazo fijo y un rodillo de compactación del cabezal que aplica
la fibra a una herramienta o a una forma.
La invención es particularmente ventajosa en una
máquina de posicionamiento de fibra que hila una banda de
filamentos de fibra que se deben mantener separados durante el
recorrido.
La figura 1 es una vista lateral de una máquina
de posicionamiento de fibra de la invención;
La figura 2 es una vista en perspectiva del
antebrazo, de la muñeca y del cabezal de hilado de la fibra de la
máquina de hilado de cintas mostrada en la figura 1;
La figura 3 es una vista fantasma en perspectiva
del antebrazo, de la muñeca y del cabezal de hilado de la fibra de
la máquina de posicionamiento de fibra de la figura 1 que muestra la
ruta de la banda de fibra;
La figura 4 es una vista lateral del antebrazo,
de la muñeca y del cabezal de hilado de la fibra de la máquina de
posicionamiento de fibra de la figura 1;
La figura 5 es una sección tomada
substancialmente a lo largo de la línea 5-5 de la
figura 4 que mira en la dirección de las flechas.
Las figuras 6 y 6A son secciones similares a la
figura 5 pero muestran el alojamiento del cabeceo en diversos
ángulos de guiñada;
La figura 7 es una sección tomada
substancialmente a lo largo de la línea 7-7 de la
figura 4 que mira en la dirección de las flechas.
Las figuras 8 y 8A son secciones similares a la
figura 7 pero muestran el soporte del cabezal y los soportes del
rodillo posterior en diversos ángulos de balanceo; y
La figura 9 es una sección tomada
substancialmente a lo largo de la línea 9-9 de la
figura 4 que mira en la dirección de las flechas.
Refiriéndose ahora a la figura 1, una máquina 10
de posicionamiento de la fibra de la invención abarca un par de
raíles paralelos de carro 12 montados en una base 14, los cuales en
el caso de máquinas grandes están generalmente en el piso de la
fábrica. Un carro 16 se monta deslizablemente en los carriles 12 del
carro para un movimiento paralelo a una herramienta o forma F,
designados convencionalmente como el movimiento a lo largo de un
eje z o en una dirección z en un sistema de coordinadas cartesianas
que determina la localización con respecto a la base 14
primordialmente.
A su vez, el carro 16 lleva un par de carriles
de deslizamiento paralelo transversal 18 sobre los cuales hay
montado un carro transversal 20 para movimiento de acercamiento y
alejamiento de la herramienta o forma T, convencionalmente
denominado movimiento a lo largo de un eje x o en una dirección de x
en el sistema de coordinadas cartesianas. El carro transversal 20
lleva un portabobinas 22 y un antebrazo 24 de tipo inclinable. El
antebrazo 24 va acoplado pivotalmente al carro transversal 20 por un
pivote 21 en un extremo de modo que el extremo libre del antebrazo
24 se mueve verticalmente en relación al carro transversal 20, el
movimiento vertical convencionalmente denominado movimiento a lo
largo de un eje y o en una dirección y en el sistema de coordinadas
cartesianas. El carro 16, el carro transversal 20 y el antebrazo 24
proporcionan una localización global general de la posición del
extremo del antebrazo 24. Se pueden utilizar otros sistemas de
posicionamiento globales por ejemplo carros x, y, z donde
típicamente el antebrazo 24 va acoplado a un carro y o a un carro
z.
Un tipo de banda de la fibra del cabezal 26 de
hilado de la fibra va acoplado al extremo del antebrazo 24 por una
"muñeca" 28 que generalmente proporciona orientación del
cabezal 26 de hilado de la fibra con respecto al extremo del
antebrazo 24. La muñeca 28 proporciona tres grados de libertad para
el cabezal 26 de hilado de la fibra proporcionando los movimientos
de guiñada, cabeceo y balanceo del cabezal 26 de hilado de la fibra
con respecto al extremo del antebrazo 24. Según lo indicado en la
introducción, el sistema de envío de la fibra de la máquina 10
asociado con la muñeca proporciona una alta destreza que tuerce la
banda de fibra al menos tres veces como se explica más completamente
abajo.
Refiriéndose ahora a las figuras 2 y 3, el
movimiento de guiñada (rotación sobre un eje vertical o eje y de un
segundo sistema de coordinadas cartesianas de orientación que
determina la orientación con respecto al extremo del antebrazo 24
primordialmente) del cabezal 26 de hilado de la fibra es
proporcionado por un soporte 30 de la guiñada que comprende una
camisa 32 de guiñada que rota dentro de un alojamiento de la guiñada
anular hueco 34 acoplado al extremo del antebrazo 24. El soporte 30
de la guiñada tiene un yugo 36 de la guiñada en la parte superior
de la camisa 32 de la guiñada.
El movimiento del cabeceo (rotación sobre un eje
horizontal lateral o eje z del sistema de coordenadas cartesianas
de orientación) del cabezal de hilado de la fibra 26 es
proporcionado por un alojamiento del cabeceo 38 acoplado
pivotalmente al yugo 36 de la guiñada por un yugo 40 del alojamiento
del cabeceo que está asegurado al alojamiento 38 del cabeceo. El
yugo 36 de la guiñada y el yugo 40 del alojamiento del cabeceo
giratorio están interconectados pivotalmente por el pivote 41.
El movimiento de balanceo (rotación sobre un eje
horizontal longitudinal o x del sistema de coordenadas cartesianas
de orientación) del cabezal 26 de hilado de la fibra es
proporcionado por un soporte 42 del cabezal que comprende una
camisa 44 del cabezal que rota en el alojamiento 38 del cabeceo. El
movimiento de balanceo del cabezal 26 de hilado de la fibra es
realzado por un soporte 45 del rodillo posterior que también gira
en el alojamiento 38 del cabeceo según lo explicado abajo. La
rotación del soporte 45 del rodillo posterior en el alojamiento 38
del cabeceo se coordina con la rotación del cabezal 26 de hilado de
la fibra en el alojamiento 38 del cabeceo según lo explicado
abajo.
abajo.
El cabezal 26 de hilado de la fibra lleva un
rodillo 46 de compactación que hila varios filamentos T de banda de
fibra FB que originan del portabobinas 22 hacia la herramienta o
forma F. Durante la operación normal, el rodillo 46 de compactación
se mueve con seis grados de libertad para envolver la banda de fibra
FB contra la herramienta o forma F. El rodillo 46 de compactación
se mueve en las direcciones x, y y z en un primer sistema de
coordenadas cartesiano primordialmente de localización con respecto
a la base 14 junto con el carro 16, el carro transversal 20 y el
antebrazo 24. El rodillo 46 de compactación también guiña, balancea
y cabecea, es decir, pivota sobre los ejes de x, y y z en un segundo
sistema de coordenadas cartesiano primordialmente de orientación
con respecto al extremo del antebrazo 24 aunque exista cierta
relocalización inevitablemente.
La estructura y la operación de un portabobinas
es bien conocida. Por ejemplo, consúltese la patente EE.UU.
4.872.619 discutida anteriormente. Por lo tanto, el portabobinas 22
no necesita ser descrito detalladamente. Sea suficiente decir que
el portabobinas 22 produce la banda de fibra FB que se muestra
detalladamente en la figura 9. Refiriéndonos momentáneamente a la
figura 9, la banda de fibra FB comprende una serie de filamentos de
fibra T paralelos, individuales (por ejemplo, filamentos de fibra de
carbono preimpregnada o de otros materiales preimpregnados)
colocados con cierta separación.
Refiriéndonos ahora a las figuras 1, 2, 3 y 4,
se proporcionan varios rodillos entre el cabezal 26 de hilado de la
fibra y el portabobinas 22 de modo que los filamentos pegajosas T de
la banda de fibra FB no toquen unos a otros cuando la banda de
fibra FB se tuerce y gira entre el portabobinas 22 y el cabezal 26
de hilado de la fibra. Los rodillos son preferiblemente del tipo
descrito en la patente 4.877.193 de los EE.UU. y pueden incluir las
guías propuestas en la patente 5.273.614 de los EE.UU. Sin embargo,
cualquier tipo conveniente de rodillo puede ser utilizado.
Comenzando en el portabobinas 22 (figura 1), los
varios filamentos T de la banda de fibra FB de varios tambores del
portabobinas 22 pasan sobre un rodillo fijo de redirección 48 del
portabobinas. Del rodillo de redirección 48, los filamentos T de la
banda de fibra FB proceden abajo a través de una porción hueca del
antebrazo 24 al rodillo de redirección 50 (figura 3) el cual está
ubicado colinealmente y situado entre los cojinetes del pivote del
antebrazo inclinable 24. Los filamentos T de la banda de fibra FB
pasan bajo el rodillo de redirección 50 y proceden por debajo del
antebrazo inclinable a su extremo libre donde los filamentos T
pasan bajo un rodillo de redirección fijo en el eje de guiñada 51.
El rodillo de redirección 51 vuelve a dirigir los filamentos T de
la banda de fibra FB a través del alojamiento
de la guiñada 34 en una dirección vertical o Y. Todos los rodillos de redirección 48, 50 y 51 giran sobre ejes paralelos al eje Z en el primer sistema cartesiano que determina el posicionamiento global del extremo del antebrazo 24.
de la guiñada 34 en una dirección vertical o Y. Todos los rodillos de redirección 48, 50 y 51 giran sobre ejes paralelos al eje Z en el primer sistema cartesiano que determina el posicionamiento global del extremo del antebrazo 24.
Las distancias entre los ejes de los rodillos 48
y 50 y entre los ejes de los rodillos 50 y 51 siguen permaneciendo
preferiblemente constantes. La asociación del sistema de envío de la
fibra con la muñeca 28 comienza en el antebrazo fijo o el rodillo
de redirección 51 del eje de guiñada; (figuras 3 y 4).
Desde el rodillo de redirección 51del eje de
guiñada, los filamentos T de la banda de fibra FB proceden a
continuación hacia arriba y se enrollan en el rodillo de redirección
del eje de cabeceo 52 que gira sobre cojinetes llevados por el yugo
36 del soporte de guiñada para rotación sobre un eje vertical de
guiñada en el segundo sistema de coordenadas cartesianas de
orientación que determina la orientación del cabezal 26 con
respecto al extremo del antebrazo 24. La primera torcedura de la
banda de fibra FB ocurre entre el rodillo de redirección 51 y el
rodillo de redirección 52 del eje de cabeceo. A modo de ejemplo, en
una máquina conocida, el yugo 36 del soporte de guiñada puede girar
tanto como más o menos 95 grados mientras mantiene la separación de
los filamentos T en la banda de fibra FB. La figura 5 no demuestra
ninguna torcedura de guiñada en el eje de guiñada mientras que las
figuras 6 y 6A muestran torceduras de guiñada positivas y negativas
respectivamente.
Desde el rodillo de redirección del eje de
cabeceo 52, la banda de fibra FB continúa después hacia atrás hacia
el rodillo de redirección 54 accionado por motor servo, en el
extremo posterior del alojamiento del cabeceo 38 (figuras 3 y 4).
El rodillo de redirección 54 accionado por motor servo rota en
cojinetes llevados por el soporte 45 del rodillo posterior. La
banda de fibra FB pasa alrededor del rodillo de redirección 54
accionado por motor servo y después procede hacia adelante al menos
un rodillo de redirección intermedio. Sin embargo, hay
preferiblemente dos rodillos de redirección intermedios 56 y 57
llevados por el soporte del cabezal 44 y rotando en los cojinetes
llevados por el alojamiento 38 del cabeceo. Cada uno de los rodillos
56 y 57 de redirección tiene un tamaño para acomodar la mitad del
número total de filamentos T comprendidos en la banda FB de
filamento y está situado a aproximadamente una distancia igual del
rodillo de redirección 54. Los rodillos de redirección 56 y 57 se
compensan verticalmente a partir uno del otro, aproximadamente
equidistantes del centro de balanceo y giran juntos. Los filamentos
T de la banda FB de filamentos se dividen de modo que los
filamentos pares Te se dirigen a la parte superior del rodillo de
redirección 56 superior y los filamentos impares To al rodillo de
redirección 57 inferior. El rodillo de redirección con motor servo
54, siendo rotativo en el soporte 45 del rodillo posterior, gira en
un eje que gira sobre un eje de balanceo con respecto al
alojamiento 38 del cabeceo en un plano imaginario perpendicular al
eje de balanceo mientras los rodillos de redirección intermedios 56
y 57, al ser rotativos con el soporte del cabezal 44, pivotan en
ejes paralelos respectivos que giran alrededor de un segundo eje de
balanceo en un segundo plano imaginario perpendicular al segundo
eje de balanceo con respecto al alojamiento 38 del cabeceo. Los ejes
primero y segundo de balanceo coinciden preferiblemente con el eje
longitudinal de alojamiento del cabeceo 38 pero pueden ser
paralelos al alojamiento y/o entre ellos. El rodillo de redirección
del eje de cabeceo 52 gira en un eje que está fijo siempre en un
plano imaginario perpendicular a los ejes de balanceo primero y
segundo. Esta disposición proporciona la segunda y la tercera
torcedura de banda de fibra FB y realza la capacidad de balanceo del
cabezal de hilado de la fibra 26 en el alojamiento 38 del cabeceo
proporcionando dos torceduras es decir, las segundas y las terceras
torceduras de la banda de fibra FB entre el rodillo de redirección
52 el eje de cabeceo y los rodillos de redirección intermedios 56 y
57.
La segunda torcedura que ocurre entre el rodillo
de redirección del eje de cabeceo 52 y el rodillo de redirección
con motor servo 54 proporciona un primer componente de la
"torcedura total del balanceo" de la banda de fibra FB con el
servo que controla la rotación del soporte 45 del rodillo posterior
programado preferiblemente para proporcionar cerca del 35% de la
torcedura total del balanceo. La tercera torcedura que ocurre entre
el rodillo de redirección con motor servo 54 y los rodillos de
redirección 56 y 57 del cabezal intermedio proporciona el segundo
componente de la torcedura total del balanceo o los cerca del 65% de
la torcedura total del balanceo. A modo de ejemplo, en la máquina
conocida referida anteriormente, la disposición
35-65 que divide la torcedura del balanceo en dos
componentes permite el cabezal 26 de hilado de la fibra rodar tanto
como más o menos 155 grados con respecto al alojamiento 38 del
cabeceo mientras que mantiene la separación de los filamentos T en
la banda de fibra FB.
La figura 7 no muestra ninguna torcedura del
balanceo mientras que la figura 8 muestra una primera torcedura
positiva del balanceo entre el rodillo de redirección del eje de
cabeceo 52 y el rodillo de redirección con motor servo 54 y una
segunda torcedura positiva del balanceo entre el rodillo de
redirección con motor servo 54 y el cabezal del rodillo de
redirección 56. La figura 8A muestra las dos torceduras de balanceo
en la dirección negativa.
Los filamentos Te pares de la banda de fibra FB
proceden hacia abajo y hacia adelante del rodillo de redirección 56
a un rodillo de redirección 58 del cabezal superior y los filamentos
impares To proceden hacia abajo y hacia adelante del rodillo de
redirección 57 a un rodillo de redirección 60 del cabezal inferior
(cuadros 3 y 4). El uso de dos rodillos de redirección intermedios
56 y 57 en lugar de uno acomoda bandas más anchas de fibra mientras
se reduce la distancia requerida entre los rodillos de redirección
intermedios y los rodillos de redirección del cabezal 58 y 60.
En la máquina de hilado de fibra 10 descrita
arriba, la banda de fibra FB se envuelve alrededor del rodillo de
redirección con motor servo 54 y cambia a la dirección contraria.
Esta es la disposición preferida porque reduce la longitud del
alojamiento del cabeceo 38. Sin embargo, es posible disponer el
rodillo de redirección del eje de cabeceo 52 y el rodillo de
redirección 56 del cabezal intermedio longitudinalmente con el
rodillo de redirección con motor servo 54 situado a mitad del
camino entre los rodillos 52 y los rodillos de redirección 56 y
57.
La máquina de hilado de fibra 10 descrita
anteriormente utiliza una sola torcedura de banda de fibra FB para
la torcedura total de guiñada entre el rodillo de redirección del
eje de guiñada 51 y el rodillo de redirección del eje de cabeceo
52. Sin embargo, es también posible dividir la torcedura total de
guiñada en dos componentes proporcionando otro rodillo que gire en
un eje que gira con respecto al alojamiento 34 del eje de guiñada.
Una torcedura tan múltiple de guiñada aumenta la capacidad de
guiñada de la banda de fibra FB mientras mantiene la separación de
los filamentos T si es necesario más desvío para cumplir los
requisitos de destreza de una máquina de hilado de fibra. La
torcedura múltiple de guiñada se puede utilizar entonces
conjuntamente con una sola torcedura del balanceo o torcedura
múltiple del rodillo de la banda de fibra FB descrita
anteriormente. En cualquier caso, la separación de los filamentos T
de la banda de fibra FB se mantiene fácilmente para los cambios del
cabeceo porque la banda de fibra FB no se tuerce como consecuencia
de un cambio del cabeceo. Por lo tanto, no hay ninguna necesidad de
cambios múltiples del cabeceo.
Claims (9)
1. Una máquina de posicionamiento de fibra que
tiene un portabobinas (22) que aplica una banda de fibra a un
miembro prensador (46) que aplica la banda de fibra a una
herramienta o forma, siendo el miembro prensador parte de un
cabezal (26) acoplado al portabobinas de la máquina mediante una
muñeca (28) que proporciona el movimiento sobre los ejes de
guiñada, cabeceo y de balanceo relativos al portabobinas, la banda
de fibra siendo suministrada por un sistema de suministro de banda
de fibra asociado a la muñeca (28) y que es caracterizado
por una capacidad de torcer la banda de fibra en dos etapas sobre el
eje de guiñada o el eje de balanceo.
2. La máquina de posicionamiento de fibra de la
reivindicación 1 en donde el cabezal (26) comprende un alojamiento
(38),
un segundo miembro (44) para recibir la banda de
fibra del portabobinas y entregar la banda de fibra al miembro del
prensador, el segundo miembro estando montado rotativamente al
alojamiento para rotación sobre un eje longitudinal, y
medios para torcer la banda de fibra en una
dirección longitudinal de la banda de fibra en las etapas que
comprenden un rodillo de redirección primero, segundo y tercero (52,
54 y 56/57) para cambiar la dirección y la orientación de la banda
de fibra según la banda de fibra viaja del portabobinas al miembro
prensador,
siendo el primer, el segundo y el tercer rodillo
de redirección rotativos sobre sus primer, segundo y tercer ejes
respectivos situados en al menos dos planos paralelos que son
perpendiculares al eje longitudinal del segundo miembro,
el primer eje siendo fijo con respecto al
alojamiento (38),
el segundo eje siendo rotativo con respecto al
alojamiento (38) y con respecto al segundo miembro (44), y
el tercer eje que es fijo con respecto al
segundo miembro.
3. La máquina de posicionamiento de fibra de la
reivindicación 2 en donde el tercer rodillo de redirección está
dividido en dos rodillos divididos en paralelo (56 y 57) y el tercer
eje está dividido en dos ejes paralelos para los respectivos
rodillos divididos paralelos del tercer rodillo.
4. La máquina de posicionamiento de fibra de la
reivindicación 2 en donde el alojamiento (38) se inclina en una
camisa (32) que gira en un segundo alojamiento (34), en donde el
primer rodillo de redirección (52) está en un extremo del segundo
alojamiento (34), y en donde la máquina de hilado de fibra incluye
un cuarto rodillo de redirección (51) en un extremo contrario del
segundo alojamiento para torcer la banda de fibra entre el cuarto
rodillo de redirección y el primer rodillo de redirección.
5. La máquina de posicionamiento de fibra de la
reivindicación 2 en donde los ejes primero, segundo y tercero están
situados en tres planos paralelos.
6. La máquina de posicionamiento de fibra de la
reivindicación 2 en donde el segundo eje está separado
longitudinalmente del primer eje y del tercer eje en una misma
dirección.
7. La máquina de posicionamiento de fibra según
lo definido en la reivindicación 2 en donde el segundo eje del
segundo rodillo de redirección gira menos que el tercer eje del
tercero rodillo de redirección.
8. La máquina de posicionamiento de fibra según
lo definido en la reivindicación 2 en donde el miembro del prensador
(46) es parte de un cabezal de hilado de fibra (26) montado
rotativamente en el alojamiento (38) vía el segundo miembro (44)
que es una camisa que gira en el alojamiento (38).
9. La máquina de posicionamiento de fibra según
lo definido en la reivindicación 8 caracterizada por un
antebrazo que tiene un extremo que se mueve con tres grados de
libertad, y en donde el cabezal de hilado de la fibra (26) va
acoplado al extremo del antebrazo por una muñeca que orienta el
cabezal con tres grados de libertad con respecto al extremo del
antebrazo y en donde el segundo rodillo de redirección (54) es un
rodillo de redirección con motor servo, estando la rotación del
rodillo de redirección con motor servo (54) coordinada con la
rotación del tercer rodillo de redirección (56/57).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/120,722 US7353853B2 (en) | 2005-05-03 | 2005-05-03 | Fiber placement machine |
| US120722 | 2005-05-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2319810T3 true ES2319810T3 (es) | 2009-05-12 |
Family
ID=36587159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES06008657T Active ES2319810T3 (es) | 2005-05-03 | 2006-04-26 | Maquina de posicionamiento de fibras. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7353853B2 (es) |
| EP (1) | EP1719610B1 (es) |
| JP (1) | JP4935974B2 (es) |
| AT (1) | ATE412508T1 (es) |
| DE (1) | DE602006003369D1 (es) |
| ES (1) | ES2319810T3 (es) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7703495B2 (en) * | 2005-08-25 | 2010-04-27 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Compact fiber placement apparatus and method of making and using same |
| US7516944B2 (en) * | 2006-04-18 | 2009-04-14 | Cincinnati Machine, Llc | Swiveling and tilting roller axis for web guiding in a fiber placement machine |
| US8028736B2 (en) * | 2006-08-25 | 2011-10-04 | Ocv Intellectual Capital, Llc | System for forming reinforcement layers having cross-directionally oriented fibers |
| US20100200168A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Fiber delivery apparatus and system having a creel and fiber placement head sans fiber redirect |
| US20110117231A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-19 | General Electric Company | Fiber placement system and method with inline infusion and cooling |
| US8954180B2 (en) | 2010-08-06 | 2015-02-10 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Manufacturing process and apparatus having an interchangeable machine tool head with integrated control |
| US8534338B2 (en) | 2010-10-15 | 2013-09-17 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Fiber delivery apparatus and system having a creel and fiber placement head with polar axis of rotation |
| US8613302B2 (en) | 2011-03-02 | 2013-12-24 | Fives Machining Systems, Inc. | Reversing fiber placement head |
| DE102011001835A1 (de) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bandes |
| US8903311B1 (en) | 2011-08-16 | 2014-12-02 | 5Me Ip, Llc | Method of signal transmission using fiber composite sandwich panel |
| US8684720B2 (en) * | 2011-12-05 | 2014-04-01 | Fives Machining Systems, Inc. | Fiber delivery system for composite part manufacture |
| DE102014110909A1 (de) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Faserlegevorrichtung |
| US9545759B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-01-17 | CGTech | Automated fiber placement with course trajectory compensation |
| US10059067B2 (en) * | 2016-01-18 | 2018-08-28 | Fives Machining Systems, Inc. | Small 4-axis fiber placement machine |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4068536A (en) * | 1976-12-23 | 1978-01-17 | Cincinnati Milacron Inc. | Manipulator |
| US5022952A (en) * | 1985-12-13 | 1991-06-11 | Cincinnati Milacron Inc. | Fiber placement machine |
| US4907754A (en) * | 1985-12-13 | 1990-03-13 | Cincinnati Milacron Inc. | Fiber placement machine |
| DE68909351T2 (de) * | 1988-08-25 | 1994-01-13 | Cincinnati Milacron Inc | Auflegevorrichtung für Fasern. |
| US4872619A (en) * | 1988-11-02 | 1989-10-10 | Cincinnati Milacron Inc. | Serco driven redirect roller apparatus for fiber placement machine |
| US4877193A (en) * | 1988-08-25 | 1989-10-31 | Cincinnati Milacron Inc. | Redirect roller apparatus for fiber placement machine |
| US4869774A (en) * | 1988-09-26 | 1989-09-26 | Cincinnati Milacron Inc. | Compliant presser member for fiber placement machine |
| US4943338A (en) * | 1988-09-26 | 1990-07-24 | Cincinnati Milacron Inc. | Multi-tow fiber placement machine with full band width clamp, cut, and restart capability |
| US5110395A (en) * | 1989-12-04 | 1992-05-05 | Cincinnati Milacron Inc. | Fiber placement head |
| US5239457A (en) * | 1990-07-16 | 1993-08-24 | Cincinnati Milacron Inc. | Redirect roller control for fiber placement machine |
| JP2998903B2 (ja) * | 1990-11-14 | 2000-01-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| CA2057201C (en) * | 1990-12-19 | 1998-05-19 | Vernon M. Benson | Multiple axes fiber placement machine |
| CA2057222C (en) * | 1990-12-19 | 1998-05-19 | Keith G. Shupe | Fiber placement delivery system |
| US5273614A (en) * | 1991-09-23 | 1993-12-28 | Cincinnati Milacron Inc. | Tow guide for redirect rollers in a fiber placement machine |
| US5454897A (en) * | 1994-05-02 | 1995-10-03 | Cincinnati Milacron Inc. | Presser member for fiber laying machine |
| US6003400A (en) * | 1998-05-16 | 1999-12-21 | Jason W. Rauchfuss | Robotic wrist mechanism |
| US6994324B2 (en) * | 2003-05-02 | 2006-02-07 | Alliant Techsystems Inc. | Fiber redirect system, multi-axis robotic wrist and fiber placement apparatus incorporating same and related methods |
| WO2005105415A2 (en) | 2004-04-21 | 2005-11-10 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Forming a composite structure by filament placement on a tool surface of a tablet |
-
2005
- 2005-05-03 US US11/120,722 patent/US7353853B2/en active Active
-
2006
- 2006-04-26 ES ES06008657T patent/ES2319810T3/es active Active
- 2006-04-26 EP EP06008657A patent/EP1719610B1/en active Active
- 2006-04-26 AT AT06008657T patent/ATE412508T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-04-26 DE DE602006003369T patent/DE602006003369D1/de active Active
- 2006-05-08 JP JP2006129245A patent/JP4935974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7353853B2 (en) | 2008-04-08 |
| JP4935974B2 (ja) | 2012-05-23 |
| JP2006312809A (ja) | 2006-11-16 |
| US20060249256A1 (en) | 2006-11-09 |
| ATE412508T1 (de) | 2008-11-15 |
| EP1719610A1 (en) | 2006-11-08 |
| DE602006003369D1 (de) | 2008-12-11 |
| EP1719610B1 (en) | 2008-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2319810T3 (es) | Maquina de posicionamiento de fibras. | |
| ES2406261T3 (es) | Célula de colocación de fibra de base robótica con cabezal de dispensación y fileta estacionarios | |
| JP6378527B2 (ja) | タイヤ挟持装置とそれを備えた自動車搬送装置 | |
| EP0694492B1 (en) | Apparatus and method for non-contact active tensioning and steering of moving webs | |
| US5765444A (en) | Dual end effector, multiple link robot arm system with corner reacharound and extended reach capabilities | |
| ES2413630T3 (es) | Máquina para realizar el conformado de piezas cilíndricas de materiales compuestos | |
| ES2430395T3 (es) | Un muñón robotizado de ejes múltiples y aparato de colocación de fibra que incorpora el mismo y método relacionado | |
| CN101890711B (zh) | 机器人系统 | |
| JP5195745B2 (ja) | 基板搬送ロボット | |
| KR102386346B1 (ko) | 동등하지 않은 링크 길이를 가진 아암을 구비한 로봇 | |
| ES2214349T3 (es) | Tensor de posicion controlada. | |
| ES2283703T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para la manipulacion e cortes a medida , especialmente cupones. | |
| US20170038189A1 (en) | Scara structured coordinate measuring machine with belt drive guided probe head | |
| JP2002531354A (ja) | 架空荷重キャリヤを備えたコンベア・システム | |
| CA1237158A (en) | Gripper having gripper arms supported in a rotatable sliding guide | |
| ES2204564T3 (es) | Aguja para un sistema de transporte, en particular un transportador sobre rodillos. | |
| US7516944B2 (en) | Swiveling and tilting roller axis for web guiding in a fiber placement machine | |
| ES2312204T3 (es) | Maquina de tendido de una catenaria electrica. | |
| JP3160362B2 (ja) | 搬送装置 | |
| JP7400769B2 (ja) | 移載装置 | |
| JPH04348895A (ja) | ワーク搬送用多関節型ロボット | |
| JPH09193054A (ja) | 搬送装置 | |
| US11745952B1 (en) | Multi-sectioned boom conveyor assembly having hinged telescoping boom section | |
| JP2003089088A (ja) | 搬送装置 | |
| WO2019207998A1 (ja) | 搬送仕分け装置 |