ES2331825B1 - Perfeccionamientos en cabezales de aplicacion de cintas de fibra. - Google Patents
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Abstract
Perfeccionamientos en cabezales de aplicación de
cintas de fibra, para la aplicación de cintas de fibra (4) que se
suministran con un papel (5) de soporte y protección, realizándose
el suministro de la cinta de fibra (4) a aplicar, con separación
del papel (5) de protección inmediatamente en la salida de la
bobina (1) de alimentación, de forma que la cinta de fibra (4)
circula ella sola por el cabezal, transcurriendo por módulos de
arrastre (10) formados por cintas de oruga, con paso por un módulo
(20) de corte longitudinal y por un sistema de corte diferencial
(12), así como por un módulo de separación de desechos (22), en el
recorrido hacia la zona de aplicación.
Description
Perfeccionamientos en cabezales de aplicación de
cintas de fibra.
La presente invención está relacionada con la
formación de piezas mediante cintas de fibras sintéticas, como
fibra de vidrio o fibra de carbono, proponiendo un cabezal para la
aplicación de las mencionadas cintas, en el cual se han previsto
unos perfeccionamientos que permiten el desarrollo de la actividad
funcional de una manera más
ventajosa.
ventajosa.
En los últimos años es constante la preocupación
por el grado de productividad de los procesos industriales, lo
cual viene traduciéndose en la búsqueda de sistemas más
productivos, fiables y automáticos, en todo tipo de industrias.
Los sistemas de formación de piezas con fibras
sintéticas, como es ya habitual en la industria aeronáutica y otras
semejantes, tienen en general gran cantidad de eventos que
requieren la parada de la máquina a lo largo del proceso de
aplicación de las fibras, como en los cambios de
tacón-rodillo compactador, cortes a 0º,
determinadas geometrías de los cortes, etc.
Algunos de los efectos negativos de dichas
paradas se pueden minimizar mediante estrategias como el uso de
cortes más sencillos, solape de unas operaciones con otras, etc.,
lo cual no deja sin embargo de significar pequeñas mejoras a nivel
cuantitativo, pero no a nivel cualitativo, ya que se mantienen
invariables los conceptos principales del proceso de encintado.
Por otro lado, en los procesos de aplicación de
cintas de fibra, las cintas se suministran con un papel soporte que
va pegado a ellas y sobre el cual se mantiene la cinta hasta la
proximidad del punto de aplicación, que es donde se separa el papel
de la cinta, para ser recogido el papel en un rebobinado, mientras
la cinta de fibra va a la zona de aplicación.
Dicho viaje de las cintas unidas al papel
soporte correspondiente, hasta prácticamente la zona de
aplicación, supone un inconveniente para efectuar los recortes que
sean necesarios en la cinta, ya que los cortes se tiene que
realizar solo sobre el material de fibra de la cinta, respetando el
papel soporte, lo cual exige una reducción de la velocidad de
circulación de la cinta, o su completa detención, durante la
realización de los cortes, y para dichos cortes no se pueden
utilizar los sistemas de corte rotativo que se conocen en
aplicaciones de tiras de fibra de poca anchura que se suministran
sin papel soporte, como en el caso de la Patente ES 2212878 del
mismo titular que la presente invención, por la falta de precisión
de estos sistemas para cortar el material de fibra respetando el
papel soporte.
Otro inconveniente de los sistemas conocidos de
aplicación de cintas de fibra, es que para retirar los recortes
sobrantes del material de fibra que resultan de los cortes, el
cabezal de aplicación se tiene que desplazar hasta un recogedor en
el que se depositan los recortes mencionados, lo cual supone
tiempos muertos en el proceso de aplicación que reducen la
producción.
De acuerdo con la invención se proponen unos
perfeccionamientos en la realización constructiva y funcional de
los cabezales de aplicación de las cintas de fibra, de tal modo que
se logra un sistema que mejora la eficiencia del proceso de
aplicación de las cintas, minimizando los eventos causantes de
reducción de la productividad de dicho proceso.
Según la invención, el suministro de las cintas
a aplicar se realiza desde un conjunto que comprende un
desbobinador de la cinta de fibra asociada al papel soporte, y un
rebobinador en el que se recoge el papel soporte inmediatamente a
la salida del desbobinador, de modo que la cinta de fibra se separa
del papel soporte justo en la salida del conjunto de suministro,
transcurriendo en todo el recorrido por el cabezal la cinta de
fibra sola, sin el papel soporte.
En la circulación por el cabezal la cinta de
fibra pasa por un balancín que controla la tensión, transcurriendo
por unos módulos de arrastre que se hallan formados por cintas
orugas, las cuales disponen de un accionamiento motriz de velocidad
programada y que queda en giro libre cuando el desplazamiento de la
cinta de fibra supera la velocidad programada.
En el recorrido por el cabezal la cinta de fibra
pasa además por un módulo de corte longitudinal, y por un sistema
de corte diferencial, actuando el primero mediante cuchillas
accionadas por ultrasonidos, para realizar los cortes
longitudinales que sea necesario realizar en la cinta; mientras que
el sistema de corte diferencial consta de dos unidades de corte
rotativo, cada una de las cuales se halla formada por un rodillo en
el que van incorporadas una serie de cuchillas que salen
radialmente en la periferia, yendo cada cuchilla dispuesta en un
soporte giratorio que permite la orientación de la cuchilla,
mientras que los soportes de las diferentes cuchillas van
dispuestos en el rodillo portante según un montaje giratorio
independiente, sincronizados con el desplazamiento de la cinta de
fibra.
\newpage
Las cuchillas de las mencionadas unidades del
sistema de corte diferencial, son de un borde frontal arqueado y
actúan en combinación con sufrideras en forma de rodillos
acanalados, lo cual permite realizar cortes transversales e
inclinados manteniendo constante la profundidad de la incisión en
la realización de los cortes.
Las cuchillas de las dos unidades del sistema de
corte diferencial se hallan además dispuestas según una
distribución relativa al trebolillo entre unas y otras, de forma
que mediante las dos unidades se realizan cortes parciales que se
solapan entre sí, permitiendo determinar líneas de corte continuas
sobre las cintas de fibra, y mediante combinación de la orientación
de las cuchillas con el movimiento giratorio individual de cada
una de ellas sobre el rodillo portante, se pueden realizar líneas
de corte en dirección transversal o inclinada.
Después de la zona de corte, en relación con el
recorrido de la cinta de fibra se dispone además un módulo de
separación de desechos, formado por un cajón recogedor y un rodillo
provisto con pestañas susceptibles de situarse de manera
sobresaliente o retraída respecto de una posición radial, mediante
las cuales se determina la desviación de los trozos sobrantes de
la cinta de fibra, hacia el cajón recogedor, lográndose así la
retirada de dichos trozos sobrantes en la propia circulación de la
cinta de fibra hacia la zona de aplicación, sin tener que alterar
el desplazamiento de la cinta y por consiguiente la producción del
encintado de aplicación.
Por todo ello, los perfeccionamientos de la
invención resultan de unas características ciertamente ventajosas,
adquiriendo su implementación en los cabezales de aplicación de
cintas de fibra vida propia y carácter preferente respecto de los
cabezales convencionales de la misma función.
La figura 1 muestra en perspectiva un cabezal de
aplicación de cintas de fibra, según la invención.
La figura 2 es una vista frontal de dicho
cabezal de la figura anterior.
La figura 3 es un esquema del conjunto
suministrador de la cinta a aplicar, según la invención.
Las figuras 4 y 5 son dos detalles de la salida
de la cinta de fibra desde el conjunto suministrador con el
balancín de tensión en dos respectivas posiciones diferentes.
La figura 6 es un esquema de la conducción de la
cinta de fibra hacia la zona de aplicación.
La figura 7 es un detalle de la zona en la que
se encuentra el módulo de corte longitudinal en el cabezal
aplicador.
La figura 8 es una perspectiva del conjunto de
soporte y accionamiento de una cuchilla del sistema de corte
diferencial, según la invención.
La figura 9 es una perspectiva del sistema de
accionamiento de las coronas del conjunto de la figura
anterior.
La figura 10 es una perspectiva ampliada del
conjunto de una unidad del corte rotativo, según la invención.
La figura 11 es una perspectiva del módulo de
separación de desechos en el cabezal aplicador de cintas de fibra,
según la invención.
La figura 12 es una vista lateral del módulo de
separación de desechos.
La figura 13 representa un ejemplo de corte
transversal en tramos inclinados, con el corte diferencial de
cuchillas orientables según la invención.
La figura 14 es un ejemplo de la forma que
resultaría el corte de la figura anterior con cuchillas no
orientables.
El objeto de la invención se refiere a unas
particularidades que se incluyen en la realización estructural de
los cabezales de aplicación de cintas de fibras sintéticas para
formar piezas de estos materiales, de manera que con estas
particularidades se obtienen unas cualidades ventajosas de
productividad y flexibilidad en el proceso funcional de la
aplicación de las mencionadas cintas de fibra.
Según la invención, en un cabezal aplicador de
cintas de fibra (figuras 1 y 2), la cinta a aplicar se suministra
desde una bobina de alimentación (1), transcurriendo en un
recorrido por el cabezal hasta una zona en donde un rodillo
compactador (2) la presiona sobre la superficie de aplicación.
La bobina (1) suministradora de la cinta se
incorpora en un eje desbobinador (3), saliendo la cinta (4) de
material de fibra acompañada del correspondiente papel (5) de
soporte y protección con el que va enrollada en la bobina (1), de
forma que inmediatamente en la salida del desbobinado la cinta (4)
de material de fibra se separa del papel (5), recogiéndose éste en
una bobina (6) que va dispuesta en un eje rebobinador (7).
En el caso de que la cinta (4) de material de
fibra fuera provista con protección por las dos caras, es decir el
papel (5) por una cara y una película de plástico por la otra cara,
a un lado del paso de desbobinado de la cinta (4) iría el eje
rebobinador (7) para recoger el papel (5) y en el otro lado otro
eje rebobinador para recoger la película de
plástico.
plástico.
En la salida del desbobinado la cinta de fibra
(4) pasa por un balancín (8), el cual, según muestra el esquema de
la figura 3, realiza el control de la tensión de la cinta (4),
ejerciendo un esfuerzo sobre ella por el accionamiento de un
resorte (9) ajustado a la tensión de trabajo, pudiendo ser dicho
resorte (9) cualquier tipo de dispositivo mecánico, eléctrico,
neumático, etc., que sea capaz de dar una tensión constante.
El ajuste de la tensión de la cinta (4) puede
variarse mediante instrucciones del proceso de trabajo del cabezal
de aplicación, siendo por lo tanto dicha tensión un valor
programable, estableciéndose la consigna de velocidad del eje
desbobinador (3) mediante un sencillo control en lazo cerrado de la
posición del balancín (8), lo cual garantiza el mantenimiento de la
tensión de desbobinado de la cinta (4) en todo el intervalo de
velocidades y aceleraciones de trabajo.
A partir del desbobinado de suministro la cinta
de fibra (4) circula por lo tanto sola, sin el papel soporte (5),
siendo necesario un sistema que sea capaz de conducir dicha cinta
(4) de fibra hasta la zona de aplicación, para lo cual se dispone
el paso, como muestra el esquema de la figura 6, por unos módulos
de arrastre (10) formados por cintas de oruga actuadas por
rodillos motrices (11), los cuales giran a una velocidad
programada, pero de modo que en el momento que la cinta (4) de
fibra supera la velocidad de dichos módulos (10), el accionamiento
de los mismos no opone resistencia, moviéndose de manera libre a la
par que la cinta (4).
Para asegurar que la velocidad de accionamiento
de todos los módulos (10) sobre la cinta (4) sea la misma, la
transmisión motriz de los rodillos (11) de dichos módulos (10) es
única.
Con esta disposición el sistema puede
trabajar:
- En modo interpolado, en el cual el suministro
de la cinta de fibra (4) se hace mediante los módulos de arrastre
(10) de modo interpolado con el desplazamiento del cabezal de
aplicación, de manera que si se dan imprecisiones que hacen que se
produzca una desviación entre la cantidad de cinta (4) que se debe
suministrar y la cantidad real que se demanda por la velocidad de
la aplicación, siendo esta última mayor, los módulos de arrastre
(10) entran en funcionamiento, evitando un aumento brusco de la
tensión de la cinta (4).
- En modo de tensión controlada, en el cual los
módulos de arrastre (10) se paran y la cinta (4) es aportada según
lo solicita el avance del cabezal de aplicación, efectuándose la
aplicación según la tensión programada en el balancín (8).
El cambio de un modo a otro de funcionamiento,
es instantáneo, y se puede realizar sin necesidad de detener el
proceso de trabajo ni de disminuir la velocidad de la aplicación de
la cinta de fibra (4).
En el transcurso de la circulación por el
cabezal aplicador la cinta de fibra (4) pasa por un sistema de
corte diferencial (12), compuesto por dos unidades de corte
rotativo que actúan de manera consecutiva, estando formada cada una
de dichas unidades por una serie de cuchillas (13) que van
dispuestas en un montaje giratorio capaz de acompañar a la cinta de
fibra (4) en su desplazamiento, durante la acción de los
cortes.
Cada una de las mencionadas unidades de corte se
halla formada por un rodillo (14), en el cual van incorporadas las
cuchillas respectivas (13) de forma que sobresalen radialmente,
como se observa en la figura 10, yendo dispuesta en relación con el
conjunto de las cuchillas (13) una sufridera (15), la cual se
halla formada por correspondientes rodillos acanalados (15.1)
enfrentados a las diferentes cuchillas (13).
Cada cuchilla (13) va dispuesta (figuras 8 y 9)
en un soporte (16) en forma de piñón cónico, el cual va engranado
con dos coronas cónicas (17) enfrentadas, las cuales son actuadas
de manera independiente por sendos motores (17.1), a través de
respectivos piñones de transmisión (17.2), como se observa en la
figura 9, de modo que actuando con un movimiento de giro a una de
dichas coronas (17) respecto de la otra, o con movimientos de giro
diferentes a ambas coronas (17), se logra un giro controlado del
soporte (16) y por lo tanto de la cuchilla correspondiente (13),
mientras que actuando a ambas coronas (17) con un movimiento de
giro sincronizado, se produce la rotación de la cuchilla (13)
sobre el rodillo (14) de la unidad de corte.
De este modo, mediante el movimiento combinado
de las coronas (17) del montaje particular de cada cuchilla (13)
se puede determinar la orientación y el posicionamiento individual
de las diferentes cuchillas (13), para realizar tramos de corte
alineados en dirección transversal o inclinada, mientras que con el
giro sincronizado de las coronas (17) de las cuchillas (13) que
corresponda, se realizan los cortes, actuando cada cuchilla (13) en
contra del respectivo rodillo (15.1) de sufridera.
Las cuchillas (13) de ambas unidades del sistema
de corte diferencial, van dispuestas en un posicionamiento
relativo entre ellas al tresbolillo, con lo cual los cortes que
producen las cuchillas (13) de una y otra unidad se solapan en el
sentido longitudinal de dichos cortes, determinando una línea de
corte continua en los tramos de corte (18) que interese, como se
observa en la figura 13, a diferencia de los cortes parciales
alternados (19) que resultarían, como representa la figura 14, si
las cuchillas (13) no fueran orientables.
Al actuar las cuchillas (13) en contra de los
correspondientes rodillos (15.1) de sufridera, para realizar cortes
en diferentes ángulos surge la dificultad de que el encaje entre
cada cuchilla y su sufridera debe ser siempre el mismo, con
independencia del ángulo de corte, de manera que para solucionar
ese problema las cuchillas (13) se hallan previstas con el borde
frontal de corte en forma arqueada, pudiendo así encajar de manera
correspondiente con el perfil acanalado de los rodillos (15.1) de
sufridera en cualquier posición de realización de los cortes.
Mediante el corte diferencial descrito solo se
puede llegar a inclinaciones de corte del orden de 60º, ya que para
ángulos mayores se requerirían unas cuchillas (13) de mayor anchura
que el espacio disponible entre ellas para los cortes transversales
a 0º.
Por ello, en el recorrido de la cinta de fibra
(4) por el cabezal se dispone además un módulo (20) de corte
longitudinal, el cual (figura 7) consiste en dos cuchillas (21)
accionadas mediante ultrasonidos, susceptibles de desplazamiento
lateralmente a lo ancho de la zona de paso de la cinta de fibra
(4), para realizar sobre dicha cinta (4) los cortes longitudinales
que sean necesarios.
Después del paso por las zonas de corte, la
cinta de fibra (4) pasa por un módulo (22) de separación de
desechos, el cual, como se observa en las figuras 11 y 12, consta
de un cajón recogedor (23) y de un rodillo (24) provisto con
pestañas (25) que son susceptibles de posicionarse individualmente
interfiriendo en la zona de paso de la cinta de fibra (4), o en
posición retraída dejando libre el paso de la cinta (4), pudiendo
ser actuado el movimiento de dichas pestañas (25) entre las
posiciones mencionadas, por cualquier tipo de accionamiento,
neumático, eléctrico, mecánico, etc.
De este modo, mediante el posicionamiento de las
pestañas (25), de acuerdo con la programación establecida de
cortes sobre la cinta de fibra (4), se determina en el propio paso
de circulación de la cinta (4) la desviación de los trozos
sobrantes de la misma hacia el cajón recogedor (23), sin necesidad
de operaciones complementarias, y sin tener que reducir la
velocidad del proceso de aplicación.
La aplicación de la cinta de fibra (4) sobre la
superficie a formar se realiza mediante solo un rodillo compactador
(2), que ejerce la presión necesaria, determinando un sistema de
separación de terminación de la cinta (4) de aplicación con
ventajas significativas respecto del sistema tacón/rodillo
tradicional, ya que:
- Permite seleccionar los destinos (desecho o
encintado) para las diferentes secciones de la cinta de fibra (4),
posibilitando realizar en continuo el encintado de aplicación de
cortes complejos sin necesidad de prepararlos previamente, ya que
se elimina el desecho y posteriormente se realiza el encintado de
aplicación.
- No requiere desechar o seleccionar la banda
completa, lo cual permite encintar cintas de fibra (4) muy cortas
sobre la superficie de aplicación, confiriendo flexibilidad incluso
con anchos de cinta grandes, así como eliminar desechos también muy
cortos, reduciendo el porcentaje de material desechado.
- Todas las operaciones se realizan en continuo
y en un solo paso, con la consiguiente ventaja de
productividad.
- No se hace uso del papel soporte (5) en la
transferencia de la cinta de fibra (4) hasta la aplicación, con lo
cual las fluctuaciones de adherencia del material de fibra a dicho
papel (5) no afectan al encintado de aplicación.
Claims (6)
1. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, del tipo destinado para la aplicación de
cintas de fibra (4) que se suministran con un papel (5) de soporte
y protección, caracterizados porque el suministro de la
cinta de fibra (4) a aplicar se realiza por desbobinado desde una
bobina (1) de alimentación, separándose inmediatamente en la salida
del desbobinado el papel soporte (5) hacia una bobina (6) de
recogida, mientras que la cinta de fibra (4) circula ella sola por
el cabezal hasta la zona de aplicación, transcurriendo por módulos
de arrastre (10) formados por cintas oruga, con paso por un módulo
(20) de corte longitudinal y por un sistema de corte diferencial
(12), así como por un módulo de separación de desechos (22) que
elimina los restos del material sobrante en el propio paso de la
cinta de fibra (4) hacia la aplicación.
2. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizados porque los módulos de arrastre (1) constan de
unas cintas oruga que son accionadas por rodillos motrices (11) de
velocidad programada y que son de giro libre por encima de la
velocidad programada.
3. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizados porque el sistema de corte diferencial (12)
comprende dos unidades de corte rotativo, que actúan de modo
consecutivo, cada una de las cuales consta de un rodillo (14)
provisto con cuchillas (13) que son susceptibles de orientación y
posicionamiento individual para realizar cortes en dirección
transversal o inclinada, yendo las cuchillas (13) de ambas unidades
de corte rotativo en una disposición relativa entre ellas al
tresbolillo, para realizar entre unas y otras costes
longitudinalmente solapados en determinación de líneas de corte
continuas.
4. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, de acuerdo con la tercera reivindicación,
caracterizados porque cada cuchilla (13) de las unidades de
corte rotativo va dispuesta sobre un soporte (16) en forma de piñón
cónico, el cual engrana con dos coronas cónicas (17) enfrentadas,
de modo que mediante un accionamiento de giro diferente de las dos
coronas (17) se obtiene un giro de orientación de la cuchilla (13),
mientras que con el giro sincronizado de las dos coronas (17) se
produce una rotación de la cuchilla (13) sobre el rodillo portante
(14) para la realización de los cortes.
5. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, de acuerdo con las reivindicaciones tercera y
cuarta, caracterizados porque las cuchillas (13) de las
unidades de corte rotativo presentan un borde frontal de corte
arqueado, en relación con correspondientes rodillos acanalados
(15.1) de sufridera, permitiendo realizar incisiones uniformes en
cortes inclinados.
6. Perfeccionamientos en cabezales de aplicación
de cintas de fibra, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizados porque el módulo de separación de desechos
(22) consta de un rodillo (24) provisto con pestañas (25) que son
susceptibles de situarse independientemente en posición de
interferencia respecto del paso de la cinta de fibra (4), para
desviar los trozos desechables de material hacia un cajón recogedor
(23) al pasar la cinta de fibra (4) hacia la aplicación.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200702632A ES2331825B1 (es) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Perfeccionamientos en cabezales de aplicacion de cintas de fibra. |
| GB0818038.2A GB2453640B (en) | 2007-10-08 | 2008-10-02 | Fibre strip application heads |
| US12/285,400 US8038825B2 (en) | 2007-10-08 | 2008-10-03 | Fibre strip application heads |
| DE102008050090A DE102008050090B4 (de) | 2007-10-08 | 2008-10-06 | Verbesserungen bei Köpfen zur Aufbringung von Faserbändchen |
| FR0856819A FR2921858B1 (fr) | 2007-10-08 | 2008-10-08 | Tete d'application pour ruban en fibres |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200702632A ES2331825B1 (es) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Perfeccionamientos en cabezales de aplicacion de cintas de fibra. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| ES2331825A1 ES2331825A1 (es) | 2010-01-15 |
| ES2331825B1 true ES2331825B1 (es) | 2010-07-22 |
Family
ID=40019933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES200702632A Active ES2331825B1 (es) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Perfeccionamientos en cabezales de aplicacion de cintas de fibra. |
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| DE (1) | DE102008050090B4 (es) |
| ES (1) | ES2331825B1 (es) |
| FR (1) | FR2921858B1 (es) |
| GB (1) | GB2453640B (es) |
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| US4696707A (en) * | 1987-08-18 | 1987-09-29 | The Ingersoll Milling Machine Company | Composite tape placement apparatus with natural path generation means |
| US5110395A (en) * | 1989-12-04 | 1992-05-05 | Cincinnati Milacron Inc. | Fiber placement head |
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2008
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