ES2336633T3 - Doblado de paneles termoplasticos. - Google Patents
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Abstract
UN PROCESO PARA DOBLAR UN PANEL TERMOPLASTICO DE NUCLEO EN NIDO DE ABEJA REVESTIDO QUE CONSISTE EN SUJETAR UNA PORCION PLANA DEL PANEL ENTRE UNAS PLACAS SUPERIOR E INFERIOR PARA RETENER AL PANEL PARA QUE NO SE MUEVA EN UN SENTIDO PARALELO AL PLANO DE LA PORCION PLANA. UNA BANDA LINEAL DE UNA HOJA SUPERFICIAL DISPUESTA SOBRE UN LADO DEL PANEL SE CALIENTA CON UNA BARRA CALENTADORA PARA ABLANDAR LA RESINA QUE HAY EN LA HOJA SUPERFICIAL Y SEPARAR EL ADHESIVO QUE SUJETA AL HOJA SUPERFICIAL AL NUCLEO EN NIDO DE ABEJA. LA BARRA CALENTADORA SE LEVANTA SEPARANDOLA DE LA HOJA SUPERFICIAL, FORMANDO CON LA BANDA LINEAL UNA BURBUJA SEPARADA DEL NUCLEO EN NIDO DE ABEJA. UNA PATA DISTAL DEL PANEL, FUERA DE LA PORCION SUJETA, SE DOBLA ALREDEDOR DE UN YUNQUE CALENTADO A LO LARGO DE UN EJE PARALELO A LA BANDA LINEAL PARA FORMAR UNA CURVATURA CON UN RADIO INTERIOR, COINCIDIENDO LA BURBUJA CON EL RADIO INTERIOR. LA BURBUJA SE COLAPSA ALREDEDOR DEL RADIO INTERIOR Y FORMA UNA ALETA SUPERPUESTA DEL MATERIAL DE HOJA SUPERFICIAL. LA ALETA SUPERPUESTA DEL MATERIAL DE HOJA SUPERFICIAL SE PRESIONA Y PLIEGA ENTRE EL YUNQUE Y LA PATA DOBLADA DEL PANEL, Y LA PAJA SE RETIENE EN UNA POSICION DOBLADA MIENTRAS LA RESINA DE LA ALETA SE CONGELA EN EL PLIEGUE.
Description
Doblado de paneles termoplásticos.
Esta invención se refiere a un procedimiento de
una sola etapa y aparato para producir dobleces lisos y resistentes
de cualquier radio deseado en paneles de núcleo en panal con
revestimiento termoplástico, y se refiere a un panel con núcleo en
panal con revestimiento termoplástico que tiene un doblez de alta
resistencia liso con un revestimiento plegado por encima en el radio
interior del doblez.
Los paneles con núcleo en panal con
revestimientos o láminas frontales en ambos lados del núcleo se usan
ampliamente en la industria, y en la industria aeroespacial en
particular. Tienen una elevada relación de resistencia a peso y un
elevado módulo para su peso, y pueden ser conformados y acabados de
manera atractiva para proporcionar muchas de las piezas usadas en
los interiores de los aviones comerciales, como paneles de paredes,
recipientes de almacenamiento, y componentes de los servicios y la
cocina.
Formar paneles con núcleo en panal con
revestimiento de material compuesto en piezas y componentes que
tengan dobleces siempre ha sido un procedimiento difícil, que
requiere mucho tiempo y trabajo, y costoso. Normalmente, los
procedimientos producen dobleces que tienen poca resistencia y deben
ser reforzadas mediante aplicación de capas de refuerzo
suplementarias.
En el pasado se han desarrollado y llevado a la
práctica diversos procedimientos para producción de componentes y
piezas con apariencia lisa, estéticamente atractiva y resistencia
adecuada, pero todos ellos son procedimientos excesivamente
costosos y de múltiples etapas que se toleran sólo debido a la
necesidad de componentes rígidos ligeros.
En el artículo
"Origami-technology creative manufacturing of
advanced composite parts" (Composite Polymers, vol. 3, nº 1,
páginas 31-47) se desvela un procedimiento de
calentamiento de una estructura en sándwich a lo largo de una
línea, en el que posteriormente la estructura es doblada a lo largo
de esta línea, y en el que se produce alabeo o deslaminación local
de la zona de doblado. La zona alabeada se presiona aparte, dando
una línea de plegado más estable.
El documento NL8801940A desvela que al doblar
una estructura en sándwich después del calentamiento lineal, se
forma una faldilla en la zona calentada. En una etapa separada
después de doblar, se aplana la faldilla. Las capas de la faldilla
aplanada pueden obtener una elevada adhesión entre sí, cuando se
endurecen las capas.
Por lo tanto, desde hace tiempo ha existido una
necesidad de un procedimiento de una sola etapa y aparato para
doblar un panel en sándwich con núcleo en panal con revestimiento de
material compuesto termoplástico en dobleces de cualquier ángulo y
radio de doblez deseado. Los dobleces presentarían una apariencia
atractiva y tendrían suficiente resistencia para soportar las
cargas más elevadas aplicadas a componentes interiores de los
aviones, más un factor de seguridad. El coste total de las piezas y
componentes realizados usando este procedimiento y aparato sería
menos, y preferentemente mucho menos, que el coste de tales piezas y
componentes realizados usando procedimientos y aparatos
conocidos.
Por consiguiente, un objeto de esta invención es
proporcionar un procedimiento y aparato para formar dobleces
atractivos de alta resistencia y paneles en sándwich termoplásticos
en un único procedimiento continuo. Otro objeto de esta invención
es proporcionar una máquina que realice todas las etapas del
procedimiento en una secuencia automatizada continua.
Estos y otros objetos de la invención se logran
en un procedimiento y aparato que retiene y sujeta una parte plana
del panel contra el movimiento paralelo al plano de la parte plana.
Una banda lineal de una lámina frontal interior es calentada por un
lado del panel con una barra calentadora para ablandar la resina de
la lámina frontal interior y desunir el adhesivo que sujeta la
lámina frontal interior al núcleo en panal. La banda lineal se
forma en una burbuja separada del núcleo en panal levantando la
barra calentadora lejos del panel y desprendiendo la lámina frontal
interior del núcleo. Un tramo distal del panel por fuera de la parte
retenida es doblado alrededor de un yunque calentado a lo largo de
un eje paralelo a la banda lineal para formar un doblez, con la
burbuja coincidiendo con el interior del doblez. La burbuja se
pliega alrededor del radio interior y se forma en una faldilla
superpuesta de la lámina frontal interior. La faldilla superpuesta
de la lámina frontal interior se presiona en un pliegue entre el
yunque y el tramo doblado del panel, y el tramo se sujeta en la
posición doblada mientras la resina de la faldilla se inmoviliza en
el pliegue.
El documento "Origami technology creative
manufacturing of advanced composite parts" en: Composite
Polymers, vol. 3, nº 1, de van Dreumel y col., desvela que al
doblar un laminado después del calentamiento lineal, se produce
alabeo local como consecuencia natural del termoplegado. Este alabeo
fuera del plano se caracteriza como deslaminación. Se muestra una
estructura en sándwich en la que el revestimiento alabeado de tal
doblez se presiona aparte, dando una línea de pliegue más estable,
aunque compromete la estética visual del área de pliegue de manera
concomitante. Este alabeo local que compromete la apariencia del
doblez, es un efecto secundario inherente del procedimiento de
doblado.
El procedimiento de la invención tiene como
objetivo un procedimiento de producción en el que se forma un
doblez que tiene una estructura de pliegue que tiene tanto una
resistencia mejorada como una apariencia mejorada. La formación de
burbuja presentada en el procedimiento de la invención tiene como
resultado la provisión de suficiente material para producir una
faldilla con superposición sustancial de manera que se logran las
características mejoradas que, en efecto, son el objetivo.
Como la técnica anterior no da a entender ni
sugiere que este resultado puede obtenerse por la formación de una
burbuja lineal antes de doblar, el procedimiento inventivo es
inventivo respecto a la técnica anterior.
El documento
EP-A-456121 desvela un aparato que
tiene una barra dobladora con un dispositivo calentador incorporado
como parte de una máquina para curvar paneles planos.
Sin embargo, en el aparato de la invención el
dispositivo calentador lineal está representado por una barra
calentadora que es una pieza del aparato distinta y separada del
yunque sobre el que ha de realizarse el doblado.
La barra calentadora consigue la formación de la
burbuja por calentamiento, así como por su movimiento lejos de la
zona lineal calentada de la capa. Esta formación de la burbuja es
esencial para formar una faldilla plegada satisfactoria. El yunque
es capaz de tener una temperatura inferior a la barra calentadora,
pero todavía suficiente para ralentizar el proceso de pérdida de
calor en la zona lineal calentada de la capa. Por tanto, la
formación de una faldilla plegada fuerte se mejora mediante el
diseño del aparato de la invención.
Dentro del concepto de la invención, ambos
dispositivos separados, es decir, el yunque y la barra calentadora
son así esenciales para obtener el objetivo de la invención.
Como el documento
EP-A-456121 no trata de la formación
de la burbuja, ni de obtener una faldilla plegada con propiedades
satisfactorias, alguien experto no tiene aliciente para modificar la
máquina curvadora.
La invención y sus muchos objetos y ventajas que
conlleva se comprenderán mejor tras leer la siguiente descripción de
la realización preferida conjuntamente con los siguientes dibujos,
en los que:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
prensa plegadora radial disponible comercialmente adecuada para
modificación para realizar el procedimiento de doblado de paneles de
esta invención;
la Fig. 2 es una vista en perspectiva del
impulsor de hoja radial de la máquina mostrada en la Fig. 1 usada
para doblar paneles con revestimiento termoplástico de acuerdo con
esta invención;
la Fig. 3 es una vista perspectiva de la prensa
plegadora radial mostrada en la Fig. 1 modificada para realizar el
procedimiento de doblado de paneles de esta invención;
la Fig. 4 es un alzado lateral, visto desde el
lado izquierdo de la máquina mostrada en la Fig. 3, de un montaje de
brazo pivotante en el que está montado un montaje de barra
calentadora;
la Fig. 5 es un alzado lateral, visto desde el
lado derecho de la máquina mostrada en la Fig. 3 en una posición
cerrada sin un panel en la máquina, que muestra el montaje de brazo
pivotante y el montaje de barra calentadora y que también muestra un
sistema de colocación de panel;
la Fig. 6 es una vista en perspectiva de un
soporte de montaje y un accionador para el montaje de brazo
pivotante mostrado en la Fig. 3;
la Fig. 7 es un alzado frontal del montaje de
brazo pivotante mostrado en las Figs. 4 y 5, en la posición
totalmente bajada;
la Fig. 8 es un alzado frontal de soportes de
cajón en los extremos de los brazos y una zapata de barra
calentadora en la que se sostienen las barras calentadoras;
las Figs. 9-11 son alzados
laterales del extremo distal del montaje de brazo pivotante mostrado
en las Figs. 4 y 5 con diversas herramientas usadas para producir
tres tipos diferentes de dobleces en el panel termoplástico;
la Fig. 12 es un alzado frontal a lo largo de
las líneas 12-12 de la Fig. 5 que muestra un cabezal
de succión del sistema de colocación de panel para colocar el panel
en la máquina mostrada en la Fig. 3;
\newpage
la Fig. 13 es un alzado a lo largo de las líneas
13-13 de la Fig. 5, que muestra una abrazadera para
tubos para el sistema de colocación de panel;
la Fig. 14 es un alzado frontal plegado de un
mecanismo de precarga de panel mostrado en las Figs. 2 y 3 para
desviación previa del panel;
la Fig. 15 es un alzado a escala ampliada del
detalle indicado en la Fig. 14;
la Fig. 16 es una vista en planta del detalle
mostrado en la Fig. 15;
la Fig. 17 es un alzado lateral en corte a lo
largo de las líneas 17-17 de la Fig. 15;
la Fig. 18 es un alzado lateral en corte a lo
largo de las líneas 18-18 de la Fig. 15;
las Figs. 19-22 son alzados
laterales en corte esquemáticos del funcionamiento del yunque y la
barra calentadora sobre un panel termoplástico en la máquina
mostrada en la Fig. 5 con una barra calentadora y un yunque
mostrados en la Fig. 9, que muestran varas fases en el procedimiento
de doblado inventivo para producir un doblez de 90º en un panel;
las Figs. 23-26 son alzados
laterales en corte esquemáticos de la máquina mostrada en la Fig. 5
con un yunque y una barra calentadora mostrados en la Fig. 10, que
ilustran varias fases en el procedimiento de doblado inventivo para
producir un doblez de 45º;
las Figs. 27 y 28 son alzados laterales en corte
esquemáticos de la máquina mostrada en la Fig. 5 con un yunque y una
barra calentadora mostrados en la Fig. 11, que ilustran varias fases
en el procedimiento de doblado inventivo para producir una envoltura
de 90º;
la Fig. 29 es un alzado frontal de una barra
calentadora modificada y un equipo de montaje para la barra
calentadora;
la Fig. 30 es un alzado a lo largo de las líneas
30-30 de la Fig. 29; y
la Fig. 31 es un alzado desde el lado derecho de
la barra calentadora y el pie de montaje desde el lado opuesto al
lado desde el que se ve la Fig. 30, y que también muestra la zapata
de montaje y el carril unido al extremo de los brazos del mecanismo
de colocación de la barra calentadora.
Volviendo ahora a los dibujos, en los que
caracteres de referencia iguales identifican piezas idénticas o
correspondientes, y más particularmente a la Fig. 1 de los mismos,
se muestra una prensa plegadora de hoja radial convencional 30 para
doblar chapa metálica. La plegadora de hoja radial básica mostrada
es una máquina plegadora de chapa metálica por CNC RAS Modelo 74.30
"Multibend 8001" fabricada por Reinhardt Maschinenbau GMBH en
Sindelfingen, Alemania, y es distribuida en los Estados Unidos por
Integrated Fabricating Technologies en Deerfield, Illinois.
Naturalmente, podría usarse cualquier máquina que sea capaz de
realizar las funciones del procedimiento, descritas más adelante,
en una secuencia automatizada o manual, como una plegadora manual
modelo HBU4816 fabricada por Tennsmith en McMinnville,
Tennessee.
La prensa plegadora radial 30 mostrada en la
Fig. 1 incluye un bastidor en H que tiene dos lados verticales 32 y
34, un plato de prensa inferior 36 (mostrado en la Fig. 5) y un
plato de prensa superior 38. El plato de prensa superior 38 es
guiado para movimiento vertical en dos guías 40 y 42, una para cada
uno en dos lados 32 y 34, respectivamente. Un armario de control
eléctrico 44 está montado encima del lado 32, como se muestra en la
Fig. 3. El plato de prensa inferior 36 es ajustable verticalmente
para permitir diferentes modos de funcionamiento. Un cilindro
hidráulico 48 en cada lado proporciona fuerza motriz controlada para
impulsar el plato de prensa superior 38 arriba o abajo bajo el
control de un controlador de máquina 50 (mostrado sólo en el
esquema de la Fig. 12) montado en una caja 49. La interacción del
operador con el controlador 50 es por medio de un teclado numérico
y una unidad de monitor 46 montados en un brazo 51 en un extremo (el
"extremo del controlador") de la prensa 30. La comunicación
entre la unidad de interacción del operador 46 y el controlador de
máquina en la caja 49 es por medio de cables encaminados a través
del brazo 51.
Una hoja radial 52 está montada por sus dos
extremos sobre cojinetes lineales (no mostrados) en brazos 54 que
están sostenidos de manera pivotante en los soportes laterales 32 y
34 para rotación alrededor de un eje 56. Un motor hidráulico 58
está montado sobre cada uno de los soportes laterales 32 y 34 para
girar los brazos 54 alrededor del eje 56 para hacer oscilar la hoja
radial 52 en un arco alrededor del eje 56. La hoja radial 52 es
ajustable longitudinalmente a lo largo de los brazos 54 en los
cojinetes lineales en relación con el eje 56. El ajuste radial es
por medio de un servomotor 60 montado en el extremo de cada brazo 56
para impulsar un tornillo de avance (no mostrado) en un tornillo de
bolas (no mostrado) conectado a la hoja radial 52. El
funcionamiento de los cilindros hidráulicos 48, los servomotores 60,
y los motores hidráulicos 58 están bajo el control del controlador
de máquina 50 tal como es programado a través de la unidad de
interacción del operador 46.
Un portaherramientas 62, mostrado en la Fig. 5,
y mostrado más detalladamente en las Figs. 9-11,
está montado en la parte inferior del plato de prensa superior 38
para sostener una variedad de herramientas 64 usadas al doblar un
panel con núcleo celular con revestimiento termoplástico 65, como se
explica más detalladamente más adelante. Las herramientas 64
incluyen una variedad de yunques calentados 70 usados al realizar el
procedimiento inventivo de doblado de paneles con revestimiento
termoplástico descrito más adelante. El portaherramientas 62
incluye un reborde que sobresale hacia delante 66 y un entrante
abierto hacia delante 68 separado hacia atrás y debajo del reborde
66.
El panel con núcleo celular con revestimiento
termoplástico 65 es típicamente un panel con núcleo en panal usado
ampliamente en la industria aeroespacial. Sin embargo, se dispone de
otros tipos de paneles con núcleo celular y podrían formarse en
dobleces y envolturas usando el procedimiento inventivo y la máquina
para realizar el procedimiento. Los paneles con núcleo de espuma
son otro panel usado comúnmente, y otro tipo es un panel con núcleo
de fieltro de poliimida expandida vendido por Albany International
Corporation en Albany, N.Y., bajo la marca "Pyropel".
La herramienta sujeta en el portaherramientas 62
usada en el procedimiento de doblado de paneles termoplásticos
incluye un miembro de base 69 al que está conectado el yunque 70
mediante tornillos 71 y está separado del yunque por una cinta
aisladora 72 hecha de material aislante adecuado, como el
aislamiento estructural NEMA Grade G7 "Micarta" hecho de
silicona reforzada con fibra de vidrio. El miembro de base 69
incluye un reborde que sobresale hacia atrás 74 dimensionado para
ajustar dentro del entrante abierto hacia delante 68 en el
portaherramientas 62, y un entrante abierto hacia atrás 76
dimensionado para recibir el reborde que sobresale hacia delante 66
del portaherramientas 62. Dentro de cada miembro de base 69 está
puesto un retén 77 que encaja en una muesca 78 en el
portaherramientas 62 para sujetar el miembro de base en posición
cuando la herramienta 64 está insertada dentro del
portaherramientas 62. Un entrante 79 en el portaherramientas 62
recibe una manguera de aire comprimido (no mostrada) que encaja en
una pluralidad de placas (no mostradas) en el entrante 79 para
presionar las placas contra el lado superior 80 de los miembros de
base de herramienta 69 para sujetar las herramientas 64 en posición
cuando la manguera de aire comprimido está sometida a presión
neumática. La fuerza ejercida por las placas contra los miembros de
base 69 traba las superficies de contacto del entrante del
portaherramientas 68 y el reborde 66 contra las superficies de
contacto correspondientes del reborde 74 y el entrante 76 del
miembro de base de herramienta 69 para bloquear el miembro de base
69 en el portaherramientas 62.
La máquina dobladora de metal 30 mostrada en la
Fig. 1 se modifica además como se muestra en las Figs.
2-17 para realizar doblado de paneles en sándwich
termoplásticos de acuerdo con esta invención. Las modificaciones
incluyen un montaje de barra calentadora 82 y un mecanismo de
colocación de barra calentadora 84. También incluye un yunque
calentado 70, un sistema de colocación de panel 86, un precargador
de panel 88, y un controlador 50. Estas modificaciones se analizan
detalladamente más adelante.
El yunque calentado 70 tiene una varilla
calentadora eléctrica 90 que ajusta con un ajuste deslizante
estrecho dentro de un taladro taladrado dentro del yunque 70 y está
conectado a través del controlador de máquina 50 por medio de un
cable de alimentación 92 a una fuente de energía eléctrica, como la
red eléctrica local. El ajuste deslizante estrecho incide en la
buena conductancia térmica entre las varillas calentadoras 90 y los
yunques 70 de manera que las varillas calentadoras 90 no alcancen
temperaturas elevadas que acortarían su duración.
El montaje de barra calentadora 82, mostrado en
las Figs. 3-5, incluye una barra calentadora 96
montada en el extremo distal de un montaje de brazo pivotante 98,
montado a su vez en la parte superior del plato de prensa superior
38. Como se muestra en las Figs. 6 y 7, el montaje de brazo
pivotante 98 incluye un soporte de montaje 100 montado en el
vértice 102 del plato de prensa superior 38. El soporte de montaje
100 tiene una placa superior 104 unida a la cara frontal inclinada
106 del plato de prensa superior 38 sobre un bloque separador 108.
Un cojinete de apoyo 110 está empernado a la placa superior 104 para
sostener de manera giratoria un eje de mangueta 112 en cada extremo
de un tubo de torsión 114 para rotación alrededor de un eje 115. En
el extremo del tubo de torsión 114 en el extremo del controlador de
la prensa 30, el eje de mangueta 112 sobresale axialmente hacia
fuera desde un disco 116 en un conector extremo empernado a un disco
extremo 118 soldado al extremo del tubo de torsión 114. En el otro
extremo del tubo de torsión 115, el eje de mangueta 112 sobresale
axialmente hacia fuera desde un disco de conector extremo 120 el que
está empernado un disco extremo 118 soldado al otro extremo del tubo
de torsión 114.
El disco 120 del conector extremo en el extremo
opuesto al extremo del controlador tiene un dedo de retención
saliente 122, visto mejor en la Fig. 4, que tiene un orificio
taladrado a través del mismo al que está fijado con pasador una
horquilla de extremo de varilla 124. La horquilla 124 está unida al
extremo distal de un vástago de pistón 126 de un pistón (no
mostrado) en un cilindro hidráulico 128 montado de manera pivotante
en un cojinete 130 montado en el extremo de un brazo 132 unido a la
cara posterior 134 del plato de prensa superior 38. Un par de
líneas hidráulicas 135 y 136 acopladas mediante conectores al
cilindro hidráulico 128 conectan a una fuente de energía hidráulica
138 para impulsar el cilindro 128 para hacer funcionar el vástago de
pistón 126 con una carrera rápida larga. La presurización del
cilindro 128 a través de la línea 136 ventilando mientras tanto el
extremo superior del cilindro a través de la línea 134 hacia el
sumidero de la fuente de energía hidráulica 138 extiende el vástago
de pistón 126 desde la posición mostrada en la Fig. 6 hacia la
posición mostrada en las Figs. 3, 4 y 5. En la posición extendida
del vástago de pistón 126, el dedo de retención 122 del disco 120
es girado en el sentido de las agujas del reloj en las Figs. 4 y 6
para girar un conjunto de brazos 140 soldados al tubo de torsión
114 hacia abajo hasta una posición totalmente bajada o abatida
contra un conjunto de topes 142 unidos a la cara frontal inclinada
106 del plato de prensa superior 38.
\newpage
En la posición totalmente abatida de los brazos
140, la barra calentadora 96 montada en los extremos distales de
los brazos 140 está colocada en el mismo plano horizontal con el
yunque calentado 70, como se muestra en las Figs. 4 y 5, en
contacto con el revestimiento superior del panel 65. La barra
calentadora 96 calienta una banda del revestimiento superior del
panel 65 para ablandar la resina termoplástica del revestimiento
superior y para desunir el adhesivo que sujeta el revestimiento al
núcleo celular del panel 65. En la posición elevada o subida de los
brazos 140, como se muestra en las Figs. 3 y 6, la barra calentadora
96 está levantada bien separada del yunque calentado 70 y fuera de
la posición en la que podría contactar accidentalmente con
trabajadores que manejan la máquina. La resina termoplástica
ablandada caliente del revestimiento superior del panel 65 es
pegajosa y tiende a adherirse a la barra calentadora 96, así que el
levantamiento de la barra calentadora 96 levanta la banda calentada
del revestimiento superior alejándola del núcleo celular en una
burbuja 143. A media que continúa el procedimiento de plegado, la
burbuja 143 se dobla sobre sí misma en un pliegue, y el pliegue es
aplanado en una faldilla que es soldada hacia abajo contra la parte
adyacente del revestimiento superior por presión contra la
superficie del yunque mientras la resina termoplástica del
revestimiento superior se enfría hasta un estado sólido. Este
procedimiento se describe más detalladamente más adelante en
relación con las Figs. 19-26.
Como se muestra en las Figs.
3-5, los brazos 140 son tuberías de aluminio
estructural cuadradas soldadas por sus extremos proximales al tubo
de torsión 114 y reforzadas con cartelas 144. Las cartelas 144
tienen un perfil semicircular en un extremo que contacta con el
tubo de torsión 114 en una interconexión alrededor de la mitad de
la periferia del tubo de torsión 114 y está soldado alrededor de
toda la interconexión. Las cartelas 114 están situadas junto a
ambos lados de los seis brazos y están soldadas a los mismos a lo
largo de bordes colindantes.
Una placa extrema 146, mostrada en las Figs. 5 y
8-10, está soldada al extremo distal de cada brazo
140 en un ángulo de 45º respecto al eje de los brazos 140 de manera
que las placas extremas 146 están orientadas verticalmente cuando
los brazos 140 están totalmente bajados contra los topes 142. Cuatro
fijadores 148 aseguran un soporte de cajón en ángulo recto 150,
mostrado en las Figs. 8-11, a la cara exterior de
cada placa extrema 146 con una separación ligeramente distanciada
152. Cada uno de los fijadores 148 incluye un gato nivelador 154
que proporciona un separador ajustable desde la placa extrema 146, y
un tornillo de cabeza hexagonal 156 que se extiende axialmente a
través del gato nivelador para sujetar el soporte de cajón 150 a la
placa extrema. El gato nivelador 154 posibilita el ajuste preciso
del ángulo del soporte de cajón 150 en la placa extrema 146 para
asegurar que la barra calentadora contacta con el panel en la
posición y ángulo deseados. El gato nivelador usado en este
documento es un modelo ELJ-7502 vendido por E&E
Special Products en Detroit, Michigan. Alternativamente, podrían
usarse cuñas y otros esquemas de ajuste conocidos si se desea
capacidad de ajuste.
El soporte de cajón 150 incluye una placa de
base 158 y una placa de montaje 160 dispuesta en un ángulo de 90º
respecto a la placa de base 158 y soldada a la misma con placas
laterales 162. La placa de montaje 160 tiene cuatro orificios
roscados en la misma para recibir los tornillos de cabeza hexagonal
156 mediante los cuales el soporte de cajón es fijado a la placa
extrema 146. Una zapata de barra calentadora 164 está fijada a la
parte inferior de la placa de base 158 por el mismo tipo de
fijadores 148 que se usan para sujetar el soporte de cajón 150 a la
placa extrema 146, también con una separación ligeramente
distanciada 166. Las separaciones distanciadas 152 y 166
proporcionan espacio libre para ajustar el ángulo del soporte de
cajón 150 en la placa extrema 146, y la zapata de barra calentadora
164 en el soporte de cajón 150. clavija 174/164.
Como se muestra en la Fig. 9, las zapatas de
barra calentadora 164 tienen dos pernos articulados 170 para
sujetar barras calentadoras en las zapatas de barra calentadora.
Cada uno de los pernos articulados 170 incluye una tuerca de
mariposa 172 roscada sobre una espiga de perno articulado roscada
174 que se sitúa en una ranura 175 en la parte frontal superior de
la zapata 164. La espiga 174 está fijada con pasador por su extremo
posterior en la ranura 175 con un pasador 176 y sobresale hacia
delante más allá de la ranura. La tuerca de mariposa 172 puede ser
apretada hacia abajo contra la cara frontal 178 de un pie de montaje
de barra calentadora 180 que ajusta sobre la zapata 164 de la misma
manera que la base de herramienta 69 ajusta sobre el
portaherramientas 62, también mostrado en la Fig. 9.
Un canal de barra calentadora 182 tiene dos
tramos dependientes espaciados 184 y 186 conectados por un travesaño
188 y que definen entre ellos un espacio abierto hacia abajo
alargado en el que la barra calentadora 96 está sostenida entre dos
barras aisladoras de tipo "Marinite P" 190. El travesaño se
asegura a la parte inferior del pie de montaje de barra calentadora
180 por cuatro fijadores 191 antes de que se instale la barra
calentadora en el canal 182. Pernos de tope 192 se extienden a
través de un orificio en el tramo 186 y orificios en las dos barras
aisladoras 190 y la barra calentadora 96, y a través de dos
casquillos separadores 194, uno en cada lado de la barra
calentadora 96, centrando la barra calentadora en el canal 182. Cada
uno de los pernos 192 tiene un extremo roscado que es recibido a
rosca en un orificio roscado en el tramo 184. Los orificios de la
barra calentadora 96 están sobredimensionados para que la barra
calentadora pueda autoalinearse sobre la superficie del panel cuando
los brazos 140 son bajados a la posición abatida mostrada en la Fig.
5.
Un conducto eléctrico 196 está fijado a la cara
frontal 106 del plato de prensa superior 38 y está conectado por un
cable eléctrico 198 al armario de control eléctrico 44 fijado encima
del lateral de la máquina, mostrado en las Figs. 1 y 3.
Interruptores (no mostrados) en el armario que funcionan bajo
control del controlador 50 dan energía al cable 198 y el conducto
196 desde una fuente de energía eléctrica, típicamente la red
eléctrica local. En el conducto 196 está provista una pluralidad de
tomas de corriente eléctricas 202 dentro de las cuales pueden
conectarse enchufes macho eléctricos de cables de alimentación 204
procedentes de las varillas calentadoras 90 en los yunques 70.
Sensores de temperatura 206, como termopares, están montados en los
yunques 70 y están conectados al armario de control 44 por medio de
conductores 208 enchufados dentro del conducto 196 y desde ellos al
armario 44 por medio de un conducto portacables 210, por medio de lo
cual el controlador 50 puede mantener la temperatura de los yunques
70 a la temperatura deseada.
Un conducto eléctrico similar 212 al usado para
los yunques calentados 70 se usa para las barras calentadoras 96.
Específicamente, un conducto está conectado a la superficie superior
de los brazos 140 para proporcionar energía eléctrica a las
varillas calentadoras 214 en las barras calentadoras 96. La misma
disposición de cables de alimentación procedentes de las varillas
calentadoras 214 que terminan en enchufes macho eléctricos que
conectan dentro de tomas de corriente eléctricas del conducto 212,
sensores de temperatura en las barras calentadoras conectados por
conductores al conducto 212, y conductos portacables eléctricos para
conducir energía eléctrica desde el armario 44 y señales eléctricas
desde los sensores de temperatura al armario 44. Estos elementos
eléctricos no se muestran con el mismo detalle ya que son
básicamente los mismos que los elementos mostrados para los yunques
calentados 70.
El sistema de colocación de panel 86, mostrado
en las Figs. 5, 12 y 13, se usa para colocar el panel al formar
dobleces y ángulos con barras calentadoras y yunques que no pueden
ser situados en una relación adyacente cercana o contigua. Es
decir, cuando la forma del yunque o la barra calentadora, o de
ambos, produce una banda calentada sobre el panel que no es
contigua a la línea de contacto del yunque sobre el panel, el
sistema de colocación de panel puede usarse para desplazar el panel
después de calentar para colocar la banda calentada sobre el panel
adyacente a la línea de contacto del yunque sobre el panel y para
producir bandas y ángulos de resistencia y apariencia
superiores.
El sistema de colocación de panel 86 incluye un
cabezal de vacío 216 montado para movimiento hacia delante y hacia
atrás sobre un carril de apoyo lineal 218 y sobre un poste de guía
220 separado verticalmente debajo del carril de apoyo 218. Tanto el
carril de apoyo 218 como el poste de guía 220 están unidos a una
placa de montaje 222 que está fijada a una viga transversal 224 que
se extiende lateralmente a través de la máquina como parte del
arriostramiento estructural de la máquina. La placa de montaje 222
se extiende por encima y por debajo de la viga transversal 224 para
montar un cilindro neumático 226 en el extremo inferior de la placa
222 y un manguito de guía opcional 228 en el extremo superior de la
placa 222. Un tubo de tracción 230 para tirar del cabezal de vacío
216 y el panel hacia la parte posterior está conectado por su
extremo frontal al cabezal de vacío 216 y está sujeto de manera
desmontable a lo largo de su parte posterior por una abrazadera
para tubos 231, mostrada en los dos límites extremos de su
movimiento en la Fig. 5. El tubo de tracción 230 está soldado por
su extremo frontal a un par de barras conectoras separadas 232 que
están empernadas a un brazo tractor 234, fijado a su vez al lateral
del cabezal de vacío 216 mediante tornillos 236.
El cabezal de vacío 216 agarra el panel con
succión aplicada a una ventosa 238 desde una bomba eyectora 241 en
el módulo de succión 242 que crea succión por el efecto Venturi de
aire a presión procedente de una línea de aire 240, que pasa por
una restricción en la bomba eyectora 241. La ventosa 238 es parte de
un módulo de succión 242 fijado dentro de un canal que abierto
hacia arriba 244 montado en una prolongación 246 de un vástago de
pistón 248 de un cilindro neumático 250. La presurización del
cilindro 250 a través de una línea de aire 252 desde una fuente 253
de presión de aire por medio de una válvula de aire 254 bajo control
del controlador 50 extiende el vástago de pistón 248 y la
prolongación 246 para levantar el módulo de aspiración 242 y la
ventosa 238 en contacto con la parte inferior del panel. Se crea
succión en el módulo de vacío 242 mediante una bomba de vacío de
estilo eyector (no mostrada) que usa un efecto Venturi creado por
aire a presión procedente de la válvula 241 suministrado a través
de una línea de aire 240 bajo control del controlador 50, como se
muestra en la Fig. 5, para agarrar el panel.
El movimiento del panel se efectúa agarrando el
panel 65 con el cabezal de vacío 216 y tirando del cabezal de vacío
hacia la parte posterior de la máquina con el tubo de tracción 230.
La abrazadera para tubos 231 está fijada a una viga de cajón de
traslación 258 en una mesa de guía posterior que es una
característica estándar en la máquina dobladora de metal RAS 30. La
viga de cajón 258 se extiende lateralmente a través de la máquina
30 y es impulsada hacia atrás y hacia adelante por un par de
tornillos de avance girados por servomotores (no mostrados) para
poner las guías posteriores sobre la máquina.
Como se muestra en las Figs. 12 y 13, la
abrazadera para tubos 231 incluye un tubo exterior 260 soldado a
una placa de base 262 y un manguito de forro interior 261 de
material de baja fricción como bronce de
aluminio-silicio sujeto en su sitio en el tubo
exterior con tornillos de fijación. El tubo de tracción 230 se
extiende a través del manguito de forro interior 261 y desliza
suavemente en su interior hasta que se acciona la abrazadera para
tubos. La placa de base 262 está fijada al alma superior de la viga
de cajón 258 alrededor del borde periférico de una abertura dentro
de la cual se extienden las partes inferiores de la abrazadera para
tubos. Una ranura alargada axialmente abierta hacia abajo 264 en el
tubo 260 está alineada con otra ranura de igual tamaño y forma en
el manguito de forro interior 261 y en la placa de base 262 para
recibir un pie de presión móvil verticalmente 266 unido a la parte
superior de un vástago de pistón de un cilindro neumático 268. El
cilindro neumático 268 está unido a través de una placa dobladora
270 a la parte inferior de la placa de base 262. El pie de presión
266 tiene una suela de caucho vulcanizada en la superficie superior
del pie de presión 266 para proporcionar un elevado agarre por
fricción sobre el tubo de tracción 230 cuando se presuriza el
cilindro neumático.
Una línea de aire 272 conecta el cilindro
neumático 268 a través de una válvula 274 a la fuente 253 de presión
de aire. El funcionamiento de la válvula 274 es bajo control del
controlador 50 que abre la válvula 274 para presurizar el cilindro
neumático 268 y trabar la suela de caucho del pie de presión contra
el tubo de tracción 230 que se extiende a través del manguito de
forro interior 261 para bloquear la abrazadera para tubos 231
contra el tubo de tracción 230 de manera que el tubo de tracción 230
y el cabezal de vacío unido 216 se mueven con la viga de cajón 258
cuando se mueve la viga de cajón.
El precargador de panel o predeflector 88,
mostrado en las Figs. 14-18, incluye un tubo de
sección transversal rectangular alargada 280 sostenido encima de
una serie de seis conjuntos soldados de soportes 282 fijados a la
cara frontal de la hoja radial plegadora 52. Una placa dobladora 284
está situada entre cada soporte 282 y el tubo 280, y tiene una
prolongación 285 que sobresale más allá de un lado de los soportes
282 para proporcionar un gancho de suspensión en voladizo al que
está unido un cilindro neumático 286 adyacente a cada soporte 282.
Cada uno de los cilindros 286 incluye un collarín roscado
externamente 288 roscado dentro de un orificio roscado internamente
en una placa de base 290, empernado a su vez a la prolongación de
suspensión 285.
Un vástago de pistón 292 se extiende
verticalmente desde los cilindros 286 a través de una abertura en la
prolongación de suspensión 285 y desliza dentro de un taladro axial
en el extremo de una varilla separadora 294, donde está fijado por
un tornillo de fijación roscado dentro de un disco 296 soldado al
extremo inferior de la varilla separadora 294. El extremo superior
de la varilla separadora 294 se extiende a través de una abertura
en la parte superior del tubo rectangular 280 y sostiene sobre su
extremo superior un tubo deflector 300, asegurado a la parte
superior de la varilla separadora 294 por tornillos de casquete 302
enroscados dentro de orificios roscados en el extremo de la varilla
294. Una barra de protección 304 está soldada al borde frontal
superior del tubo rectangular 280 y permanece vertical delante del
tubo deflector 300 para proteger el tubo 300 y la varilla
separadora 294 y el vástago de pistón 292 del daño que podría
causarse por golpes accidentales en la fábrica.
Cada uno de los soportes 282 tiene una ranura
306 a través de las cuales se extienden pernos y se roscan dentro
de la parte frontal de la hoja plegadora 52 para asegurar los
soportes en su sitio. Se usan ranuras 306 en vez de orificios para
permitir que los soportes 282 sean ajustados verticalmente para
colocar la superficie superior del tubo deflector 300 justo a nivel
con o ligeramente por debajo de la superficie superior 308 de la
viga plegadora 52 cuando el tubo deflector 300 está en su posición
retraída mostrada en la Fig. 18. Los cilindros 286 pueden ser
presurizados por aire a presión admitido bajo control del
controlador 50 a través de una válvula 310 desde la fuente 253 de
presión de aire para levantar el tubo deflector 300 hasta una
posición elevada indicada en la Fig. 17 como 300' para facilitar el
procedimiento de doblado, como se describe más adelante.
El ajuste de la hoja radial 52 verticalmente
sobre la máquina cambia la posición vertical del precargador de
panel o predeflector 88 en relación con el plato de prensa inferior
36, por eso es deseable controlar la elevación del tubo deflector
300 para tener en cuenta el ajuste de la posición vertical de la
hoja radial 52. Una barra limitadora 312 está situada dentro del
tubo rectangular 280 y está sostenida en su interior sobre rodillos
de leva 314 que están sujetos en muescas en la barra limitadora 312
y sobresalen hacia fuera dentro de ranuras diagonales 316 en el
tubo rectangular 280. La traslación de la barra limitadora en la
dirección longitudinal del tubo rectangular 28 hace que los
rodillos de leva 314 rueden arriba o abajo por los bordes de las
ranuras 316 en las paredes del tubo rectangular y se muevan
diagonalmente hacia arriba o hacia abajo mientas permanecen
paralelos al eje del tubo rectangular 280. La barra limitadora 312
tiene ranuras longitudinales a través de la misma que reciben las
varillas separadoras 294 pero son demasiado estrechas para que pasen
los discos 296. Cuando los cilindros neumáticos 286 son
presurizados, el pistón se extiende hacia arriba, levantando el
tubo deflector 300 hasta el límite del encaje de los discos 296 con
la barra limitadora 312. De este modo, la posición de la barra
limitadora 312 controla la extensión hacia arriba del tubo deflector
300.
La traslación longitudinal de la barra
limitadora 312 está causada por el movimiento longitudinal de un
pasador de tope 318 que se asienta dentro de un orificio vertical
escalonado en un bloque deslizante 320 sostenido de manera
deslizante en un alojamiento deslizante 322 que es una sección de
tubo rectangular asegurada a la parte inferior del tubo rectangular
280. Un taladro pasante roscado 324 en el bloque deslizante 320
recibe una varilla roscada 326 que también se extiende a través de
un orificio lateral en la parte inferior del pasador de tope 318.
Un extremo de la varilla roscada 326 tiene una cabeza cilíndrica
agrandada 328 con un orificio diametral perpendicular al eje de la
varilla roscada 326. La cabeza cilíndrica 328 está conectada a una
caja de engranajes en ángulo recto 330 mediante un tornillo de
fijación 332 que acopla el árbol de salida de la caja de engranajes
en un receptáculo axial en la cabeza cilíndrica. Una caja de
engranajes en ángulo recto adecuada 330 es una de tipo Stock Model
S272-2RR12 fabricada por Stock Drive Products en New
Hyde Park, Nueva York.
El ajuste de la extensión vertical del tubo
deflector 300 es para asegurar que la parte saliente del panel es
desviada hacia arriba una pequeña cantidad, del orden de
aproximadamente 0,5º-5,0º, preferentemente comprendida entre
aproximadamente 1º y 3º cuando el panel es fijado en la prensa entre
el plato de prensa superior y el yunque por encima, y el plato de
prensa inferior por debajo. Esta desviación del panel compensa la
tendencia de la parte saliente del panel a caer bajo la influencia
de la gravedad, lo cual pondría el revestimiento superior en
tensión y haría difícil la formación de la burbuja 143 a lo largo de
una banda del revestimiento superior, y también facilita la
formación de la burbuja 143 poniendo el revestimiento superior en
compresión adyacente al yunque donde la barra calentadora contacta
con el panel. El ajuste es deseable porque ciertos tipos de
dobleces denominados "envolturas" usan una posición bajada del
plato de prensa inferior y una posición a nivel de la viga
plegadora 52, como se muestra en las Figs. 27 y 28 y se describe
detalladamente más adelante. También se requiere ajuste para
compensar diversos grosores de panel y ángulos de plegado. En el
caso de los tipos de pliegues mostrados en las Figs.
19-26, los cambios de grosor de panel y ángulo de
plegado necesitan ajuste radial a la viga plegadora. Normalmente es
necesario ajuste de compensación del precargador 88 para el ajuste
radial de la viga plegadora 52.
La máquina dobladora de paneles funciona en dos
modos básicos. El primer modo realiza simples dobleces en ángulo
recto usando un yunque rectangular 70 como se muestra en la Fig. 9 y
no requiere movimiento del panel entre la formación de la burbuja y
el doblado. El segundo modo produce dobleces que tienen un ángulo de
plegado inferior a 90º, o "envolturas" que tienen un radio
exterior mayor que el grosor del panel. Los dobleces y las
envolturas de este segundo modo son producidas usando yunques de los
tipos mostrados en las Figs. 10 y 11 y requieren que el panel sea
movido, después de calentar con la barra calentadora y la formación
de la burbuja, a una posición más cerca del yunque para doblado y
soldadura de faldilla. Estos dos modos de funcionamiento se
describirán detalladamente más adelante.
El funcionamiento del primer modo, ilustrado en
las Figs. 19-22, comienza con un panel 65 fijado y
sujeto firmemente en posición entre el plato de prensa superior 38
y el plato de prensa inferior 36. El borde frontal superior del
plato de prensa inferior 36 es alineado verticalmente con la
tangente frontal del yunque con el panel. La tangente frontal del
yunque 70, mostrada en las Figs. 9 y 19, usada para dobleces de 90º,
es la esquina frontal inferior del yunque 70. La posición vertical
de la viga plegadora 52 se establece según la siguiente
relación:
R_{fb}=T(1-cos\theta)
donde
R_{fb} es el radio de rotación de la viga
plegadora 52, y
T es el grosor del panel.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Fig. 19 se muestra la barra calentadora 96
en su posición bajada, en contacto con la superficie superior del
panel 65. La posición de la barra calentadora 96 está a nivel contra
el lado del yunque 70 porque la configuración vertical de los lados
del yunque 70 posibilita bajar la barra calentadora dentro de una
posición contigua como la mostrada. La barra calentadora 96
calienta una banda de la lámina frontal superior del panel 65
adyacente al yunque 70 a una temperatura a la que la resina
termoplástica del revestimiento superior se ablanda y la resina que
une el revestimiento superior al núcleo celular pierde su
resistencia adhesiva, alcanzando la temperatura de transición a
vidrio, en el caso de adhesivo de epoxy, o por ablandamiento o
fusión en el caso de un adhesivo termoplástico. La temperatura y el
tiempo de impregnación de la barra calentadora 96 variarán con la
composición de la resina, el tipo de fibra en las capas de la
lámina frontal, el número de capas, y el porcentaje volumétrico de
resina en las láminas frontales. La siguiente tabla ofrece varios
ejemplos de materiales típicos de láminas frontales, todos
adheridos a un núcleo en panal del panel con una capa gruesa de
0,003'' de epoxy y usando el 50% en volumen de resina termoplástica
PEI como la matriz para la fibra de la lámina frontal:
En la configuración mostrada en las Figs. 9 y
19-22, la barra calentadora está en contacto con el
yunque 70 durante el ciclo de impregnación mostrado en la Fig. 19,
así que es posible eliminar la varilla calentadora 90 del yunque
70. Sin embargo, se prefieren la varilla calentadora 90 y termopares
debido al mayor grado de control de temperatura que proporcionan
para el yunque 70.
El tubo deflector 300 del precargador de panel
88 se eleva contra la parte inferior del panel 65 para desviar
previamente hacia arriba el extremo distal del panel, como se
muestra en la Fig. 19, para sostener el panel contra el combado
hacia abajo bajo su propio peso, que pondría la lámina frontal
superior en tensión y haría difícil o imposible la formación de la
burbuja 143. En cambio, la desviación hacia arriba pone la lámina
frontal superior del panel 65 en compresión y facilita la formación
de la burbuja 143.
Después de calentar la banda de la lámina
frontal superior con la barra calentadora 96 durante un tiempo de
impregnación de duración predeterminada, se sube la barra
calentadora 96, como se muestra en la Fig. 20, presurizando el
cilindro 128 a través de la línea hidráulica 134, retrayendo así el
pistón en el cilindro 128 y el vástago de pistón unido 126 y
girando los brazos 140 del montaje de brazo pivotante 98 alrededor
del eje 115. La resina termoplástica ablandada de la lámina frontal
superior es pegajosa y se adhiere ligeramente a la superficie de
contacto de la barra calentadora 96. Levantar la barra calentadora
96 lejos del panel 65 levanta la banda calentada de la lámina
frontal lejos del núcleo celular del panel 65, formando la burbuja
143 como se muestra en la Fig. 20. La desviación previa hacia
arriba del extremo distal del panel 65, poniendo la zona de la
lámina frontal superior del panel justo por fuera del yunque 70 en
un estado de compresión, también facilita la formación de la
burbuja 143, y la dilatación térmica de la banda calentada de la
lámina frontal calentada por la barra calentadora 96 incrementa la
anchura no sometida a tensión del material de la lámina frontal en
la zona de la banda por debajo de la barra calentadora, aumentando
el efecto de formación de burbuja.
Inmediatamente después de que se forme la
burbuja 143 levantando la barra calentadora lejos de la superficie
del panel 65, se acciona la hoja plegadora 52 activando los motores
de accionamiento 58 para girar la hoja plegadora 52 alrededor del
eje de rotación 56. El borde superior de la viga plegadora, formado
opcionalmente en una pestaña 332 mostrada en las Figs. 17 y 18,
gira alrededor del eje 56 y encaja en la parte del extremo distal
del panel en voladizo por fuera de la parte retenida entre los
platos de prensa superior e inferior. El centro de rotación de la
viga plegadora coincide aproximadamente con el borde frontal
superior 334 del plato de prensa inferior en las Figs.
19-26, y el nivel de la superficie superior del
plato de prensa inferior 36 está alineado horizontalmente con el
eje de rotación 56 de la hoja plegadora 52.
La rotación hacia arriba de la viga plegadora
52, ilustrada en la Fig. 21, dobla la parte distal del panel 65
hacia arriba alrededor de la línea tangente 336 del yunque 70. Como
la viga plegadora ahora contacta con y sostiene la parte distal del
panel 65, el tubo deflector 30 ya no es necesario para soporte de
desviación y es retraído despresurizando los cilindros neumáticos
286 y permitiendo que la fuerza de resistencia del panel empuje el
pistón y su vástago de pistón 292 de vuelta al interior del pistón
286 a medida que la viga plegadora gira en sentido contrario a las
agujas del reloj en la Fig. 21.
A medida que el panel se dobla hacia arriba
alrededor de la línea tangente 336 del yunque 70, la burbuja 143
comienza a plegarse en un pliegue 338, como se muestra en la Fig.
21. El material de la lámina frontal de la burbuja 143 se dobla
sobre sí mismo en el pliegue 338 a medida que disminuye el radio
interior del doblez en el panel 65. El doblado continuado hacia
arriba del panel 65 plancha el pliegue 338 contra el yunque
calentado 70 en una faldilla aplanada 340, como se muestra en la
Fig. 22. Los pocos grados finales de movimiento de doblado hacia
arriba del panel 65 fuerzan a la cara superior del panel 65 que está
justo por fuera de la línea tangente 336 del yunque contra la cara
exterior del yunque, ejerciendo presión elevada sobre la faldilla
aplanada 340 e incrustando la faldilla 340 ligeramente dentro del
núcleo celular. La elevada presión ejercida sobre la faldilla 340
presiona los pliegues superpuestos de la faldilla en contacto íntimo
así que las resinas termoplásticas ablandadas de los pliegues
superpuestos del material de la lámina frontal pueden fluir juntas y
ser soldadas termoplásticamente entre sí. La viga plegadora 52 es
sujetada en su posición extrema girada hacia arriba, sujetando el
panel en la posición totalmente doblada contra la cara exterior del
yunque mientras la resina de la faldilla 340 se enfría por debajo
de su temperatura ablandada. Después del enfriamiento, la viga
plegadora se vuelve a girar a su posición de partida y la prensa se
abre para soltar el panel doblado para sacarlo de la prensa.
Desde el momento en que la barra calentadora 96
se levanta el panel y se forma la burbuja 143 en el material de la
lámina frontal, la resina de la burbuja 143 pierde calor. Por
consiguiente, es importante que el plegado del panel se realice
rápidamente tras el levantamiento de la barra calentadora 96 del
panel de manera que la resina de la faldilla 340 esté todavía
suficientemente caliente para soldarse termoplásticamente a sí misma
cuando la faldilla 340 sea presionada entre la cara exterior del
yunque y el núcleo celular del panel. Los factores que influyen en
la velocidad de pérdida de calor del material de la lámina frontal
en la burbuja 143, el pliegue 338 y la faldilla 340 incluyen la
temperatura inicial a la que es calentado el material por la barra
calentadora 96, la capacidad térmica de la resina y la fibra del
material de la lámina frontal, la conductividad térmica del
material de la lámina frontal, la masa de resina y fibra en la
sección transversal de la lámina frontal, la temperatura ambiente,
y la temperatura del yunque 70. La pérdida de calor podría
ralentizarse añadiendo un calentador de cinta radiante de
infrarrojos (no mostrado) unido a la cara frontal inclinada 106 del
plato de prensa superior 38 dirigido al panel 65 adyacente al yunque
70.
El doblez en el panel, doblado de acuerdo con el
procedimiento ilustrado en las Figs. 19-22, tiene un
"radio interior" en el interior del doblez que se ilustra en
la Fig. 22 como mayor que el radio muy pequeño en la esquina del
yunque 70 a lo largo de la línea tangente 336. Cuando la hoja
plegadora 52 ha finalizado su desplazamiento, fuerza al panel 65
contra la cara vertical del yunque así que la forma del panel en el
interior del doblez corresponde muy estrechamente con la forma
exterior del yunque 70. Dependiendo del procedimiento de fabricación
mediante el cual se realiza el yunque 70, la esquina alrededor de
la cual se dobla el panel 65 puede ser achaflanada, ligeramente
redondeada, o aguda. En todos los casos de un yunque para realizar
un doblez de 90º, el "radio interior" sería pequeño y en el
caso de la esquina aguda, sería muy pequeño, quizá incluso próximo a
cero. No obstante, el interior del doblez siempre tendrá un
"radio interior" definido como tal, incluso si es un radio muy
pequeño.
En la realización de la Fig. 9, la burbuja 143
se forma en el material de la lámina frontal inmediatamente
adyacente al yunque 70. Por otra parte, en la realización de la Fig.
10 hay una separación entre la línea tangente del yunque 70' y la
barra calentadora 96, así que la burbuja 143 no se forma
inmediatamente adyacente al yunque 70'. Como el borde de la burbuja
143 debe estar en la línea tangente del yunque, el panel 65 es
desplazado hacia dentro de la máquina 30 en la dirección de la
flecha 342 de la Fig. 24 después de la formación de la burbuja para
colocar la burbuja 143 adyacente al yunque antes de doblar el panel.
El panel 65 es desplazado para colocar correctamente la burbuja
mediante el uso del sistema de colocación de panel 86, cuyo
funcionamiento no se repetirá aquí ya que fue descrito
anteriormente, pero la secuencia de su funcionamiento se describirá
en conjunción con las Figs. 23-26.
En la Fig. 23, la barra calentadora 96 se
muestra en contacto con la lámina frontal superior del panel 65,
calentando una banda de la lámina frontal a una temperatura a la que
el adhesivo que sujeta la lámina frontal al núcleo celular se
desune y la resina termoplástica de la lámina frontal se ablanda
hasta la temperatura de soldadura termoplástica. Durante este ciclo
de impregnación de calentamiento, el panel 65 está retenido entre
el plato de prensa superior 38 y el plato de prensa inferior 36, y
la parte distal en voladizo del panel está sostenida por la barra
de desviación previa 300 contra el combado bajo su propio peso.
Típicamente, la parte distal en voladizo del panel 65 será desviada
previamente hacia arriba en el intervalo de 0,5º-5,0º,
preferentemente en el intervalo de 1º-2º durante esta fase de
calentamiento, como se ilustra en la Fig. 24.
Después del ciclo de impregnación de
calentamiento, se levanta la barra calentadora, formando la burbuja
143 como se muestra en la Fig. 24. El levantamiento de la barra
calentadora y la formación de la burbuja son iguales que como se
describió anteriormente en conjunción con las Figs. 19 y 20. En esta
realización de las Figs. 23-26, después de la
formación de la burbuja 143, el plato de prensa superior 38 es
levantado ligeramente para soltar el panel 65. Se acciona el
sistema de colocación de panel 86 para desplazar el panel 65 una
distancia predeterminada de vuelta al interior de la máquina 30 en
la dirección indicada por la flecha 342 para colocar la burbuja 143
como se ilustra en la Fig. 25 adyacente a la línea tangente del
yunque 70'. Cuando el panel es colocado con la burbuja 143
adyacente a la línea tangente del yunque 336, el plato de prensa
superior 36 es cerrado para retener el panel 65 entre los platos de
prensa superior e inferior, como se ilustra en la Fig. 25. A
continuación se acciona la hoja plegadora 52 para girar un ángulo de
plegado \Theta_{f} de aproximadamente 45º como se ilustra en la
Fig. 26 para plegar el panel 65 hacia arriba alrededor de la línea
tangente 336 del yunque 70'. La formación del pliegue 338, el
aplanamiento del pliegue 338 en una faldilla 340, y el planchado y
la soldadura termoplástica de la faldilla 340 son igual que como se
describió en conjunción con las Figs. 21 y 22.
El procedimiento para formar un doblez con un
radio exterior mayor que el grosor del panel 65 se conoce como
formación de una "envoltura". El procedimiento de formación de
la "envoltura" se ilustra en las Figs. 27 y 28, usando el
yunque 70" y la barra calentadora 96' ilustrada en la Fig. 11. La
barra calentadora 996' es similar a la barra calentadora 96
ilustrada en las Figs. 9 y 10 excepto que tiene un pie de contacto
más amplio usado para calentar una banda calentada más amplia de la
lámina frontal superior del panel 65 que corresponde a un radio
interior más amplio de la "envoltura". El yunque 70" tiene
una superficie exterior cilíndrica que tiene un radio de curvatura
R_{i} igual al radio interior deseado de la envoltura. Este
procedimiento es similar al procedimiento ilustrado en las Figs.
23-26 en que el panel se mueve después de la
formación de la burbuja para colocar la burbuja adyacente a la
línea tangente del yunque 70". La diferencia principal en el
procedimiento de formación de la envoltura está en la posición
relativa del plato de prensa inferior 36 y la viga plegadora 52.
Como se muestra en la Fig. 27, la viga plegadora se ajusta a una
posición dándole un radio de rotación R_{o} igual al radio
exterior R_{i} del yunque 70" más el grosor t del panel 65. El
plato de prensa inferior 36 se baja a una posición en la que su
superficie superior está a nivel con la superficie superior de la
viga plegadora.
La zona calentada por la barra calentadora 96'
corresponde a la superficie del panel alrededor del radio exterior
de la "envoltura". Para la mayoría de las aplicaciones que
requieren alta resistencia de la pieza, es deseable usar un panel
que tenga un adhesivo termoplástico para unir al menos la lámina
frontal superior del panel al núcleo celular. El uso de un adhesivo
termoplástico asegura que el área de la lámina frontal desunida bajo
la burbuja 143 volverá a adherirse al núcleo celular del panel
cuando sea planchada por presión contra la cara cilíndrica del
yunque 70''.
La mejor apariencia y resistencia del doblez se
logra cuando hay suficiente material extra para producir una
faldilla con una superposición sustancial. Sin tal material
superpuesto, el planchado del material de la burbuja alrededor de
la superficie del yunque causa arrugas y frunces en vez de una
faldilla resistente y atractiva soldada hacia abajo contra sí
misma. Los mejores resultados se han logrado cuando la diferencia
lineal de longitud, medida en la dirección angular o
circunferencial, entre el interior y el exterior de la envoltura es
al menos 1/4 de pulgada.
Se contemplan varias modificaciones de las
realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, modificaciones
de la barra calentadora y el equipo de montaje de la barra
calentadora, mostrados en las Figs. 29-31,
simplifican el montaje de la barra calentadora y mejoran su
fiabilidad. El equipo de montaje incluye un carril de montaje 344
que se extiende por toda la longitud del montaje de brazo pivotante
98, fijado a las placas extremas 146 mediante fijadores 148 y gatos
niveladores 154 para ajustar la posición del carril de montaje para
asegurar que esté recto y nivelado en su posición bajada adyacente
al plato de prensa inferior 36. Una zapata de montaje 346 está
fijada al carril 344 y se extiende por toda la longitud del carril.
La zapata de montaje 346 es de estructura y funcionamiento
idénticos al portaherramientas 62 para montar los yunques, como se
muestra en las Figs. 5 y 9-11.
Una barra calentadora 350 está sostenida sobre
dos postes 348, unido cada uno mediante fijadores a un pie 352 que
ajusta dentro y está sostenido por las zapatas 346 de la misma
manera que el miembro de base de herramienta 69 ajusta dentro y
está sostenido por el portaherramientas 62. Un retén 354 sujeta cada
pie 352 en su sitio hasta que una manguera de aire comprimido pueda
ser presurizada para forzar a las placas en un entrante contra la
superficie superior del pie 352 para trabar el pie en su zapata 346,
como se describió anteriormente para el portaherramientas 62 y el
miembro de base de herramienta 69. Una barra conectora 356 se
extiende entre los postes 348 y está fijada a los mismos mediante
fijadores 358 para rigidizar el montaje de barra calentadora.
Una muesca cuadrada 360 que se abre hacia atrás
y hacia abajo en los postes 348 recibe la barra calentadora 350 y
un recubrimiento de chapa metálica 362 que minimiza la pérdida de
calor por convección desde la barra calentadora 350. La pieza
posterior del recubrimiento 362 se extiende verticalmente y está
fijada al lado posterior de los postes 348, y también es doblada en
una pestaña que sobresale hacia atrás 364 que está fijada a y
sostiene un techo de chapa metálica 366. El techo se extiende sobre
el recubrimiento 362 para retardar la pérdida de calor del
recubrimiento 362 y principalmente para cubrir el recubrimiento
frente al contacto accidental con el recubrimiento 362 por parte de
los trabajadores que haya en las inmediaciones.
Un perno de tope 368 está roscado dentro de un
orificio en cada poste 348 y se extiende a través de un orificio
ranurado en la parte superior de la barra calentadora 350 para
sostener la barra calentadora 350 sobre los postes 348. La altura
del orificio ranurado de la barra calentadora 350 es mayor que el
diámetro del perno de tope 368, permitiendo que la barra
calentadora 350 se ajuste a sí misma y quede plana contra la lámina
frontal del panel cuando la barra calentadora se baja a la posición
de calentamiento. Dos casquillos cerámicos 370 se deslizan sobre el
perno de tope 368, encuadrando la barra calentadora 350 para centrar
la barra calentadora dentro del recubrimiento 362.
Obviamente, son posibles muchas otras
modificaciones y variaciones de la realización preferida descrita y
se les ocurrirán a los expertos en la materia a la luz de esta
exposición. Por consiguiente, ha de entenderse expresamente que
estas modificaciones y variaciones, y las equivalentes de las
mismas, debe considerarse que entran dentro del ámbito de la
invención tal como se define en las siguientes reivindicaciones.
Claims (22)
1. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico, que comprende:
- retener una parte plana de dicho panel para
sujetar dicha parte plana contra el movimiento paralelo al plano de
dicha parte plana;
- calentar una banda lineal de una lámina
frontal interior por un lado de dicho panel para ablandar la resina
de dicha lámina frontal interior con una barra calentadora y desunir
el adhesivo que sujeta dicha lámina frontal interior a dicho núcleo
en panal;
- formar dicha banda lineal en una burbuja
separada lejos de dicho núcleo en panal;
- doblar un tramo distal del dicho panel, por
fuera de dicha parte retenida, alrededor de un yunque calentado a lo
largo de un eje paralelo a dicha banda lineal para formar un doblez
que tiene un radio interior, con dicha burbuja coincidiendo con
dicho radio interior;
- plegar dicha burbuja alrededor de dicho radio
interior y formar una faldilla superpuesta de la lámina frontal
interior;
- presionar dicha faldilla superpuesta de dicha
lámina frontal interior en un pliegue entre dicho yunque y un tramo
doblado de dicho panel, y sujetar dicho tramo en dicha posición
doblada mientras la resina de dicha faldilla se inmoviliza en dicho
pliegue.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 1, en el que;
- dicha etapa de plegado incluye planchar dicha
faldilla contra dicho tramo con dicho yunque para formar dicho
pliegue; y
- unir dicho pliegue a dicha lámina frontal
interior por fuera de dicho doblez.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 1, en el que:
- dicha etapa de plegado incluye enrollar dicha
burbuja alrededor de dicho yunque desde dicho eje hacia un borde
alejado de dicha banda lineal y plegar dicha burbuja sobre dicho
borde alejado contra dicha lámina frontal interior.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 3, que además comprende:
- calentar dicho yunque a una temperatura
suficientemente alta para retardar la pérdida de calor desde dicha
resina de dicha faldilla mientras dicha faldilla está en contacto
con dicho yunque, y a una temperatura inferior a la temperatura de
ablandamiento de dicha resina; y
- sujetar dicha faldilla contra dicho
revestimiento interior con dicho yunque mientras dicha resina se
inmoviliza;
- por lo que dicho yunque calentado retarda la
pérdida de calor desde dicha burbuja durante dichas etapas de
enrollamiento y plegado mientras que permite que dicha resina se
inmovilice y se una mientras es sujetada contra dicho revestimiento
interior.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 4, que además comprende:
- mantener dicha temperatura del yunque dentro
de un intervalo de aproximadamente 200-400ºF.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 4, que además comprende:
- sujetar dicho panel en dicha forma doblada
durante el tiempo suficiente para que dicha resina se inmovilice en
dicha posición planchada.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 1, que además comprende:
- desplazar dicho panel, inmediatamente después
de formar dicha burbuja, para colocar dicha burbuja adyacente a
dicho yunque calentado.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 1, que además comprende:
- flexionar dicho panel en un ligero doblez
alrededor de dicho yunque durante dichas etapas de calentamiento y
formación para facilitar la formación de dicha burbuja.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 1, en el que:
- dicha etapa de calentamiento incluye presionar
una barra calentadora calentada contra dicha banda lineal de dicha
lámina frontal durante el tiempo suficiente para subir la
temperatura en dicha banda lineal a una temperatura a la que dicha
resina se ablanda y dicho adhesivo se desune; y
- dicha etapa de formación incluye adherir dicha
banda lineal de dicha lámina frontal interior a dicha barra
calentadora y desprender dicha barra calentadora de dicho
núcleo.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Un procedimiento para doblar un panel con
núcleo en panal con revestimiento termoplástico según se define en
la reivindicación 9, en el que:
- dicha barra calentadora es calentada a una
temperatura de aproximadamente 600ºF durante dicha etapa de
calentamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Un aparato para doblar un panel con núcleo
en panal con revestimiento termoplástico según los procedimientos de
las reivindicaciones 1-10, que comprende:
- una barra calentadora montada de manera móvil
en dicho aparato para poner en contacto con dicho panel en una
primera posición para calentar una banda de un primer revestimiento
termoplástico por un lado de dicho panel, y para alejar de dicho
panel después de calentar dicho revestimiento y levantar dicho
revestimiento termoplástico en una burbuja lejos de dicho
núcleo;
- un mecanismo de retención para retener un
tramo interno de dicho panel en dicha primera posición, con un tramo
externo de dicho panel extendiéndose más allá de dicho mecanismo de
retención;
- un yunque móvil con dicho mecanismo de
retención en contacto con dicho panel por fuera de dicho mecanismo
de retención;
- una hoja montada de manera pivotante en dicho
aparato para encajar con dicho tramo externo de dicho panel y doblar
dicho panel alrededor de dicho yunque;
- calentadores para calentar dicha barra
calentadora y dicho yunque a temperaturas deseadas; y
- controladores de temperatura para controlar
dichos calentadores para subir la temperatura de dicha barra
calentadora al menos a una temperatura de desunión a la que dicho
primer revestimiento termoplástico puede ser desprendido fácilmente
de dicho núcleo, y para subir dicha temperatura del yunque a una
temperatura por debajo de la cual el material termoplástico de dicho
primer revestimiento termoplástico se ablanda;
por medio de lo cual dicho mecanismo de
retención retiene dicho panel en dicha primera posición, y dicha
barra calentadora calienta dicha banda de dicho primer revestimiento
termoplástico a dicha temperatura de desunión y luego se levanta
lejos de dicho panel para levantar dicha banda de dicho primer
revestimiento termoplástico lejos de dicho núcleo para formar dicha
burbuja, y dicha hoja pivota contra dicho tramo externo para doblar
dicho panel alrededor de dicho yunque, planchando dicha burbuja en
una faldilla contra dicho yunque y presionando dicha faldilla en un
pliegue superpuesto liso y atractivo contra dicho panel y soldando
dicho pliegue contra dicho primer revestimiento termoplástico para
crear un doblez de esquina resistente.
\newpage
12. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 11, que además comprende:
- un mecanismo de accionamiento acoplado a dicha
hoja para girar rápidamente dicha hoja alrededor de dicho pivote
contra dicho panel para doblar dicho panel alrededor de dicho
yunque.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 11, que además comprende:
- un precargador para flexionar dicho tramo
externo de dicho panel hacia dicho yunque para predisponer la
formación de dicha burbuja cuando dicha barra calentadora calienta
dicha banda de dicho primer revestimiento termoplástico.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 13, en el que dicho precargador además comprende:
- una barra montada sobre dicha hoja y móvil un
desplazamiento seleccionado para encajar con el lado opuesto de
dicho panel para flexionar dicho tramo externo de dicho panel hacia
arriba y doblar dicho panel ligeramente alrededor de dicho
yunque.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 11, en el que:
dicho mecanismo de retención incluye un plato de
prensa superior y un plato de prensa inferior, estando situado dicho
plato de prensa inferior sobre un plano dispuesto paralelo a dicho
plato de prensa superior.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 15, que además comprende:
- un dispositivo de traslación de panel que
funciona en dicho plano de dicho plato de prensa inferior para
desplazar dicho panel después de la formación de dicha burbuja para
mover dicha burbuja a una posición adyacente a dicho yunque.
\vskip1.000000\baselineskip
17. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 16, en el que dicho dispositivo de traslación de
panel incluye:
- una ventosa para agarrar una superficie
exterior de dicho panel, y un accionador neumático para mover dicha
ventosa y dicho panel a dicha posición deseada después de la
formación de la burbuja y antes de accionar dicha hoja para doblar
dicho panel.
\vskip1.000000\baselineskip
18. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 17, que además comprende:
- un accionador para hacer funcionar dicho
mecanismo de retención para retener dicho panel entre dicho plato de
prensa superior y dicho plato de prensa inferior;
- un impulsor conectado a dicha barra
calentadora para mover dicha barra calentadora para encajar con y
desencajar de dicho panel; y
- un mecanismo de accionamiento acoplado a dicha
hoja para girar rápidamente dicha hoja alrededor de dicho pivote
contra dicho panel para doblar dicho panel alrededor de dicho
yunque.
\vskip1.000000\baselineskip
19. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 18, que además comprende:
- un controlador para secuenciar y controlar el
funcionamiento de dicho accionador de mecanismo de retención, dicho
mecanismo de accionamiento de hoja, dicho accionador de barra
calentadora y dicho dispositivo de traslación de panel.
\vskip1.000000\baselineskip
20. Un aparato doblador según se define en la
reivindicación 11, que además comprende:
- un sistema de ajuste de elevación para ajustar
la elevación de dicho plato de prensa inferior;
- teniendo dicho yunque una superficie exterior
que tiene una parte curvada conformada para corresponder al radio
interior deseado de dicho panel formado en una envoltura, y teniendo
primera y segunda partes tangentes tangentes a lados angulares
opuestos de dicha parte curvada, extendiéndose dichas primera y
segunda partes tangentes tangentes a extremos angulares de dicha
parte curvada y horizontalmente descentradas una de otra.
\vskip1.000000\baselineskip
21. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el panel con núcleo en panal con revestimiento
termoplástico es un panel con núcleo celular con revestimiento
termoplástico, y la etapa de retención comprende retener una parte
plana de dicho panel de manera que se sujete inmóvil.
22. Un panel de material compuesto formado en un
doblez liso, atractivo de alta resistencia, obtenido por el
procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes
1-10 ó 21.
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