ES2412579B1 - Cabeza y sistema de colocaci�n para aplicar un material a una superficie y m�todo para dispensar y compactar un material sobre una superfcie. - Google Patents

Cabeza y sistema de colocaci�n para aplicar un material a una superficie y m�todo para dispensar y compactar un material sobre una superfcie. Download PDF

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Abstract

Una cabeza de colocaci�n de material para dispensar y compactar una pluralidad de tiras de un material sobre una superficie con una pluralidad de conjuntos de rodillos movibles independientemente. Cada conjunto de rodillos de la cabeza de colocaci�n comprende un rodillo de compactaci�n y puede ser movido con movimiento de rotaci�n y lineal con seis grados de libertad independientemente de los dem�s conjuntos de rodillos de la cabeza de colocaci�n. Los conjuntos de rodillos pueden estar dispuestos en una configuraci�n al tresbolillo y aplicar en esencia simult�neamente la pluralidad de tiras del material a la superficie, de tal modo que las tiras del material sean aplicadas a caminos adyacentes sobre la superficie. Cada rodillo de compactaci�n puede ser maleable y est� sustancialmente coronado alrededor de su superficie circunferencial exterior para proporcionar una compactaci�n uniforme de las tiras del material.

Description

2 Cabeza y sistema de colocaci�n para aplicar un material a una superficie y m�todo para dispensar y compactar un material sobre una superficie Antecedentes 1. Campo 5 El presente invento se refiere a las partes estructurales y aerodin�micas de un avi�n. M�s en particular, el presente invento se refiere a la entrega y la compactaci�n del material, tal como la colocaci�n automatizada de fibra (AFP) de cinta de composite. 2. T�cnica asociada La colocaci�n de la fibra es un m�todo de compactar un material de composite 10 impregnado de resina, tambi�n denominado como mecha preimpregnada, sobre una superficie de un art�culo tal como la superficie de una herramienta, de un molde, de un mandril, o cualquier superficie usada para formar partes de composite. En un m�todo t�pico de colocaci�n de fibra se compactan juntas m�ltiples capas del material de composite y se curan para formar un componente resistente, ligero, de una forma 15 predeterminada, para uso en la construcci�n de aviones, misiles, sat�lites, autom�viles, etc. De acuerdo con los m�todos tradicionales de colocaci�n de fibra, t�picamente se compactan simult�neamente m�ltiples piezas de material de composite sobre la superficie usando un rodillo mayor o un rodillo segmentado que gira sobre un solo eje. 20 Sin embargo, puesto que el rodillo o los segmentos de rodillo giran alrededor de un solo eje, la compactaci�n del material sobre la superficie sobre �ngulos agudos o contornos complicados supone un reto. Por ejemplo, cuando un rodillo ancho o un rodillo segmentado rueda sobre ciertos contornos complejos, una parte del rodillo no hace contacto contra la superficie, y una parte de la cinta no es compactada. La parte del 25 material que no es compactado puede dar por resultado la delaminaci�n o la porosidad de la parte curada formada por el material. Despu�s de dispensar y compactar el material sobre la superficie en una direcci�n, las m�quinas tradicionales de colocaci�n de fibra invierten las direcciones, haciendo girar para ello 180� la cabeza de colocaci�n del material entera. Por ejemplo, en una aplicaci�n 30 t�pica, una cabeza de colocaci�n del material dispensa y compacta material sobre una superficie en una direcci�n, despu�s corta el material. Tras esto, la cabeza de colocaci�n 3del material contin�a desplaz�ndose en una distancia de separaci�n especificada y luego se retrae de la superficie. Entonces la cabeza de colocaci�n del material gira 180�, se vuelve a aproximar a la superficie, se aplica a la superficie, y dispensa y compacta el material en la superficie, desplaz�ndose en la direcci�n opuesta. Debido a los muchos miles de cordones requeridos para una parte de composite t�pica, este m�todo de 5 retirada-giro-reaproximaci�n puede aumentar en una cantidad significativa el tiempo necesario para el proceso de aplicaci�n del material. Los rodillos corrientes conocidos en la t�cnica para compactar material de composite son planos de borde a borde. Por lo tanto, con objeto de aplicar una cantidad igual de presi�n a una tira entera de cinta durante la compactaci�n, el rodillo debe permanecer 10 perpendicular a la superficie. Conseguir esto puede ser un reto, o algunas veces ser imposible, dependiendo de la complejidad de los contornos requeridos para una parte dada. En consecuencia, existe la necesidad de un m�todo mejorado para dispensar y compactar material en una superficie, que no sufra los problemas y limitaciones de la 15 t�cnica anterior. Sumario El presente invento proporciona un sistema de colocaci�n mejorada y un m�todo para dispensar y compactar material, tal como mecha preimpregnada, sobre una superficie tal como una superficie de un molde, una superficie de un mandril, o cualquier superficie 20 usada para formar partes de composite. En varias realizaciones del invento, la cabeza de colocaci�n comprende un primer rodillo soportado por una base para aplicar una primera parte del material a lo largo de un primer camino de la superficie, un segundo rodillo soportado por la base para aplicar una segunda parte del material a lo largo de un segundo camino de la superficie; y un primer 25 actuador para mover el primer rodillo con relaci�n a la base e independientemente del segundo rodillo, permitiendo con ello que tanto el primer rodillo como el segundo rodillo permanezcan en contacto con la superficie al cambiar una primera distancia entre la base y el primer camino con relaci�n a una segunda distancia entre la base y el segundo camino. 30 En otras realizaciones del invento, el primer camino es sustancialmente adyacente al segundo camino, y el primer actuador mueve al primer rodillo entre una primera posici�n m�s pr�xima a la base y una segunda posici�n m�s alejada de la base. Adem�s, el 4primer actuador puede hacer pivotar al primer rodillo alrededor de un primer eje geom�trico, y girar el primer rodillo alrededor de un segundo eje geom�trico, siendo el segundo eje geom�trico sustancialmente perpendicular al primer eje geom�trico. Los conjuntos de rodillo pueden ser acoplados a la base en una configuraci�n sustancialmente al tresbolillo. Cada conjunto de rodillos comprende un rodillo de 5 compactaci�n y puede dispensar y compactar una parte del material sobre una parte de la superficie y es movible independientemente con movimientos de rotaci�n, de pivotamiento y lineales con seis grados de libertad. En realizaciones del invento, el rodillo de compactaci�n del conjunto de rodillos puede estar sustancialmente coronado a lo largo de su superficie circunferencial exterior, para 10 dispensar y compactar m�s efectivamente el material sobre la superficie. El rodillo de compactaci�n puede hacerse de un material maleable, tal como de caucho, que permita que la superficie coronada sea comprimida contra la superficie al ser aplicada presi�n al rodillo. Breve descripci�n de los dibujos 15 En lo que sigue se describe en detalle una realizaci�n del presente invento, con referencia a las figuras de los dibujos que se acompa�an, en las que: La Fig. 1 es una vista en perspectiva isom�trica de un sistema de colocaci�n del material y de una cabeza de colocaci�n construida de acuerdo con una realizaci�n del presente invento; 20 La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la cabeza de colocaci�n de la Fig. 1 aplicando tiras de un material a una superficie; La Fig. 3 es una vista en perspectiva isom�trica de la cabeza de colocaci�n de la Fig. 1; La Fig. 4 es una vista en planta del fondo de la cabeza de colocaci�n de la Fig. 3; La Fig. 5 es una vista en alzado lateral de un lado de la cabeza de colocaci�n de la Fig. 3; 25 La Fig. 6 es una vista en perspectiva de un par de conjuntos de rodillo de la Fig. 3 y de su conjunto actuador; La Fig. 7 es una vista en perspectiva isom�trica de un par de conjuntos de rodillo de la Fig. 3 y su conjunto actuador, con un conjunto de rodillos accionado, ligeramente m�s alto que el otro conjunto de rodillos; 30 5La Fig. 8 es una vista en perspectiva isom�trica de un par de conjuntos de rodillo de la Fig. 3 y su conjunto actuador; La Fig. 9 es una vista en perspectiva isom�trica de un par de conjuntos de rodillo de la Fig. 3 y su conjunto actuador, en la que se ha ilustrado el movimiento de rotaci�n de un actuador giratorio; 5 La Fig. 10 es una vista lateral de un par de conjuntos de rodillo de la Fig. 3 y su conjunto actuador, en la que se ha ilustrado el movimiento de un actuador pivotante; La Fig. 11 es una vista en perspectiva isom�trica de un conjunto de rodillos construido de acuerdo con una realizaci�n del presente invento; La Fig. 12 es una vista en despiece ordenado del conjunto de rodillos de la Fig. 11; 10 La Fig. 13 es una vista en perspectiva isom�trica, fragmentaria, en corte transversal, del conjunto de rodillos de la Fig. 11, en la que un mecanismo de corte est� en una posici�n de abierto; La Fig. 14 es una vista en perspectiva isom�trica, fragmentaria, en corte transversal, del conjunto de rodillos de la Fig. 11, en la que el mecanismo de corte est� en una posici�n 15 de cerrado, cortando por ello al material; La Fig. 15 es una vista en planta, en corte transversal, del conjunto de rodillos de la Fig. 11, con el material siendo dispensado en una primera direcci�n a lo largo de una superficie; La Fig. 16 es una vista en planta, en corte transversal, del conjunto de rodillos de la Fig. 20 11, con el material siendo cortado por el mecanismo de corte; La Fig. 17 es una vista en planta en corte transversal del conjunto de rodillos de la Fig. 11, con el material siendo alimentado a un segundo lado del rodillo de compactaci�n; La Fig. 18 es una vista en planta, en corte transversal, del conjunto de rodillos de la Fig. 11, con el material siendo dispensado en una segunda direcci�n a lo largo de la 25 superficie; La Fig. 19 es una vista en corte transversal de un rodillo de compactaci�n construido de acuerdo con una realizaci�n del presente invento, en la que el rodillo de compactaci�n no est� cargado contra una superficie; 6La Fig. 20 es una vista en corte transversal del rodillo de compactaci�n de la Fig. 1 cargado contra el material y la superficie, con presi�n aplicada al rodillo hacia la superficie; y La Fig. 21 es una vista en corte transversal del rodillo de compactaci�n de la Fig. 19 cargado contra el material y la superficie, con suficiente presi�n aplicada al rodillo hacia la 5 superficie para aplanar sustancialmente una superficie circunferencial exterior del rodillo de compactaci�n. Descripci�n detallada La Fig. 1 ilustra un sistema 10 de colocaci�n del material construido de acuerdo con una realizaci�n del presente invento. El sistema 10 de colocaci�n del material puede ser 10 usado para dispensar y compactar un material 12, ilustrado en la Fig. 2, sobre una superficie 14 de un molde, un mandril, o cualquier aparato para formar partes de composite, y es particularmente adecuado para colocaci�n de fibra para construir partes de composite para un avi�n. Con referencia a la Fig. 1, el sistema 10 de colocaci�n de material puede comprender un bastidor 16, un actuador 18 de la cabeza, y una cabeza de 15 colocaci�n 20 unida al bastidor 16 y accionada por el actuador 18 de la cabeza. El bastidor 16 puede ser cualquier estructura conocida en la t�cnica para soportar una cabeza de colocaci�n 20, tal como una estructura de p�rtico o una estructura con ejes curvados o lineales a lo largo de los cuales puede ser movida la cabeza de colocaci�n 20 con relaci�n al bastidor 16 mediante el actuador 18 de la cabeza o por cualesquiera otros 20 medios conocidos en la t�cnica. El actuador 18 de la cabeza puede ser cualquier actuador conocido en la t�cnica para mover un objeto a lo largo de un bastidor. El actuador 18 de la cabeza puede mover la cabeza de colocaci�n 20 a lo largo del bastidor 16 con movimiento lineal y de rotaci�n. Como se ha ilustrado en las Figs. 3-4, una realizaci�n que sirve de ejemplo de la cabeza 25 de colocaci�n 20 comprende: una base 22 unida al bastidor 16, para soportar otros componentes; una pluralidad de carretes 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 fijados a la base 22; una pluralidad de conjuntos de actuadores 40, 42, 44, 46 fijados a la base 22; una pluralidad de conjuntos de rodillo 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 accionados por y acoplados con los conjuntos de actuadores y que cada uno comprende un rodillo de 30 compactaci�n 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78; y un sistema de control (no representado) para guiar la cabeza de colocaci�n 20 y accionar independientemente a los conjuntos de rodillo para dispensar y compactar el material 12 sobre la superficie 14. 7Con referencia a las Figs. 2-5, la base 22 es un apoyo en el cual est�n fijados los carretes 24-38 y los conjuntos de actuadores 40-46. La base 22 puede ser plana y en general de forma rectangular, y puede estar unida al bastidor 16 o a cualquier m�quina conocida en la t�cnica para mover una cabeza de colocaci�n 20 a lo largo de cualquier superficie. Los carretes 24-38 son convencionales y cada uno tiene enrolladas tiras alargadas del 5 material 12 a ser alimentado a uno al menos de los conjuntos de rodillo 48-62, dispensando y compactando cada conjunto de rodillos una pluralidad de longitudes del material 12 sobre la superficie 14, como se ha ilustrado en la Fig. 2. La pluralidad de longitudes del material 12 puede tener una anchura dentro del margen desde 1,57 mm hasta 25,4 mm. El material 12 puede ser material de composite, cinta de composite 10 impregnada de resina, mecha de cinta partida, cualquier material conocido en la t�cnica para la colocaci�n de fibra, o cualquier otro material conformable. En una realizaci�n que sirve de ejemplo, los carretes tienen 457,2 mm de longitud. El n�mero de carretes en la cabeza de colocaci�n 20 puede ser igual al n�mero de conjuntos de rodillo de la cabeza de colocaci�n 20. Por ejemplo, como se ha ilustrado en la Fig. 3, ocho carretes pueden 15 alimentar material a ocho conjuntos de rodillo. El material 12 de cada carrete puede ser insertado directamente en los conjuntos de rodillo, o bien puede ser dirigido a los conjuntos de rodillo mediante rodillos de redirecci�n (no representados) o por otros m�todos bien conocidos en la t�cnica. Cada uno de los conjuntos de actuadores 40-46 puede acoplar al menos uno o dos 20 conjuntos de rodillo 48-62 a la base 22. Con referencia a las Figs. 6-10, cada conjunto actuador puede comprender una montura 80 de actuador unida a la base 22, un actuador pivotante 82 unido a pivotamiento a la montura 80 de actuador, y un apoyo 84 de actuador unido para rotaci�n o fijado al actuador pivotante 82. Cada conjunto actuador puede comprender adem�s un actuador giratorio 86 unido para rotaci�n al apoyo 84 del 25 actuador, una montura 88 de barras unida de modo fijo al actuador giratorio 86, y una primera barra 90 y una segunda barra 92 unidas para deslizamiento a la montura 88 de barras. Finalmente, cada conjunto actuador puede comprender tambi�n cuatro gu�as de barra 94, 96, 98, 100, dos gu�as de barra unidas para deslizamiento a la primera barra 90 y dos gu�as de barra unidas para deslizamiento a la segunda barra 92. Las barras 30 primera y segunda 90, 92 pueden incluir roscas en espiral alrededor de una superficie exterior alargada de las barras 90, 92, como se ha ilustrado en las Figs. 4-5, en las que el movimiento de rotaci�n de las barras 90-92 permite que las barras primera y segunda 90, 92 deslicen con relaci�n a la montura 88 de las barras o a las gu�as 94-100 de las barras. Aunque los conjuntos de actuadores han sido descritos con referencia a las realizaciones 35 8ilustradas en los dibujos que se acompa�an, se hace notar que pueden emplearse equivalentes y sustitutos hechos aqu� sin rebasar el alcance del invento, tal como se especifica en las reivindicaciones. Por ejemplo, cada conjunto de actuadores puede comprender alternativamente un solo actuador de conjuntos de rodillo para accionar a los conjuntos de rodillo. 5 Cada uno de los conjuntos de rodillo 48-62 puede estar unido a por lo menos una de la primera barra 90 y la segunda barra 92 mediante las gu�as de barra 94-100. En una realizaci�n del invento, al menos uno de los conjuntos de actuadores 40 puede estar unido a un primer par de conjuntos de rodillos 48-50, como se ha ilustrado en las Figs. 6-9. Adem�s, el conjunto de actuadores 42 puede unir a un segundo par de conjuntos de 10 rodillos 52-54, el conjunto de actuadores 44 puede unir a un tercer par de conjuntos de rodillos 56-58, y el conjunto de actuadores 46 puede unir a un cuarto par de conjuntos de rodillos 60, 62. El espacio entre los rodillos de compactaci�n de cada par de conjuntos de rodillos puede ser aproximadamente igual a la anchura de una tira del material 12, como se ha ilustrado en las Figs. 5-7. Por ejemplo, el espacio entre el rodillo de compactaci�n 15 64 y el rodillo de compactaci�n 66 puede ser aproximadamente igual a la anchura de una tira del material 12. En una realizaci�n, cuando dos conjuntos de rodillos est�n unidos a cada conjunto de actuadores, dos gu�as de barra 94, 96 pueden unirse a un conjunto de rodillos 48, y dos gu�as de barra 98-100 pueden unirse al otro conjunto de rodillos 50. Los conjuntos de actuadores 40-46 pueden estar dispuestos en una configuraci�n 20 sustancialmente al tresbolillo sobre la base 22. Con referencia a la Fig. 4, los conjuntos de actuadores est�n dispuestos al tresbolillo en una configuraci�n de zig-zag, con cada uno de la pluralidad de conjuntos de actuadores situado detr�s y a un lado de un conjunto de actuadores precedente. La distancia entre dos cualesquiera de la pluralidad de rodillos de compactaci�n de la cabeza de colocaci�n 20 puede estar dentro del margen desde 25 1,57 mm hasta 508,0 mm. En esta configuraci�n al tresbolillo, ilustrada en las Figs. 3-5, los conjuntos de rodillos 48-62 de la cabeza de colocaci�n 20, acoplados con los conjuntos de actuadores, dispensan material 12, en esencia simult�neamente, a lo largo de caminos sustancialmente adyacentes sobre la superficie 14, como se ha ilustrado en la Fig. 2. En varias realizaciones del invento, puede haber peque�os espacios de 30 separaci�n entre los caminos adyacentes de material 12. Como alternativa, los caminos del material 12 pueden solaparse parcialmente, con al menos un borde de al menos una tira de material solapando a una parte de otra tira de material. Por ejemplo, en una realizaci�n ilustrada en las Figs. 3-5, cada uno de los cuatro conjuntos de actuadores 40-46 acopla uno de los pares de conjuntos de rodillos a la base 35 922. En esta configuraci�n, el primer par 48-50 de conjuntos de rodillos est� delante del segundo par 52-54 de conjuntos de rodillos, el segundo par 52-54 de conjuntos de rodillos est� delante del tercer par 56-58 de conjuntos de rodillos, y el tercer par 56-58 de conjunto de rodillos est� delante del cuarto par 60-62 de conjuntos de rodillos. El segundo par 52-54 de conjuntos de rodillos est� a la izquierda del primer par 48-50 de conjuntos 5 de rodillos, el tercer par 56-58 de conjuntos de rodillos est� a la derecha del segundo par 52-54 de conjuntos de rodillos, y el cuarto par 60-62 de conjuntos de rodillos est� a la izquierda del tercer par 56-58 de conjuntos de rodillos. Si se mueve la cabeza de colocaci�n 20 en una direcci�n indicada por una flecha 110 en la Fig. 4, los caminos adyacentes del material 12 pueden ser compactados sobre la 10 superficie 14 mediante los siguientes rodillos de compactaci�n, que relacionados aqu� por orden de izquierda a derecha son: el rodillo de compactaci�n 68, el rodillo de compactaci�n 76, el rodillo de compactaci�n 70, el rodillo de compactaci�n 78, el rodillo de compactaci�n 64, el rodillo de compactaci�n 72, el rodillo de compactaci�n 66, y el rodillo de compactaci�n 74. Por ejemplo, en esta configuraci�n, un borde lateral de un 15 camino de material compactado por el rodillo de compactaci�n 76 es adyacente a un borde lateral de un camino de material compactado por el rodillo de compactaci�n 68, mientras que otro borde lateral del camino de material compactado por el rodillo de compactaci�n 76 es adyacente a un borde lateral de un camino de material compactado por el rodillo de compactaci�n 70. 20 Cada uno de los conjuntos de rodillos 48-62 puede ser construido de una manera sustancialmente id�ntica con componentes sustancialmente id�nticos. Con referencia a las Figs. 11-18, el conjunto de rodillos 50 puede comprender el rodillo de compactaci�n 66 que tiene una superficie circunferencial exterior 112 para compactar el material 12; un primer elemento de gu�a 114 con un primer extremo 116 y un segundo extremo 118 para 25 dirigir el material 12 al rodillo de compactaci�n 66; un segundo elemento de gu�a 120 que presenta una primera superficie de gu�a 122 que sigue en general a una primera parte de la superficie circunferencial exterior 112 del rodillo de compactaci�n 66, y un tercer elemento de gu�a 124 que presenta una segunda superficie de gu�a 126 que sigue en general a una segunda parte de la superficie circunferencial exterior 112 del rodillo de 30 compactaci�n 66. Con referencia a las Figs. 11-14, el conjunto de rodillos 50 puede comprender adem�s un primer rodillo de alimentaci�n 128 y un segundo rodillo de alimentaci�n 130 para cooperar alimentando el material 12 al primer elemento de gu�a 114; un cuarto elemento de gu�a 132 para guiar el material 12 a los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 35 10128, 130; un mecanismo de corte 134 para cortar el material 12; una caja externa 136 que encierra a los componentes del conjunto de rodillos 50; y un actuador de guiado 138, un actuador de alimentaci�n 140, y un actuador de corte 142 montados en la caja externa 136 para accionar al primer elemento de gu�a 114, a los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130, y al mecanismo de corte 134. 5 Con referencia a las Figs. 11-12, el rodillo de compactaci�n 66 puede comprender una primera cara 144, una segunda cara 146, un primer borde 148 a lo largo de la circunferencia de la primera cara 144, y un segundo borde 150 a lo largo de la circunferencia de la segunda cara 146. Adem�s, la superficie circunferencial exterior 112, interpuesta entre el primer borde 148 y el segundo borde 150, est� sustancialmente 10 coronada desde el primer borde 148 al segundo borde 150, de tal modo que una parte de la superficie circunferencial exterior 112 m�s alejada de un eje geom�trico de rotaci�n 152 del rodillo de compactaci�n 66 est� aproximadamente a mitad de recorrido entre el primer borde 148 y el segundo borde 150. El rodillo de compactaci�n 66 est� hecho de un material sustancialmente maleable, tal como de cualquier clase de caucho conocido en la 15 t�cnica para compactar material de composite sobre cualquier superficie. Esto permite que el rodillo de compactaci�n 66 se aplique a la superficie 14 con un �ngulo de 90�, o con �ngulos que no sean de 90�, ya que el rodillo de compactaci�n 66 puede adaptarse a la superficie 14 al ser presionado contra la superficie 14. Por ejemplo, en la Fig. 19, el rodillo de compactaci�n 66 se mueve hacia la superficie 14. 20 Cuando se presiona el rodillo de compactaci�n 66 contra la superficie 14 con un �ngulo de 90�, la parte de la superficie circunferencial exterior 112 m�s alejada del eje geom�trico de rotaci�n 152 del rodillo de compactaci�n 66 es cargada contra el material 12 y la superficie 14, como se ha ilustrado en la Fig. 20. Con referencia a la Fig. 21, al ser aplicada presi�n adicional, la superficie circunferencial exterior 112 puede comprimirse 25 hasta quedar sustancialmente plana, ejerciendo con ello presi�n, primero en el centro de la tira del material 12 y despu�s desde el centro hacia fuera a los bordes laterales de la tira del material 12, compactando con ello uniformemente el material 12 sobre la superficie 14. El rodillo de compactaci�n 66 puede ser de cualquier tama�o requerido para una 30 aplicaci�n particular de colocaci�n de material. Por ejemplo, el rodillo de compactaci�n 66 puede tener entre 0,25 mm y 381,0 mm de anchura. El rodillo de compactaci�n 66 puede tener adem�s entre 2,5 mm y 50,8 mm de anchura. El rodillo de compactaci�n 66 puede tener adem�s entre 3,17 mm y 7,62 mm de anchura. El rodillo de compactaci�n puede ser m�s ancho que las tiras de material 12. Por ejemplo, una tira de material de 6,35 mm 35 11de anchura puede ser aplicada por un rodillo que tenga 18,75 mm de anchura. La primera cara 144 y la segunda cara 146 del rodillo de compactaci�n 66 pueden tener un di�metro comprendido en el margen desde aproximadamente 2,5 mm hasta aproximadamente 381,0 mm. La primera cara 144 y la segunda cara 146 del rodillo de compactaci�n 66 pueden tener adem�s un di�metro en el margen desde aproximadamente 12,7 mm hasta 5 aproximadamente 76,2 mm. En una realizaci�n que sirve de ejemplo, ilustrada en la Fig. 12, para compactar una tira de 6,35 mm del material 12 sobre la superficie 14, el rodillo de compactaci�n 66 puede tener un di�metro de 18,75 mm y una anchura de 9,525 mm. En varias realizaciones, el primer elemento de gu�a 114 est� pr�ximo al rodillo de compactaci�n 66 y es movible entre la primera posici�n y la segunda posici�n. En la 10 primera posici�n, ilustrada en las Figs. 15-16, el primer extremo 116 del primer elemento de gu�a 114 est� pr�ximo al segundo elemento de gu�a 120. En la segunda posici�n, ilustrada en las Figs. 17-18, el primer extremo 116 del primer elemento de gu�a 114 est� pr�ximo al tercer elemento de gu�a 124. En una realizaci�n, el primer elemento de gu�a 114 puede ser pivotable alrededor de un pivote 158, con lo que el primer elemento de 15 gu�a 114 puede pivotar a la primera posici�n y a la segunda posici�n. Sin embargo, pueden emplearse cualesquiera medios para mover el primer elemento de gu�a 114 desde la primera posici�n a la segunda posici�n. El segundo elemento de gu�a 120 presenta la primera superficie de gu�a 122 que sigue en general a una primera parte de la superficie circunferencial exterior 112 del rodillo de 20 compactaci�n 66, y el tercer elemento de gu�a 124 presenta la segunda superficie de gu�a 126 que sigue en general a una segunda parte de la superficie circunferencial exterior 112 del rodillo de compactaci�n 66, como se ha ilustrado en las Figs. 11-12. La primera parte de la superficie circunferencial exterior 112 est� en general opuesta a la segunda parte de la superficie circunferencial exterior 112. Los elementos de gu�a 25 segundo y tercero 120, 124 pueden ser de forma curvada para dirigir el material 12 alrededor del rodillo de compactaci�n 66. Espec�ficamente, al menos una parte de los elementos de gu�a segundo y tercero 120, 124 puede estar curvada para acoplarse a una parte de la circunferencia del rodillo de compactaci�n 66. En varias realizaciones, el primer rodillo de alimentaci�n 128 est� cargado contra el 30 segundo rodillo de alimentaci�n 130 con el material 12 dispuesto entre ellos, como se ha ilustrado en la Fig. 17. Cuando uno al menos de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130 es accionado para que gire, el material 12 puede ser alimentado cooperativamente al primer elemento de gu�a 114. Adem�s, uno al menos de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130 puede ser accionado para moverlo hacia y 35 12desde el otro de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130. El cuarto elemento de gu�a 132 puede ser estacionario y est� situado pr�ximo a los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130 para guiar al material 12 a los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130. Con referencia a las Figs. 13-14, el conjunto de rodillos 50 puede incluir tambi�n el 5 mecanismo de corte 134 para cortar el material 12. El mecanismo de corte 134 puede ser cualquier mecanismo de corte conocido en la t�cnica para cortar material. En una realizaci�n, el mecanismo de corte 134 comprende un primer elemento de corte 154 y un segundo elemento de corte 156. En una posici�n de abierto, el primer elemento de corte 154 es movido hacia fuera del segundo elemento de corte 156, como se ha ilustrado en la 10 Fig. 13. El mecanismo de corte 134 puede permanecer en general en una posici�n de abierto para permitir que el material 12 fluya a trav�s del mismo. Con referencia a la Fig. 14, cuando se requiera cortar el material 12, se puede cerrar el mecanismo de corte 134 por cualesquiera medios conocidos en la t�cnica, tal como con el actuador de corte 142, ilustrado en la Fig. 11. 15 En varias realizaciones, el mecanismo de corte 134, el primer rodillo de alimentaci�n 128, y el segundo rodillo de alimentaci�n 130, est�n interpuestos entre el primer elemento de gu�a 114 y el cuarto elemento de gu�a 132. Adem�s, el mecanismo de corte 134 puede estar situado entre el primer elemento de gu�a 114 y los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130, de modo que cuando se corta el material 12, una parte del material 12 20 permanecer� entre el primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130. Con referencia a las Figs. 11-12, la caja externa 136 encierra al primer elemento de gu�a 114, al mecanismo de corte 134, al primer rodillo de alimentaci�n 128, al segundo rodillo de alimentaci�n 130, y al cuarto elemento de gu�a 132. La caja externa 136 puede 25 tambi�n abarcar una parte del segundo elemento de gu�a 120, el tercer elemento de gu�a 124, y el rodillo de compactaci�n 66. Adem�s, el eje geom�trico de rotaci�n 152, alrededor del cual gira el rodillo de compactaci�n 66, puede estar asegurado a la caja externa 136. El actuador de guiado 138, el actuador de alimentaci�n 140, y el actuador de corte 142 30 pueden estar montados sobre la caja externa 136, como se ha ilustrado en la Fig. 11. Para los pares de conjuntos de rodillos, tales como los conjuntos de rodillos 48-50, los actuadores de guiado, de alimentaci�n y de corte 138, 140, 142 est�n montados en la caja externa 136 de cada conjunto de rodillos 48-50 sobre una superficie externa que 13mira hacia fuera del otro de los dos conjuntos de rodillos 48-50, como se ha ilustrado en las Figs. 8-9. El actuador de guiado 138 puede mover al primer elemento de gu�a 114 entre la primera posici�n y la segunda posici�n. El actuador de alimentaci�n 140 puede hacer girar al menos a uno de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130 y puede mover uno de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130 hacia y 5 desde el otro de los rodillos de alimentaci�n primero y segundo 128, 130. El actuador de corte 142 puede cerrar y abrir el mecanismo de corte 134. El sistema de control de la cabeza de colocaci�n 20 puede ser cualquier sistema de control conocido en la t�cnica para enviar y recibir se�ales electr�nicas. El sistema de control es programable para comunicar con cualquiera de los actuadores 40-46, 138-142 10 y los conjuntos de rodillos 48-62. El sistema de control puede controlar uno de los conjuntos de actuadores independientemente de otro de los conjuntos de actuadores, permitiendo con ello el movimiento independiente de cada conjunto de rodillos con hasta seis grados de libertad, tres lineales y tres de giro. As�, por ejemplo, cada conjunto de rodillos puede mover linealmente en ambas direcciones a lo largo de cada uno de un eje 15 X, un eje Y y un eje Z, y con movimiento de giro alrededor de un eje X, de un eje Y, y/o de un eje Z. El sistema de control puede tambi�n vigilar cada conjunto de rodillos individualmente, para descubrir errores dentro del material 12 o del conjunto de rodillos. En una realizaci�n que sirve de ejemplo, el sistema de control puede mandar a un actuador de pivotamiento 82 del conjunto actuador 40 para hacer pivotar al primer par de 20 conjuntos de rodillos 48-50 alrededor de un primer eje geom�trico, como se ha ilustrado en la Fig. 10, con independencia de los otros conjuntos de actuadores 42-46. El actuador de pivotamiento 82 puede hacer pivotar al primer par 48-50 de conjuntos de rodillos 60� hacia delante y 60� hacia atr�s, alrededor del primer eje geom�trico. El sistema de control puede tambi�n mandar al actuador de giro 86 para que gire alrededor de un segundo eje 25 geom�trico, como se ha ilustrado en las Figs. 8-9, orientando con ello al primer par de conjuntos de rodillos 48-50 en una direcci�n diferente a la de los otros pares de conjuntos de rodillos de la cabeza de colocaci�n 20. El primer eje geom�trico puede ser sustancialmente perpendicular al segundo eje geom�trico. En varias realizaciones, el sistema de control puede tambi�n mandar al menos a uno de 30 los conjuntos de rodillos 48-62 para que deslice m�s pr�ximo o m�s alejado de la base 22 que al menos otro conjunto de rodillos, independientemente de los otros conjuntos de rodillos 48-62 de la cabeza de colocaci�n 20. Por ejemplo, la segunda barra 92 del primer par de conjuntos de rodillos 48-50 puede ser mandada por el sistema de control para deslizar el conjunto de rodillos 50 hacia fuera de la base 22, extendiendo con ello el 35 14conjunto de rodillos 50 m�s lejos desde la base 22 que el conjunto de rodillos 48, como se ha ilustrado en las Figs. 6-7. Despu�s el sistema de control puede mandar a la segunda barra 92 para hacer deslizar el conjunto de rodillos 50 de vuelta a una posici�n m�s pr�xima a la base 22. Adem�s, el sistema de control puede mandar a ambos rodillos del primer par 48-50 de conjuntos de rodillos para hacerlos deslizar m�s pr�ximos a la 5 base 22 o m�s alejados de �sta, simult�neamente. El control y el movimiento individual de los conjuntos de rodillos 48-62 permite que el material 12 sea compactado uniformemente sobre la superficie 14, m�s eficazmente y m�s efectivamente que por los m�todos de aplicaci�n de material de la t�cnica anterior, ya que la libertad individual de movimiento multidireccional permite que los conjuntos de 10 rodillos se adapten mejor a los radios cerrados y a los complejos contornos de la superficie 14. Esto permite un contacto continuo de los rodillos de compactaci�n 64-78 y el material 12 con la superficie 14. Un m�todo para el control y el movimiento individuales de los conjuntos de rodillos 48-62 comprende: alimentar una pluralidad de partes del material 12 a trav�s de una pluralidad 15 de los conjuntos de rodillo de una cabeza de colocaci�n 20; aplicar en esencia simult�neamente la pluralidad de partes del material 12 a la superficie 14 con la pluralidad de conjuntos de rodillos, de tal modo que las partes del material 12 sean aplicadas a caminos adyacentes sobre la superficie 14; y mover cada conjunto de rodillos con seis grados de libertad, independientemente de los otros conjuntos de rodillos, para 20 dispensar y compactar el material 12 sobre la superficie 14, como se ha ilustrado en las Figs. 2-3. Por ejemplo, con referencia a las Figs. 6-7, el m�todo puede incluir mover al menos un rodillo de compactaci�n 66 entre una posici�n m�s pr�xima a una base 22 de la cabeza de colocaci�n 20 y una posici�n m�s alejada de la base 22 de la cabeza de colocaci�n 25 20, independientemente de los otros rodillos de compactaci�n, para aplicar el material 12 a la superficie 14. Como se ha ilustrado en las Figs. 8-10, el m�todo puede comprender tambi�n, adem�s, hacer pivotar al menos un conjunto de rodillos 50 alrededor de un primer eje geom�trico y hacer girar el mismo conjunto de rodillos 50 alrededor de un segundo eje geom�trico, siendo el segundo eje geom�trico sustancialmente 30 perpendicular al primer eje geom�trico. El m�todo puede comprender adem�s inclinar al menos uno de los conjuntos de rodillos 48-62 con un �ngulo diferente con relaci�n a la base 22 de los otros conjuntos de rodillos. El m�todo puede comprender adem�s inclinar al menos uno de los conjuntos de rodillos 15con �ngulos que no sean de 90� con relaci�n a la superficie 14. Adem�s, el m�todo puede comprender disponer al tresbolillo los conjuntos de rodillos adyacentes 48-62 o los pares de conjuntos de rodillos, y mover en esencia simult�neamente los conjuntos de rodillos 48-62 a lo largo de caminos adyacentes sobre la superficie 14. Otro m�todo del presente invento permite que el material 12 sea dispensado 5 bidireccionalmente y compactado sobre la superficie 14 sin requerir que los conjuntos de rodillos 48-62 o la cabeza de colocaci�n 20 giren 180�. El m�todo, ilustrado en las Figs. 15-18, comprende los pasos de mover el primer elemento de gu�a 114 del conjunto de rodillos 50 llev�ndolo a la primera posici�n; alimentar el material 12 a trav�s del primer elemento de gu�a 114 de tal modo que el material 12 se aplique al segundo elemento de 10 gu�a 120 pr�ximo al primer lado del rodillo de compactaci�n 66; empujar al rodillo de compactaci�n 66 hacia la superficie 14 de tal modo que el rodillo de compactaci�n 66 presione el material 12 contra la superficie 14; y mover uno del rodillo de compactaci�n 66 y la superficie 14 en una primera direcci�n con relaci�n al otro del rodillo de compactaci�n 66 y la superficie 14, dispensando con ello y compactando el material 12 15 sobre la superficie 14 a lo largo de la primera direcci�n, como se ha ilustrado en la Fig. 15. El m�todo comprende adem�s mover el primer elemento de gu�a 114 llev�ndolo a la segunda posici�n; alimentar el material 12 a trav�s del primer elemento de gu�a 114 de tal modo que el material 12 se aplique al tercer elemento de gu�a 124 pr�ximo al segundo 20 lado del rodillo de compactaci�n 66; empujar al rodillo de compactaci�n 66 hacia la superficie 14 de tal modo que el rodillo de compactaci�n 66 presione el material 12 contra la superficie 14; y mover uno del rodillo de compactaci�n 66 y la superficie 14 en una segunda direcci�n con relaci�n al otro del rodillo de compactaci�n 66 y la superficie 14, dispensando con ello y compactando el material 12 sobre la superficie 14 a lo largo de la 25 segunda direcci�n, como se ha ilustrado en la Fig. 18. El m�todo puede comprender adem�s cargar el primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130 cada uno contra el otro, con el material 12 interpuesto entre ellos, y hacer girar al menos uno del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130, alimentando con ello cooperativamente el material 30 12 a trav�s del cuarto elemento de gu�a 132, del mecanismo de corte 134 abierto, del primer elemento de gu�a 114, y del segundo elemento de gu�a 120. Cuando el material 12 se aplica al rodillo de compactaci�n 66 y a la superficie 14, el primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130 pueden desaplicar el material 12, moviendo para ello al menos uno del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo 35 16rodillo de alimentaci�n 130 hacia fuera del otro del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130. Despu�s se puede dispensar el material 12 y compactarlo sobre la superficie 14 en la primera direcci�n. Con referencia a la Fig. 16, el m�todo puede comprender adem�s cortar el material 12 con el mecanismo de corte 134 cuando el material 12 haya sido compactado sobre una 5 parte predeterminada de la superficie 14 en la primera direcci�n. Despu�s de cortado el material 12, uno al menos del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130 puede ser movido hacia el otro del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130, cargando al primer rodillo de alimentaci�n 128 contra el segundo rodillo de alimentaci�n 130, con el material 12 interpuesto entre ellos, 10 como se ha ilustrado en la Fig. 16. Con referencia a la Fig. 17, el m�todo puede implicar adem�s accionar uno al menos del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130 para que giren, haciendo que tanto el primer rodillo de alimentaci�n 128 como el segundo rodillo de alimentaci�n 130 giren cada uno hacia el otro para alimentar el material 12 a trav�s del mecanismo de corte abierto 134, al primer elemento 15 de gu�a 114, y despu�s al tercer elemento de gu�a 124. Una vez que el material 12 se aplique tanto al rodillo de compactaci�n 66 como a la superficie 14, uno al menos del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130 puede ser movido hacia fuera del otro del primer rodillo de alimentaci�n 128 y el segundo rodillo de alimentaci�n 130, desaplicando con ello el material 12. Despu�s se puede dispensar el 20 material 12 y compactarlo sobre la superficie 14 en la segunda direcci�n, como se ha ilustrado en la Fig. 18. Aunque se ha descrito el invento con referencia a las realizaciones ilustradas en los dibujos que se acompa�an, se hace notar que pueden emplearse equivalentes y hacer sustituciones aqu� sin rebasar el alcance del invento, tal como queda definido en las 25 reivindicaciones. Por ejemplo, en varias realizaciones, los conjuntos de rodillos 48-62 del invento descrito en lo que antecede podr�an ser sustituidos por cualquier rodillo adecuado para compactar material 12 sobre cualquier superficie. Adem�s, cada uno de los conjuntos de rodillos, de los rodillos de compactaci�n, y de los conjuntos de actuadores de la cabeza de colocaci�n 20, puede ser construido y accionado como se ha ilustrado en 30 las Figs. 6-21. Habiendo as� descrito una realizaci�n del invento, lo que se reivindica como nuevo y se desea que quede protegido por T�tulo de Invenci�n incluye lo siguiente:

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    17 1. Una cabeza de colocaci�n (20) para aplicar una pluralidad de longitudes de un material (12) a una superficie (14), comprendiendo dicha cabeza de colocaci�n (20): una base (22); un primer conjunto de rodillos (48-62) soportado por la base (22) y que incluye un primer 5 rodillo de compactaci�n (64-78) para aplicar una primera longitud del material (12) a lo largo de un primer camino de la superficie (14); un segundo conjunto de rodillos (48-62) soportado por la base (22) y que incluye un segundo rodillo de compactaci�n (64-78) para aplicar una segunda longitud del material (12) a lo largo de un segundo camino de la superficie (14); 10 un tercer conjunto de rodillos (48-62) soportado por la base (22) y que incluye un tercer rodillo de compactaci�n (64-78) para aplicar una tercera longitud del material (12) a lo largo de un tercer camino de la superficie (14); un primer conjunto de actuadores (40-46) para mover el primer conjunto de rodillos (48-62) con relaci�n a la base (22) e independientemente del segundo conjunto de rodillos 15 (48-62) y del tercer conjunto de rodillos (48-62); un segundo conjunto de actuadores (40-46) para mover el segundo conjunto de rodillos (48-62) con relaci�n a la base (22) e independientemente del primer conjunto de rodillos (48-62) y del tercer conjunto de rodillos (48-62); un tercer conjunto de actuadores (40-46) para mover el tercer conjunto de rodillos (48-62) 20 con relaci�n a la base (22) e independientemente del primer conjunto de rodillos (48-62) y del segundo conjunto de rodillos (48-62); y una pluralidad de carretes (24-38) para alimentar el material (12) a los conjuntos de rodillos (48-62) primero, segundo y tercero, donde el primer conjunto de actuadores (40-46) mueve al primer conjunto de rodillos (48-25 62) con seis grados de libertad, independientemente de los conjuntos de rodillos (48-62) segundo y tercero; donde el segundo conjunto de actuadores (40-46) mueve al segundo conjunto de rodillos (48-62) con seis grados de libertad independientemente de los conjuntos de rodillos (48-62) primero y tercero; 30 18 donde el tercer conjunto de actuadores (40-46) mueve al tercer conjunto de rodillos (48-62) con seis grados de libertad independientemente de los conjuntos de rodillos (48-62) primero y segundo, caracterizado porque cada conjunto de rodillos (48-62) comprende: un primer rodillo de compactaci�n (64-78) con una superficie circunferencial exterior 5 (112); un primer elemento de gu�a (114) que tiene un primer extremo (116) y un segundo extremo (118), siendo el primer elemento de gu�a (114) movible entre una primera posici�n y una segunda posici�n; un segundo elemento de gu�a (120) que presenta una primera superficie de gu�a (122) 10 que sigue en general a una primera parte de la superficie circunferencial exterior (112) del primer rodillo de compactaci�n (64-78); y un tercer elemento de gu�a (124) que presenta una segunda superficie de gu�a (126) que sigue en general a una segunda parte de la superficie circunferencial exterior (112) del primer rodillo de compactaci�n (64-78); 15 donde el primer extremo (114) del primer elemento de gu�a (112) est� pr�ximo al segundo elemento de gu�a (120) cuando el primer elemento de gu�a (112) est� en la primera posici�n, y est� pr�ximo al tercer elemento de gu�a (124) cuando el primer elemento de gu�a (112) est� en la segunda posici�n.
  2. 2. La cabeza de colocaci�n (20) seg�n la reivindicaci�n 1, caracterizada porque el 20 primer conjunto de rodillos (48-62), el segundo conjunto de rodillos (48-62), y el tercer conjunto de rodillos (48-62) est�n situados en la base (22) para aplicar la pluralidad de longitudes del material (12) en esencia simult�neamente.
  3. 3. La cabeza de colocaci�n (20) seg�n la reivindicaci�n 1, caracterizada porque el primer rodillo de compactaci�n (64-78) est� hecho de un material sustancialmente 25 maleable y la superficie circunferencial exterior (112) del primer rodillo de compactaci�n (64-78) est� sustancialmente coronada entre un primer borde y un segundo borde, de tal modo que una parte de la superficie circunferencial exterior (112) m�s alejada de un eje geom�trico de rotaci�n del primer rodillo de compactaci�n (64-78) est� aproximadamente a mitad de camino entre el primer borde y el segundo borde. 30
  4. 4. Un sistema (10) de colocaci�n de material para aplicar un material (12) a una superficie (14), comprendiendo el sistema (10): 19 un bastidor (16); una cabeza de colocaci�n (20) de material (12) soportada por el bastidor (16), incluyendo la cabeza (20): una base (22); una pluralidad de conjuntos de rodillos (48-62) soportados por la base (22), siendo cada 5 conjunto de rodillos (48-62) operable para aplicar una parte del material (12) a una parte de la superficie (14); y una pluralidad de conjuntos de actuadores (40-46), cada conjunto de actuadores (40-46) operable para mover al menos uno de los conjuntos de rodillos (48-62) con relaci�n a la base (22) e independientemente de los dem�s conjuntos de rodillos (48-62); 10 un actuador (18) de la cabeza de colocaci�n (20) para mover la cabeza de colocaci�n (20) con relaci�n al bastidor (16); y un sistema de control para controlar los conjuntos de actuadores (40-46), caracterizado porque uno al menos de los conjuntos de rodillos (48-62) comprende: un primer rodillo de compactaci�n (64-78) con una superficie circunferencial exterior 15 (112); un primer elemento de gu�a (114) que tiene un primer extremo (116) y un segundo extremo (118), siendo el primer elemento de gu�a (114) movible entre una primera posici�n y una segunda posici�n; un segundo elemento de gu�a (120) que presenta una primera superficie de gu�a (122) 20 que sigue en general a una primera parte de la superficie circunferencial exterior (112) del primer rodillo de compactaci�n (64-78); y un tercer elemento de gu�a (124) que presenta una segunda superficie de gu�a (126) que sigue en general a una segunda parte de la superficie circunferencial exterior (112) del primer rodillo de compactaci�n (64-78); 25 donde el primer extremo (116) del primer elemento de gu�a (114) est� pr�ximo al segundo elemento de gu�a (120) cuando el primer elemento de gu�a (114) est� en la primera posici�n, y est� pr�ximo al tercer elemento de gu�a (124) cuando el primer elemento de gu�a (114) est� en la segunda posici�n. 30 20
  5. 5. Un sistema (10) de colocaci�n de material seg�n la reivindicaci�n 4, caracterizado porque cada conjunto de rodillos (48-62) comprende adem�s: un primer rodillo de alimentaci�n (128); un segundo rodillo de alimentaci�n (130) cargado contra el primer rodillo de alimentaci�n (128); y 5 un actuador de alimentaci�n (140) para hacer girar a uno al menos del primer rodillo de alimentaci�n (128) y el segundo rodillo de alimentaci�n (130).
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