ES2621791T3 - Método y aparato para el recubrimiento de estructuras de material compuesto en forma de cilindro - Google Patents

Método y aparato para el recubrimiento de estructuras de material compuesto en forma de cilindro Download PDF

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Abstract

Un método de fabricación de estructura de material compuesto en forma de cilindro (44), que comprende: proporcionar (36) un molde de OML (26) que tiene una superficie interior (26a) de la herramienta sobre la que se puede formar una disposición de material compuesto; mantener (38) el molde de OML estacionario mientras se está formando la disposición; mover un manipulador (30) a través del interior (24) del molde; utilizar un efector de extremo (28) en el manipulador para aplicar material compuesto (22) a la superficie de la herramienta, incluyendo el movimiento del efector de extremo circunferencialmente (55) sobre la superficie de la herramienta; caracterizado por que el manipulador incluye una máquina de cinemática paralela.

Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato para el recubrimiento de estructuras de material compuesto en forma de cilindro Campo tecnico
Esta divulgacion se refiere en general a la fabricacion de piezas de material compuesto, y trata mas particularmente con un metodo y aparato para la disposicion de estructuras de material compuesto en forma de cilindro, tales como secciones de fuselaje de aeronaves.
Antecedentes
Las estructuras de material compuesto del cuerpo de revolucion, tales como secciones cilmdricas del fuselaje se colocar sobre una superficie exterior de la herramienta de un mandril que representa la lmea de molde interior (IML) de la estructura completada. Maquinas de disposicion de fibra automatica (AFP) se pueden utilizar para aplicar material compuesto en forma de cinta o haces de fibras en la superficie de la herramienta a medida que el mandril se hace girar. Estos mandriles son autoportantes y deben reaccionar tanto a las fuerzas aplicadas por las maquinas de AFP como a desaceleraciones de arranque/parada, en consecuencia, son relativamente masivas, complejas y costosas de fabricar. Ademas, pueden necesitarse utiles externos adicionales para formar una superficie deseada en la lmea de molde exterior (OML) de la estructura. Por ejemplo, en el caso de una seccion de fuselaje de la aeronave, pueden necesitarse utiles externos para crear una superficie aerodinamica en la OML (lmea de molde exterior) de la estructura. Ademas, pueden necesitarse cimientos sustanciales y grandes motores y frenos para soportar y hacer girar la masa de giro relativamente grande del mandril, y pueden necesitarse grandes gruas para mover los mandriles en el suelo de la fabrica. Ademas de las desventajas descritas anteriormente, la velocidad de produccion y las tasas de disposicion pueden verse limitadas debido a los lfmites en la velocidad con la que pueden hacerse girar los mandriles debido a su gran masa dinamica.
Otro equipo de produccion se ha disenado para la disposicion de hasta material compuesto sobre una superficie de la herramienta en forma de cilindro interior de un mandril correspondiente a la OML de la estructura compuesta. Este equipo utiliza un cabezal de AFP montado en un portico soportado en voladizo para aplicar material compuesto a la superficie interior de la herramienta (lmea de molde interior) a medida que el mandril se hace girar. Por lo tanto, este equipo se basa tambien en el giro de un mandril relativamente masivo con el fin de aplicar el material compuesto en la direccion circunferencial de la superficie de la herramienta, y por lo tanto exhibe muchas de las desventajas de la tecnica de produccion en las que se aplica el material compuesto a la superficie exterior de la herramienta de un mandril giratorio.
En el documento US 2005/0023414, un dispositivo para la disposicion automatizada de material compuesto de una pieza a ser fabricada - tal como un gran fuselaje de aeronaves- incluye un mandril que tiene un eje vertical y una superficie interior del mandril que se ajusta a una lmea de molde exterior de la pieza. Un eje de movimiento vertical se dispone dentro del mandril. Una plataforma se soporta, se mueve hacia arriba y abajo, y se hace girar en el eje de movimiento vertical. Uno o mas mecanismos de brazos se fijan a la plataforma. Una o mas cabezales de suministro de material se soportan por los mecanismos de brazos, y los mecanismos de brazo mueven y situan los cabezales de suministro de material en relacion con la superficie interior del mandril para que el material compuesto se suministre directamente a la lmea de molde exterior sobre la superficie interior del mandril.
En el documento US 2005/0039844, un dispositivo de fabricacion de piezas de aeronaves para la disposicion automatizada de material compuesto incluye una herramienta de mandril que tiene una superficie interior del mandril que se ajusta a una lmea de molde exterior (OML) de una pieza: a fabricar. Uno o mas anillos circulares rodean el mandril y se fijan al mandril. Los anillos circulares giran soportados por cojinetes en una cuna de cojinete de modo que el mandril gira concentricamente con los anillos circulares alrededor de un eje de giro que pasa por el centro de los anillos circulares. Un cabezal de suministro de material compuesto ofrece material directamente a la lmea de molde exterior sobre la superficie interior del mandril mientras que el mandril se hace girar. Una viga de portico soportada en voladizo soporta el cabezal de suministro de material en el interior de la superficie interior del mandril. Un mecanismo de conexion conecta el cabezal de suministro de material a la viga de portico y proporciona el movimiento del cabezal de suministro de material con relacion a la superficie interior del mandril.
Por consiguiente, existe la necesidad de un metodo y aparato para formar estructuras de materiales compuestos en forma de cilindro que pueden no depender del giro de mandriles relativamente masivos. Tambien existe la necesidad de un metodo y un aparato que reduzca los costes de herramientas mientras aumenta las tasas de disposicion de materiales compuestos y mejora la eficacia de produccion.
Sumario
Las realizaciones divulgadas proporcionan un metodo y un aparato de disposicion de una estructura de material compuesto en forma de cilindro mediante la aplicacion de material compuesto a una herramienta de molde de OML estacionaria utilizando un cabezal (disposicion automatica de fibras) AFP. La formacion de la disposicion de material
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compuesto en la herramienta de molde de OML puede reducir la necesidad de herramientas adicionales para modificar la superficie de OML de la estructura acabada. El montaje estacionario de la herramienta de molde de OML elimina la necesidad de mecanismos necesarios para hacer girar la herramienta. El uso de un manipulador de giro continuo para mover el cabezal de AFP sobre la superficie de la herramienta permite la disposicion continua de material compuesto, aumentando de este modo la tasa de disposicion y la eficacia de produccion. La eficacia de produccion se incrementa aun mas por el uso de un manipulador de tipo PKM (maquina de cinematica paralela) que proporciona un gran movimiento dinamico del cabezal de AFP sobre la__________
superficie de la herramienta. El uso de una herramienta de molde de OML estacionaria se adapta mejor para reaccionar a las altas fuerzas G producidas por el manipulador de PKM. Las altas fuerzas G creadas por el manipulador de PKM pueden servir para proporcionar una presion de adhesion adicional a los materiales compuestos a medida que aumenta la velocidad de disposicion. El montaje estacionario de la herramienta de molde de OML puede reducir la masa de la herramienta, ya que no es necesario que sea autoportantes o que reaccione a las cargas inerciales producidas por desaceleraciones de parada de emergencia de la herramienta durante el giro.
De acuerdo con una realizacion divulgada, se proporciona un metodo de fabricacion de una estructura de material compuesto del cuerpo de revolucion. El metodo comprende proporcionar un molde de OML que tiene una superficie interior de la herramienta donde se puede formar una disposicion de material compuesto, y mover un manipulador a traves del interior del molde. El metodo comprende ademas utilizar un efector de extremo en el manipulador para aplicar material compuesto a la superficie de la herramienta, incluyendo el movimiento del efector final circunferencialmente sobre la superficie de la herramienta. El metodo comprende ademas mantener el molde de OML estacionario mientras se forma la disposicion. Mover el manipulador a traves del molde incluye el desplazamiento del manipulador de forma sustancialmente lineal a lo largo del eje longitudinal del molde de OML. Mover el manipulador de forma sustancialmente lineal se realiza mediante el montaje del manipulador sobre un soporte, y utilizando el soporte para guiar el movimiento lineal del manipulador.
De acuerdo con otra realizacion, se proporciona un metodo de fabricacion de estructura de material compuesto en forma de cilindro. El metodo comprende proporcionar un molde en forma de cilindro que tiene una superficie interior que define la lmea de molde exterior de la estructura, y mantener el molde sustancialmente estacionario. El metodo incluye ademas la formacion de una disposicion de material compuesto en la superficie interior del molde, mientras que el molde se mantiene sustancialmente estacionario. La formacion de la disposicion incluye el uso de un cabezal aplicador automatizado para aplicar material compuesto a la superficie interior del molde, y el uso de un manipulador para mover el cabezal aplicador a traves del interior del molde y aplicar material compuesto a la superficie interior.
De acuerdo con una realizacion adicional, se proporciona un metodo de fabricacion de secciones de fuselaje en forma de cilindro para aeronaves. El metodo comprende proporcionar un molde que tiene una superficie interior del moldeen forma de cilindro donde se puede formar una disposicion de material compuesto, y mover un manipulador de forma sustancialmente lineal a traves del interior del molde. El metodo comprende ademas utilizar un cabezal aplicador en el manipulador para aplicar material compuesto a la superficie del molde, incluyendo el movimiento del cabezal aplicador circunferencialmente sobre la superficie del molde mientras el molde permanece estacionario.
De acuerdo con otra realizacion adicional, se proporciona un metodo de disposicion de material compuesto sobre un mandril. El metodo comprende proporcionar un molde de OML, situar un cabezal de disposicion para el movimiento axialmente a lo largo y en giro alrededor de un eje dentro del molde de OML, y colocar material compuesto sobre el mandril de OML. El metodo comprende ademas acoplar el efector de extremo del cabezal de disposicion con una munequilla, y acoplar la munequilla a al menos un brazo. El metodo puede comprender ademas acoplar el al menos un brazo alrededor del eje de tal manera que el brazo se puede mover en giro y/o axialmente y/o cambiar su orientacion con respecto al eje.
De acuerdo con otra realizacion, se proporciona un aparato para fabricar una estructura compuesta en forma de cilindro. El aparato comprende un molde que tiene una superficie interior de la herramienta en forma de cilindro que define la lmea de molde exterior de la estructura, y un cabezal aplicador de material compuesto para la aplicacion de material compuesto a la superficie de la herramienta. El aparato comprende ademas un manipulador para la manipulacion del cabezal aplicador, que incluye medios para mover el cabezal circunferencialmente sobre la superficie del molde, y medios para montar el manipulador para su movimiento a traves del interior del molde.
De acuerdo con otra realizacion adicional, se proporciona un aparato para la fabricacion de un fuselaje de aeronave. El aparato comprende un molde estacionario que tiene un interior generalmente abierto y una superficie interior del molde curva sobre la que se puede formar una disposicion de fuselaje de material compuesto curva. El aparato comprende ademas medios para mantener el molde en una posicion estacionaria y un cabezal aplicador de material compuesto para la aplicacion de material compuesto a la superficie interior del molde curva. El aparato incluye tambien un manipulador para mover el cabezal aplicador sobre la superficie interior del molde, y medios para guiar el manipulador a traves del interior abierto del molde.
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Breve descripcion de las ilustraciones
La Figura 1 es una ilustracion de un diagrama de bloques funcional del aparato para la disposicion de una estructura de material compuesto en forma de cilindro de acuerdo con las realizaciones divulgadas.
La Figura 2 es una ilustracion de una vista en perspectiva de una seccion de fuselaje en forma de cilindro para una aeronave.
La Figura 3 es una ilustracion de un diagrama de flujo simplificado de un metodo de disposicion de una estructura de material compuesto en forma de cilindro.
La Figura 4 es una ilustracion de una vista en perspectiva del aparato mostrado en la Figura 1.
La Figura 5 es una ilustracion de un diagrama de bloques del manipulador, la munequilla y el cabezal disponiendo material compuesto sobre una superficie interior de la herramienta del mandril mostrado en la Figura 4.
La Figura 6 es una ilustracion de una vista lateral de un manipulador que se muestra en relacion con el mandril que esta indicado esquematicamente en lmeas discontinuas, el cabezal de AFP no se muestra para mayor claridad.
La Figura 7 es una ilustracion de vista isometrica del manipulador que se muestra en la Figura 6, tomada a una escala mayor.
La Figura 8 es una ilustracion de una vista en seccion longitudinal, tomada a lo largo de la lmea 8-8 de la Figura 4.
La Figura 9 es una ilustracion de una vista en seccion longitudinal que muestra una disposicion de montaje alternativa del manipulador.
La Figura 10 es una ilustracion de un diagrama de bloques de elementos de control que forman parte del aparato mostrado en las Figuras 1 y 4-9.
La Figura 11 es un diagrama de flujo de la produccion de aeronaves y la metodologfa servicio.
La Figura 12 es un diagrama de bloques de una aeronave.
Descripcion detallada
Haciendo referencia primero a la Figura 1, las realizaciones divulgadas se refieren a un aparato 20 para la disposicion de una estructura de material compuesto del cuerpo de revolucion en una herramienta de molde de OML 26, tambien a veces denominada en la presente memoria como un molde de OML 26. Tal como se utiliza en la presente memoria, el "cuerpo de revolucion" se refiere a una estructura obtenida mediante el giro de un plano o curva compleja (no mostrada) alrededor de un eje (no mostrado) que se encuentra en el mismo plano. En la realizacion ilustrada, el cuerpo de revolucion cuerpo se divulga como una estructura en forma de cilindro, tal como la seccion en forma de cilindro 44 que se muestra en la Figura 2, sin embargo otros cuerpos de revolucion se contemplan como, por ejemplo y sin limitacion, un cono truncado (no mostrado).
La seccion de material compuesto en forma de cilindro 44 que se muestra en la Figura 2 puede formar parte de un fuselaje de aeronave (no mostrado), que comprende multiples capas laminadas (no mostradas) que se disponen sobre la herramienta de OML 26. La seccion de cilindro 44 puede incluir secciones de capa individual 46 que forman dobleces de capas o refuerzos. Por simplicidad y facilidad de la descripcion, las expresiones "cilindro", "en forma de cilindro" y "seccion de cilindro" se utilizaran en lo sucesivo para describir la forma de todos los cuerpos de revolucion de material compuesto que pueden fabricarse mediante el metodo y aparato divulgados, y no estan destinados a estar limitados en su significado a las formas que son cilmdricas o en forma de cilindro.
El aparato 20 mostrado en la Figura 1 comprende ademas un manipulador 30, referido a veces como un robot o maquina herramienta, montado para su movimiento bidireccional 32 a lo largo del eje longitudinal 34 del molde de OML 26, dentro del interior abierto 24 del molde de OML 26, por medio de un soporte de grna 54. Un efector de extremo en la forma de un cabezal de AFP 28 se monta en una munequilla 29 llevada por el manipulador 30. La munequilla 29 es capaz de mover el cabezal de AFP 28 a lo largo o alrededor de diversos ejes (no mostrados). El cabezal de AFP 28 puede comprender un mecanismo de disposicion automatizada de fibra del tipo bien conocido en la tecnica que aplica material compuesto 22 en forma de cinta pre-preg, fibras o haces de fibras sobre una superficie interior 26a de la herramienta del molde de OML 26. En el presente ejemplo, la superficie 26a de la herramienta es sustancialmente cilmdrica, lo que da como resultado una disposicion que se esta formando que tiene sustancialmente forma de cilindro. Como se describira mas adelante con mas detalle, el manipulador 30 se puede hacer girar completamente o de forma continua alrededor del eje longitudinal 34 del molde de OML 26, permitiendo que el cabezal de AFP 28 aplique material compuesto 22 circunferencialmente, como se muestra por la flecha 55, o en un angulo requerido, sobre la superficie 26a de la herramienta, a medida que el molde de oMl 26 permanece estacionario.
La atencion se dirige a continuacion a la Figuras 3, que ilustra ampliamente las etapas generales de un metodo de disposicion de una estructura de material compuesto en forma de cilindro 44. Partiendo en 36, se proporciona un molde de OML 26 que tiene una superficie 26a de la herramienta (Figura 1) correspondiente a una superficie de revolucion deseada que, en la realizacion ilustrada, comprende una forma cilmdrica o de cilindro. En 38, el molde de OML 26 se monta de forma estacionaria sobre un soporte o cimentacion (no mostrado) adecuado tal como un suelo de la fabrica. En 40, el manipulador 30 se monta para su movimiento lineal dentro del molde de OML 26. En 42, el
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cabezal de AFP 28 se utiliza para disponer capas (no mostradas) en la superficie interior 26a de la herramienta del molde de OML 26. Este proceso de disposicion comprende mover el manipulador 30 linealmente a lo largo o paralelo al eje longitudinal 34 del molde 26, y utilizar el manipulador 30 para mover el cabezal de AFP 28 circunferencialmente, que se muestra por la flecha 55 en la Figura 1, sobre la superficie 26a de la herramienta a fin de disponer el material compuesto en la superficie 26a de la herramienta sustancialmente alrededor de toda la circunferencia del molde de OML 26. Estos movimientos lineales y circunferenciales pueden coordinarse de modo que el manipulador 30 se mueve en el angulo deseado sobre la superficie 26a de la herramienta.
La Figura 4 ilustra detalles adicionales del aparato 20 mostrado en la Figura 1. El soporte de grna 54 puede comprender un tubo cilmdrico que tiene sus extremos opuestos fijados de forma estacionaria a pilares 56 soportados sobre un suelo de la fabrica 48 u otra cimentacion. En otras realizaciones, el soporte de grna 54 puede comprender multiples elementos de soporte (no mostrado) y/o puede tener otras formas de seccion transversal. El molde de OML 26 se monta de forma estacionaria en el suelo de la fabrica 48 por medio de una cuna 50 que descansa en la cimentacion 48 y se fija al molde de OML 26. Otras tecnicas para el montaje estacionario del molde de OML 26 son posibles.
El manipulador 30 se monta en el soporte de grna 54 por medio de una base tubular 52 que se encamisa sobre el soporte grna 54. La base tubular 52 monta el manipulador 30 en el soporte de grna 54 tanto para el movimiento lineal a lo largo del eje Z del sistema de coordenadas mostrado con el numero 45 correspondiente al eje longitudinal 34 (Figura 1) del molde de OML 26, como para el giro alrededor del eje Z. Como se muestra en la Figura 4, la munequilla 29 se monta en el manipulador 30, y el cabezal de AFP 28 se monta en la munequilla 29 que puede tener la libertad de movimiento en multiples direcciones ("grados de libertad"), dependiendo de los requisitos de la aplicacion particular. Como se explicara a continuacion con mas detalle, el manipulador 30 mueve el cabezal de AFP 28 linealmente a lo largo del eje Z a traves del interior 24 del molde de OML 26 en la direccion de la flecha 57, asf como circunferencialmente 55 sobre la superficie 26a de la herramienta. Estos movimientos combinados permiten que el cabezal aplicador 28 atraviese sustancialmente toda la superficie 26a de la herramienta.
La Figura 5 ilustra el cabezal 28 y la munequilla 29. El cabezal 28 puede comprender cualquiera de varios mecanismos de disposicion de fibras bien conocidos que pueden disponer grupos de haces o cinta ranurada 22 en la superficie 26a de la herramienta. Por ejemplo, el cabezal aplicador 28 puede ser similar a o tener las caractensticas de los aplicadores divulgados a continuacion, todo el contenido de las que se incorpora aqrn por referencia: Patente de Estados Unidos n.° 4.699.683 expedida el 13 de octubre de 1987; Publicacion de Patente de Estados Unidos N° 20070029030A1 publicada el 8 de febrero de 2007; Publicacion de Patente de Estados Unidos n.° 20100230043 publicada el 16 de septiembre de 2010; Publicacion de Patente de Estados Unidos n.° 20100224716 publicada el 9 de septiembre de 2010; y la Publicacion de Patente de Estados Unidos n.° 20090211698 publicada el 27 de agosto de 2009.
La atencion se dirige a continuacion a la Figuras 6 y 7, que ilustran detalles adicionales del manipulador 30. El manipulador 30, en cuestion, que se muestra en las Figuras 6 y 7 es una maquina de cinematica paralela (PKM) del tipo referido como un Tau SCARA (brazo manipulador de montaje compatible selectivo). Un mecanismo de PKM se puede definir como un mecanismo de bucle cerrado donde el efector de extremo (no mostrado) se conecta a una base (no mostrada) por al menos dos cadenas cinematicas independientes. Los manipuladores de PKM de tipo SCARA son bien conocidos para mover y hacer girar objetos sin cambiar la inclinacion de los objetos. Los manipuladores de tipo SCARA comprenden conexiones cinematicos acoplados en serie y tienen normalmente cuatro grados de libertad en las direcciones x, y, z y giran el objeto alrededor de un eje paralelo al eje Z. El formato PKM Tau SCARA permite movimientos dinamicos extremadamente altos que crean movimientos de disposicion rapidos y mayor productividad de disposicion. Este formato manipulador es capaz de una gran dinamica, debido a su masa en movimiento relativamente baja y a la proximidad del centro de inercia (no mostrado) al eje de movimiento, que en esta solicitud, se corresponde con el eje longitudinal 34 (Figura 1) del molde de OML 26.
El manipulador 30 comprende en terminos generales tres brazos 62, 64, 66 montados respectivamente en serie en la base tubular 52 por medio de cojinetes giratorios 68, 70, 72 correspondientes. Una plataforma de trabajo 80 donde se puede montar la munequilla 29 y el cabezal 28 (no mostrado en las Figuras 6 y 7) se conecta de manera pivotante con cada uno de los brazos 62, 64, 66 por una serie de conexiones 74, 76, 78 79. Mas espedficamente, una unica conexion 74 tiene sus extremos opuestos acoplados de forma pivotante al extremo del brazo 62 y a la plataforma 80, respectivamente, por conexiones pivotantes 84. Cada una de dos conexiones paralelas 76 tiene sus extremos opuestos conectados de manera pivotante, respectivamente, al extremo del brazo 64 y a la plataforma 80 por conexiones pivotantes 84. Por ultimo, la primer y segunda conexiones paralelas 78 y la tercera conexion paralela 79 tiene sus extremos opuestos conectados respectivamente al extremo del tercer brazo 66 y a la plataforma de trabajo 80 por conexiones pivotantes 84. Son posibles un numero de otras combinaciones de brazos y conexiones.
Los detalles adicionales y una explicacion de la operacion de los manipuladores 30 de tipo Tau SCARA adecuados se pueden encontrar en las siguientes publicaciones, que se incorporan aqrn como referencia en su totalidad: numero de publicacion internacional WO 03/106115 A1, publicada el 24 de diciembre de 2003; numero de publicacion internacional WO 02/22320 A1 publicada el 21 de marzo de 2002; Patente de Estados Unidos 6.540.471 publicada el 1 de abril de 2003; numero de publicacion internacional WO 2004/056538 A1 publicada el 8 de julio de
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2004; numero de publicacion internacional WO 03/066289 A1 publicada el 14 de agosto de 2003; numero de publicacion internacional WO 02/058895 A1 publicada el 1 de agosto de 2002 y; Patente de Estados Unidos 6.412.363 expedida el 2 dejulio de 2002.
A continuacion haciendo referencia a la Figura 8, cada uno de los brazos 62, 64, 66 se monta en la base tubular por los correspondientes cojinetes 68, 70 y 72. Los motores electricos 86, 88, 90 accionan los correspondientes pinones 85, 87, 89 que hacen girar engranajes anulares 108, 110, y 112 que giran los brazos 62, 64, 66 alrededor de la base tubular 52. La base tubular 52 se monta para su movimiento lineal a lo largo del soporte de grna 54 por medio de un carro 96 accionado por un motor electrico 98 colocado en el interior de la base cilmdrica tubular 52. Los cables electricos 102, 106 discurren en una cadena de cable 92 que acopla los componentes electronicos tales como motores 86, 88, 90 y el cabezal de AFP 28 (Figura 4) con un controlador exterior 116 descrito mas adelante (Figura 10). Una o mas conexiones giratorias 118 dirigen los cables 102, 106 de la cadena de cable 92 al manipulador 30 y giran para impedir la torsion, enredos y/o union de los cables 102, 106 a medida que el manipulador 30 se mueve a lo largo del soporte de grna 54. Un bloqueo de salida giratorio 115 bloquea una seccion de salida giratoria 115a de la conexion giratoria 118 de manera que los cables 102, 106 no se enredan o extienden.
El manipulador de formato Tau SCARA 30 divulgado tiene una disposicion de los brazos 62, 64, 66 y las conexiones 74, 76, 78, 79 en una configuracion de 3-2-1, lo que requiere que la munequilla 29 tenga seis grados de libertad. Una configuracion 3-2-1 se refiere al numero de conexiones 74, 76, 78 que estan conectadas a cada uno de los brazos 62, 64, 66. Formatos alternativos se pueden utilizan para bajar la masa no central y reducir el tiempo momento de inercia del manipulador 30. Por ejemplo, cada brazo 62, 64, 66 podna estrecharse en un motor separado (no mostrado) para proporcionar la inclinacion y el giro de la plataforma de trabajo 80. Ademas, dos o tres de los brazos 62, 64, 66 podnan ser telescopicos utilizando tornillos de bolas (no mostrados), por ejemplo. Esto tambien proporcionana la inclinacion y el giro de la plataforma de trabajo 80 y podna tener otras ventajas.
Durante su uso, las altas fuerzas G generadas por el manipulador de giro 30 se hacen reaccionar por el molde de OML 26 estacionario. Por tanto, el manipulador 30 puede lograr velocidades y fuerzas G mas altas con un mecanismo mas ligero, o tener mas peso (por ejemplo, material de fileta). Las crecientes fuerzas G pueden tambien servir para proporcionar una presion adicional de adherencia para los materiales compuestos a medida que la velocidad de disposicion aumenta.
Si bien el montaje horizontal del manipulador se ilustra en las Figuras 4, 6, 7 y 8, puede ser posible montar el manipulador 30 para su operacion vertical como se muestra en la Figura 9. En esta realizacion, el soporte de grna 54 se dispone de forma sustancialmente vertical y se soporta sobre una base 114. El molde de OML 26 se monta de forma estacionaria sobre los soportes 50 con el manipulador 30 situado para su movimiento lineal a lo largo del soporte de grna de soporte 54, sustancialmente coaxial con el eje longitudinal 34 del molde de OML 26.
La atencion se dirige a continuacion a la Figuras 10 que ilustra componentes y elementos de control adicionales del aparato 20. El cabezal aplicador 28, la munequilla 29 y el manipulador 30 pueden conectarse electricamente con un controlador exterior 116, que puede comprender, sin limitacion, un PC (ordenador personal), un PLC (controlador logico programable) u otro tipo adecuado de controlador. En otras realizaciones, el controlador 116 se puede montar en el manipulador 30. Las conexiones giratorias 118 pueden ser similares a las conexiones giratorias 118 mostradas en la Figura 8 que mantienen el contacto electrico entre los componentes electricos en el cabezal aplicador 28, la munequilla 29 y el manipulador 30, y el controlador 116, independientemente de la posicion de y/o movimiento del manipulador 30 con respecto al soporte de grna 54. En estas realizaciones en las que el controlador 116 se monta en el manipulador 30, en lugar de ser exterior, solo una unica conexion giratoria 118 puede ser necesaria para suministrar energfa electrica de la fuente de alimentacion 124 al motor/freno 122.
El manipulador 30 puede incluir resolutores y/o codificadores 120 que funcionan para determinar la posicion de uno o mas elementos del manipulador 30, tal como la posicion de los brazos 62, 64, 66 (Figura 8) que es retroalimentada al controlador 116 a traves de conexiones giratorias adicionales 118. Del mismo modo, los motores 86, 88, 90 y 98 asf como los frenos correspondientes 122 se pueden acoplar con una fuente de alimentacion electrica adecuada 124 por medio de conexiones giratorias adicionales 118. En algunas aplicaciones, como una alternativa a la utilizacion de las conexiones giratorias 118, puede ser posible transmitir senales de control de proceso y retroalimentar las senales de forma inalambrica entre un receptor/transmisor 126 montado en el manipulador 30, y un receptor/transmisor con base en tierra 128 que se acopla con el controlador 116.
Con referencia a continuacion a las Figuras 11 y 12, las realizaciones de la divulgacion pueden utilizarse en el contexto de un metodo de fabricacion y servicio de aeronaves 130, como se muestra en la Figura 11 y una aeronave 132, como se muestra en la Figura 12. Durante la pre-produccion, el metodo ejemplar 130 puede incluir la especificacion y diseno 134 de la aeronave 132 y la adquisicion de materiales 136. Durante la produccion, la fabricacion de componentes y subconjuntos 138 y la integracion de sistemas 140 de la aeronave 132 tienen lugar. Durante la etapa 138, el metodo y aparato divulgados se pueden emplear para fabricar piezas de material compuesto, tales como secciones de fuselaje que se ensamblan despues en la etapa 140. Despues de esto, la aeronave 132 puede pasar a traves de la certificacion y entrega 142 con el fin de ponerse en servicio 144. Mientras esta en servicio por un cliente, la aeronave 132 se puede programar para su mantenimiento y servicio 146 (que
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tambien puede incluir la modificacion, reconfiguracion, remodelacion, y asf sucesivamente) de rutina.
Cada uno de los procesos del metodo 130 se puede realizar o llevarse a cabo por un integrador de sistemas, un tercero, y/o un operario (por ejemplo, un cliente). Para los fines de esta descripcion, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de fabricantes de aeronaves y subcontratistas importantes del sistema; un tercero puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operario puede ser una lmea aerea, comparua de arrendamiento, entidad militar, organizacion de servicio, y asf sucesivamente.
Como se muestra en la Figura 12, la aeronave 132 producida por metodo ejemplar 130 puede incluir un fuselaje 148 con una pluralidad de sistemas 150 y un interior 152. El metodo y aparato descritos se pueden emplear para fabricar secciones de fuselaje que forman parte de la estructura de la aeronave 148. Ejemplos de sistemas de alto nivel 150 incluyen uno o mas de un sistema de propulsion 154, un sistema electrico 156, un sistema hidraulico 158, y un sistema ambiental 160. Cualquier numero de otros sistemas pueden incluirse. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, los principios de la invencion pueden aplicarse a otras industrias, como la industria del automovil.
El aparato realizado en la presente memoria se puede emplear durante una cualquiera o mas de las etapas del metodo de produccion y servicio 130. Por ejemplo, componentes o subconjuntos correspondientes al proceso de produccion 138 se pueden fabricar o realizarse de manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 132 esta en servicio. Ademas, una o mas realizaciones del aparato se pueden utilizar durante las etapas de produccion 138 y 140, por ejemplo, acelerando sustancialmente el montaje de o reduciendo el coste de una aeronave 132. Del mismo modo, se pueden utilizar una o mas realizaciones del aparato mientras la aeronave 132 esta en servicio, por ejemplo y sin limitacion, para su mantenimiento y servicio 146.
Aunque las realizaciones de la presente divulgacion se han descrito con respecto a ciertas realizaciones ejemplares, se debe entender que las realizaciones espedficas tienen fines ilustrativos y no limitativos, puesto que otras variaciones seran evidentes para los expertos en la materia.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de fabricacion de estructura de material compuesto en forma de cilindro (44), que comprende:
    proporcionar (36) un molde de OML (26) que tiene una superficie interior (26a) de la herramienta sobre la que se puede formar una disposicion de material compuesto;
    mantener (38) el molde de OML estacionario mientras se esta formando la disposicion; mover un manipulador (30) a traves del interior (24) del molde;
    utilizar un efector de extremo (28) en el manipulador para aplicar material compuesto (22) a la superficie de la herramienta, incluyendo el movimiento del efector de extremo circunferencialmente (55) sobre la superficie de la herramienta;
    caracterizado por que el manipulador incluye una maquina de cinematica paralela.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, donde el movimiento del manipulador a traves del molde incluye el desplazamiento del manipulador de forma sustancialmente lineal a lo largo del eje longitudinal (34) del molde de OML.
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 2, donde el movimiento del manipulador de forma sustancialmente lineal se realiza al:
    montar el manipulador en un soporte (54); y
    utilizar el soporte para guiar el movimiento lineal del manipulador.
  4. 4. Aparato para la fabricacion de una estructura compuesta en forma de cilindro (44), que comprende:
    un molde (26) que tiene una superficie interior de la herramienta en forma de cilindro que define la lmea de molde exterior de la estructura;
    medios adaptados para el montaje estacionario del molde sobre una superficie de soporte (48);
    un cabezal aplicador de material compuesto (28) para aplicar material compuesto (22) a la superficie de la
    herramienta;
    un manipulador (30) para la manipulacion del cabezal aplicador, que incluye medios para mover el cabezal circunferencialmente (55) sobre la superficie del molde; y
    medios para montar el manipulador para su movimiento en el interior (24) del molde; caracterizado por que el manipulador incluye una maquina de cinematica paralela.
  5. 5. El aparato de la reivindicacion 4, donde la maquina de cinematica paralela incluye:
    primer, segundo y tercer brazos (62, 64, 66) que giran alrededor de un eje comun; y Conexiones (74, 76, 78, 79) acopladas de forma giratoria entre los brazos y el cabezal aplicador.
  6. 6. El aparato de la reivindicacion 4, donde el medio de montaje incluye:
    un soporte alargado (54) adaptado para soportarse en sus extremos opuestos y estar sustancialmente alineado con el eje longitudinal del molde; y
    un carro (96) montado para su movimiento a lo largo del soporte; donde el manipulador se monta sobre el carro.
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