ES2963454T3 - Máquina pequeña de colocación de fibras de 4 ejes - Google Patents
Máquina pequeña de colocación de fibras de 4 ejes Download PDFInfo
- Publication number
- ES2963454T3 ES2963454T3 ES17741775T ES17741775T ES2963454T3 ES 2963454 T3 ES2963454 T3 ES 2963454T3 ES 17741775 T ES17741775 T ES 17741775T ES 17741775 T ES17741775 T ES 17741775T ES 2963454 T3 ES2963454 T3 ES 2963454T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- axis
- placement
- head
- movement
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 32
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 32
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 30
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
- B29C70/384—Fiber placement heads, e.g. component parts, details or accessories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H49/00—Unwinding or paying-out filamentary material; Supporting, storing or transporting packages from which filamentary material is to be withdrawn or paid-out
- B65H49/18—Methods or apparatus in which packages rotate
- B65H49/20—Package-supporting devices
- B65H49/32—Stands or frameworks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H51/00—Forwarding filamentary material
- B65H51/02—Rotary devices, e.g. with helical forwarding surfaces
- B65H51/04—Rollers, pulleys, capstans, or intermeshing rotary elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H51/00—Forwarding filamentary material
- B65H51/20—Devices for temporarily storing filamentary material during forwarding, e.g. for buffer storage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/38—Thread sheet, e.g. sheet of parallel yarns or wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Una máquina de colocación de compuestos tiene una ruta de entrega de fibra simplificada desde una fileta hasta una mesa de colocación. Se monta un carro para moverse en el eje Y a lo largo de una viga elevada. El carro soporta un cabezal de colocación compuesto que tiene un rodillo compactador desplazable. Una fileta estacionaria en un extremo de la viga superior forma una banda de material compuesto que tiene una anchura que se extiende en el eje X. Se monta una mesa de colocación para movimiento en el eje X y movimiento giratorio alrededor de un eje C que es perpendicular a los ejes X e Y. El movimiento del cabezal en el eje Y, el rodillo compactador desplazable y el movimiento de la mesa de colocación en el eje X y el eje C permiten que el cabezal aplique material compuesto a la mesa de colocación en ambos ejes Y. direcciones de los ejes en cualquier orientación sin torcer la banda de material compuesto en relación con los ejes X e Y. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina pequeña de colocación de fibras de 4 ejes
Campo
Una máquina de colocación de compuesto presenta un puente estacionario fijo que soporta un cabezal para moverse en el eje Y, una mesa que se mueve en el eje X y gira en el eje C, y una fileta que suministra material compuesto al cabezal en una trayectoria de línea recta con respecto al eje Y a lo largo del puente estacionario.
Antecedentes
La patente de Kappesser, US 8.919.410 (corresponde al documento EP 2 636 516 A1) muestra una máquina de colocación de compuesto en la que el cabezal y la fileta están en un lugar fijo y no se mueven, y una mesa se mueve debajo del cabezal. Este enfoque de cabezal estacionario es satisfactorio para mesas que suelen ser pequeñas, de 1 metro o menos de lado, por ejemplo. A medida que aumenta el tamaño de la mesa, la cantidad de garganta necesaria debajo del brazo que soporta el cabezal se vuelve excesiva para permitir un alcance total durante todo el recorrido y rotación de la mesa, y para despejar la estructura de soporte. Esto requiere una cantidad excesiva de estructura de soporte y de espacio en el suelo.
El documento EP 2602091 A2 divulga una máquina de colocación de fibras montada en una grúa apiladora.
Sería deseable que una máquina de colocación de compuesto pudiera colocar una pieza relativamente grande que tiene dimensiones, por ejemplo, superiores a 1 metro de lado, y que tuviera una trayectoria de distribución de material simplificado que no retuerza la banda de material compuesto, a medida que se desplaza desde la fileta hasta la superficie de colocación.
Sumario
La invención se define por la máquina de colocación de compuesto de la reivindicación 1. Para adaptarse a una mesa de, por ejemplo, 2 metros de lado, una máquina de colocación de compuesto mueve el cabezal a lo largo de un primer eje lineal y la mesa a lo largo de un segundo eje lineal perpendicular al primer eje. Una mesa con capacidad de desplazamiento lineal a lo largo de un eje permite que la mesa se desplace una distancia extendida hacia cualquier lado del lugar donde se produce la colocación del material, permitiendo operaciones secundarias, tal como inspección y/u operaciones de carga y descarga. Dicha disposición es útil, por ejemplo, en una instalación donde una segunda mesa o palé recibe material del cabezal.
Las cuatro características principales de la máquina son un puente transversal estacionario, un cabezal que se mueve, principalmente, a lo largo de un eje y no gira, una mesa que gira y se desplaza a lo largo de un eje perpendicular al cabezal, y una fileta fija. El puente transversal estacionario soporta un deslizamiento que lleva un cabezal de colocación de compuesto. Una mesa debajo del puente se mueve a lo largo de un eje que es perpendicular al puente y la mesa gira alrededor de un eje vertical. El diseño de la máquina produce una trayectoria de distribución de fibra en línea recta con respecto al eje Y entre el cabezal y la fileta, que es paralela al eje principal de movimiento del cabezal a lo largo del puente. Esto da como resultado una trayectoria de fibra que no tiene cambios de dirección de fibra que introducen una torsión longitudinal en la banda de material compuesto durante la deposición del material y la recolocación del cabezal. La máquina está diseñada para producir piezas planas de hasta 2 metros cuadrados y se puede rediseñar para tener una mesa de mayor tamaño.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de colocación de compuesto.
La Figura 2 es una vista frontal de la máquina de colocación de compuesto de la Figura 1.
La Figura 2A es una vista detallada de la sección circular 2A de la Figura 2 que muestra el rodillo de compactación en una posición elevada.
La Figura 2B muestra el rodillo de compactación en el lado derecho de la línea central del cabezal para aplicar material compuesto a la mesa de colocación mientras se mueve hacia la izquierda.
La Figura 2C muestra el rodillo de compactación en el lado izquierdo de la línea central del cabezal para aplicar material compuesto a la mesa de colocación mientras se mueve hacia la derecha.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de la trayectoria de fibra de la máquina de colocación de compuesto de las Figuras 1 y 2.
La Figura 4 es una vista elevada de la trayectoria de fibra entre la fileta y el cabezal.
Descripción de la realización preferida
Volviendo ahora a las figuras de los dibujos, la Figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de colocación de compuesto generalmente designada por el número de referencia 10. La máquina de colocación de compuesto 10 comprende un puente estacionario 12 que tiene soportes verticales espaciados 13 y una viga superior 14 que abarca una zona de trabajo 16. La viga superior 14 tiene dos vías 17 que soportan un carro 18 que está montado para movimiento horizontal a lo largo de un primer eje lineal de movimiento 19 a lo largo de la viga 14. Un cabezal de colocación de compuesto 20 está soportado por el carro 18, y un rodillo de cambio de dirección del carro 21 soportado por el carro 18 tiene un eje de rotación que es paralelo al eje X. Se puede colocar una primera fileta estacionaria 24 junto al soporte vertical 13 en un extremo de la viga superior 14, y se puede colocar una segunda fileta estacionaria 26 (que se ve mejor en la Figura 2) junto al otro soporte vertical 13 en el otro extremo de la viga superior 14. Cada fileta 24 y 26 forma una banda 30 de material compuesto que tiene una longitud que se extiende en el eje Y y un ancho 31 (que se ve mejor en las Figuras 3 y 4) que se extiende en el eje X. Como se utiliza en el presente documento, el término material compuesto se usa para designar fibra impregnada de resina, estopa, cinta para hendiduras, materiales preimpregnados y otros materiales similares, todos bien conocidos por los expertos en la materia y cuyos términos se usan indistintamente en esta solicitud.
Una mesa de colocación de dos ejes 32 está montada para movimiento horizontal a lo largo de un segundo eje lineal de movimiento 35 que es perpendicular al primer eje lineal 19, y movimiento giratorio alrededor de un tercer eje 37 que es perpendicular al primer eje lineal de movimiento 19 y el segundo eje lineal 35. El primer eje lineal de movimiento 19 se extiende a lo largo del eje Y de la máquina, el segundo eje lineal de movimiento 35 se extiende a lo largo del eje X de la máquina, y el movimiento giratorio 37a de la mesa alrededor de un tercer eje 37, como se muestra en la Figura 4, es alrededor de un eje C vertical que es paralelo al eje Z de la máquina.
Como se muestra en las Figuras 1 y 2, un cabezal de colocación de compuesto 20 orientado verticalmente depende del carro 18. El primer eje lineal de movimiento 19 del cabezal 20 en el eje Y sobre la mesa de colocación 32 lo proporciona el puente estacionario 12. El cabezal de colocación de compuesto 20 también tiene un cuarto eje de movimiento limitado, un movimiento vertical del eje Z 45 proporcionado por un deslizamiento vertical 42 en el carro 18. El movimiento vertical limitado del eje Z 45 del cabezal 20 es perpendicular a los ejes X e Y y se utiliza durante la recolocación de la herramienta 32. El cuarto eje de movimiento 45 es movimiento en el eje Z, paralelo a la línea central 37 de rotación de la mesa 37A, y mutuamente perpendicular al primer eje de desplazamiento, el eje Y 19, y el segundo eje de desplazamiento, el eje X 35. Se ha proporcionado el cuarto eje de movimiento 45 para subir y bajar el rodillo de compactación 44, a una distancia D, para bajarlo y retraerlo con respecto a la herramienta 32, con el fin de recolocar la herramienta 32 con respecto al cabezal. El mismo deslizamiento vertical 42 se utiliza para subir y bajar el cabezal 20 para adaptarse a la acumulación de material compuesto a medida que se colocan capas de material compuesto 46 sobre la herramienta 32. La Figura 2A muestra el rodillo de compactación 44 elevado a una distancia D de la superficie de la mesa de colocación 32.
El cabezal 20 no se mueve en el eje X y no gira ni se inclina con respecto a ningún eje. El cabezal 20 puede incluir un número de rodillos de cambio de dirección del cabezal 43 que cambian la dirección del material compuesto 30 desde el rodillo de cambio de dirección del carro 21 a un rodillo de compactación 44 en la parte inferior del cabezal. El número y disposición de los rodillos de cambio de dirección del cabezal 43 en el cabezal 20 pueden variar dependiendo del diseño particular del cabezal. El rodillo de compactación 44 se usa para aplicar material compuesto a la mesa o herramienta 32. El eje de rotación 47 del rodillo de compactación 44, y de los rodillos de cambio de dirección del cabezal 43, son todos paralelos al eje de rotación del rodillo de cambio de dirección del carro 21, y son paralelos al eje X de la máquina. Las dos trayectorias del material compuesto 30 entre los rodillos de cambio de dirección del cabezal más inferiores 43 y el rodillo de compactación 44 forman una trayectoria de distribución simétrica en forma de "V" 48 en cada lado de la línea central vertical 49 del cabezal 20. El cabezal 20 puede incluir un mecanismo para desplazar el rodillo de compactación 44 a cualquier lado de la línea central vertical del cabezal 49 para permitir que el cabezal aplique material compuesto a la herramienta 32 mientras se desplaza en cualquier dirección a lo largo del eje Y 19. Uno de dichos mecanismos para desplazar un rodillo de compactación se muestra en la patente estadounidense 8.613.302 concedida a Vaniglia.
La Figura 2B muestra el rodillo de compactación en el lado derecho de la línea central vertical 49 para aplicar material compuesto a la mesa de colocación 32 mientras se mueve hacia la izquierda. La Figura 2C muestra el rodillo de compactación en el lado izquierdo de la línea central vertical 49 para aplicar material compuesto a la mesa de colocación 32 mientras se mueve hacia la derecha. También es posible aplicar material compuesto a la mesa de colocación 32 mientras se mueve en una sola dirección, en cuyo caso el mecanismo para desplazar el rodillo de compactación 44 puede eliminarse de la máquina.
La mesa 32 está montada sobre una plataforma giratoria 50 para girar en el eje C vertical 37, perpendicular a los ejes X e Y, y la plataforma giratoria 50 está montada en un carro 51 que se desplaza sobre carriles o medios de guía 52 que se extienden en la dirección 35 del eje X, perpendicular a la dirección del eje Y 19. Como se muestra en las Figuras 1 y 3, se pueden proporcionar dos tablas 32 y 33; una mesa puede colocarse debajo del cabezal 20 para la colocación de fibras, mientras que la otra mesa puede colocarse en un extremo de los carriles 52 para extracción de piezas. Cada mesa de colocación 32 y 33 comprende una mesa de 2 ejes que ofrece un movimiento de mesa lineal secundario 35 en el eje X que es perpendicular al movimiento primario 19 del eje Y, y un tercer movimiento giratorio en el eje C con una línea central de rotación 37 que es perpendicular a las dos direcciones de movimiento primaria 19 y secundaria 35. Cada una de las mesas 32 y 33 tiene suficiente recorrido lineal en los medios 52 en el eje X para indicar una carga de colocación 46 en la mesa 32 a un punto conveniente alejado del puente estacionario 12 y de la otra mesa para la extracción de piezas.
Como se muestra en la Figura 4, la fileta 24 puede tener bobinas 55 de material compuesto en dos lados e incluye un dispositivo de acumulación 56. El dispositivo de acumulación 56 proporciona tensión a la banda de material compuesto 30 suministrada al cabezal 20, y recoge el material compuesto 30 cuando el cabezal 20 se mueve hacia la fileta 24. La fileta 24 está montada en el suelo 65 y tiene una línea central 66 que pasa a través del centro del dispositivo de acumulación 56, el rodillo de cambio de dirección del carro 21, el rodillo de cambio de dirección del cabezal 43, el rodillo de compactación 44 y el cabezal 20 a lo largo de la dirección 19 del eje Y. La fileta distribuye material compuesto 30 al cabezal en la dirección 19 del eje Y a medida que el cabezal se mueve hacia y desde la fileta 24 a lo largo de una línea recta que es paralela a la dirección del eje Y. La Figura 4 muestra que el diseño de la máquina produce una trayectoria de distribución de fibra entre el rodillo de cambio de dirección del carro 21 y la fileta 24, que es una línea recta con respecto al eje Y, y que es paralela al eje primario de movimiento del cabezal 19 a lo largo de la viga 14.
Como se muestra en las Figuras 2 y 4, el dispositivo de acumulación 56 en la salida de la fileta 24 mantiene la tensión adecuada sobre el material compuesto 30 a medida que el cabezal se extiende y retrae a lo largo del eje lineal primario de movimiento 19 con respecto a la fileta 24. El dispositivo de acumulación 56 comprende un primer rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación 57 en la salida de la fileta 24, un segundo rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación 58 en el extremo inferior del dispositivo de acumulación 56, y un tercer rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación 59 en la salida del dispositivo de acumulación. El segundo rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación 58 está montado sobre un deslizamiento de dispositivo de acumulación 60 que se mueve hacia arriba y hacia abajo paralelo al eje Z, dependiendo de la posición del cabezal 20 a lo largo del eje Y de movimiento 19 para mantener una tensión sin holgura en el material compuesto que pasa a través del dispositivo de acumulación 56. Los ejes de rotación de los rodillos de dispositivo de acumulación 57, 58 y 59 son todos paralelos al eje de rotación del rodillo de cambio de dirección del carro 21, los rodillos de cambio de dirección del cabezal 43, el rodillo de compactación 44 y el eje X de la máquina. El número y disposición de los rodillos en el dispositivo de acumulación puede variar dependiendo del diseño particular del dispositivo de acumulación.
Se puede colocar una estación de control del operador 61 cerca del frente de la fileta 24, fuera de la zona de trabajo 16, para proporcionar acceso visual a la fileta 24 y la mesa 32. La estación de control del operador 61 puede estar soportada desde arriba para una fácil visualización de la fileta 24 y la mesa 32, o puede estar montada en el suelo 65. Se pueden montar estaciones de control secundarias 62 en cualquier extremo de los carriles 52 para controlar el movimiento del carro 51 y las mesas 32 y 33, cuando el carro está en el extremo de los carriles para operaciones de carga y descarga parcial.
En funcionamiento, limitar el movimiento del cabezal 20 a la dirección del eje Y 19, y limitar el movimiento de la mesa de colocación 32 a la dirección del eje X 35, y alrededor del eje C vertical 37, permite que el cabezal aplique material compuesto a la mesa de colocación 32, en cualquier orientación sin retorcer el ancho 31 de la banda de material compuesto 30 alrededor de los ejes Y y Z durante el proceso de colocación. La trayectoria de la fibra entre la fileta 24 y el cabezal 20 permanece recta con respecto al eje Y durante la operación, ya que el cabezal 20 solo se mueve en la dirección 19 del eje Y, paralelo a la viga 14. El eje de los rodillos de dispositivo de acumulación 57, 58 y 59, el rodillo de cambio de dirección del carro 21, los rodillos de cambio de dirección del cabezal 43 y el rodillo de compactación 44 permanecen todos paralelos al eje X durante las operaciones de colocación de material. Como se muestra en las figuras 2B y 2C, el rodillo de compactación desplazable 44 permite la colocación en doble dirección del material compuesto. La segunda fileta 26 puede utilizarse para alternar la alimentación de material compuesto al cabezal 20, dando como resultado una colocación continua de material compuesto sobre la herramienta 32.
La ventaja del pequeño sistema de colocación de compuesto de 4 ejes sobre otros sistemas de colocación pequeños y planos de cabezal fijo es que, al mover el cabezal 20 a lo largo del puente 12, se permiten tamaños de piezas mucho más amplios sin que el cabezal quede en voladizo sobre una gran mesa de traslado, y sin el requisito de un brazo de soporte para el cabezal de garganta profunda que sería necesario para una mesa de traslado más amplia. La trayectoria simétrica en forma de V 48 del material compuesto 30 y la capacidad de desplazar el rodillo de compactación 44 a cualquier lado de la línea central del cabezal 49 permite un rápido cambio de movimiento del eje Y del cabezal con aplicación bidireccional de material compuesto a la herramienta 32.
La máquina de colocación de compuesto tiene una trayectoria simplificada para la distribución de la banda de fibra 30 desde la fileta 24 a la mesa de colocación de 2 ejes 32. La dirección de movimiento de laminación transversal 19 del cabezal 20 es siempre a lo largo de la viga 14, y paralela al eje Y, y a la trayectoria de alimentación de fibra desde la fileta 24. Esto establece una trayectoria de distribución de fibra en línea simple en todo momento, sin necesidad de torsión de la banda de fibra 30 entre la fileta 24 y el rodillo de compactación 44. Dado que el cabezal 20 no gira con respecto a ningún eje, todo el movimiento de estopa a través del rodillo de cambio de dirección del carro 21 siempre está en el plano de rotación del rodillo de cambio de dirección 21. Como resultado, no se imparten cargas laterales al material compuesto durante el cambio de dirección. Esto proporciona menos acumulación de pelusa del material de compactación 30 a altos índices de deposición. El dispositivo de acumulación 56 se utiliza para controlar la tensión de la fibra cuando el cabezal 20 se desplaza transversalmente sobre el puente 12 sobre la mesa 32. El dispositivo de acumulación 56 permite que el cabezal 20 se acerque y se aleje rápidamente de la fileta 24 en cualquier situación de procesamiento.
La configuración de la pequeña máquina de colocación de compuesto de 4 ejes permite la fabricación de carga plana de piezas superiores a 1 metro de lado y de hasta 3 metros de lado. Evidentemente, no es necesario que la pieza que se fabrique sea cuadrada; puede ser rectangular, prismática, redonda, de forma irregular, o cualquier combinación de estas formas. El tamaño práctico más pequeño para una pieza es de 0,25 metros de lado. Los 4 ejes de movimiento de la máquina proporcionan la capacidad de producir una carga plana 46 con cualquier orientación de capa con respecto a los ejes X e Y. La mesa móvil de colocación 32 tiene una masa de máquina móvil menor que un cabezal que tiene capacidad de movimiento multieje, y un acceso mejorado al operador. La rotación de la mesa 32 alrededor del eje C 37 permite la colocación bidireccional de material compuesto que puede suministrar una laminación equilibrada. Esto da como resultado cargas de capas más gruesas producidas con precisión a velocidades de colocación más altas y aceleración a un menor coste.
Habiendo descrito el dispositivo de esta manera, los expertos en la materia podrán realizar diversas modificaciones y alteraciones, modificaciones y alteraciones que están destinadas a estar dentro del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (19)
1. Una máquina de colocación de compuesto (10) que tiene una trayectoria simplificada de distribución de fibra desde una fileta (24, 26) hasta una mesa de colocación (32), comprendiendo la máquina:
un cabezal de colocación de compuesto (20);
una primera fileta estacionaria (24), formando la primera fileta estacionaria (24) una banda (30) de material compuesto que tiene un ancho (31) que se extiende en un eje X; y,
una mesa de colocación (32);
que comprende, además
un puente estacionario (12) que comprende soportes verticales espaciados (13) y una viga superior (14) que tiene una longitud que se extiende a lo largo de un eje Y, y que abarca una zona de trabajo (16);
un carro (18) montado para movimiento horizontal a lo largo de un eje lineal primario de movimiento (19) a lo largo de la viga superior (14);
en donde el cabezal de colocación de compuesto (20) está soportado por el carro (18);
un rodillo de cambio de dirección del carro (21) en el carro (18) montado para girar alrededor del eje X;
en donde la primera fileta estacionaria (24) está situada junto a uno de los soportes verticales (13) en un extremo de la viga superior (14),
en donde la mesa de colocación (32) está montada para movimiento horizontal a lo largo de un eje lineal secundario (35) perpendicular al eje lineal primario (19) y montada para movimiento giratorio terciario alrededor de una línea central (49) que es perpendicular al eje lineal primario (19) y al eje lineal secundario (35), de manera que el movimiento del cabezal (20) en el eje primario de movimiento lineal (19), y el movimiento de la mesa de colocación (32) en el eje secundario lineal (35) y en el movimiento giratorio terciario permiten al cabezal (20) aplicar material compuesto a la mesa de colocación (32) en cualquier orientación, sin que el ancho (31) de la banda (30) de material compuesto entre la fileta (24) y el cabezal (20) se retuerza con respecto a los ejes X e Y;
y en donde el eje lineal primario de movimiento (19) del cabezal (20) lo proporciona, únicamente, el movimiento del carro (18) a través de la viga superior (14).
2. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, en donde el eje lineal primario de movimiento (19) se extiende a lo largo del eje Y de la máquina.
3. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 2, en donde el eje lineal secundario de movimiento (35) se extiende a lo largo del eje X de la máquina.
4. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 3, en donde el eje de movimiento giratorio terciario es un eje C vertical que es perpendicular al eje lineal primario y secundario de movimiento (19, 35).
5. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, que comprende, además:
un dispositivo de acumulación (56) colocado entre la fileta (24) y el carro (18), de manera que el dispositivo de acumulación (56) mantiene una tensión sin holgura sobre el material compuesto a medida que el cabezal (20) se extiende y se retrae a lo largo del eje Y con respecto a la fileta (24).
6. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 5, que comprende, además:
un primer rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación (57) en la salida de la fileta (24); un segundo rodillo cambio de dirección del dispositivo de acumulación (58) en el extremo inferior del dispositivo de acumulación (56); y,
un tercer rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación (59) en la salida del dispositivo de acumulación (56), de manera que el eje de rotación del primer, segundo y tercer rodillo de cambio de dirección del dispositivo de acumulación (57, 58, 59) son todos paralelos al eje X.
7. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, que comprende, además:
un cuarto eje de movimiento (45) para el cabezal de colocación de compuesto (20), comprendiendo el cuarto eje de movimiento (45) un movimiento vertical en el eje Z que se utiliza para bajar y retraer el cabezal (20) de la mesa de colocación (32).
8. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 7, en donde el cuarto eje de movimiento (45) se utiliza para adaptarse a la acumulación de material compuesto sobre la mesa de colocación (32) a medida que se forma una pieza de material compuesto.
9. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, que comprende, además:
una segunda fileta estacionaria (26) situada junto a otro de los soportes verticales (13) en un segundo extremo de la viga superior (14).
10. La máquina de colocación de compuesto de la reivindicación 1, que comprende, además:
un deslizamiento vertical (42) en el carro (18), en donde el deslizamiento vertical (42) sube y baja el cabezal de colocación de compuesto (20) con respecto a la mesa de colocación (32).
11. La máquina de colocación de compuesto de la reivindicación 1, que comprende, además:
una trayectoria de distribución de fibra en línea recta entre la fileta (24) y el cabezal de colocación de compuesto (20), en donde la trayectoria de alimentación de material compuesto es paralela al eje primario de movimiento del cabezal (19) a lo largo de la viga superior (14), y en donde la trayectoria de fibra no tiene ningún cambio de dirección de material compuesto que induzca una torsión longitudinal en el material compuesto durante la colocación del material y la recolocación del cabezal.
12. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 3, en donde el cabezal de colocación de compuesto (20) es capaz de efectuar un movimiento limitado del eje Z que es perpendicular a los ejes X e Y.
13. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, en donde todo el movimiento del material compuesto a través del rodillo de cambio de dirección del carro (21) está siempre en el plano de rotación del rodillo de cambio de dirección del carro (21), de manera que no se imparten cargas laterales al material compuesto cuando pasa sobre el rodillo de cambio de dirección del carro (21).
14. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, en donde la rotación de la mesa de colocación (32) es suficiente para la colocación bidireccional de material compuesto sin la necesidad de girar el cabezal de colocación de compuesto (20) con respecto a la viga superior (14).
15. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, que comprende, además:
un rodillo de compactación desplazable (44) soportado por el carro (18) para movimiento en el eje Y, de manera que el rodillo de compactación desplazable (44) puede desplazarse a cualquier lado de una línea central vertical (49) del cabezal (20) para aplicar material compuesto a la mesa de colocación (32) en cualquier dirección a lo largo del eje Y.
16. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 15, que comprende, además:
medios de guía lineales (52) que se extienden en el eje X en la zona de trabajo (16), soportando los medios de guía lineales (52) la mesa de colocación (32) para movimiento en el eje X; y,
una segunda mesa de colocación (33) en la zona de trabajo (16), en donde la segunda mesa de colocación (33) está soportada sobre los medios de guía lineales (52) y se puede colocar a una distancia de la primera mesa de colocación (32) para permitir que se retire una pieza de compuesto de la segunda mesa de colocación (33) mientras que la primera mesa de colocación (32) está colocada debajo del cabezal de colocación de compuesto (20).
17. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 1, que comprende, además
una pluralidad de rodillos de cambio de dirección del cabezal (43) que cambian la dirección del material compuesto desde el rodillo de cambio de dirección del carro (21) a un rodillo de compactación desplazable (44);
una trayectoria en forma de V (48) para el material compuesto entre el rodillo de cambio de dirección del carro (21) y el rodillo de compactación desplazable (44), siendo dicha trayectoria en forma de V (48) simétrica alrededor de una línea central vertical (49) del cabezal (20);
un dispositivo de acumulación (56) colocado entre la fileta (24) y el carro (18);
en donde el cabezal de colocación de compuesto (20) está soportado por el carro (18) para movimiento únicamente en el eje Y horizontal y movimiento vertical limitado en un eje Z a través de un deslizamiento vertical (42) en el carro (18);
en donde la mesa de colocación (32) en la zona de trabajo (16) está montada para movimiento en el eje X horizontal y movimiento rotativo en el eje C alrededor de un eje vertical perpendicular al eje Y y al eje X, de manera que el movimiento del cabezal (20) en el eje Y, y el movimiento de la mesa de colocación (32) en el eje X y alrededor del eje C vertical permite que el cabezal (20) aplique material compuesto a la mesa de colocación (32), en cualquier orientación, sin retorcer el ancho (31) de la banda (30) de material compuesto con respecto a los ejes X e Y, y de manera que el rodillo de compactación desplazable (44) sea capaz de desplazarse a cada lado de la línea central vertical (49) del cabezal (20) para aplicar material compuesto a la mesa de colocación (32) en cualquier dirección a lo largo del eje Y.
18. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 17, en donde el movimiento limitado del cabezal de colocación de compuesto (20) en el eje Z vertical se utiliza para bajar y retraer el cabezal (20) de la mesa de colocación (32).
19. La máquina de colocación de compuesto (10) de la reivindicación 17, en donde un movimiento del cabezal de colocación de compuesto (20) en el eje Z vertical se utiliza para adaptarse a la acumulación de material compuesto en la mesa de colocación (32) a medida que se forma una pieza de material compuesto.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/997,627 US10059067B2 (en) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | Small 4-axis fiber placement machine |
PCT/US2017/013088 WO2017127276A1 (en) | 2016-01-18 | 2017-01-12 | Small 4-axis fiber placement machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2963454T3 true ES2963454T3 (es) | 2024-03-27 |
Family
ID=59314348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES17741775T Active ES2963454T3 (es) | 2016-01-18 | 2017-01-12 | Máquina pequeña de colocación de fibras de 4 ejes |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10059067B2 (es) |
EP (1) | EP3405331B1 (es) |
JP (1) | JP2019509190A (es) |
CN (1) | CN108472885B (es) |
DE (1) | DE202017007175U1 (es) |
ES (1) | ES2963454T3 (es) |
RU (1) | RU2723124C2 (es) |
WO (1) | WO2017127276A1 (es) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT519766B1 (de) * | 2017-09-08 | 2018-10-15 | Fill Gmbh | Fertigungsanlage zum Legen von Faserbändern |
US10933600B2 (en) * | 2018-03-08 | 2021-03-02 | The Boeing Company | Three-dimensional printing of composite repair patches and structures |
DE102018115392B4 (de) * | 2018-06-26 | 2022-09-22 | Azl Aachen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Produktion von Faserverbundwerkstoff aufweisenden Werkstücken |
US10960615B2 (en) * | 2018-11-13 | 2021-03-30 | The Boeing Company | System and method for laminating a composite laminate along a continuous loop lamination path |
CN111302108A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-19 | 江苏奇一科技有限公司 | 单向预浸带材的自动布料设备及其工艺 |
GB2600118A (en) * | 2020-10-21 | 2022-04-27 | Mclaren Automotive Ltd | Tape deposition system |
CN114043749B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-05-23 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司 | 一种复合材料旋转铺丝装置及使用方法 |
CN115091779A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-23 | 安徽伯拉复合材料有限公司 | 一种复合材料铺层用的定形装置及其使用方法 |
FR3141877A1 (fr) | 2022-11-15 | 2024-05-17 | Coriolis Group | Machine de placement de fibres |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3574040A (en) * | 1967-06-29 | 1971-04-06 | Gen Dynamics Corp | Apparatus for making laminated structural shapes by the controlled detrusive placement and polymerization of tectonic filamentous tapes |
US4208238A (en) * | 1977-07-11 | 1980-06-17 | Grumman Aerospace Corporation | Gantry for use in the manufacture of laminar structures |
US4292108A (en) | 1979-12-10 | 1981-09-29 | General Dynamics Corporation | Composite tape laying apparatus including means for plural longitudinal and transverse cuts |
US4351688A (en) | 1979-12-10 | 1982-09-28 | General Dynamics Corporation | Composite tape laying machine |
US4591402A (en) * | 1981-06-22 | 1986-05-27 | Ltv Aerospace And Defense Company | Apparatus and method for manufacturing composite structures |
US4419170A (en) * | 1982-05-27 | 1983-12-06 | Lockheed Corporation | Automated lay-up machine |
US4877193A (en) | 1988-08-25 | 1989-10-31 | Cincinnati Milacron Inc. | Redirect roller apparatus for fiber placement machine |
US4872619A (en) | 1988-11-02 | 1989-10-10 | Cincinnati Milacron Inc. | Serco driven redirect roller apparatus for fiber placement machine |
US4943338A (en) | 1988-09-26 | 1990-07-24 | Cincinnati Milacron Inc. | Multi-tow fiber placement machine with full band width clamp, cut, and restart capability |
US4990213A (en) | 1988-11-29 | 1991-02-05 | Northrop Corporation | Automated tape laminator head for thermoplastic matrix composite material |
US5239457A (en) | 1990-07-16 | 1993-08-24 | Cincinnati Milacron Inc. | Redirect roller control for fiber placement machine |
FR2705655B1 (fr) * | 1993-05-26 | 1995-08-25 | Aerospatiale | Machine pour le bobinage-déposé au contact simultané d'une pluralité de fils individuels. |
ES2212878B1 (es) | 2002-03-05 | 2005-07-16 | Manuel Torres Martinez | Cabezal multiaplicador de tiras de fibra. |
US6994324B2 (en) * | 2003-05-02 | 2006-02-07 | Alliant Techsystems Inc. | Fiber redirect system, multi-axis robotic wrist and fiber placement apparatus incorporating same and related methods |
US8003034B2 (en) * | 2004-04-21 | 2011-08-23 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Forming a composite structure by filament placement on a tool surface of a tablet |
US7353853B2 (en) | 2005-05-03 | 2008-04-08 | Cincinnati Machine, Llc | Fiber placement machine |
RU2420405C2 (ru) * | 2006-07-31 | 2011-06-10 | Айрбус Эспанья, С.Л. | Инструмент и способ для изготовления деталей из композиционных материалов вне автоклава (варианты) |
DE102006035847B4 (de) * | 2006-08-01 | 2009-11-19 | Airbus Deutschland Gmbh | Strukturanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft-und Raumfahrt |
EP2203299A4 (en) * | 2007-10-16 | 2012-11-14 | Ingersoll Machine Tools Inc | PLATFORM SYSTEM OF FIBER PLACING MACHINE HAVING AN INTERCHANGEABLE HEAD AND CEMENT ASSEMBLIES |
US20100200168A1 (en) | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Fiber delivery apparatus and system having a creel and fiber placement head sans fiber redirect |
US8758538B2 (en) * | 2010-05-12 | 2014-06-24 | Fives Machining Systems, Inc. | Robotic based fiber placement cell with stationary dispensing head and creel |
US8534338B2 (en) | 2010-10-15 | 2013-09-17 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Fiber delivery apparatus and system having a creel and fiber placement head with polar axis of rotation |
US8613302B2 (en) | 2011-03-02 | 2013-12-24 | Fives Machining Systems, Inc. | Reversing fiber placement head |
US8684720B2 (en) * | 2011-12-05 | 2014-04-01 | Fives Machining Systems, Inc. | Fiber delivery system for composite part manufacture |
US8919410B2 (en) | 2012-03-08 | 2014-12-30 | Fives Machining Systems, Inc. | Small flat composite placement system |
US8997818B2 (en) | 2013-02-27 | 2015-04-07 | Fives Machining Systems, Inc. | Device for fabricating a composite structure |
CN104275806A (zh) * | 2013-07-01 | 2015-01-14 | 李苗 | 一种纤维铺放装置 |
DE102014201060A1 (de) * | 2014-01-22 | 2015-07-23 | Broetje-Automation Gmbh | Faserlegemaschine und Verfahren zur Herstellung von Fasergelegen |
-
2016
- 2016-01-18 US US14/997,627 patent/US10059067B2/en active Active
-
2017
- 2017-01-12 RU RU2018129835A patent/RU2723124C2/ru active
- 2017-01-12 WO PCT/US2017/013088 patent/WO2017127276A1/en active Application Filing
- 2017-01-12 CN CN201780007194.XA patent/CN108472885B/zh active Active
- 2017-01-12 DE DE202017007175.4U patent/DE202017007175U1/de active Active
- 2017-01-12 JP JP2018537537A patent/JP2019509190A/ja active Pending
- 2017-01-12 ES ES17741775T patent/ES2963454T3/es active Active
- 2017-01-12 EP EP17741775.5A patent/EP3405331B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170203522A1 (en) | 2017-07-20 |
CN108472885B (zh) | 2021-02-02 |
EP3405331B1 (en) | 2023-09-27 |
EP3405331A1 (en) | 2018-11-28 |
RU2018129835A (ru) | 2020-02-20 |
DE202017007175U1 (de) | 2019-11-26 |
US10059067B2 (en) | 2018-08-28 |
RU2018129835A3 (es) | 2020-04-17 |
CN108472885A (zh) | 2018-08-31 |
EP3405331A4 (en) | 2021-01-13 |
RU2723124C2 (ru) | 2020-06-08 |
WO2017127276A1 (en) | 2017-07-27 |
JP2019509190A (ja) | 2019-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2963454T3 (es) | Máquina pequeña de colocación de fibras de 4 ejes | |
CN109335538B (zh) | 双环线交叉带分拣机、交叉带分拣系统及其分拣方法 | |
ES2803174T3 (es) | Máquina de conversión | |
ES2328872T3 (es) | Procedimiento e instalacion para el agrupamiento de productos paletizables. | |
ES2401973T3 (es) | Dispositivo de inspección de una banda metálica | |
ES2401978T3 (es) | Procedimiento para la modificación de la distancia entre los rodillos de una máquina de aplanado, una máquina y una instalación de aplanado para la aplicación de dicho procedimiento | |
PT2139049E (pt) | Dispositivo para a estruturação de um módulo solar | |
PT2244960E (pt) | Dispositivo de reposicionamento de portais para placas de vidro de grandes dimensões | |
ES2247457T3 (es) | Instalacion para el tratamiento de barras metalicas con medios mejorados para transferir dichas barras y procedimiento previsto para ello. | |
ES2430395T3 (es) | Un muñón robotizado de ejes múltiples y aparato de colocación de fibra que incorpora el mismo y método relacionado | |
ES2845074T3 (es) | Un sistema de transporte | |
US20100023159A1 (en) | Palleting device and a processing system with such device | |
JP6203133B2 (ja) | ロール搬送装置及びロール搬送システム | |
CN104692063A (zh) | 柔性制造系统的叉车式搬运小车 | |
CN204642994U (zh) | 一种柔性制造系统的叉车式搬运小车 | |
ES2960300T3 (es) | Aparato modular y procedimiento para mecanizar hojas planas | |
US10549912B2 (en) | Flow rack assemblies and methods of use | |
JPS5996057A (ja) | ボ−ルロ−ラに支持された搬送台を有する搬送装置 | |
ES2671505T3 (es) | Dispositivo de bloqueo para una carga con ruedas | |
WO2017203074A1 (es) | Método para alimentar elementos laminares en un dispositivo introductor y estación alimentadora | |
ES2754809T3 (es) | Plataforma aislada de trabajo para humanos para posicionamiento estabilizado de robótica colaborativa | |
CN107363624A (zh) | 铰链同步式伸缩防护罩 | |
ES2637219T3 (es) | Sistema con una bobina y un dispositivo de transporte para la bobina | |
US10011955B2 (en) | Transport system | |
CN104870102A (zh) | 涂布机 |