ITPC20100006A1 - EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS - Google Patents
EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS Download PDFInfo
- Publication number
- ITPC20100006A1 ITPC20100006A1 IT000006A ITPC20100006A ITPC20100006A1 IT PC20100006 A1 ITPC20100006 A1 IT PC20100006A1 IT 000006 A IT000006 A IT 000006A IT PC20100006 A ITPC20100006 A IT PC20100006A IT PC20100006 A1 ITPC20100006 A1 IT PC20100006A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- fabric
- equipment
- composite materials
- production
- parts
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 39
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 117
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 43
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 16
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 15
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 15
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 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
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- 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
- B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Descrizione dell’invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:
ATTREZZATURA PER LA PRODUZIONE DI PARTI IN MATERIALI COMPOSITI EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF PARTS IN COMPOSITE MATERIALS
La presente invenzione riguarda un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi. The present invention relates to an equipment for the production of parts in composite materials.
Nel dettaglio l’invenzione riguarda una testa di lavorazione di una macchina per la produzione di materiali compositi. In detail, the invention relates to a processing head of a machine for the production of composite materials.
Un materiale composito è costituito dall'insieme di due o più sostanze diverse, dotate di proprietà fisiche e chimiche differenti, che rimangono separate e distinte a livello macroscopico e strutturale. Esistono svariate tipologie di materiali che possono essere considerati materiali compositi; i più comuni in genere sono costituti da una fase omogenea denominata matrice e da una fase dispersa chiamata rinforzo. A composite material is made up of a set of two or more different substances, with different physical and chemical properties, which remain separate and distinct on a macroscopic and structural level. There are various types of materials that can be considered composite materials; the most common generally consist of a homogeneous phase called matrix and a dispersed phase called reinforcement.
Nel dettaglio l’invenzione riguarda una attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi costituiti da matrici in materiali plastici e rinforzi in fibra, come ad esempio fibra di vetro, fibra di carbonio o simili, che possono essere in qualsiasi disposizione, come ad esempio sotto forma di tessuto con fasci unidirezionali oppure sotto forma di tessuto intrecciato o simili. In detail, the invention relates to an equipment for the production of parts in composite materials consisting of matrices in plastic materials and fiber reinforcements, such as for example glass fiber, carbon fiber or the like, which can be in any arrangement, such as for example in the form of fabric with unidirectional bundles or in the form of woven fabric or the like.
Nel proseguo della descrizione con il termine tessuto si farà riferimento alle tipologie di fibra sopra elencate. In the continuation of the description, the term fabric will refer to the types of fiber listed above.
Ad oggi componenti ed oggetti realizzati in materiali compositi di questo tipo sono prodotti con un procedimento complesso ed effettuato quasi totalmente in maniera manuale. To date, components and objects made of composite materials of this type are produced with a complex process and carried out almost entirely manually.
Nel dettaglio detto procedimento prevede una prima fase di stesura di un tessuto secco su uno stampo o forma che riproduce la forma dell’oggetto che si vuole realizzare. In detail, said procedure involves a first phase of drafting a dry fabric on a mold or shape that reproduces the shape of the object to be made.
In questa fase è necessario fissare il tessuto stesso con procedure manuali, operando ad esempio con supplementi di colle e/o cuciture per evitare grinze o sovrapposizioni indesiderate, e ritagliare i lembi in eccesso per dare al tessuto la sagoma esatta per ricoprire lo stampo. In this phase it is necessary to fix the fabric itself with manual procedures, for example by working with additional glues and / or seams to avoid unwanted wrinkles or overlaps, and to cut out the excess flaps to give the fabric the exact shape to cover the mold.
Queste operazioni vengono ripetute più volte per creare svariati strati di tessuto con direzioni di stesura differenti; in questo modo è possibile disporre le fibre del tessuto (che costituiscono l’elemento resistente del materiale) lungo le direzioni nelle quali saranno applicate le forze che solleciteranno l’oggetto. These operations are repeated several times to create several layers of fabric with different spreading directions; in this way it is possible to arrange the fibers of the fabric (which constitute the resistant element of the material) along the directions in which the forces that will stress the object will be applied.
Successivamente, una volta terminato il ricoprimento dello stampo o forma con i vari strati, è prevista una fase di impregnazione del tessuto con un materiale indurente che costituisce la matrice, ad esempio materiali plastici termoindurenti (resine o simili). In questa fase è importante che il materiale che costituisce la matrice sia distribuito in maniera da avere uno spessore il più possibile uniforme, che compenetri completamente i tessuti, e che la matrice non presenti al suo interno bolle d’aria. Subsequently, once the covering of the mold or form with the various layers has been completed, a step of impregnating the fabric with a hardening material which constitutes the matrix, for example thermosetting plastic materials (resins or the like), is provided. At this stage it is important that the material that makes up the matrix is distributed in such a way as to have a thickness that is as uniform as possible, that it completely penetrates the tissues, and that the matrix does not have air bubbles inside.
Queste condizioni sono indispensabili per ottenere un prodotto finito di qualità con caratteristiche di resistenza elevate. These conditions are essential to obtain a quality finished product with high resistance characteristics.
Per fare ciò è necessario inserire lo stampo con i vari strati di tessuto precedentemente stesi all’interno di una sacca flessibile chiudibile ermeticamente. To do this, it is necessary to insert the mold with the various layers of fabric previously spread inside a hermetically sealable flexible bag.
Successivamente si aspira tutta l’aria contenuta all’interno della sacca e poi si inietta il materiale indurente che costituisce la matrice; eventualmente si inserisce anche la sacca in una autoclave per velocizzare l’indurimento della matrice. Subsequently, all the air contained inside the bag is sucked in and then the hardening material that constitutes the matrix is injected; eventually the bag is also inserted in an autoclave to speed up the hardening of the matrix.
Una volta che la matrice ha raggiunto l’indurimento desiderato si estrae lo stampo dalla sacca, si preleva l’oggetto e si procede con l’analisi dello stesso per verificare la buona riuscita della fase di impregnazione (controllo dello spessore, presenza di bolle d’aria o altre imperfezioni). Once the matrix has reached the desired hardening, the mold is extracted from the bag, the object is taken and its analysis is carried out to verify the success of the impregnation phase (thickness control, presence of water bubbles). air or other imperfections).
Queste verifiche sono effettuate sempre manualmente dall’operatore tramite apposite strumentazioni. These checks are always carried out manually by the operator using special tools.
Questo procedimento appena descritto presenta però svariati svantaggi. However, this process just described has several disadvantages.
Difatti le operazioni di stesura e di taglio dei tessuti richiede un impiego di manodopera specializzata e un dispendio di tempo che si ripercuotono inevitabilmente sul costo del prodotto finito. In fact, the operations of drafting and cutting of fabrics require the use of skilled labor and a waste of time which inevitably affect the cost of the finished product.
Dette operazioni inoltre, specialmente se eseguite su oggetti di grandi dimensioni, comportano una serie di errori e imprecisioni da parte degli operatori che sono inevitabili e che pregiudicano le caratteristiche di resistenza e la qualità del prodotto finito. Moreover, these operations, especially if performed on large objects, involve a series of errors and inaccuracies on the part of the operators which are inevitable and which compromise the resistance characteristics and the quality of the finished product.
Si può affermare difatti oggetti identici prodotti tramite questo procedimento noto, sicuramente non presenteranno caratteristiche meccaniche e fisiche perfettamente identiche a causa della variabilità del contributo manuale nel processo di fabbricazione. In fact, it can be said that identical objects produced by this known process will certainly not have perfectly identical mechanical and physical characteristics due to the variability of the manual contribution in the manufacturing process.
Un altro problema legato a detto procedimento noto riguarda le condizioni igieniche e sanitarie degli operatori addetti alle suddette mansioni che lavorano a stretto contatto con materiali nocivi come solventi, colle e polveri pericolose (frammenti di fibra di vetro o simili). Another problem linked to said known process concerns the hygienic and sanitary conditions of the operators assigned to the aforesaid tasks who work in close contact with harmful materials such as solvents, glues and dangerous powders (fragments of glass fiber or the like).
In questo contesto, lo scopo della presente invenzione è proporre un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi, e in particolare una testa di lavorazione di una macchina per la produzione di materiali compositi, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. In particolare è scopo dell’invenzione, proporre un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi che consenta di automatizzare le fasi di produzione di un componente in materiale composito, anche di grandi dimensioni, con un utilizzo minimo di manodopera. In this context, the purpose of the present invention is to propose an equipment for the production of parts in composite materials, and in particular a machining head of a machine for the production of composite materials, which overcomes the aforementioned drawbacks of the known art. In particular, the purpose of the invention is to propose an equipment for the production of parts in composite materials that allows to automate the production steps of a component in composite material, even large ones, with a minimum use of manpower.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi, che consenta di produrre parti in materiali compositi qualitativamente migliori rispetto a quelle prodotte con i sistemi noti, con una elevata ripetibilità e con tempi molto ridotti. A further purpose of the present invention is to provide equipment for the production of parts in composite materials, which allows to produce parts in composite materials that are qualitatively better than those produced with known systems, with high repeatability and very short times.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi, che consenta di operare senza la costante presenza dell’uomo a contatto con sostanze nocive e in condizioni di sicurezza più elevate. Another purpose of the present invention is to provide equipment for the production of parts in composite materials, which allows to operate without the constant presence of man in contact with harmful substances and in higher safety conditions.
Questi scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi costituiti da un materiale indurente nel quale è annegato un tessuto comprendente una struttura di supporto atta a essere movimentata almeno lungo un asse, caratterizzata dal fatto di prevedere su detta struttura: These specified purposes are substantially achieved by an equipment for the production of parts in composite materials consisting of a hardening material in which a fabric is embedded comprising a support structure capable of being moved at least along one axis, characterized by providing on said structure:
- mezzi atti a svolgere ed alimentare in continuo un tessuto avvolto su una bobina; - means for continuously unwinding and feeding a fabric wound on a reel;
- mezzi atti a ritagliare e sagomare in continuo detto tessuto o fibra in un senso longitudinale rispetto alla direzione di svolgimento; - means for continuously cutting and shaping said fabric or fiber in a longitudinal direction with respect to the unwinding direction;
- mezzi atti a impregnare in continuo detto tessuto o fibra con un materiale indurente che costituisce la matrice del materiale composito; - mezzi atti stendere e compattare in continuo su una superficie di uno stampo o forma detto tessuto o fibra impregnati con il materiale indurente; - means adapted to continuously impregnate said fabric or fiber with a hardening material which constitutes the matrix of the composite material; - means for continuously spreading and compacting on a surface of a mold or forming said fabric or fiber impregnated with the hardening material;
- mezzi atti a tagliare detto tessuto o fibra impregnati in un senso trasversale rispetto alla direzione di svolgimento. - means suitable for cutting said impregnated fabric or fiber in a transversal direction with respect to the unwinding direction.
Detti mezzi consentono di effettuare la stesura del materiale ritagliato e impregnato in maniera totalmente automatica ottenendo parti in materiali compositi qualitativamente migliori rispetto a quelle prodotte con i sistemi noti, con una elevata ripetibilità e in tempi molto ridotti. Said means allow to carry out the spreading of the cut and impregnated material in a totally automatic way, obtaining parts in composite materials that are qualitatively better than those produced with known systems, with high repeatability and in very short times.
Secondo l’invenzione l’attrezzatura comprende anche un sistema di trascinamento in grado di prelevare il lembo iniziale di tessuto da una bobina appena caricata e di trascinarlo per un tratto iniziale per assicurare un perfetto posizionamento e allineamento. According to the invention, the equipment also includes a dragging system capable of picking up the initial flap of fabric from a newly loaded reel and dragging it for an initial stretch to ensure perfect positioning and alignment.
Secondo l’invenzione possono essere previsti anche ulteriori mezzi sensori per analizzare la forma dello stampo, per controllare la fase di impregnazione, e per ispezionare il prodotto finito. According to the invention, further sensor means can also be provided to analyze the shape of the mold, to control the impregnation phase, and to inspect the finished product.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di un esempio di realizzazione preferita, ma non esclusiva dell’invenzione, come illustrato nelle figure allegate in cui: Further features and advantages will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of an example of a preferred but not exclusive embodiment of the invention, as illustrated in the attached figures in which:
la figura 1 è una vista prospettica di un esempio di una macchina atta alla movimentazione dell’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi, secondo l’invenzione; Figure 1 is a perspective view of an example of a machine suitable for handling equipment for the production of parts in composite materials, according to the invention;
la figura 2 è una vista prospettica dell’attrezzatura per la produzione di parti in materiali compositi, secondo l’invenzione; Figure 2 is a perspective view of the equipment for the production of parts in composite materials, according to the invention;
la figura 3 è una vista in sezione laterale dell’attrezzatura di figura 2; figure 3 is a side sectional view of the equipment of figure 2;
la figura 4 è una vista in sezione del sistema di carico e scarico delle bobine; Figure 4 is a sectional view of the reel loading and unloading system;
la figura 5 è una vista in sezione del sistema di carico e scarico delle bobine secondo un’altra forma realizzativa; Figure 5 is a sectional view of the reel loading and unloading system according to another embodiment;
le figure da 6a a 6c sono altrettante viste laterali del sistema di trascinamento del tessuto. Figures 6a to 6c are as many side views of the fabric dragging system.
le figure 7a e 7b sono due viste in sezione di altrettanti dettagli del sistema di trascinamento del tessuto; Figures 7a and 7b are two sectional views of as many details of the fabric dragging system;
le figure 8a e 8b sono rispettivamente una vista prospettica e una laterale in sezione del dispositivo di taglio longitudinale; Figures 8a and 8b are respectively a perspective view and a side sectional view of the longitudinal cutting device;
le figura 9a e 9b sono rispettivamente una vista prospettica e una laterale in sezione dell’unità di impregnazione; Figures 9a and 9b are respectively a perspective view and a lateral sectional view of the impregnation unit;
la figura 10 è una vista frontale del dispositivo di taglio trasversale; Figure 10 is a front view of the transverse cutting device;
la figura 11 una vista prospettica del dispositivo di taglio trasversale secondo un altra forma realizzativa; Figure 11 is a perspective view of the transverse cutting device according to another embodiment;
le figura 12a e 12b sono rispettivamente una vista prospettica e una in sezione del rullo compattatore; Figures 12a and 12b are respectively a perspective view and a sectional view of the compactor roller;
le figura 13a e 13b sono rispettivamente una vista prospettica e una in sezione del rullo compattatore secondo un'altra forma realizzativa; Figures 13a and 13b are respectively a perspective view and a sectional view of the compactor roller according to another embodiment;
la figura 14 è una vista in sezione dei rulli guida del tessuto. Figure 14 is a sectional view of the fabric guide rollers.
Con riferimento alla figura 1 è illustrato un esempio di una macchina, indicata nel complesso con 1, sulla quale è montata un’attrezzatura per produrre parti in materiali compositi, indicata nel complesso con 2, che lavora su uno stampo o forma 3 che riproduce la sagoma dell’oggetto che si vuole realizzare. With reference to Figure 1, an example is shown of a machine, indicated as a whole with 1, on which is mounted an equipment for producing parts in composite materials, indicated as a whole with 2, which works on a mold or mold 3 which reproduces the shape of the object to be made.
La macchina 1 ad esempio può essere una macchina tipo a portale in grado di movimentare l’attrezzatura almeno lungo un asse e preferibilmente su una pluralità di assi. The machine 1, for example, can be a gantry type machine capable of moving the equipment at least along one axis and preferably on a plurality of axes.
Secondo l’esempio di figura 1 detta macchina comprende una struttura a portale 4 scorrevole trasversalmente lungo un asse longitudinale X, che supporta una coppia di carri 5 e 6 rispettivamente scorrevoli lungo un asse trasversale Y e un asse verticale Z. According to the example of figure 1, said machine comprises a portal structure 4 sliding transversely along a longitudinal axis X, which supports a pair of carriages 5 and 6 respectively sliding along a transverse axis Y and a vertical axis Z.
Preferibilmente l’attrezzatura 2 è fissata al secondo carro 6 con un supporto 7 rotante attorno all’asse Z. Preferably the equipment 2 is fixed to the second carriage 6 with a support 7 rotating around the Z axis.
Con riferimento alla figura 2 è illustrata nel complesso l’attrezzatura 2 secondo l’invenzione. With reference to Figure 2, the equipment 2 according to the invention is shown as a whole.
Nel dettaglio detta attrezzatura sua volta comprende una pluralità di mezzi atti a effettuare la maggior parte delle operazioni necessarie per la produzione della parte in materiale composito, che invece attualmente sono effettuate manualmente con i sistemi noti. In detail, said equipment in turn comprises a plurality of means suitable for carrying out most of the operations necessary for the production of the part in composite material, which instead are currently carried out manually with known systems.
In particolare l’attrezzatura è in grado di prelevare delle bobine di tessuto da sistemi di stoccaggio presenti sulla macchina, di alimentare ed impregnare detto tessuto con il materiale che costituisce la matrice, di ritagliare il tessuto per adattarlo alla forma dello stampo, di stendere su detto stampo il tessuto impregnato e compattarlo per farli aderire perfettamente ed eliminare eventuali bolle d’aria presenti nel materiale della matrice matrice. In particular, the equipment is able to take fabric reels from storage systems present on the machine, to feed and impregnate said fabric with the material that constitutes the matrix, to cut out the fabric to adapt it to the shape of the mold, to spread on said mold the impregnated fabric and compact it to make them adhere perfectly and eliminate any air bubbles present in the material of the matrix matrix.
L’attrezzatura inoltre può prevedere mezzi sensori per controllare in maniera continua parametri di funzionamento come la consistenza e lo spessore del materiale impregnato, la presenza di eventuali bolle o imperfezioni nel prodotto finito. The equipment can also provide sensor means to continuously monitor operating parameters such as the consistency and thickness of the impregnated material, the presence of any bubbles or imperfections in the finished product.
Nel proseguo della descrizione con il termine tessuto si farà riferimento rinforzi in fibra, come ad esempio fibra di vetro, fibra di carbonio o simili, che possono essere in qualsiasi disposizione, come ad esempio sotto forma di tessuto con fasci unidirezionali oppure sotto forma di tessuto intrecciato o simili. In the continuation of the description, the term fabric will refer to fiber reinforcements, such as for example glass fiber, carbon fiber or the like, which can be in any arrangement, such as for example in the form of fabric with unidirectional bundles or in the form of fabric braided or similar.
Con riferimento alla figure 2 e 3, l’attrezzatura 2 comprende una struttura di supporto 8 formata da due spalle 9 che sorreggono tutti i vari dispositivi installati. With reference to figures 2 and 3, the equipment 2 includes a support structure 8 formed by two shoulders 9 which support all the various devices installed.
Detta attrezzatura é fissata alla macchina 1 attraverso una catena cinematica di supporti. Said equipment is fixed to the machine 1 through a kinematic chain of supports.
Nel dettaglio la struttura di supporto 8 è connessa un primo supporto 10 della catena cinematica tramite un perno motorizzato 11, mediante motore diretto o motoriduttore, in maniera da poter ruotare attorno ad un asse Y’. In detail, the support structure 8 is connected to a first support 10 of the kinematic chain by means of a motorized pin 11, by means of a direct motor or geared motor, so as to be able to rotate around a Y axis.
Detto primo supporto a sua volta é connesso tramite un perno motorizzato 12, mediante motore diretto o motoriduttore, a un secondo supporto 13 della catena cinematica, con la possibilità di ruotare attorno ad un asse X’. Said first support in turn is connected by means of a motorized pin 12, by means of a direct motor or geared motor, to a second support 13 of the kinematic chain, with the possibility of rotating around an X 'axis.
Il secondo supporto è poi fissato alla macchina, e in particolare al supporto rotante 7 del secondo carro 6, mediante una flangia 14 con un sistema di aggancio o sgancio automatico 15 e dotata di una serie di innesti rapidi automatici 16 per portare alle varie utenze i segnali elettrici di comando, la potenza elettrica e i fluidi di consumo. The second support is then fixed to the machine, and in particular to the rotating support 7 of the second carriage 6, by means of a flange 14 with an automatic coupling or release system 15 and equipped with a series of automatic quick couplings 16 to bring the various users electrical control signals, electrical power and consumable fluids.
L’insieme delle rotazioni attorno agli assi X’, Y’ e Z e dei movimenti sugli assi X e Y consentono all’attrezzatura di lavorare su stampi con forme tridimensionali estremamente complesse. The set of rotations around the X ', Y' and Z axes and movements on the X and Y axes allow the equipment to work on molds with extremely complex three-dimensional shapes.
Un sistema di carico e scarico, indicato nel complesso con 18, è in grado di prelevare una bobina 17 piena da stazioni di stoccaggio collocate sulla macchina, eventualmente scaricando prima una bobina vuota, e di posizionarla nell’attrezzatura per lo svolgimento, e di mettere in rotazione detta bobina per alimentare il tessuto verso gli altri dispositivi. A loading and unloading system, indicated as a whole with 18, is able to take a full reel 17 from storage stations located on the machine, possibly unloading an empty reel first, and to position it in the equipment for unwinding, and to put in rotation said reel to feed the fabric towards the other devices.
Con riferimento alle figure 4 e 5 il sistema di carico e scarico 18 può prevedere l’utilizzo di bobine avvolte su un supporto tubolare (fig. 4) cavo oppure su un albero di supporto (fig.5). With reference to figures 4 and 5, the loading and unloading system 18 can provide for the use of coils wound on a hollow tubular support (fig. 4) or on a support shaft (fig. 5).
Nel primo caso il sistema comprende una coppia di supporto rotanti 19 e 20, montati sulle spalle 9 della struttura di supporto 8, di cui almeno uno motorizzato attraverso una trasmissione a cinghia 21 collegata a un motore 22. In the first case, the system comprises a pair of rotating supports 19 and 20, mounted on the shoulders 9 of the support structure 8, of which at least one is powered by a belt transmission 21 connected to a motor 22.
Due perni a profilo scanalato 23 e 24 scorrono all’interno dei due supporti 19 e 20 azionati da due attuatori 25 e 26 da una posizione arretrata nella quale consentono il posizionamento della bobina fra i supporti, a una posizione estesa nella quale impegnano le estremità del supporto tubolare 17a della bobina 17 e lo strascinano in rotazione per alimentare il tessuto verso gli altri dispositivi. Two grooved profile pins 23 and 24 slide inside the two supports 19 and 20 operated by two actuators 25 and 26 from a rear position in which they allow the positioning of the reel between the supports, to an extended position in which they engage the ends of the tubular support 17a of the reel 17 and drag it in rotation to feed the fabric towards the other devices.
Nel secondo caso invece il sistema è simile al precedente ma i due perni 27 e 28 che scorrono all’interno dei supporti 19 e 20, presentano le estremità 29 conformate in maniera da accogliere le estremità 30 dell’albero 31 sul quale è avvolto il tessuto della bobina 17. In the second case, however, the system is similar to the previous one but the two pins 27 and 28 which slide inside the supports 19 and 20 have their ends 29 shaped so as to accommodate the ends 30 of the shaft 31 on which the fabric is wound coil 17.
Come nel caso precedente detti perni 27 e 28 sono mobili da una posizione arretrata nella quale consentono il posizionamento della bobina fra i supporti, a una posizione estesa nella quale impegnano dette estremità 30 dell’albero 31 per trascinare in rotazione la bobina 17 per alimentare il tessuto verso gli altri dispositivi. As in the previous case, said pins 27 and 28 are movable from a retracted position in which they allow the positioning of the reel between the supports, to an extended position in which they engage said ends 30 of the shaft 31 to rotate the reel 17 to feed the fabric to other devices.
L’attrezzatura prevede anche un sistema di trascinamento 32 (fig.3) in grado di prelevare il lembo iniziale di tessuto dalla bobina appena caricata e di trascinarlo per un tratto iniziale per assicurare un perfetto posizionamento e allineamento. The equipment also includes a drag system 32 (fig. 3) capable of picking up the initial flap of fabric from the reel just loaded and dragging it for an initial stretch to ensure perfect positioning and alignment.
Con riferimento alle figure da 6 e 7 detto sistema di trascinamento comprende mezzi di trasmissione flessibili, come ad esempio una coppia di cinghie o catene 33 (d’ora in avanti chiamate solo cinghie per comodità) avvolte su una pluralità di pignoni o pulegge montati su entrambe le spalle 9 della struttura 8. Dette cinghie o catene sono movimentate tramite una coppia di pulegge 34 calettate su un albero 35 collegato a un motoriduttore 36. With reference to figures 6 and 7, said drive system comprises flexible transmission means, such as for example a pair of belts or chains 33 (hereinafter referred to only as belts for convenience) wound on a plurality of pinions or pulleys mounted on both shoulders 9 of the structure 8. Said belts or chains are moved by means of a pair of pulleys 34 keyed on a shaft 35 connected to a gearmotor 36.
Mezzi di presa comprendenti almeno una coppia di pinze 37 sono fissati su ciascuna cinghia in maniera da presentare le ganasce 38 disposte trasversalmente rispetto alla direzione di svolgimento del tessuto e rivolte verso l’interno dell’attrezzatura. Gripping means comprising at least one pair of grippers 37 are fixed on each belt in such a way as to present the jaws 38 arranged transversely with respect to the unwinding direction of the fabric and facing the inside of the equipment.
Dette ganasce normalmente sono mantenute in posizione chiusa da mezzi elastici 39 come molle o simili. Said jaws are normally kept in a closed position by elastic means 39 such as springs or the like.
Primi mezzi a camma comprendenti una coppia di dischi 41 montati un una prima coppia di pulegge 40 sono atti a contattare una delle ganasce di ciascuna pinza per portarla temporaneamente in posizione aperta per poter afferrare il lembo di tessuto dalla nuova bobina in una posizione di presa. (fig. First cam means comprising a pair of discs 41 mounted on a first pair of pulleys 40 are adapted to contact one of the jaws of each gripper to temporarily bring it to the open position in order to be able to grasp the flap of fabric from the new reel in a gripping position. (fig.
6b, fig.7a). 6b, fig.7a).
Quando il tessuto è posizionato fra le ganasce il motoriduttore porta le pinze fuori dal contatto con i dischi 41 in maniera da chiudere le ganasce e afferrare il tessuto fra esse (fig.7b). When the fabric is positioned between the jaws, the gearmotor brings the pincers out of contact with the discs 41 so as to close the jaws and grasp the fabric between them (fig.7b).
Una volta che il tessuto è afferrato fra le pinze il tessuto il motoriduttore lo trascina lungo tutto il percorso indicato con 42 in figura, sino a quando le pinze 37 si trovano in una posizione di rilascio in corrispondenza di una seconda coppia di pulegge 43 (fig.6c). Once the fabric is gripped between the pliers, the gear motor drags it along the entire path indicated by 42 in the figure, until the pliers 37 are in a release position in correspondence with a second pair of pulleys 43 (fig. .6c).
Su dette pulegge 43 sono montati secondo mezzi a camma comprendenti una coppia di dischi 44 che contattano una ganascia di ciascuna pinza portandole dalla posizione chiusa alla posizione aperta rilasciando quindi il tessuto (fig.7a). On said pulleys 43 there are mounted according to cam means comprising a pair of discs 44 which contact a jaw of each gripper bringing them from the closed position to the open position, thus releasing the fabric (Fig. 7a).
Una volta eseguite le operazioni sopradescritte le cinghie continuano il percorso sulle vari pulegge riportando le pinze 37 in posizione per una nuova presa (fig.6a). Once the operations described above have been carried out, the belts continue their path on the various pulleys bringing the pliers 37 back into position for a new grip (fig.6a).
Un dispositivo di taglio longitudinale 45 ha la funzione di ritagliare e sagomare il tessuto alimentato dalla bobina 17, in un senso longitudinale rispetto alla direzione di svolgimento, per conferire al tessuto la sagoma necessaria per ricoprire una determinata zona dello stampo 3, tutto ciò in modo continuo e senza richiedere rallentamenti o fermi macchina. A longitudinal cutting device 45 has the function of cutting and shaping the fabric fed by the reel 17, in a longitudinal direction with respect to the unwinding direction, to give the fabric the shape necessary to cover a certain area of the mold 3, all this in a way continuous and without requiring slowdowns or machine stops.
Nel dettaglio, con riferimento alle figure 8a e 8b, detto dispositivo di taglio longitudinale 45 comprende due testine di taglio 46 e 47 che possono essere di tipo meccanico, ad ultrasuoni o laser. Dette testine sono montate su due attuatori lineari 48 che traslano lungo una direzione trasversale a quella di avanzamento del tessuto, in maniera indipendente. In detail, with reference to Figures 8a and 8b, said longitudinal cutting device 45 comprises two cutting heads 46 and 47 which can be of the mechanical, ultrasonic or laser type. Said heads are mounted on two linear actuators 48 which translate independently along a direction transverse to that of advancement of the fabric.
La combinazione del movimento trasversale delle testine coordinato quello di avanzamento del tessuto consente di sagomare i bordi della striscia di tessuto, come desiderato, anche in maniera asimmetrica. The combination of the transversal movement of the heads coordinated with the advancement of the fabric allows the edges of the strip of fabric to be shaped, as desired, even in an asymmetrical manner.
Un sistema di raccolta comprendente una coppia di rulli controrotanti 49 preleva il materiale d’avanzo ritagliato ai bordi, lo comprime e lo convoglia in un contenitore 50. A collection system comprising a pair of counter-rotating rollers 49 picks up the leftover material cut out at the edges, compresses it and conveys it into a container 50.
Preferibilmente detti rulli 49 hanno una pluralità di elementi di taglio sulla superficie in maniera da triturare il tessuto in eccesso ritagliato prima di depositarlo nel contenitore 50. Preferably said rollers 49 have a plurality of cutting elements on the surface so as to shred the excess fabric cut before depositing it in the container 50.
Un’unità di impregnazione 51 del tessuto ha la funzione di impregnare detto tessuto in modo continuo con il materiale che costituisce la matrice del composito, come ad esempio un materiale termoindurente, un materiale termoplastico o un elastomero, che può essere liquido, in polvere o in pasta. Con riferimento alle figura 9a e 9b, detta unità di impregnazione comprende almeno due coppie di rulli controrotanti motorizzati 52 e 53 che definiscono rispettivamente l’ingresso e l’uscita di un contenitore 54 riempito con il materiale indurente 55 che costituisce la matrice. A fabric impregnation unit 51 has the function of impregnating said fabric continuously with the material that constitutes the matrix of the composite, such as for example a thermosetting material, a thermoplastic material or an elastomer, which can be liquid, powder or in paste. With reference to Figures 9a and 9b, said impregnation unit includes at least two pairs of motorized counter-rotating rollers 52 and 53 which respectively define the inlet and outlet of a container 54 filled with the hardening material 55 which constitutes the matrix.
Detti rulli preferibilmente sono azionati tramite un unico motoriduttore 56 collegato a uno dei rulli 52 o 53; il moto è poi trasferito all’altra coppia di rulli tramite una trasmissione a cinghia o a catena 57. Ciascun rullo è ingranato con il rispettivo controrotante tramite ruote dentate 90 o simili per garantire sempre la stessa velocità periferica. Said rollers are preferably driven by a single gearmotor 56 connected to one of the rollers 52 or 53; the motion is then transferred to the other pair of rollers through a belt or chain transmission 57. Each roller is meshed with the respective counter-rotating through toothed wheels 90 or the like to always ensure the same peripheral speed.
La prima coppia di rulli ha il compito di comprimere il tessuto in ingresso nel contenitore per far fuoriuscire la maggior quantità di aria intrappolata fra le fibre. The first pair of rollers has the task of compressing the fabric entering the container to release the greatest amount of air trapped between the fibers.
La seconda coppia di rulli 53 invece consente di distribuire uniformemente il materiale prevede un sistema di regolazione della distanza dei rulli ad eccentrico che consente di distribuire uniformemente il materiale indurente sulle superfici del tessuto e allo stesso tempo di controllare lo spessore dello strato di detto materiale. The second pair of rollers 53, on the other hand, allows the material to be uniformly distributed, provides an eccentric roller distance adjustment system which allows the hardening material to be uniformly distributed on the surfaces of the fabric and at the same time to control the thickness of the layer of said material.
A questo scopo vantaggiosamente l’invenzione prevede un sistema di regolazione della distanza fra i rulli a eccentrico che consente di variare lo spessore dello strato depositato sulle superfici del tessuto. For this purpose, the invention advantageously provides a system for adjusting the distance between the eccentric rollers that allows you to vary the thickness of the layer deposited on the surfaces of the fabric.
Detto sistema ad esempio comprende un attuatore 91 collegato ad un estremità alle spalle 9 della struttura 8 e all’estremità opposta a un supporto 92 sul quale ruota uno dei due rulli 53, in figura indicato con 53a. Said system for example comprises an actuator 91 connected at one end to the shoulders 9 of the structure 8 and at the opposite end to a support 92 on which one of the two rollers 53 rotates, in the figure indicated with 53a.
Il supporto a sua volta è montato sulle spalle 9 con la possibilità di ruotare attorno a un asse con una certa eccentricità rispetto all’asse di rotazione del rullo. The support in turn is mounted on the shoulders 9 with the ability to rotate around an axis with a certain eccentricity with respect to the rotation axis of the roller.
Attivando l’attuatore 91 è quindi possibile variare la posizione dell’asse di rotazione del rullo mobile 53a rispetto all’asse di rotazione del rullo fisso 53b. Preferibilmente detto sistema di regolazione della distanza fra i rulli può essere previsto anche per la prima coppia di rulli 52 in maniera da poter variare la compressione esercitata da detti rulli sul tessuto. By activating the actuator 91 it is therefore possible to vary the position of the rotation axis of the mobile roller 53a with respect to the rotation axis of the fixed roller 53b. Preferably, said system for adjusting the distance between the rollers can also be provided for the first pair of rollers 52 so as to be able to vary the compression exerted by said rollers on the fabric.
Detta compressione da parte della coppia di rulli 52 difatti migliora l’impregnazione grazie a un effetto spugna del tessuto una volta che, sorpassati i rulli 52, detta compressione viene a mancare. Said compression by the pair of rollers 52 in fact improves the impregnation thanks to a sponge effect of the fabric once, once the rollers 52 have been passed, said compression fails.
Il contenitore 54 è alimentato da un serbatoio 58 con un sistema di ricircolo che mantiene sempre pieno il contenitore 54 e garantisce un continuo ricambio del materiale 55. The container 54 is fed by a tank 58 with a recirculation system which always keeps the container 54 full and guarantees a continuous exchange of the material 55.
Un dispositivo di taglio trasversale 59 ha il compito di tagliare il tessuto in un senso trasversale rispetto alla direzione di svolgimento, una volta terminata una passata di stesura sullo stampo, in continuo e senza richiedere rallentamenti o fermi macchina. A transversal cutting device 59 has the task of cutting the fabric in a transversal direction with respect to the unwinding direction, once a spreading pass on the mold has been completed, continuously and without requiring slowdowns or machine stops.
Con riferimento alla figura 10a, nel dettaglio detto dispositivo di taglio 59 comprende una testina di taglio 60 che può essere di tipo meccanico, ad ultrasuoni o laser. With reference to Figure 10a, in detail said cutting device 59 comprises a cutting head 60 which can be of the mechanical, ultrasonic or laser type.
Detta testina 60 è collegata ad primo un attuatore lineare 61 che ha il compito di farla traslare lungo una direzione sostanzialmente trasversale, ed ad un secondo attuatore 62 che ha il compito di ruotare il primo attuatore 61 attorno ad un fulcro 63 per variare la direzione di traslazione della testina 60. Said head 60 is connected to the first one a linear actuator 61 which has the task of making it translate along a substantially transverse direction, and to a second actuator 62 which has the task of rotating the first actuator 61 around a fulcrum 63 to vary the direction of translation of the head 60.
La combinazione dei due movimenti della testina coordinata con la velocità di avanzamento del tessuto consente di tagliare trasversalmente il tessuto con direzioni rettilinee oppure curvilinee a seconda delle esigenze e della forma del pezzo. The combination of the two movements of the head coordinated with the speed of advancement of the fabric allows the fabric to be cut transversely with rectilinear or curvilinear directions according to the needs and shape of the piece.
Detto dispositivo di taglio trasversale 59 può essere posizionato a monte dell’unità di impregnazione, come visibile in figura 3, oppure a valle di detta unità di impregnazione come schematizzato in figura 2. Said transversal cutting device 59 can be positioned upstream of the impregnation unit, as visible in figure 3, or downstream of said impregnation unit as schematized in figure 2.
Con riferimento alla figura 11, secondo un'altra forma realizzativa, il dispositivo di taglio trasversale 59 può comprendere una testina di taglio 64 che può essere di tipo meccanico, ad ultrasuoni o laser. With reference to Figure 11, according to another embodiment, the transverse cutting device 59 can comprise a cutting head 64 which can be of the mechanical, ultrasonic or laser type.
Detta testina è montata su un attuatore con un vite a ricircolo di sfere 65 azionata da un motoriduttore 93 in grado imporre alla testina di taglio un movimento rettilineo trasversale rispetto alla direzione di svolgimento del tessuto. Said head is mounted on an actuator with a ball screw 65 operated by a gearmotor 93 capable of imposing a rectilinear movement transversal to the unwinding direction of the fabric on the cutting head.
Un secondo motoriduttore 94 collegato alla testina tramite un albero cavo 95, consente di ruotare la testina attorno all’asse della vite 65 imponendo quindi a detta testina un movimento curvilineo lungo un arco di cerchio con un raggio uguale alla distanza della testina dall’asse di rotazione della vite 65. A second gearmotor 94 connected to the head by means of a hollow shaft 95, allows the head to be rotated around the axis of the screw 65, thus imposing on said head a curvilinear movement along an arc of a circle with a radius equal to the distance of the head from the axis of rotation of the screw 65.
La combinazione dei due movimenti permette di sagomare il profilo di taglio trasversale del tessuto in funzione delle esigenze di costruzione del pezzo. Una volta sagomato, impregnato e tagliato, il tessuto è convogliato verso un rullo compattatore 66 atto a stendere detto tessuto su uno stampo 3 e a comprimerlo durante la stesura in maniera uniforme. The combination of the two movements allows to shape the transversal cutting profile of the fabric according to the construction needs of the piece. Once shaped, impregnated and cut, the fabric is conveyed towards a compactor roller 66 suitable for spreading said fabric on a mold 3 and for compressing it in a uniform manner during spreading.
In particolare detto rullo 66 è in grado di stendere il tessuto su qualsiasi stampo o forma grazie alla capacità di adattarsi perfettamente alla forma della superficie dello stampo anche se molto complessa. In particular, said roller 66 is capable of spreading the fabric on any mold or shape thanks to its ability to adapt perfectly to the shape of the surface of the mold, even if it is very complex.
Con riferimento alle figure 12a e 12b, detto rullo compattatore 66 comprende due supporti 67 dotati di cuscinetti su cui ruota un involucro cavo 68 realizzato in materiale flessibile. La cavità di tale involucro può essere riempita con un materiale 69 solido più morbido o un fluido, liquido o gassoso. Se si utilizza un fluido è previsto almeno un condotto di alimentazione 96, collegato a uno dei supporti 67, attraverso il quale detto fluido è alimentato all’interno dell’involucro 68 con una certa pressione. With reference to Figures 12a and 12b, said compactor roller 66 comprises two supports 67 provided with bearings on which rotates a hollow casing 68 made of flexible material. The cavity of such an envelope can be filled with a softer solid material 69 or a fluid, liquid or gaseous. If a fluid is used, at least one supply duct 96 is provided, connected to one of the supports 67, through which said fluid is fed into the casing 68 with a certain pressure.
È sufficiente variare la pressione di alimentazione dello stesso all’interno dell’involucro cavo 68 per variare la rigidezza della superficie del rullo. It is sufficient to vary the supply pressure of the same inside the hollow casing 68 to vary the stiffness of the roller surface.
Con riferimento alle figure 13a e 13b, secondo un'altra forma realizzativa, il rullo compattatore 66 comprende un involucro 68 all’interno del quale sono disposti una pluralità di dischi 70 aventi un diametro sostanzialmente uguale alla dimensione dell’involucro 68, fra i quali è interposto un materiale elastico 71 che li unisce e li rende solidali con i supporti 67. With reference to Figures 13a and 13b, according to another embodiment, the compacting roller 66 comprises a casing 68 inside which a plurality of discs 70 are arranged having a diameter substantially equal to the size of the casing 68, among which an elastic material 71 is interposed which unites them and makes them integral with the supports 67.
La presenza del materiale elastico 71 fa si che l’insieme dei dischi 70 possa deformarsi per adattarsi a superfici curve o complesse mantenendo però il contatto di ciascun disco sulla superficie. The presence of the elastic material 71 means that the set of discs 70 can deform to adapt to curved or complex surfaces while maintaining the contact of each disc on the surface.
Sulle spalle 19 è installato un gruppo attuatore 72 composto a una pluralità di attuatori 73, ciascuno allineato con uno dei dischi 70, alla cui estremità è incernierato un rullino 74 atto a contattare la superficie dell’involucro 68 in corrispondenza di ciascun disco 70. On the shoulders 19 there is installed an actuator group 72 composed of a plurality of actuators 73, each aligned with one of the discs 70, at the end of which a roller 74 is hinged to contact the surface of the casing 68 at each disc 70.
Detti attuatori sono scorrevoli indipendentemente all’interno del gruppo attuatore e sono mantenuti in una posizione fuoriuscita tramite mezzi 73a pneumatici, idraulici o elastici, con una certa forza predeterminata e regolabile. Said actuators slide independently within the actuator group and are kept in an outflow position by pneumatic, hydraulic or elastic means 73a, with a certain predetermined and adjustable force.
In questo modo quando il rullo compattatore 66 scorre sulla superficie di uno stampo con una determinata forma e curvatura, gli attuatori 73 mantengono ciascun disco a contatto con la superficie dello stampo garantendo la perfetta aderenza del rullo anche su superficie complesse. In this way, when the compacting roller 66 slides on the surface of a mold with a given shape and curvature, the actuators 73 keep each disc in contact with the surface of the mold ensuring perfect adherence of the roller even on complex surfaces.
Regolando la forza di ritorno degli attuatori è possibile regolare la pressione di compattazione che il rullo esercita sul tessuto steso. By adjusting the return force of the actuators it is possible to adjust the compaction pressure that the roller exerts on the spread fabric.
Preferibilmente a monte del rullo compattatore 66 è previsto un sistema di guida del tessuto 75 atto a garantire un ulteriore trascinamento del tessuto, a tendere il tessuto impregnato in maniera ottimale e a conferire a detto tessuto un profilo con una curvatura simile a quella della zona dello stampo dove sarà poi steso. A fabric guiding system 75 is preferably provided upstream of the compacting roller 66 to ensure further dragging of the fabric, to stretch the impregnated fabric in an optimal manner and to give said fabric a profile with a curvature similar to that of the mold area. where it will then be spread out.
Con riferimento alla figura 14 detto sistema di guida comprende una pluralità di rulli motorizzati 76 collegati fra loro da giunti snodati 77 e fissati alle spalle 9 della struttura 8. With reference to Figure 14, said guide system comprises a plurality of motorized rollers 76 connected to each other by articulated joints 77 and fixed to the shoulders 9 of the structure 8.
Una pluralità di attuatori 78, pneumatici o elettrici, collegati ad una estremità a detti giunti snodati 77 ed alla estremità opposta alla struttura 8, consentono di mantenere i rulli a contatto con il tessuto e di disporre detti rulli 76 in maniera da conferire al tessuto una certa curvatura simile a quella della zona dello stampo dove sarà steso quel tratto di tessuto. A plurality of actuators 78, pneumatic or electric, connected at one end to said articulated joints 77 and at the opposite end to the structure 8, allow the rollers to be kept in contact with the fabric and to arrange said rollers 76 so as to give the fabric a certain curvature similar to that of the area of the mold where that stretch of fabric will be spread.
Una serie di rulli 79 motorizzati posti a valle del rullo compattatore 66 hanno la funzione di rimuovere eventuali grinze ed eventuali bolle d’aria formatesi durante la stesura del tessuto sullo stampo 3, per ottenere una qualità di stesura uniforme lungo su tutta la superficie di detto stampo (fig.2 e 3) . A series of motorized rollers 79 placed downstream of the compactor roller 66 have the function of removing any wrinkles and any air bubbles formed during the spreading of the fabric on the mold 3, to obtain a uniform spreading quality along the entire surface of said mold (fig. 2 and 3).
Detti rulli possono essere di due tipi: di forma cilindrica oppure composti da un corpo cilindrico 80 centrale con una serie di rullini 81 disposti radialmente sulla circonferenza esterna di detto corpo cilindrico (fig.2). Said rollers can be of two types: cylindrical in shape or composed of a central cylindrical body 80 with a series of rollers 81 arranged radially on the external circumference of said cylindrical body (Fig. 2).
Ciascun rullo è indipendente e incernierato su un braccio 82 sul quale agisce uno spintore 83 che mantiene il rullo a contatto con il tessuto steso. Vantaggiosamente la serie di rulli non é perfettamente allineata ma presenta una disposizione arcuata con la concavità rivolta nel senso opposto alla direzione di stesura. Each roller is independent and hinged on an arm 82 on which a pusher 83 acts which keeps the roller in contact with the spread fabric. Advantageously, the series of rollers is not perfectly aligned but has an arched arrangement with the concavity facing in the opposite direction to the spreading direction.
Più precisamente detti rulli sono disposti in maniera da presentare la direzione di rotolamento leggermente divergente rispetto alla direzione di stesura del materiale. More precisely, said rollers are arranged in such a way as to have the rolling direction slightly diverging with respect to the spreading direction of the material.
In questo modo quando detti rulli sono fatti rotolare sul tessuto steso tendono a trascinare il tessuto verso i suoi bordi aumentando l’effetto di stiratura. In this way, when said rollers are rolled on the spread fabric they tend to drag the fabric towards its edges, increasing the ironing effect.
Una serie di Spruzzatori 84 e 85 posizionati in corrispondenza del rullo compattatore 66 servono rispettivamente a distribuire liquidi, polveri o paste sullo stampo prima che venga steso il materiale nella zona prima e dopo la stesura sul tessuto (fig.13a). A series of Sprayers 84 and 85 positioned in correspondence with the compactor roller 66 serve respectively to distribute liquids, powders or pastes on the mold before the material is spread in the area before and after spreading on the fabric (fig.13a).
Secondo l’invenzione l’attrezzatura può prevedere mezzi riscaldanti a infrarosso per velocizzare la fase di indurimento del materiale che costituisce la matrice. According to the invention, the equipment can provide infrared heating means to speed up the hardening phase of the material that constitutes the matrix.
Detti sistemi possono essere ad esempio delle lampade a infrarosso 86 montate sulla struttura 8 a valle rispetto all’unità di impregnazione e monte rispetto al rullo compattare 66 (fig.3). Said systems can be, for example, infrared lamps 86 mounted on the structure 8 downstream with respect to the impregnation unit and upstream with respect to the compact roller 66 (fig. 3).
L’attrezzatura, come anche il resto della macchina, è gestita da un’unità logica di controllo, non illustrata in figura, che ha il compito di comandare tutti i dispositivi in funzione di istruzioni preimpostate in un controllo numerico e di segnali di controllo rilevati da una serie di sensori. The equipment, as well as the rest of the machine, is managed by a logic control unit, not shown in the figure, which has the task of controlling all the devices according to pre-set instructions in a numerical control and control signals detected. from a series of sensors.
Nel dettaglio sull’attrezzatura può essere previsto un sistema di scansione 87 (figura 3) che ha il compito di rilevare il profilo dello stampo 3. In detail, a scanning system 87 can be provided on the equipment (Figure 3) which has the task of detecting the profile of the mold 3.
Detto sistema di scansione può essere ad esempio almeno un digitalizzatore d’immagine, una videocamera, un laser, un sensore ad ultrasuoni o radar. Le informazioni rilevate dal sensore sono inviate al controllo numerico che le analizza, le confronta con i parametri preimpostati e, in collaborazione con l’unità logica di controllo, programma la movimentazione di tutti i dispositivi della macchina (movimento degli assi X, Y e Z, X’, Y’, velocità di avanzamento del tessuto, distanze dei rulli 52 e 53 nell’unità di impregnazione, controllo della rigidezza o della forma del rullo compattatore 66, ecc). Said scanning system can be, for example, at least one image digitizer, a video camera, a laser, an ultrasound or radar sensor. The information detected by the sensor is sent to the numerical control which analyzes them, compares them with the preset parameters and, in collaboration with the control logic unit, programs the movement of all the machine devices (movement of the X, Y and Z axes , X ', Y', speed of advancement of the fabric, distances of the rollers 52 and 53 in the impregnation unit, control of the stiffness or shape of the compactor roller 66, etc.).
A valle dell’unità di impregnazione è previsto un sensore 88 (figura 3) in grado di ispezionare la corretta e uniforme impregnazione del tessuto. Downstream of the impregnation unit there is a sensor 88 (Figure 3) capable of inspecting the correct and uniform impregnation of the fabric.
Detto dispositivo può essere ad esempio un digitalizzatore d’immagine, una videocamera, un laser, un sensore a ultrasuoni, elettromagnetico o tomografico. Il sensore 88 rileva in tempo reale informazioni sullo spessore e sulle caratteristiche del materiale depositato sul tessuto, e invia dette informazioni al controllo numerico, permettendo al controllo numerico di correggere i parametri che governano l’unità d’impregnazione (come ad la pressione applicata al tessuto dalla prima coppia di rulli 52, le caratteristiche del materiale della matrice, la distanza fra la seconda coppia di rulli 53, la variazione della velocità di svolgimento del tessuto). Said device can be, for example, an image digitizer, a video camera, a laser, an ultrasonic, electromagnetic or tomographic sensor. Sensor 88 detects in real time information on the thickness and characteristics of the material deposited on the fabric, and sends said information to the numerical control, allowing the numerical control to correct the parameters that govern the impregnation unit (such as the pressure applied to the fabric from the first pair of rollers 52, the characteristics of the matrix material, the distance between the second pair of rollers 53, the variation in the unwinding speed of the fabric).
La macchina può essere equipaggiata anche con un sistema di ispezione automatica 89 del tessuto impregnato steso sullo stampo. Tale sistema è composto ad esempio un digitalizzatore d’immagine, una videocamera, un laser, un sensore a ultrasuoni, elettromagnetico o tomografico direttamente sulla struttura come illustrato in figura 2. The machine can also be equipped with an automatic inspection system 89 for the impregnated fabric spread on the mold. This system is composed, for example, of an image digitizer, a video camera, a laser, an ultrasonic, electromagnetic or tomographic sensor directly on the structure as shown in Figure 2.
Detto sistema consente il controllo continuo del tessuto steso sullo stampo, permettendo in questo modo di rilevare e registrare difetti quali grinze, imperfezioni, bolle d’aria e altre imperfezioni. Il sistema di ispezione è connesso all’unità logica di controllo che ricevere i dati registrati, li elabora e consente la localizzazione spaziale, la riparazione automatica o la semplice registrazione del difetto. This system allows the continuous control of the fabric spread on the mold, thus allowing to detect and record defects such as wrinkles, imperfections, air bubbles and other imperfections. The inspection system is connected to the control logic unit which receives the recorded data, processes them and allows spatial localization, automatic repair or simple registration of the defect.
Grazie alla presente invenzione è quindi possibile automatizzare tutte le fasi di produzione di un componente realizzato in materiale composito, anche di grandi dimensioni, riducendo al minimo l’utilizzo di manodopera. Thanks to the present invention it is therefore possible to automate all the production steps of a component made of composite material, even large ones, minimizing the use of labor.
Questo consente di ottenere parti in materiali compositi qualitativamente migliori rispetto a quelle prodotte con i sistemi noti, con una elevata ripetibilità e in tempi molto ridotti. This allows to obtain parts in composite materials that are qualitatively better than those produced with known systems, with high repeatability and in very short times.
Inoltre grazie all’elevato grado di automatizzazione del sistema è possibile operare senza la costante presenza dell’uomo a contatto con sostanze nocive e in condizioni di sicurezza più elevate. Furthermore, thanks to the high degree of automation of the system, it is possible to operate without the constant presence of humans in contact with harmful substances and in higher safety conditions.
La macchina per la produzione di parti in materiali compositi così come descritta, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte comprese nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The machine for the production of parts in composite materials as described, is susceptible of numerous modifications and variations, all included within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000006A ITPC20100006A1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000006A ITPC20100006A1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITPC20100006A1 true ITPC20100006A1 (en) | 2011-07-28 |
Family
ID=42359442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000006A ITPC20100006A1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITPC20100006A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050209735A1 (en) * | 2002-09-12 | 2005-09-22 | David Groppe | Precision feed end-effector composite fabric tape-laying apparatus and method |
| US20060073311A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-06 | The Boeing Company | Apparatus and method for composite tape profile cutting |
-
2010
- 2010-01-27 IT IT000006A patent/ITPC20100006A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050209735A1 (en) * | 2002-09-12 | 2005-09-22 | David Groppe | Precision feed end-effector composite fabric tape-laying apparatus and method |
| US20060073311A1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-06 | The Boeing Company | Apparatus and method for composite tape profile cutting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6147352B2 (en) | Method and apparatus for producing preforms for the production of rotor blades | |
| CN106393687B (en) | System and method for additive manufacturing of composite parts | |
| CA2680470C (en) | Method and device for producing a preform for a fibre composite structure suitable for power flows | |
| DE102012017593B4 (en) | Laying head and depositing method for the automated depositing of blanks of a sheet material, in particular for the production of large-area fiber composite components | |
| DE102012017595B4 (en) | Laying head and depositing method for the automated depositing of blanks of a sheet material, in particular for the production of large-area fiber composite components | |
| CN102216056A (en) | A method of laying a layer of fibre material and the related apparatus | |
| CN105667860B (en) | A kind of automatic film-wrapping machine | |
| EP2481557A2 (en) | Composite layup method | |
| CN209219317U (en) | A kind of glue pressing machine of energy self-feeding | |
| US9855710B2 (en) | Method and assembly for manufacturing a leaf spring | |
| CN113815973A (en) | Automatic hose cutting and winding machine | |
| US10399289B2 (en) | Deposition head for depositing an impregnated fiber tape, and a device for placing such a tape | |
| ITUB20150273A1 (en) | MACHINE FOR FORMING A HOLLOW BODY, IN PARTICULAR A CASE OF A SOLID PROPELLENT MOTOR, AND STORAGE HEAD FOR SUCH FORMING MACHINE | |
| CN216186656U (en) | Automatic hose cutting and winding machine | |
| US20210178676A1 (en) | Apparatus and method for producing three-dimensional objects | |
| CN107055154A (en) | Automatic net coiling machine | |
| ITPC20100006A1 (en) | EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS | |
| CN110871600A (en) | Full-automatic cylinder bag joint-cutting all-in-one machine for plastic woven bags | |
| CN108463327B (en) | Calendering apparatus for a reinforcing ply of a tyre | |
| TWI589422B (en) | Deposition device for controlled deposition of reinforcing fiber bundles | |
| ITPC20100005A1 (en) | MACHINE FOR THE PRODUCTION OF PARTS IN COMPOSITE MATERIALS AND ITS PROCEDURE | |
| DE102012017594B4 (en) | Laying head and depositing method for the automated depositing of blanks of a sheet material, in particular for the production of large-area fiber composite components | |
| JP6712444B2 (en) | Tire/carcass/ply joining device and joining method | |
| ITPC20100007A1 (en) | PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS PARTS | |
| ITPI20110082A1 (en) | EQUIPMENT TO PERFORM A HEAD JUNCTION BETWEEN TUBULAR BODIES |