WO2010072869A2 - Procedimiento y dispositivo para la obtención de piezas longitudinales - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la obtención de piezas longitudinales Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and device that allow the obtaining of longitudinal pieces from a laminate in which longitudinal cuts are made to obtain the longitudinal pieces, among which strips of waste material remain; and which is intended to automate the process of removing the strips of waste material.
  • the invention is applicable in any sector of the industry in which it is required to obtain longitudinal pieces from a laminate, and more specifically it is applied in the aeronautical industry to obtain longitudinal pieces from a composite laminate. prepreg, as is the case of the stringers that are conventionally used in the aeronautical industry as stiffening elements of fuselage sections or as stiffening elements of the supporting surfaces of aircraft.
  • the different layers of prepreg composite material are stacked on the surface of a mold that is made by an automatic wrapping process, in which by means of a head fed by a prepreg tape, each of the layers is arranged on the surface of the mold compacting them properly.
  • the laminate obtained is arranged on a cutting table in which the cutting of the laminate is carried out in longitudinal bands, for which a plastic film is placed on the laminate and applied empty from the inside of the cutting table between it and the plastic film, which allows an adequate fixation of the laminate to effect its cutting so that it does not move during this operation.
  • a postprocessing is carried out to obtain the final longitudinal piece.
  • He Postprocessing comprises a thermoforming by application of temperature and pressure, subsequently curing until the resin solidifies, a subsequent co-curing with another piece of composite material until the set solidifies, a secondary gluing to make the glue of the finished part with another finished piece, a co-gluing by gluing a piece of fresh composite material with another piece of cured composite material, etc., depending on the application to which the obtained longitudinal piece is destined, such as for example "T” stringers, in " omega ", rib ties, etc.
  • the invention provides a new method of obtaining longitudinal pieces, which, like the conventional procedure, comprises obtaining a preimpegnate composite laminate, arranging the laminate on a cutting table, fixing the laminate to the table applying empty on it, cut the laminate into longitudinal bands between which there are strips of waste material, remove the strips of waste material and perform the postprocessing of the longitudinal bands obtained from laminated material to obtain the longitudinal pieces, and it presents the novelty that prior to the removal of the strips of waste material, it comprises a phase of fixing the ends of the waste strips in a winding device, which is followed by a phase in which the winding of the waste strips in the longitudinal direction of the laminate.
  • the cuts are made so that the waste strips do not have discontinuity, but in the case in which the waste strips have discontinuities that form different sections, the procedure mentioned for the winding of the waste strips of a first section until the first discontinuity, and then fix the ends of the next section of the waste strips, starting from the first discontinuity, in the winding device, to then effect the winding of the new section of the waste strips, repeating the process successively until all the strips are completed of waste.
  • the invention relates to the device that allows the previous phases to be carried out, which is characterized in that it comprises a roller that is provided with means for fixing the ends of the strips of waste material, and means for angular displacement and translation of the roller with respect to the laminate of composite material, for winding the strips of waste material and separating them from the longitudinal bands.
  • the fixing means on the roller of the ends of the waste strips are determined by clamping elements that facilitate the attachment of the ends of the waste strips.
  • the device of the invention comprises tread elements of the ends of the longitudinal bands obtained, to facilitate the separation of the waste strips from the longitudinal bands at the beginning of the winding.
  • the translational movement of the roller on the waste strips is carried out along the rails that the cutting machine conventionally includes.
  • the roller is provided with a replaceable outer envelope in which the winding of the waste strips is carried out, so that when the envelope is removed, the waste strips are removed .
  • the replaceable envelope can be disposable, determining a higher ease and speed to dispose of disposable strips.
  • the device comprises means for keeping the roller in contact with the laminate during the winding process, but this operation can also be carried out with the roller separated a certain distance from the laminate during the winding.
  • FIGURES Figure 1. Shows a schematic view of a laminate already cut on the cutting table, which includes the winding device of the invention.
  • Figure 2. Shows a schematic representation of the detail of the fastening of the end of the waste strip in the roller for subsequent winding and removal of the waste strips.
  • Figure 3. It shows a view equivalent to figure 1, but in this case it has started winding the disposable strips.
  • the method of obtaining longitudinal pieces of the invention comprises obtaining a laminate 2 in which each of the layers are constituted by impregnated composite material, so that the laminate is arranged on a cutting table 1 in which the laminate 2 is fixed by applying vacuum from inside the table, which through some holes 7 produces the suction of the laminate 2 being perfectly fixed to the table cutting 1 for cutting the laminate in longitudinal bands 3.
  • This cutting operation determines that strips of waste material 4 are produced between the longitudinal bands, as shown in Figure 1, which must be removed in order to obtain the final longitudinal pieces that they are obtained from the longitudinal bands 3, by the subsequent postprocessing thereof, which was already mentioned in the background section of the invention.
  • the cut made determines that all waste strips 4 are joined by at least one of their ends by a strip 4a.
  • the method of the invention incorporates the novelty of automating the removal of waste strips 4, for which it provides a phase, prior to the removal of the strips of material, comprising fixing the strip 4a that joins the ends of said strips of waste 4 in a winding device and carry out the subsequent winding of the waste strips 4 in the longitudinal direction of the laminate 2 to effect the removal of the waste strips 4, so that its removal process is automated and the obtaining is simplified of the longitudinal pieces.
  • the invention also relates to a device comprising a roller 5 which is provided with means 6 for fixing the ends 4a of the strips of waste material 4, which in the embodiment example these means they are constituted by a groove made in the roller 6 in which the strip 4a that joins the end of the waste strips 4 is inserted and retained.
  • This retention for example, is materialized by a clamping element, not shown in the figures.
  • This configuration determines that keeping the longitudinal bands 3 attached to the cutting table 1, applying the vacuum already mentioned, when carrying out the angular and translational displacement of the roller, with respect to the longitudinal bands 3, the Winding the waste sheets 4 onto the roller 5, as shown in Figure 3, which allows the total removal of the strips of waste material at the other end of the longitudinal bands 3. 4, the longitudinal bands 3 being in a state to be able to carry out the subsequent postprocessing from which the longitudinal pieces are obtained.
  • roller 5 can be provided with an envelope, not shown, replaceable and / or disposable, which facilitates the removal of waste strips 4 in different laminates 2 consecutively in a minimum time.
  • the thickness of the laminate 2 can be between 2.8 mm and 9.6 mm.
  • a laminate 2 of fourteen layers typically has a thickness of 2.8 mm.
  • the cutting table 1 has dimensions of 20 mx 3 m, the laminate 2 being able to have up to these dimensions, so that the length of the waste strips 4 can be up to 20 m, although there is the possibility of Increase these measures.

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Abstract

En el estado de la técnica se obtiene un laminado (2) de material compuesto preimpregnado, que se dispone sobre una mesa de corte (1), fijándose el laminado a la mesa (1) aplicando vacío, y se efectúa el corte del laminado (2) en bandas longitudinales (3) entre las que quedan tiras de material de desecho (4), que se retiran manualmente para realizar el posterior postprocesado de las bandas longitudinales (3) y obtener las piezas longitudinales. La invención tiene por objeto automatizar el proceso de retirada de las tiras de desecho (4) para lo que previamente a su retirada, comprende fijar un extremo (4a) de las tiras (4) en un dispositivo (5) de enrollado y efectuar el enrollado de las tiras (4) en la dirección longitudinal del laminado (2). El dispositivo básicamente comprende un rodillo (5) dotado de medios de fijación de los extremos (4a) de las tiras (4) para realizar el automatizado comentado.

Description

PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS
LONGITUDINALES OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un procedimiento y dispositivo que permiten realizar la obtención de piezas longitudinales a partir de un laminado en el que se efectúan cortes longitudinales para obtener las piezas longitudinales, entre las que quedan tiras de material de desecho; y que tiene por objeto permitir automatizar el proceso de retirada de las tiras de material de desecho.
La invención es aplicable en cualquier sector de la industria en el que se requiera efectuar la obtención de piezas longitudinales a partir de un laminado, y más concretamente se aplica en la industria aeronáutica para la obtención de piezas longitudinales a partir de un laminado de material compuesto preimpregnado, como por ejemplo es el caso de los larguerillos que convencionalmente se emplean en la industria aeronáutica como elementos rigidizadores de secciones de fuselajes o como elementos rigidizadores de las superficies sustentadoras de las aeronaves.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica es conocida la obtención de piezas longitudinales, es decir con una extensión predominante a lo largo de una dirección longitudinal, que presenta un pequeño espesor, como es el caso de los larguerillos que convencionalmente se emplean como elementos rigidizadores en la industria aeronáutica, y que se obtienen a partir de un laminado en el que cada una de las capas están constituidas de material compuesto preimpregnado determinado por fibras de refuerzo preimpregnadas en una matriz de resina, en las que las fibras se alinean de forma continua a lo largo de cada capa .
Para ello las diferentes capas de material compuesto preimpregnado se extienden apiladas sobre la superficie de un molde que se efectúa mediante un proceso de encintado automático, en el que mediante un cabezal alimentado por una cinta de preimpregnado, se dispone sobre la superficie del molde cada una de las capas compactándolas adecuadamente.
A continuación el laminado obtenido se dispone sobre una mesa de corte en la que efectúa el corte del laminado en bandas longitudinales, para lo que sobre el laminado se coloca una película de plástico y se aplica vacio desde el interior de la mesa de corte entre ésta y la película de plástico, lo que permite efectuar una fijación adecuada del laminado para efectuar su corte de manera que no se desplace durante esta operación.
Al efectuar el corte se producen unas tiras de material de desecho entre las bandas longitudinales, por lo que a continuación se efectúa la retirada de las tiras de desecho, lo cual se realiza de forma manual por un operario, lo que dificulta este proceso por la fuerza que se requiere aplicar para producir el desgarro de las tiras de desecho respecto de las bandas longitudinales obtenidas, además de que las tiras de desecho representan un peso que aumenta a medida que se va produciendo su desgarro y que repercute en el operario. Además, el desgarro manual de las tiras de desecho, no se realiza de forma precisa, lo que puede ocasionar que las bandas longitudinales obtenidas sufran defectos de fabricación como arrugas o cortes irregulares en los bordes.
Por otro lado, este proceso manual consume un tiempo excesivo al realizarse la retirada de las tiras de desecho. Por consiguiente es deseable automatizar el proceso de retirada de las tiras de desecho, lo que simplifica considerablemente el proceso de la obtención de las piezas longitudinales .
A titulo informativo, cabe comentar que a continuación de la obtención de las bandas longitudinales, se efectúa un postprocesado para obtener la pieza longitudinal final. El postprocesado comprende un termoconformado por aplicación de temperatura y presión, efectuar posteriormente un curado hasta que la resina solidifica, un posterior cocurado conjunto con otra pieza de material compuesto hasta que el conjunto solidifica, un encolado secundario para realizar el pegado de la pieza terminada con otra pieza terminada, un coencolado pegando una pieza de material compuesto en fresco con otra pieza de material compuesto curada, etc., dependiendo de la aplicación a la que destine la pieza longitudinal obtenida, como por ejemplo pueden ser larguerillos en "T", en "omega", amarres de costillas, etc.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para conseguir la automatización anteriormente comentada, la invención proporciona un nuevo procedimiento de obtención de piezas longitudinales, que al igual que el procedimiento convencional, comprende obtener un laminado de material compuesto preimpegnado, disponer el laminado sobre una mesa de corte, fijar el laminado a la mesa aplicando vacio sobre la misma, cortar el laminado en bandas longitudinales entre las que quedan tiras de material de desecho, retirar las tiras de material de desecho y realizar el posterior postprocesado de las bandas longitudinales obtenidas de material laminado para obtener las piezas longitudinales, y presenta la novedad de que previamente a la retirada de las tiras de material de desecho, comprende una fase de fijación de los extremos de las tiras de desecho en un dispositivo de enrollado, a la que sigue una fase en la que se realiza el enrollado de las tiras de desecho en la dirección longitudinal del laminado. En la realización preferente de la inención, los cortes se realizan de manera que las tiras de desecho no tengan discontinuidad, pero en el caso en el que las tiras de desecho presentasen discontinuidades que forman diferentes tramos, se realiza el procedimiento comentado para el enrollado de las tiras de desecho de un primer tramo hasta la primera discontinuidad, y a continuación se fijan los extremos del siguiente tramo de las tiras de desecho, a partir de la primera discontinuidad, en el dispositivo de enrollado, para seguidamente efectuar el enrollado del nuevo tramo de las tiras de desecho, repitiéndose el proceso sucesivamente hasta completar la totalidad de las tiras de desecho.
Además la invención se refiere al dispositivo que permite realizar las fases anteriores, el cual se caracteriza porque comprende un rodillo que está dotado de medios de fijación de los extremos de las tiras de material de desecho, y medios de desplazamiento angular y de traslación del rodillo respecto del laminado de material compuesto, para realizar el enrollado de las tiras de material de desecho y separarlas de las bandas longitudinales.
En una realización de la invención los medios de fijación en el rodillo de los extremos de las tiras de desecho, están determinados por elementos de pinzado que facilitan la sujeción de los extremos de las tiras de desecho.
Además el dispositivo de la invención comprende elementos de pisado de los extremos de las bandas longitudinales obtenidas, para facilitar la separación de las tiras de desecho respecto de las bandas longitudinales en el inicio del enrollado.
En una realización de la invención el desplazamiento de traslación del rodillo sobre las tiras de desecho, se efectúa a lo largo de los railes que convencionalmente incluye la máquina de corte. Además, en una realización de la invención, el rodillo está dotado de una envolvente exterior recambiable en la que se realiza el enrollado de las tiras de desecho, de modo que al realizar la extracción de la envolvente se produce la retirada de las tiras de desecho. La envolvente recambiable puede ser desechable, determinando una mayor facilidad y rapidez para efectuar el desecho de las tiras desechables .
En una realización de la invención el dispositivo comprende medios para mantener el rodillo en contacto con el laminado durante el proceso de enrollado, pero igualmente esta operación puede efectuarse con el rodillo separado una cierta distancia respecto del laminado durante el enrollado.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS Figura 1.- Muestra una vista esquemática de un laminado ya cortado sobre la mesa de corte, en la que se incluye el dispositivo de enrollado de la invención.
Figura 2.- Muestra una representación esquemática del detalle de la sujeción del extremo de la tira de desecho en el rodillo para realizar el posterior enrollado y extracción de las tiras de desecho.
Figura 3.- Muestra una vista equivalente a la figura 1, pero en este caso se ha iniciado en enrollado de las tiras desechables. DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
El procedimiento de obtención de piezas longitudinales de la invención, al igual que se prevé en el estado de la técnica, y tal y como fue descrito, comprende obtener un laminado 2 en el que cada una de las capas están constituidas por material compuesto impregnado, de forma que el laminado se dispone sobre una mesa de corte 1 en la que se fija el laminado 2 aplicando vacio desde el interior de la mesa, que a través de unos orificios 7 produce la succión del laminado 2 quedando éste perfectamente fijado a la mesa de corte 1 para realizar el corte del laminado en bandas longitudinales 3. Esta operación de corte determina que entre las bandas longitudinales se produzcan unas tiras de material de desecho 4, tal y como se muestra en la figura 1, las cuales, han de ser retiradas para la obtención de las piezas longitudinales finales que se obtienen a partir de las bandas longitudinales 3, mediante el posterior postprocesado de las mismas, que ya fue comentado en el apartado de antecedentes de la invención.
El corte realizado determina que todas las tiras de desecho 4 quedan unidas por al menos uno de sus extremos mediante una franja 4a.
El procedimiento de la invención incorpora la novedad de automatizar la retirada de las tiras de desecho 4, para lo que prevé una fase, previa a la retirada de las tiras de material, que comprende fijar la franja 4a que une los extremos de dichas tiras de desecho 4 en un dispositivo de enrollado y efectuar el posterior enrollado de las tiras de desecho 4 en la dirección longitudinal del laminado 2 para efectuar la retirada de las tiras de desecho 4, de manera que se automatiza su proceso de retirada y se simplifica la obtención de las piezas longitudinales.
Para llevar a cabo el procedimiento descrito, la invención además se refiere a un dispositivo que comprende un rodillo 5 que está dotado de medios 6 de fijación de los extremos 4a de las tiras de material de desecho 4, que en el ejemplo de realización estos medios están constituidos por una ranura practicada en el rodillo 6 en la que se inserta y retiene la franja 4a que une el extremo de las tiras de desecho 4. Esta retención, por ejemplo se materializa mediante un elemento de pinzado, no representado en las figuras.
Esta configuración determina que manteniendo las bandas longitudinales 3 sujetas sobre la mesa de corte 1, aplicando el vacio ya comentado, al efectuar el desplazamiento angular y de traslación del rodillo, respecto de las bandas longitudinales 3, se produce el enrollado de las láminas de desecho 4 sobre el rodillo 5, tal y como se muestra en la figura 3, lo que permite que al llegar al otro extremo de las bandas longitudinales 3, se haya producido la total retirada de las tiras de material de desecho 4, quedando las bandas longitudinales 3 en estado para poder efectuarse el posterior postprocesado a partir del cual se obtienen las piezas longitudinales.
Además, el rodillo 5 puede estar dotado de una envolvente, no representada, recambiable y/o desechable, lo que facilita la extracción de las tiras de desecho 4 en diferentes laminados 2 de forma consecutiva en un tiempo minimo .
A modo de ejemplo puede comentarse que el espesor del laminado 2 puede estar comprendido entre 2,8 mm y 9,6 mm. Un laminado 2 de catorce capas típicamente tiene un espesor de 2 , 8 mm .
La mesa de corte 1 presenta unas dimensiones de 20 m x 3 m, pudiendo el laminado 2 llegar a tener hasta estas dimensiones, por lo que la longitud de las tiras de desecho 4 puede llegar a ser hasta de 20 m, aunque cabe la posibilidad de aumentar estas medidas.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, que comprende obtener un laminado (2) de material compuesto preimpregnado, disponer el laminado (2) sobre una mesa de corte (1), fijar el laminado (2) a la mesa (1) aplicando vacio en dicha mesa (1), cortar el laminado (2) en bandas longitudinales (3) entre las que quedan tiras de material de desecho (4), retirar las tiras de material de desecho (4) y realizar un postprocesado de las bandas longitudinales (3) para obtener las piezas longitudinales; se caracteriza porque previamente a la retirada de las tiras de material de desecho (4) comprende fijar un extremo (4a) de las tiras de desecho (4) en un dispositivo de enrollado, y efectuar el enrollado de las tiras de desecho (4) en la dirección longitudinal del laminado (2 ) .
2.- PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 1, caracterizado porque en caso de que las tiras de desecho (4) presenten discontinuidades que forman diferentes tramos, y tras realizar el enrollado de las tiras de desecho (4) de un primer tramo hasta una primera discontinuidad, comprende fijar los extremos del siguiente tramo de las tiras de desecho (4), a partir de la primera discontinuidad, en el dispositivo de enrollado, y enrollar el nuevo tramo de las tiras de desecho, y asi sucesivamente hasta completar la totalidad de los tamos que forman las tiras de desecho.
3.- PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 1, caracterizado porque las piezas longitudinales son piezas aeronáuticas .
4.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, obtenidas a partir de un laminado (2) de material compuesto preimpregnado que se dispone en una mesa de corte (1) sobre la que se aplica el vacío para fijar el laminado (2) y realizar su corte en bandas longitudinales
(3) entre las que quedan tiras de material de desecho (4); se caracteriza porque comprende un rodillo (5) dotado de medios de fijación (6) de los extremos (4a) de las tiras de material de desecho (4), y medios de desplazamiento angular y de traslación del rodillo (5) respecto del laminado (2) de material compuesto, para realizar el enrollado de las tiras de material de desecho (4) y separarlas de las bandas longitudinales (3) .
5.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 4, caracterizado porque los medios de fijación en el rodillo (5) de los extremos (4a) de las tiras de desecho (4) están determinados por elementos de pinzado.
6.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 4, caracterizado porque comprende elementos de pisado de los extremos de las bandas longitudinales (3) para facilitar la separación de las tiras de desecho (4) de las bandas longitudinales (3) en el inicio del enrollado.
7.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 4, caracterizado porque el rodillo (5) se desplaza a lo largo de unos raíles de la máquina de corte (1) .
8.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 4, caracterizado porque el rodillo (5) comprende una envolvente exterior recambiable en la que se realiza el enrollado de las tiras de desecho.
9.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 8, caracterizado porque la envolvente exterior recambiable es desechable.
10.- DISPOSITIVO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS LONGITUDINALES, según reivindicación 4, caracterizado porque comprende medios para mantener el rodillo (5) en contacto con el laminado (2) durante el enrollado.
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