ES2320263T3 - Procedimiento de colocacion de al menos un elemento filiforme, particularmente adaptado a la constitucion de preformas de tipo anular o elipsoidal. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de colocación de al menos un elemento filiforme (11 1) en una superficie (S), en el que, al menos un elemento filiforme (111) se deposita en la superficie (S) y se une a al menos una parte de dicha superficie, variando longitudinalmente la anchura (I) del elemento filiforme (111) depositado caracterizado porque la anchura del elemento filiforme se modifica, cadena arriba del depósito, gracias a medios de ajuste de su anchura.
Description
Procedimiento de colocación de al menos un
elemento filiforme, particularmente adaptado a la constitución de
preformas de tipo anular o elipsoidal.
La presente invención se refiere al campo
técnico de las preformas compuestas. La invención se refiere a un
procedimiento de colocación de al menos un elemento filiforme y, en
particular de diferentes elementos filiformes que se extienden
siguiendo direcciones no paralelas. Dicho procedimiento está
particularmente adaptado a la constitución de preformas de las que
al menos una parte es de tipo anular o elipsoidal.
La fabricación de piezas o de artículos
compuestos, es decir que comprenden, por un lado, uno o más
refuerzos fibrosos y, por otro lado, una matriz de resina de tipo
termoplástico o termoendurecible se realiza, por ejemplo, de
acuerdo con un procedimiento que emplea la técnica de moldeo por
transferencia de resina (RTM) del inglés "Resine Transfert
Molding" o los procedimientos por infusión de resina, LRP (del
inglés "Liquid Resin Infusion") o RFI (del inglés "Resin
Fluid Infusion"). Este procedimiento comprende dos etapas, en
primer lugar fabricar una preforma fibrosa de la forma del artículo
acabado deseado y después impregnar esta preforma de una resina
termoplástica o termoendurecible. La resina se inyecta o infunde
mediante aspiración y después se somete a una termocompresión para
obtener su endurecimiento después de la polimerización.
La preforma contiene generalmente varias capas
superpuestas de elementos filiformes, unidas entre sí, por ejemplo
por medio de un aglutinante, para dar una cierta coherencia a la
preforma y de este modo permitir su manipulación. La preforma
solamente contiene una cantidad reducida de aglutinante presente
únicamente para asegurar la unión de los elementos filiformes entre
sí. La resina necesaria para la realización de la pieza se añade
posteriormente durante el moldeo de la pieza deseada. Los elementos
filiformes pueden ser alambres o cables, en función del número de
filamentos o fibras que los constituyen. Generalmente, una preforma
está constituida por una superposición de capas unidireccionales,
es decir que en cada una de las capas constitutivas los elementos
filiformes se extienden paralelamente unos respecto a otros,
extendiéndose las diferentes capas unidireccionales siguiendo
direcciones
diferentes.
diferentes.
Para las aplicaciones en el campo aeronáutico,
aeroespacial, del automóvil, particularmente, a veces es necesario
disponer de preformas de las que al menos una parte es de tipo
anular, elipsoidal o troncocónico, como es el caso por ejemplo para
la constitución de chasis, portillas, toberas o entradas de
reactores. La utilización de preformas constituidas por capas
unidireccionales para la realización de dichas piezas conduce a la
obtención de piezas que presentan características mecánicas que no
siempre se adaptan a su uso, en la medida en que los elementos
filiformes de refuerzo, constitutivos de las capas fibrosas, no
están convenientemente orientados con respecto a las líneas de
curvatura de la pieza mecánica a lo largo de las cuales se ejercen
generalmente las principales tensiones.
Para la realización de dichas preformas que
presentan una forma que se extiende siguiendo al menos una línea
generatriz longitudinal curva, es necesario, para obtener
propiedades mecánicas satisfactorias, depositar capas de elementos
filiformes no paralelas a la generatriz curva, que por ejemplo se
extienden prácticamente de forma transversal a la línea generatriz
curva. Es muy difícil realizar dichas capas que presentan una
cobertura homogénea, con la menor zona de vacío posible. En efecto,
si la capa radial no recubre toda la superficie de la preforma, las
propiedades mecánicas obtenidas no son satisfactorias.
Los documentos FR 2 579 964, US 4.877.471 y EP 0
113 717 describen medios de posicionamiento en los que la anchura
total de una capa o mecha constituida por una serie de elementos
filiformes es variable. La anchura de un único elemento filiforme,
permanece sin cambios.
En este contexto, uno de los objetos de la
invención es proponer un nuevo procedimiento de colocación de
elemento filiforme. Este procedimiento permitirá particularmente
obtener capas de superficie lisa, sin irregularidad de tipo
orificio o vacío. En particular, la presente invención se propone
proporcionar un procedimiento de realización de capas de elementos
filiformes no paralelos constitutivos de preformas de tipo anular o
elipsoidal que permiten obtener una ausencia de vacío o un
defecto.
La presente invención también se refiere a las
preformas resultantes.
Otro objeto de la invención es proponer un
dispositivo adaptado para emplear dicho procedimiento.
La invención se refiere por lo tanto a un
procedimiento de colocación de al menos un elemento filiforme en
una superficie, en el que, el elemento filiforme se deposita en la
superficie y se une a al menos una parte de dicha superficie,
variando longitudinalmente la anchura del elemento filiforme
depositado, caracterizado porque la anchura del elemento filiforme
se modifica, cadena arriba del depósito, gracias a medios de ajuste
de su anchura.
De acuerdo con variantes preferidas, el
procedimiento de acuerdo con la invención comprende una o más de
las siguientes características, cuando éstas no son excluyentes
unas de otras
- -
- el elemento filiforme está seco, antes de su depósito,
- -
- el elemento filiforme, cadena arriba de los medios de ajuste, se posiciona de forma precisa, con respecto a estos últimos,
- -
- el elemento filiforme se introduce en los medios de ajuste, para que se centre en estos últimos,
- -
- los medios de ajuste delimitan una sección de paso para el elemento filiforme de anchura variable, preferentemente de fondo plano; el fondo de la sección de paso está delimitado de forma ventajosa, por un soporte de apoyo para el elemento filiforme, de forma cilíndrica;
- -
- una serie de elementos filiformes se deposita, preferentemente de forma simultánea, siguiendo direcciones no paralelas, haciendo variar la anchura de cada uno de dichos elementos filiformes, de este modo, la modificación de la anchura de cada elemento filiforme se asocia a una modificación de la distancia entre dos elementos filiformes adyacentes,
- -
- una serie de elementos filiformes se deposita, preferentemente de forma simultánea, siguiendo direcciones convergentes, haciendo decrecer la anchura de cada uno de dichos elementos filiformes en el sentido de la convergencia; preferentemente, la anchura de los elementos filiformes decrece, de forma proporcional a la distancia que separa las fibras medias de dos elementos filiformes consecutivos; de acuerdo con esta variante de realización de la forma preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, la anchura de cada elemento filiforme se modifica proporcionalmente a la modificación de la distancia entre las fibras medias de los elementos filiformes;
- -
- la distancia entre las fibras medias de los elementos filiformes se modifica, para depositar los elementos filiformes para que formen, con una familia de líneas de curvatura de una parte al menos de la superficie del soporte, un ángulo \alpha comprendido entre 25º y 65º; en particular, la superficie, en la que se depositan los elementos filiformes, se extiende longitudinalmente, siguiendo una línea generatriz curva, y los elementos filiformes se depositan para que sean secantes a la línea generatriz longitudinal (L), formado cada elemento filiforme en su punto de intersección con esta última, un ángulo idéntico no nulo y, preferentemente, los elementos filiformes forman un ángulo de 90º, +60º, -60º, +45º o -45º con la línea generatriz; estas variantes permiten, particularmente, aumentar la isotropía de la pieza mecánica que los incorpora
- -
- los elementos filiformes se depositan para que no exista ningún espacio o vacío entre dos elementos filiformes consecutivos depositados en la superficie,
- -
- los elementos filiformes se depositan en forma de segmentos adyacentes en toda su longitud; los elementos filiformes se depositan para que sean colindantes, a nivel de la superficie de soporte, es decir cada uno en contacto con el o los elementos filiformes adyacentes; esta variante de realización permite obtener una cobertura homogénea de la superficie del soporte sin intersticios entre los diferentes elementos filiformes depositados,
- -
- la superficie en la que se depositan los elementos filiformes es de forma anular,
- -
- los elementos filiformes son de una materia seleccionada entre carbono, cerámicas, vidrios o aramidas,
- -
- los elementos filiformes son alambres continuos,
- -
- los elementos filiformes son alambres continuos constituidos por un conjunto de 3.000 a 24.000 filamentos,
- -
- la unión de los elementos filiformes a la superficie se realiza mediante un aglutinante químico.
Otro objeto de la invención se refiere a un
procedimiento de realización de una preforma que comprende las
etapas que consisten en superponer varias capas fibrosas que se
extienden siguiendo direcciones diferentes y unir las capas
superpuestas entre sí, caracterizado porque al menos una parte de
una de las capas se realiza de acuerdo con el procedimiento tal como
se ha definido anteriormente.
La invención también se refiere a las preformas
que pueden obtenerse mediante dicho procedimiento.
Las variantes preferidas que resultan del
procedimiento anterior se aplican también a las preformas de acuerdo
con la invención.
Finalmente, la presente invención se refiere a
un dispositivo de colocación de al menos un elemento filiforme, en
una superficie, que comprende medios para manipular y hacer avanzar
a un elemento filiforme, en medios de ajuste, antes de depósito, de
la anchura del elemento filiforme, en su dirección longitudinal y
medios de depósito del elemento filiforme, siguiendo la dirección
deseada.
La invención se describirá a continuación,
remitiéndonos a las figuras adjuntas.
La figura 1 ilustra una realización del
procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 2 es una vista frontal de medios de
ajuste de la anchura de un elemento filiforme, de acuerdo con la
invención.
La figura 3 es una vista frontal de otra
variante de medios de ajuste de la anchura de un elemento
filiforme, de acuerdo con la invención.
La figura 4 es una vista frontal de una forma
del dispositivo de depósito de acuerdo con la invención que permite
una modificación de la distancia de los elementos filiformes y una
modificación de la anchura de estos últimos.
La figura 5 es una vista de sección transversal
del dispositivo de acuerdo con la figura 4.
La figura 6 es una vista, análoga a la figura 4,
que muestra otra fase de funcionamiento del dispositivo.
Las figuras 7 y 8 muestran detalles
constructivos de medios de quia de los elementos filiformes
constitutivos del dispositivo ilustrado en las figuras 4 a 6.
La figura 9 muestra una característica ventajosa
de un depósito de múltiples elementos filiformes.
La figura 10 es una vista análoga a la figura
9.
Las figuras 11A y 11B son vistas análogas a las
figuras 4 y 6, de otro dispositivo de acuerdo con la invención que
integra medios de posicionamiento.
La figura 12 es una vista análoga a la figura 6
de otra variante de dispositivo de acuerdo con la invención.
La figura 13 es una vista frontal de una
variante de realización de medios de posicionamiento de los
elementos filiformes, con respecto a medios de calibrado.
La figura 14 es una vista en perspectiva de una
realización de medios de calibrado de una serie de elementos
filiformes.
En el marco de la presente invención, se prevé
hacer variar la anchura de un elemento filiforme, y de este modo
obtener un recubrimiento adaptado a la superficie en la que se
deposita el elemento filiforme, incluso en el caso en el que esta
superficie tiene forma compleja. La variación de anchura del
elemento filiforme se obtiene mediante paso de este último en, o a
través de medios de ajuste que delimitan una abertura de calibrado.
El elemento filiforme se extiende más o menos, cuando la abertura
de calibrado delimita una sección de paso para el elemento
filiforme superior a su anchura antes del paso por la abertura, o
bien, el elemento filiforme se comprime más o menos en el caso
contrario. No se realiza corte en modo alguno en este último. Esta
variación de anchura se obtiene gracias a medios de ajuste que
están adaptados para modificar la anchura (5) de elementos
filiformes en estado seco. La anchura se modifica conservando la
integridad del elemento filiforme, es decir sin pérdida de materia
y con número de filamentos constante.
En el marco de la invención, es posible obtener
una capa de elementos filiformes cuya homogeneidad de recubrimiento
se obtiene haciendo variar la anchura del o de los elementos
filiformes depositados. En efecto, de acuerdo con una realización
particular, para obtener un recubrimiento continuo de la superficie
en la que se depositan los elementos filiformes, la invención prevé
asociar un depósito de elementos filiformes adyacentes que se
extienden siguiendo direcciones convergentes, con una disminución
de la anchura de los elementos filiformes en el sentido de la
convergencia. De este modo, la distancia, medida a nivel de la
superficie del soporte entre las fibras medias de dos elementos
filiformes adyacentes, se modifica durante la operación de depósito
en al menos una parte de la superficie del soporte. En el sentido de
la invención, la fibra media de cada elemento filiforme corresponde
a una línea ficticia que se extiende a lo largo del elemento
filiforme a igual distancia de sus bordes. La fibra media también
puede definirse como el punto geométrico de las intersecciones de
las secciones transversales del elemento filiforme. También,
mediante la modificación durante la operación de depósito, de la
distancia entre las fibras medias de dos elementos filiformes
adyacentes, es posible depositar elementos filiformes que no son,
en la capa fibrosa, paralelos entre sí, al tiempo que presentan una
orientación controlada, para que se encuentren perfectamente
orientados con respecto a la dirección de las tensiones principales
que sufrirá la pieza de materiales compuestos que incorpora la capa
de elementos filiformes realizada de acuerdo con el procedimiento
de acuerdo con la invención.
En el marco de la invención, por elemento
filiforme, se entiende un alambre o cable constituido por un
conjunto de filamentos o fibras, en forma de haz. El elemento
filiforme es por lo tanto unitario y no comprende por lo tanto un
conjunto de alambres o cables. De forma convencional, un cable
comprende un mayor número de filamentos que un alambre. Los
elementos filiformes utilizados en el marco de la invención son,
preferentemente, de una materia seleccionada entre carbono,
cerámicas, vidrios o aramidas, prefiriéndose particularmente el
carbono. Las cerámicas utilizables son particularmente carburo de
silicio y óxidos refractarios, por ejemplo alúmina y circonio. Un
alambre comprende en general de 3.000 a 80.000 filamentos,
ventajosamente de 12.000 a 24.000 filamentos. En el caso del
carbono, se denomina generalmente "cable", a un elemento
filiforme que comprende más de 50.000 (50 K) filamentos y
"alambre" a un elemento filiforme que comprende como máximo
24.000 (24 K) filamentos. Se observa claramente por lo tanto, que no
existe frontera precisa entre los alambres y cables, tanto más
cuanto ésta depende generalmente de la materia constitutiva. De
forma particularmente preferida, los elementos filiformes
utilizados en el marco de la invención son alambres de carbono de 3
a 24 K. Las fibras constitutivas pueden ser discontinuas, rotas o
preferentemente continuas. Dichos elementos filiformes presentan en
general una sección transversal de tipo paralelepípedo y por lo
tanto una cierta anchura y grosor y se denominan, generalmente
alambres o cables planos. Como ejemplo, un alambre de 3 K presenta
generalmente una anchura de 1 a 3 mm, un alambre de 12 K, una
anchura de 3 a 8 mm y un alambre de 24 K, una anchura de 5 a 12 mm.
Un alambre de 3.000 a 24.000 filamentos presentará por lo tanto
generalmente una anchura de 1 a 12 mm. Los elementos filiformes
utilizados, en el marco de la invención, están secos, es decir que
no están impregnados ni recubiertos ni asociados a un aglutinante
cualquiera antes de su paso por los medios de calibrado, ni,
preferentemente, antes de su depósito. También, el elemento
filiforme está constituido esencialmente por fibras o filamentos
que representan al menos el 98% de su masa, pudiendo el índice
másico de emsimaje estándar representar como máximo el 2% de la masa
del elemento filiforme.
Dichos elementos filiformes se comercializan
generalmente en forma de una bobina, con cierta anchura. Existen
diferentes medios para aumentar o reducir la anchura de un elemento
filiforme. Su anchura puede aumentarse estirando los filamentos,
mediante el paso por barras circulares o mediante técnicas de
vibración. Podremos, por ejemplo, remitirnos a la solicitud de
patente WO 98/44183 a nombre de SNECMA (Sociedad Nacional de Estudio
y de Construcción de Motores de Aviación de Francia) y de la
Solicitante que proporciona varias técnicas de extensión de cables.
También es posible reducir la anchura de un alambre haciéndole
pasar, con tensión, entre dos paredes. Para un depósito simultáneo,
se utilizarán tanto bobinas como elementos filiformes depositados
simultáneamente.
En el sentido de la invención, las líneas de
curvatura son líneas de la superficie, en la que se depositan el o
los elementos filiformes, cuya torsión geodésica es nula. De este
modo, para una superficie de revolución, existen las dos familias
de líneas de curvatura que están formadas meridianas y paralelas
entre sí, para una superficie de revolución, existen también dos
familias de líneas de curvatura que son (rectas) generatrices y sus
trayectorias ortogonales. La mediana de los paralelos en el primer
caso y la mediana de las generatrices en el segundo, se denominarán
en la presente invención línea generatriz longitudinal.
En el marco de la invención, se deposita al
menos un elemento filiforme de anchura no constante, si nos
desplazamos a lo largo del elemento filiforme. La anchura del
elemento filiforme se mide en la superficie en la que se ha
depositado, transversalmente a la fibra media del elemento
filiforme. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, en el caso en el
que el elemento filiforme debe depositarse en una superficie en la
que se ha realizado una cavidad y en que el depósito del elemento
filiforme debe realizarse a nivel de esta cavidad.
El procedimiento de acuerdo con la invención es,
más particularmente, adaptado para emplearlo en la constitución de
preformas. Para la industria del automóvil o aeronáutica, por
ejemplo, a menudo es necesario realizar preformas de las que al
menos una parte de la superficie se extiende siguiendo una línea
generatriz longitudinal (L) curva y en la que, cuando nos
desplazamos transversalmente a la línea generatriz longitudinal
curva, las líneas de curvatura longitudinales no presentan un radio
de curvatura constante. Dichas superficies se denominarán en el
resto de la descripción "superficies curvas". Éste es, por
ejemplo, el caso de las superficies que presentan al menos una parte
anular, elipsoidal o troncocónica. Para la realización de ciertas
preformas, de las que al menos una parte de la superficie (S) es
curva, se selecciona, generalmente, para obtener propiedades
mecánicas satisfactorias, depositar al menos una capa (10) de
elementos filiformes (11_{1}) a (11_{n}) que se extiende
siguiendo un ángulo no nulo con respecto a la línea generatriz
longitudinal (L). En el marco de la presente invención y, como se
muestra esquemáticamente en la figura 1, se prevé realizar una capa
fibrosa sobre un soporte (1) procediendo al depósito de una serie
de elementos filiformes (11_{1}) a (11_{n}), para, en uno o más
pasos, cubrir al menos en parte la superficie (S) del soporte (1).
Preferentemente. En el ejemplo ilustrado en la figura 1, que
representa una porción de superficie anular, los elementos
filiformes (11_{1}) a (11_{n}) forman un ángulo de 90º con la
línea generatriz longitudinal L, pero estos elementos filiformes
también pondrían formar un ángulo de 60 ó 45º, por ejemplo. Al ser
la línea generatriz longitudinal L de la superficie de depósito
curva, los elementos filiformes (11_{1}) a (11_{n}) localmente
secantes, siguiendo un ángulo prácticamente idéntico a esta línea
(L) no son por lo tanto paralelos, sino que convergen hacia la
parte de la superficie que presenta el menor radio de curvatura
(R_{a}), como se ilustra en la figura 1. En el marco de la
invención, los elementos filiformes depositados tienen una anchura
que varía a lo largo del elemento filiforme. Preferentemente, esta
variación es regular. Esta variación de la anchura de los elementos
filiformes (11_{1}) a (11_{n}) permite compensar la distancia
(d) que existe entre su fibra media. Los elementos filiformes (11)
se depositan de forma que la fibra media (f) de dos elementos
filiformes sucesivos converjan. Los elementos filiformes se
depositan con una anchura (I) que se extiende paralelamente a la
superficie (S) en la que se depositan y que aumenta, a lo largo del
alambre, en el sentido de la convergencia. En cada capa
constitutiva de una preforma, los elementos filiformes se depositan
unos al lado de otros, para recubrir preferentemente el conjunto de
la superficie en la que se depositan. Este es el caso en el marco de
la invención, los elementos filiformes adyacentes (11_{1}) a
(11_{n}) se depositarán, preferentemente uno al lado del otro,
con el menor espacio posible entre dos elementos filiformes
sucesivos y/o la menor cantidad de recubrimiento posible. El
procedimiento de acuerdo con la invención permite conservar una
buena regularidad de superficie de la capa obtenida, al tiempo que
limita las pérdidas de materia.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, los
elementos filiformes son transversales y cortan la línea generatriz
(L) siguiendo un ángulo recto. Más exactamente, es la línea o fibra
media (f) del elemento filiforme la que es ortogonal a la tangente
a la línea generatriz (L), en su punto de intersección. En el caso
de un preforma anular, como se representa en la figura 1, la fibra
media (f) de cada elemento filiforme (11), coincide prácticamente
con un radio del anillo y pasa por lo tanto por el centro C del
anillo. En el ejemplo ilustrado, la anchura (I) de un elemento
filiforme (11) aumenta, cuando nos desplazamos radialmente de la
parte de la superficie que presenta el menor radio de curvatura
(R_{a}), hasta la parte de la superficie que presenta el mayor
radio de curvatura (R_{b}). También, de forma ventajosa, la
anchura (I) de los elementos filiformes (11) decrece, de forma
proporcional a la distancia (d) que separa las fibras medias (f) de
dos elementos filiformes consecutivos. A nivel del borde externo de
la superficie anular correspondiente al radio de curvatura
(R_{b}), esta distancia (d_{b}) es superior a la distancia
(d_{a}) existente a nivel del borde interno. Para asegurar una
cobertura completa de la superficie a recubrir, los elementos
filiformes transversales se depositan, preferentemente, uno al lado
del otro y de forma adyacente en toda su longitud.
En el caso de una preforma anular, los elementos
filiformes (11) transversales se depositan de modo que su fibra
media (f), se extienda radialmente en la superficie anular. Si se
desea depositar un alambre de una anchura inicial (I) dada
siguiendo una dirección radial en una superficie circular de radio
interno (R_{a}) y de radio externo (R_{b}) y se desea que la
capa sea homogénea, se calculará el número de alambres a depositar
(nbrF) en la superficie circular dividiendo la longitud del arco de
la circunferencia (radio alfa*R que varía de R_{a} a R_{b}) por
la anchura del alambre, es decir:
I =
alfa*R/nbrF.
También, si se desea conservar la homogeneidad
del depósito a nivel del diámetro externo (R_{b}), se hará variar
la anchura (I) de los alambres de forma directamente proporcional
al radio de curvatura. En el caso en el que los elementos
filiformes se depositan en una superficie anular, se presentan por
lo tanto, preferentemente, en forma de segmentos de dimensiones
idénticas, como se ilustra en la figura 1.
En el caso de una superficie anular, como es el
caso en el ejemplo ilustrado, la anchura de los elementos
filiformes se modificará, para todos los elementos, de la misma
forma. En otros casos, la anchura podrá modificarse para cada
elemento filiforme individualmente según amplitudes y/o sentidos
diferentes.
Cuando sale de una bobina, un elemento filiforme
presenta una anchura constante. La anchura del elemento filiforme
se modifica, en el marco de la invención, antes de su depósito en
la superficie. Antes del depósito, es por lo tanto necesario hacer
pasar el o los elementos filiformes por medios que permitan hacer
variar su anchura, en sentido longitudinal. Estos medios pueden
calificarse de medios de modificación de la anchura de cada elemento
filiforme o también medios de ajuste o de calibrado de la anchura
de cada elemento filiforme. Los medios de calibrado definen una
abertura o espacio de calibrado a través del cual pasa el elemento
filiforme, modificándose esta abertura de calibrado durante el
depósito. El elemento filiforme se introducirá para que atraviese
esta abertura de calibrado, realizándose el paso de acuerdo con una
sección de paso. El elemento filiforme se apoya, a nivel de la
sección de paso que atraviesa, en el fondo de esta última. Mediante
el paso del elemento filiforme en el interior de esta abertura de
calibrado, entonces es posible modificar su anchura de forma
continua, haciendo variar la anchura de la sección de paso. La
abertura de calibrado posee una sección de paso de anchura
variable, preferentemente de forma rectangular o en "U" y
ventajosamente de fondo plano. La anchura de la abertura de
calibrado, medida paralelamente a su fondo, se modifica durante el
procedimiento, preferentemente, de forma continua para hacer
variar, mediante aumento o disminución, la anchura del elemento
filiforme.
De forma ventajosa, la variación obtenida es
regular. De forma ventajosa, el fondo de la sección de paso para el
elemento filiforme está delimitado por un soporte de apoyo para el
elemento filiforme de forma cilíndrica. También, cuando el elemento
filiforme que atravesará la sección de paso posee una anchura
inferior a la de la sección de paso, la tensión aplicada sobre este
último que permite su desplazamiento, permitirá extenderlo en el
soporte cilíndrico.
La figura 2 muestra una realización de medios de
ajuste de acuerdo con la invención en forma de una ranura (20) de
anchura variable, cuya anchura se selecciona en función de la
anchura deseada del elemento filiforme. La variación de anchura a
lo largo del elemento filiforme puede obtenerse haciendo pasar,
antes del depósito, al elemento filiforme por una ranura periférica
(21) realizada en un elemento cilíndrico (22), de modo que la
anchura de la sección de paso aumente de un valor (E_{a}) a un
valor (E_{b}) cuando se desplaza, en el interior de la ranura,
alrededor del elemento cilíndrico por una mitad de la
circunferencia del cilindro y después decrece del valor (E_{a}) al
valor (E_{b}) cuando se desplaza por la otra mitad. También es
posible hacer variar la anchura del elemento filiforme hasta un
valor intermedio comprendido entre estos dos valores, en función de
la rotación aplicada al elemento cilíndrico (22). La anchura del
elemento filiforme antes del paso por los medios (20) que permite
ajustar su anchura corresponderá, por ejemplo, al valor máximo de
extensión (E_{b}).
Como medios (20) puede utilizarse, por ejemplo,
una barra cilíndrica (23) delimitada por dos discos (24) y (25) de
grosor variable como se ilustra en la figura 2. La ranura también
puede estar realizada directamente en el elemento cilíndrico. En
esta variante de realización, los discos que forman las paredes de
la ranura, que delimitan una sección de paso de anchura variable
para un elemento filiforme. El conjunto se hace girar alrededor del
eje del elemento cilíndrico. Entonces se introduce el elemento
filiforme, para que quede en plano y perpendicularmente al eje del
elemento cilíndrico, es decir que el elemento filiforme llegue
tangencialmente a la barra cilíndrica, siendo su anchura paralela a
la barra. El elemento filiforme surge, por ejemplo, después de haber
dado prácticamente media o un cuarto de vuelta alrededor del
elemento cilíndrico, que está girando. La velocidad de rotación del
elemento cilíndrico se ajusta en función de la velocidad de
desplazamiento del elemento filiforme. De este modo es posible
hacer variar, de forma continua, la anchura del elemento filiforme
que está determinada por la anchura de la sección de la ranura, a
nivel de la salida del elemento filiforme. En general, el elemento
filiforme se recorta a la salida de los medios (20), para obtener
un segmento de la longitud deseada. Sincronizando la velocidad de
avance de un elemento filiforme, con la velocidad de rotación de
dicha barra circular, es posible obtener un segmento de alambres de
la longitud deseada cuya anchura aumenta regularmente desde el
valor (E_{a}) al valor (E_{b}) o decrece desde el valor
(E_{b}) al valor (E_{a}). También es posible obtener un
segmento de alambres de la longitud deseada cuya anchura varía
entre (E_{a}) y (E_{b}), sin alcanzar estos dos valores.
De forma ventajosa y como se ilustra en la
figura 2, la ranura de calibrado (21) presenta un fondo (F) plano.
Esta geometría permite evitar cualquier deslizamiento del elemento
filiforme al fondo de la ranura, cosa que ocurre con una ranura de
fondo convexo. Una ranura de fondo plano permite un perfecto
control de la anchura del elemento filiforme y permite un calibrado
fino del alambre.
Como otro medio de calibrado, podría preverse
utilizar una ventana (26) de anchura variable como se ilustra en la
figura 3, en la que el elemento filiforme se introducirá para
llegar, preferentemente, perpendicularmente al plano de la ventana
(26). La ventana (26) ilustrada en la figura 3 presenta un eje de
simetría (A). De este modo, desplazando de forma relativa, el
elemento filiforme y la ventana (26) mediante traslación
paralelamente al eje de simetría (A), es posible modificar la
anchura del alambre y hacer variar su anchura durante su depósito.
El elemento filiforme se apoyará, cadena arriba o cadena abajo, de
la ventana sobre un soporte de apoyo (27) de forma cilíndrica que
puede ser una barra de apoyo o directamente cadena abajo de la
ventana en un cilindro aplicador. Un desplazamiento relativo tienen
lugar por lo tanto también entre el soporte de apoyo (27) y la
ventana (26) mediante traslación paralelamente al eje de simetría
(A). En este caso, el soporte de apoyo (27) delimita por lo tanto el
fondo de la abertura de calibrado.
De forma ventajosa, los medios de calibrado se
encontrarán a una distancia reducida del soporte, para conservar el
calibrado obtenido. Esta distancia se determina para evitar que el
elemento filiforme en estado seco, que se encuentra bajo una
tensión impuesta por su desplazamiento, no pierda su calibrado y en
particular se estreche, a la salida de los medios de calibrado.
Para asegurar un calibrado determinado, el
procedimiento prevé, de acuerdo con una variante ventajosa,
posicionar de manera precisa el elemento filiforme con respecto a
los medios de calibrado. En particular, el elemento filiforme se
posicionará de modo que llegue centrado a la abertura de calibrado.
Es decir que se utilizarán medios de posicionamiento del elemento
filiforme para que este elemento filiforme llegue a la abertura de
calibrado, de modo que su fibra media coincida con el centro de la
abertura de calibrado. Más exactamente, la fibra media estará
alineada preferentemente en el plano bisector de la sección de paso
del elemento filiforme delimitada por la abertura de calibrado, a
nivel de la entrada del elemento filiforme en los medios de
calibrado. En el caso en el que varios elementos filiformes,
generalmente en forma de segmentos, deban depositarse, estos
últimos podrán depositarse sucesiva o simultáneamente. Para formar
una capa, se depositan una serie de elementos filiformes uno al
lado del otro. De forma ventajosa, estos segmentos se depositarán
de modo que recubran a toda la superficie en la que se depositan y
que se extiendan siguiendo direcciones convergentes, como se
ilustra por ejemplo en la figura 1. La variación de la anchura de
los elementos filiformes depositados en el sentido de la
convergencia, permite una disposición de los segmentos exactamente
borde con borde. Estos segmentos pueden provenir del mismo elemento
filiforme o de elementos filiformes diferentes. Mediante la
modificación de la distancia entre las fibras medias de los
elementos filiformes depositados simultáneamente, la invención
permite por lo tanto una perfecta adecuación de la orientación de
los elementos filiformes a la naturaleza de la superficie del
soporte. Del mismo modo, mediante la modificación de la anchura de
los elementos filiformes, la invención permite una perfecta
adecuación de la orientación de los filamentos constitutivos de cada
elemento filiforme a la naturaleza del soporte. Dicho de otro modo,
la modificación de las distancias entre las fibras medias permite
un control de la orientación a escala de los elementos filiformes,
mientras que la modificación de la anchura de cada elemento
filiforme permite un control de la orientación a escala de los
alambres o filamentos que los constituyen.
Los elementos filiformes pueden depositarse de
cualquier manera apropiada, de forma manual o también, por medio de
un autómata. Los elementos filiformes se depositan y puede
recortarse en forma de segmentos de anchura creciente (o
decreciente). De acuerdo con una realización, los elementos
filiformes se introducen y depositan en la superficie en movimiento,
que se desplaza progresivamente siguiendo su línea generatriz
longitudinal. La superficie también puede ser fija y el
desplazamiento puede tener lugar a nivel del dispositivo de
depósito que se moverá por medio de un autómata. Es posible
depositar un solo elemento filiforme en cada paso o también
depositar simultáneamente varios elementos filiformes en cada paso.
En el caso de una superficie anular o elipsoidal, este
desplazamiento de la superficie de depósito, se realiza mediante
rotación alrededor de su eje, con un paso de rotación
correspondiente a la anchura de los segmentos depositados. La
presente invención también se refiere a un dispositivo de
colocación de al menos un elemento filiforme, en una superficie,
que comprende medios de manipulación y de avance de un elemento
filiforme, en medios que permiten hacer variar la anchura del
elemento filiforme, en su dirección longitudinal y medios de
depósito del elemento filiforme, siguiendo la dirección deseada. El
dispositivo de acuerdo con la invención permite colocar un elemento
filiforme o una serie de elementos filiformes. Los medios de
depósito del elemento filiforme, siguiendo la dirección deseada
comprenden medios de guía del elemento filiforme y medios de
aplicación del elemento filiforme en la superficie del soporte. En
otras palabras, dicho dispositivo comprende medios de introducción
del elemento filiforme, medios de quia del elemento filiforme,
medios de calibrado del elemento filiforme y medios de aplicación
del elemento filiforme en la superficie del soporte. En el caso de
un depósito simultáneo de elementos filiformes, estos medios están
presentes para cada elemento filiforme, en forma de medio
individual y colectivo.
De acuerdo con una variante de realización, el
dispositivo de acuerdo con la invención comprende medios para hacer
variar de forma continua la abertura de calibrado para hacer variar
de forma regular, mediante aumento o disminución, la anchura del
elemento filiforme.
De acuerdo con la invención, en el caso de un
depósito simultáneo, los medios de modificación de la anchura de
los elementos filiformes pueden estar adaptados para modificar, en
un mismo valor, la anchura de todos los elementos filiformes
depositados o, por el contrario, estar adaptados para modificar, de
manera individualizada, la anchura de cada elemento filiforme de
acuerdo con amplitudes y/o sentidos diferente de un elemento
filiforme a otro y/o de un grupo de elementos filiformes a otro
grupo de elementos filiformes.
De acuerdo con una característica de la
invención, los medios de modificación de la anchura de cada
elemento filiforme están integrados en medios de guía individual de
cada elemento filiforme.
De acuerdo con otra característica de la
invención, los medios de modificación de la anchura del o de cada
elemento filiforme comprenden una ranura de guía de anchura
variable. De acuerdo con una realización preferida de la invención,
los medios de modificación de la anchura del o de cada elemento
filiforme comprenden:
- \sqbullet
- un cilindro de guía de eje \Omega que presenta una ranura de calibrado que está realizada en al menos una parte de la periferia del cilindro y posee una anchura variable y del que solamente una parte, llamada parte activa, está en relación con el elemento filiforme, a la salida del elemento filiforme de los medios de modificación de su anchura,
- \sqbullet
- y medios de desplazamiento en rotación del cilindro de guía siguiendo el eje \Omega, para permitir una modificación de la parte de la ranura de calibrado que forma la parte activa en relación con el elemento filiforme.
De acuerdo con la invención, en el caso de un
depósito simultáneo de varios elementos filiformes, los medios de
guía de los elementos filiformes pueden realizarse de diferentes
maneras apropiadas y asegurar un guiado individual o colectivo de
los elementos filiformes.
En una variante de realización del dispositivo
de acuerdo con la invención, los medios de guía comprenden medios
de guía individuales de cada elemento filiforme y medios de
calibrado individual de cada elemento filiforme. De acuerdo con una
variante ventajosa, el dispositivo también comprende medios de
modificación de la distancia entre las fibras medias de los
elementos filiformes que, preferentemente, son medios de
modificación de la distancia entre los medios de guía individual de
cada elemento filiforme.
De acuerdo con una variante ventajosa, los
medios de quia comprenden medios de modificación de la distancia
entre las fibras medias de al menos dos elementos filiformes
adyacentes, para permitir una modificación de la distancia, medida
a nivel de la superficie del soporte, entre las fibras medias de dos
elementos filiformes adyacentes. De acuerdo con la invención, los
medios de modificación de la distancia entre las fibras medias
pueden referirse a:
- \sqbullet
- solamente algunos elementos filiformes para permitir solamente una modificación de la distancia entre las fibras medias para estos elementos filiformes,
- \sqbullet
- o, preferentemente, el conjunto de los elementos filiformes, para permitir una modificación del conjunto de las distancias entre las fibras medias.
Del mismo modo, los medios de modificación de la
distancia entre las fibras medias pueden estar adaptados para
permitir una modificación de un mismo valor para el conjunto de
elementos filiformes o, por el contrario, permitir una modificación
individualizada de cada distancia entre las fibras medias de dos
elementos filiformes adyacentes.
En el marco de la realización preferida con
ranura de guía de anchura variable tal como se ha definido
anteriormente y, de un dispositivo de depósito simultáneo de una
serie de elementos filiformes, para permitir una modificación de la
distancia entre las fibras medias de elementos filiformes
depositados simultáneamente, el dispositivo de acuerdo con la
invención comprende, además, medios de modificación de la distancia
entre las partes activas de los cilindros de guía, como medios de
modificación de la distancia entre las fibras.
De acuerdo con una variante, dicho dispositivo
comprende cadena arriba de los medios de ajuste, medios de
posicionamiento de cada elemento filiforme con respecto a los
medios que aseguran el ajuste de su anchura. En particular, estos
medios de posicionamiento son medios de centrado de cada elemento
filiforme en sus medios de calibrado. Dichos medios de centrado
pueden estar constituidos, particularmente, por un peine giratorio
o un peine con dientes no paralelos, en particular
convergentes.
De acuerdo con otra variante, el dispositivo de
acuerdo con la invención comprende medios de depósito de una capa
de elementos filiformes, en una superficie, siguiendo direcciones
convergentes y medios de ajuste, para obtener antes del depósito,
dichos elementos filiformes con una anchura decreciente en el
sentido de la convergencia.
De acuerdo con una variante preferida, se
utilizarán medios (20) que permiten hacer variar la anchura del
elemento filiforme que comprenden una ranura periférica (21)
realizada en un elemento cilíndrico (22), de anchura variable y en
particular, la anchura de la ranura aumenta de un valor (E_{a}) a
un valor (E_{b}) cuando se desplaza, en el interior de la ranura,
alrededor del elemento cilíndrico por una mitad de la
circunferencia del cilindro y después decrece del valor (E_{a})
al valor (E_{b}), cuando se desplaza por la otra mitad.
La instalación comprende medios de introducción
y de avance del elemento filiforme en los medios (20), tal como se
han definido anteriormente, que permiten ajustar su anchura. Dichos
medios pueden presentarse por ejemplo en forma de dos cilindros
giratorios entre los que pasa el elemento filiforme cadena arriba
de los medios (20), según el sentido de desplazamiento del elemento
filiforme. Para permitir el depósito del elemento filiforme en
segmentos independientes o discontinuos, también pueden estar
previstos medios de corte del elemento filiforme a la salida de los
medios (20).
Los medios de depósito pueden realizarse de
cualquier manera apropiada y de acuerdo con técnicas bien conocidas
por el experto en la materia.
De acuerdo con otra variante de realización, la
instalación puede comprender, además, medios de aplicación de un
aglutinante en la superficie de depósito o en el propio elemento
filiforme, hasta el momento de su depósito.
De acuerdo con la naturaleza del aglutinante
empleado, se aplique o no por medio de la instalación, esta última
puede comprender además, medios de activación del aglutinante que
puede realizarse de cualquier forma apropiada, por ejemplo, en
forma de una fuente de radiación, tal como por ejemplo una fuente
de radiación infrarroja.
La instalación comprende una unidad de control
que permite asegurar el control y la sincronización de las
diferentes partes de la instalación.
De acuerdo con otra característica más de la
invención, el dispositivo de depósito se empleará con una
instalación o un robot, tal como los descritos en las patentes US 4
699 683 o EP 0 535 264. Para ello, el dispositivo comprende
entonces medios de adaptación en un brazo de un robot o de una
máquina herramienta con al menos cinco grados de libertad de
movimiento para el depósito de elementos filiformes en capa, en un
soporte de superficie compleja.
De forma ventajosa, una serie de elementos
filiformes se depositan simultáneamente, lo que permite un aumento
sustancial de la cadencia de fabricación con respecto a una
colocación individual de cada elemento filiforme.
Diferentes tipos de dispositivo de depósito
simultáneo de una serie de elementos filiformes pueden utilizarse
para permitir, tanto la modificación controlada de la distancia
entre las fibras medias, como la modificación controlada de las
anchuras de las fibras medias. En una realización preferida, el
dispositivo de depósito comprende, como se muestra en las figuras 4
a 8, medios de introducción de los elementos filiformes (30),
medios de guía de los elementos filiformes (31) y medios de
aplicación de los elementos filiformes en la superficie de soporte
(A). De acuerdo con este ejemplo, los medios de aplicación
comprenden un cilindro aplicador (32) de eje \Delta que es móvil
en rotación según el eje \Delta y que guía los elementos
filiformes antes de su aplicación en la superficie (A) del soporte
y los prensa contra este último. El rodillo aplicador se sitúa a una
distancia suficiente de la superficie en la que se depositan el o
los elementos filiformes, que corresponde prácticamente a la
anchura del elemento filiforme, para que no se modifique el grosor
del elemento filiforme y, por lo tanto, su anchura.
Los medios de modificación de la distancia entre
las fibras medias y de la anchura de los elementos filiformes están
integrados en los medios de guía (31). También, como se ilustra en
la figura 5, el cilindro aplicador (32) se sitúa, de forma
ventajosa, a una distancia cercana, y preferentemente lo más cerca
posible de la salida de los medios de guía (31). De este modo, se
evita que los elementos filiformes, en estado seco, a la salida de
los medios de guía, se estrechen bajo el efecto de la tensión que
se les aplica. Del mismo modo, los medios de guía se posicionan,
preferentemente, con respecto a la superficie del soporte (A), de
modo que el ángulo \alpha formado entre la trayectoria del
elemento filiforme y la superficie en la que se deposita, en su
punto de depósito sea inferior a 20º. De este modo, se obtiene una
envuelta del elemento filiforme sobre el cilindro aplicador (31) lo
más reducida posible, evitando de este modo un
re-ensanchado del alambre. Los medios de guía
comprenden en este caso tantos medios (31) de guía individual como
elementos filiformes depositados haya, o sea, de acuerdo con el
ejemplo ilustrado, dos medios de guía (31). Como se ve más
particularmente en las figuras 7 y 8, los medios de guía individual
comprenden cada uno un cilindro (33), de eje \Omega, provisto de
una ranura (34) de recepción y de guía de un elemento filiforme.
Para permitir una modificación de la distancia, entre las fibras
medias de los elementos filiformes y por lo tanto una modificación
de la distancia entre las fibras medias o el plano medio de las
ranuras (34), los cilindros (33) están adaptados en un árbol (35) de
eje \Omega siendo móviles en traslación axial a lo largo de este
árbol y estando unidos a este árbol en rotación axial. El árbol
(35) forma medios de desplazamiento. El dispositivo comprende
entonces medios de modificación de la distancia entre los medios de
guía individual (33) que comprenden una leva (36) que tiene forma
de un cilindro truncado de revolución cuyas bases convergen. La leva
(36) es soportada por un árbol (37) de eje \Omega' al que está
unida, tanto en rotación como en traslación. La leva (36) está
entonces interpuesta entre los cilindros (33) que se mantienen cada
uno en contacto contra una base (38) de la leva (36) mediante un
muelle (39). De este modo, mediante una rotación axial del árbol
(37) y, por lo tanto, de la leva (36), es posible modificar la
distancia entre las fibras medias de las ranuras de guía (34), como
se ve al comparar las figuras 4 y 5 ó 7 y 8.
Los medios de modificación de la anchura de cada
elemento filiforme están formados por cada ranura (34), llamada
entonces de calibrado, que está realizada en una parte al menos de
la periferia del cilindro (33) y posee una anchura variable, como
muestran más particularmente las figuras 7 y 8. Para permitir una
modificación de la parte (40), llamada parte activa, de la ranura
(34) que está en relación con el elemento filiforme, el dispositivo
comprende medios (41) de desplazamiento en rotación del cilindro de
guía (35) según el eje \Omega, para permitir una modificación de
la parte de la ranura de calibrado que forma la parte activa en
relación con el elemento filiforme. De este modo, las paredes
laterales de la ranura someten a más o menos tensión al elemento
filiforme, constituido por un haz de alambres o filamentos, para
ajustar su anchura, ajuste que se realiza con un número de
filamentos constante, sin alteración estructural o degradación del
elemento filiforme o de sus filamentos o alambres
constitutivos.
Durante el empleo del dispositivo para la
realización de una capa fibrosa en la superficie (A), durante un
paso, se procederá al depósito simultáneo de una serie de elementos
filiformes separados dos a dos a nivel de la superficie del soporte
por un espacio intercalar (42), como se ilustra en la figura 9.
Durante un paso siguiente, se procede al depósito simultáneo de una
serie de elementos filiformes, cada uno situado en el espacio
intercalar que separa a los elementos filiformes depositados
durante el paso en la etapa anterior como se ilustra en la figura
10. Los elementos filiformes se depositarán, preferentemente, para
que sean colindantes para asegurar una cobertura total de la
superficie (A). Parece, por lo tanto, que el procedimiento de
depósito de acuerdo con la invención permite controlar, tanto la
orientación de los elementos filiformes y de sus filamentos
constitutivos, como el índice de cobertura de la superficie de
recepción y esto con un número de elementos filiformes y de
filamentos constante. En esta realización, el procedimiento de
acuerdo con la invención comprende:
- \sqbullet
- una etapa de depósito simultáneo de una serie de elementos filiformes separados dos a dos a nivel de la superficie de soporte por un espacio intercalar,
- \sqbullet
- y una etapa de depósito simultáneo de una serie de elementos filiformes, cada uno situado en un espacio intercalar que separa los elementos filiformes depositados durante la etapa anterior.
Para permitir el centrado de cada elemento
filiforme, con respecto a la ranura (34), desplazándose ésta en el
cilindro de guía (35), el dispositivo comprende, cadena arriba de
los medios de guía, medios de posicionamiento de los elementos
filiformes. Los medios de posicionamiento permiten modificar la
distancia entre los elementos filiformes, cadena arriba de los
medios de guía (32) y coordinar esta modificación con el
desplazamiento de los medios de guía (32). En particular, la
variación de distancia (d') entre las fibras medias de dos
elementos filiformes adyacentes se modifica de forma sincronizada
con el desplazamiento de los medios de calibrado. En el ejemplo
ilustrado en las figuras 11A y 11B, el dispositivo (1) es conforme
al del la figura 6 y comprende, además, cadena arriba de los medios
de guía (31), con respecto al sentido de desplazamiento de los
elementos filiformes, un peine (51) que comprende al menos tantos
dientes (52) como elementos filiformes (11_{1}) a (11_{n})
depositados simultáneamente. Los dientes (52) del peine (51) son
paralelos entre sí y están contenidos en un plano (P). Cada diente
(52) forma entonces una barra de guía y de reenvío para un elemento
filiforme, como muestra la figura 11. Para permitir una variación
de la distancia (d'), medida, cadena arriba de los medios de
calibrado, entre las fibras medias de los elementos filiformes,
están previstos medios de desplazamiento del peine (51) en rotación
según un eje \Delta' paralelo al plano (P) y perpendicular al eje
\Delta. De este modo, mediante la rotación del peine (51), es
posible modificar la distancia entre los elementos filiformes
(11_{1}) a (11_{n}). Cada diente (52) de guía y de reenvío de
un elemento filiforme (E_{n}) se posicionará entonces con
respecto a la ranura de calibrado, de modo que el elemento
filiforme llegue centrado, a la entrada de esta última, realizando
el elemento filiforme un cuarto de vuelta entre la salida del peine
(51) y la llegada a los medios de calibrado (34).
Por supuesto, de acuerdo con la invención es
posible realizar de otro modo los medios de posicionamiento de los
elementos filiformes. Podremos remitirnos particularmente a los
siguientes documentos: WO 84/00351, EP 0681 981, FR 1 584 056 o FR
2 579 964, que describen sistemas de peine giratorio o de peine con
dientes no paralelos.
La figura 12 representa un dispositivo de
acuerdo con el de la figura 5 que comprende, además, un peine con
dientes no paralelos (60) posicionado entre los medios de
introducción (30) de los elementos filiformes y los medios de guía
(31). La figura 13 es una vista frontal del peine (60) que juega el
papel de medios de posicionamiento de los elementos filiformes
(E_{1}) a (E_{n}) con respecto a las ranuras de calibrado
(34).
El peine (60) comprende al menos tantos dientes
(61) como elementos filiformes (E_{1}) a (E_{n}) depositados
simultáneamente. Los dientes (61) del peine están contenidos en un
plano (P) paralelo al eje \Omega del cilindro de guía de las
ranuras de calibrado y convergente en una misma dirección. Cada
diente (61) forma una barra de guía y de reenvío para un elemento
filiforme. Para garantizar la eficacia del peine, cada elemento
filiforme posee, cadena arriba del peine, una trayectoria oblicua
con respecto al plano del peine y con respecto a un plano que pasa
por el diente correspondiente, siendo perpendicular al plano del
peine. Para permitir una modificación de la distancia entre las
fibras medias de los elementos filiformes, están previstos medios
de desplazamiento del peine (60) en traslación paralelamente a su
plano y siguiendo una dirección \Delta'' perpendicular al
\Omega del cilindro de guía de las ranuras de calibrado. En la
figura 13, estos medios de desplazamiento (63) comprenden una
cremallera unida al peine en la que se engrana un piñón de un motor
paso a paso. De este modo, haciendo variar la posición del peine,
es posible hacer variar las distancias entre dos elementos
filiformes adyacentes y ajustar esta distancia con respecto al
posicionamiento de las ranuras de calibrado (34). Como se ha
descrito anteriormente, el desplazamiento del peine estará
sincronizado con el desplazamiento de las ranuras de calibrado, de
modo que cada elemento filiforme llegue a la ranura de calibrado de
forma centrada con respecto al fondo de la sección de paso. Cada
diente (61) de guía y de reenvío de un elemento filiforme (E_{n})
estará entonces posicionado con respecto a la ranura de calibrado,
de modo que el elemento filiforme llegue centrado, a la entrada de
esta última, realizando el elemento filiforme un cuarto de vuelta
entre la salida del peine (60) y la llegada a los medios de
calibrado (34).
De acuerdo con otra variante de realización, el
dispositivo descrito anteriormente podrá comprender como medios de
guía, medios de guía que comprenden los medios de modificación de
la anchura de los elementos filiformes y también de su distancia
entre las fibras y se presentan en forma de un cilindro con
múltiples ranuras (70) tal como se ilustra en la figura 14. Dicho
cilindro presenta una serie de ranuras (71) de guía, no paralelas y
de anchura variable. El número de ranuras (70) es al menos igual al
número de elementos filiformes depositados simultáneamente.
En particular, las ranuras tienen trayectorias
convergentes y su anchura varía proporcionalmente a la distancia
que les separa. En este caso, cada elemento filiforme es
introducido y guiado en cada una de las ranuras, antes de ser
aplicado en el soporte. El cilindro (70) con múltiples ranuras se
sitúa cadena arriba de los medios (32) de aplicación de los
elementos filiformes sustituyendo a los medios de guía (31), como
se representa en las figuras 5 y 12 particularmente. Mediante
rotación del cilindro con múltiples ranuras (70) alrededor de un
árbol de arrastre (72), se hace variar de forma continua y
simultáneamente la anchura y la distancia entre las fibras de los
elementos filiformes.
Por supuesto, las ranuras de calibrado presentes
en los medios de calibrado presentados en las figuras 7, 8 y 14,
presentan una sección de paso para el elemento filiforme de fondo
plano como se ha descrito anteriormente para la ranura presentada
en la figura 2. El funcionamiento, en lo que respecta a la
introducción y la salida del elemento filiforme es también el mismo.
Es decir, que cada elemento filiforme llega, preferentemente,
centrado con respecto a la sección de paso a la entrada de los
medios de calibrado, para salir después de haber dado prácticamente
una media vuelta en el soporte de apoyo de forma cilíndrica. La
anchura de la sección de paso a la salida de los medios de
calibrado determina la anchura del elemento filiforme que se
depositará.
En el caso de la constitución de preformas, se
depositan capas de elementos filiformes de anchura variable en una
superficie de tipo soporte o molde o en una capa anterior de
elementos filiformes, que se extiende por ejemplo siguiendo la
línea generatriz longitudinal de la superficie. En general, se
asociarán varias capas de elementos filiformes que se extienden en
direcciones diferentes. La unión de cada una de las capas con la
superficie en la que se deposita puede realizarse de acuerdo con
diferentes técnicas, por ejemplo como se ha descrito en la
solicitud de patente FR 2 853 914 a nombre de la Solicitante.
De acuerdo con la invención, para garantizar la
estabilidad del posicionamiento de los elementos filiformes, estos
últimos están preferentemente, unidos a la superficie del soporte
(1). La adherencia de los elementos filiformes con la superficie en
la que se depositan puede obtenerse, con ayuda de un aglutinante
químico, depositado anteriormente en la superficie o depositada, en
esta última, a medida que se realiza el depósito del elemento
filiforme. En general, en una preforma, el porcentaje en masa de
aglutinante químico con respecto a la masa total de la preforma (es
decir elementos filiformes + aglutinante químico) varía del 0,1 al
25% y ventajosamente del 3 al 10%. La masa de los elementos
filiformes representa por lo tanto del 99,9% al 75% y,
preferentemente, del 97 al 90% de la masa total de la preforma. El
aglutinante, para cumplir su función, puede necesitar una
activación, por ejemplo térmica. Como aglutinante, podrá
utilizarse, un agente adhesivo, un polvo o una resina termoplástica
o termoendurecible.
También puede preverse la fijación de los
extremos de los segmentos de los elementos filiformes (11) mediante
termoadhesión a lo largo de un borde o de los dos rebordes de la
superficie curva, por ejemplo con ayuda de una banda de película
adhesiva colocada sobre dichos rebordes.
Por supuesto, el procedimiento de acuerdo con la
invención puede emplearse únicamente para la realización de una
parte de una capa. En el caso de una preforma de forma ovoide que
presenta partes rectilíneas, por ejemplo, las porciones de la capa
transversal en las partes curvas se realizarán, de acuerdo con el
procedimiento de la invención, mientras que las porciones en las
partes rectilíneas se realizarán con elementos filiformes paralelos
y de anchura constante.
Por supuesto, las diferentes características,
variantes de las realizaciones del procedimiento y del dispositivo
de acuerdo con la invención mencionadas anteriormente, pueden
emplearse unas con otras de acuerdo con diferentes combinaciones
cuando no sean excluyentes entre sí.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
de realización de una preforma que comprende las etapas que
consisten en superponer varias capas fibrosas que se extienden
siguiendo direcciones diferentes y unir las capas superpuestas
entre sí, procedimiento en el que, al menos una de las capas se
realiza como se ha detallado anteriormente.
Dichas preformas presentan generalmente al menos
una capa de elementos filiformes prácticamente paralelos entre sí y
paralelos a la línea generatriz longitudinal de la superficie y al
menos una capa de elementos filiformes no paralelos a la línea
generatriz longitudinal como se ilustra en la figura 1, dichas
preformas pueden, por ejemplo, comprender una primera capa de
elementos filiformes (30_{1}) a (30_{n}) que se extienden
siguiendo espiras de forma general ovoide (en el caso de una
preforma elipsoidal) o círculos (en el caso de una preforma anular)
concéntricos depositados en espiral, llamada capa de alambres a 0º
y una segunda capa de elementos filiformes que se extienden
siguiendo direcciones secantes a los alambres de la primera capa,
por ejemplo siguiendo direcciones radiales o centrífugas y que
presentan una anchura variable como se ha descrito anteriormente,
llamada capa de alambres a 90º y después una nueva capa de elementos
filiformes que se extienden siguiendo espiras o círculos y una
nueva capa de elementos filiformes no paralelos por ejemplo a +60º,
-60º, +45º o -45º y así sucesivamente, hasta obtener el grosor y la
forma buscadas. De acuerdo con un aspecto preferido, la invención se
refiere a dichas preformas de forma adaptada para la realización de
portillas.
Los dos ejemplos a continuación permiten
ilustrar el procedimiento de acuerdo con la invención.
El primer ejemplo se refiere al depósito de un
alambre de carbono de 12 K 800 Tex radialmente en una preforma
anular para portillas, de radio interno 134 mm y de radio externo
215 mm. Dichos alambres de carbono tienen una anchura de
5-6 mm a la salida de la bobina. En este caso, los
segmentos de hilos depositados tienen una anchura que aumenta
regularmente de 2,45 mm a 3,93 mm, cuando se desplaza radialmente,
desde el interior hasta el exterior de la preforma y se depositan
sin recubrimiento ni huecos entre los alambres.
El segundo ejemplo se refiere al depósito de un
alambre de carbono de 12 K 800 Tex radialmente en una preforma para
viga de fuselaje de radio interno 1500 mm y de radio externo 1600
mm. En este caso, los segmentos de hilos depositados tienen una
anchura que aumenta regularmente de 4,13 mm en el radio interno a
4,41 mm en el radio externo, para que no haya recubrimiento ni
huecos entre los alambres.
Si se repiten los dos ejemplos anteriores,
utilizando un alambre de 24 K 1600 Tex, en lugar del alambre de 12
K 800 Tex, entonces todos los valores de anchura de los alambres se
doblan.
Claims (50)
1. Procedimiento de colocación de al menos un
elemento filiforme (11_{1}) en una superficie (S), en el que, al
menos un elemento filiforme (11_{1}) se deposita en la superficie
(S) y se une a al menos una parte de dicha superficie, variando
longitudinalmente la anchura (I) del elemento filiforme (11_{1})
depositado caracterizado porque la anchura del elemento
filiforme se modifica, cadena arriba del depósito, gracias a medios
de ajuste de su anchura.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento filiforme
está seco, antes de su depósito.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los medios de
ajuste utilizados delimitan una abertura de calibrado que posee una
sección de paso, para el elemento filiforme, de anchura variable y
fondo plano.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque el fondo de la
sección de paso está delimitado por un soporte de apoyo, para el
elemento filiforme, de forma cilíndrica.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque se hace variar de
forma continua la abertura de calibrado para hacer variar de forma
regular, mediante aumento o disminución, la anchura del elemento
filiforme.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el elemento
filiforme (11_{1}) está, cadena arriba de los medios de ajuste,
posicionado de forma precisa, con respecto a estos últimos.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento
filiforme (11_{1}) se introduce en los medios de ajuste, de modo
que esté centrado en estos últimos.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utiliza, como
medios de ajuste, una ranura de anchura variable de fondo plano
realizada en un soporte cilíndrico.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque una serie de
elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) se deposita siguiendo
direcciones no paralelas, haciendo variar la anchura de cada uno de
dichos elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}).
10. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9, caracterizado porque la serie de elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}) se deposita siguiendo direcciones
convergentes, haciendo decrecer la anchura (I) de cada uno de dichos
elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) en el sentido de la
convergencia.
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la anchura (I)
de los elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) decrece, de forma
proporcional a la distancia (d) que separa las fibras medias de dos
elementos filiformes consecutivos.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque la superficie
(S), en la que se depositan los elementos filiformes (11_{1} a
11_{n}), se extiende longitudinalmente, siguiendo una línea
generatriz (L) curva, y los elementos filiformes (11_{1} a
11_{n}) se depositan para ser secantes a la línea generatriz
longitudinal (L), formando cada elemento filiforme en su punto de
intersección con esta última un ángulo idéntico no nulo.
13. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 12, caracterizado porque los elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}) forman un ángulo de 90º, +60º,
-60º, +45º o -45º con la línea generatriz (L).
14. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque no existe
ningún espacio o vacío entre dos elementos filiformes consecutivos
depositados en la superficie (S).
15. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque los elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}) depositados se presentan en forma
de segmentos adyacentes en toda su longitud.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
superficie (S), en la que se depositan los elementos filiformes
(11_{1} a 11_{n}), es de forma anular.
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
comprende:
- -
- una etapa de depósito simultáneo de una serie de elementos filiformes separados dos a dos a nivel de la superficie del soporte por un espacio intercalar,
- -
- y una etapa de depósito simultáneo de una serie de elementos filiformes, cada uno colocado en un espacio intercalar que separa los elementos filiformes depositados durante la etapa anterior.
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los
elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) son de una materia
seleccionada entre carbono, cerámicas, vidrios o aramidas.
19. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los
elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) son alambres
continuos.
20. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los
elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) son alambres continuos
constituidos por un conjunto de 3.000 a 24.000 filamentos.
21. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unión a
la superficie (S) del o de los elementos filiformes (11_{1} a
11_{n}) se realiza mediante un aglutinante químico.
22. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 21, que comprende las etapas que consisten en
superponer varias capas fibrosas de elementos filiformes (11_{1}
a 11_{n}, 30 a 30_{n}) que se extienden siguiendo direcciones
diferentes y en unir las capas superpuestas entre sí, para realizar
una preforma.
23. Preforma que comprende una superposición de
varias capas fibrosas que se extienden siguiendo direcciones
diferentes y unidas entre sí, en la que, la masa de los elementos
filiformes representa del 99,9% al 75% y, preferentemente, del 97
al 90% de la masa total de la preforma, caracterizada porque
al menos una de las capas fibrosas comprende al menos un elemento
filiforme cuya anchura varía longitudinalmente.
24. Preforma de acuerdo con la reivindicación
23, caracterizada porque al menos una de las capas comprende
una serie de elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) que se
extienden siguiendo direcciones no paralelas, variando
longitudinalmente la anchura de cada uno de dichos elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}).
25. Preforma de acuerdo con la reivindicación
24, caracterizada porque dichos elementos filiformes
(11_{1} a 11_{n}) se extienden siguiendo direcciones
convergentes y porque su anchura disminuye, en el sentido de la
convergencia.
26. Preforma de acuerdo con la reivindicación
25, caracterizada porque la anchura de los elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}) decrece, de forma proporcional a
la distancia que separa las fibras medias de dos elementos
filiformes consecutivos.
27. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 26, caracterizada porque la
superficie, en la que se depositan los elementos filiformes
(11_{1} a 11_{n}), se extiende longitudinalmente, siguiendo una
línea generatriz (L) curva, y los elementos filiformes (11_{1} a
11_{n}) se depositan para que sean secantes a la línea generatriz
longitudinal (L), formando cada elemento filiforme en su punto de
intersección con esta última un ángulo idéntico no nulo.
28. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 27, caracterizada porque los elementos
filiformes (11 I a 11 n) se extienden siguiendo un ángulo de 90º,
+60º, -60º, +45º o -45º con la línea generatriz (L).
29. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 28, caracterizada porque no existe
ningún espacio o vacío entre dos elementos filiformes consecutivos
depositados en la superficie.
30. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 29, caracterizada porque los elementos
filiformes (11_{1} a 11_{n}) se depositan en forma de segmentos
adyacentes en toda su longitud.
31. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 30, caracterizada porque la superficie
(S) en la que se depositan los elementos filiformes tiene forma
anular y los elementos filiformes (11_{1} a 11_{n}) se depositan
de forma prácticamente radial.
32. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 31, caracterizada porque los elementos
filiformes que la constituyen son de una materia seleccionada entre
carbono, cerámica, vidrio o aramidas.
33. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 32, caracterizada porque los elementos
filiformes que la constituyen son alambres continuos.
34. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 33, caracterizada porque los elementos
filiformes que la constituyen son alambres continuos constituidos
por un conjunto de 3.000 a 24.000 filamentos.
35. Preforma de acuerdo con una de las
reivindicaciones 23 a 34, caracterizada porque las
diferentes capas se unen entre sí mediante un aglutinante
químico.
36. Dispositivo de colocación de uno o una
serie de elementos filiformes (111 a 11_{n}), en una superficie
(A, S), que comprende medios de manipulación y de avance (30) de
cada elemento filiforme, en medios de ajuste (20, 26, 34), antes
del depósito, de la anchura de cada elemento filiforme, en su
dirección longitudinal y medios de depósito (32) de cada elemento
filiforme, siguiendo la dirección deseada.
\newpage
37. Dispositivo de colocación de acuerdo con la
reivindicación 36, caracterizado porque los medios de ajuste
delimitan una abertura de calibrado que posee una sección de paso,
para el elemento filiforme, de anchura variable.
38. Dispositivo de colocación de acuerdo con la
reivindicación 37, caracterizado porque la abertura de
calibrado tiene forma rectangular o en "U", de fondo
plano.
39. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 37 ó 39, caracterizado porque el fondo de
la sección de paso está delimitado por un soporte de apoyo (23, 27,
33), para el elemento filiforme, de forma cilíndrica.
40. Dispositivo de colocación de acuerdo con la
reivindicación 37, 38 6 39 caracterizado porque comprende
medios para hacer variar de forma continua la anchura de la
abertura de calibrado, para hacer variar de forma regular, mediante
aumento o disminución, la anchura del elemento filiforme.
41. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 40, caracterizado porque los medios de
modificación de la anchura del elemento filiforme están integrados
en medios de guía individual del elemento filiforme.
42. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 41, caracterizado porque los medios de
ajuste de la anchura de cada elemento filiforme comprenden una
ranura de anchura variable, de fondo plano, realizada en un soporte
cilíndrico.
43. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 42, caracterizado porque comprende
medios de modificación de la distancia entre las fibras medias de
al menos dos elementos filiformes adyacentes, para permitir una
modificación de la distancia (d), medida a nivel de la superficie
del soporte (1, A), entre las fibras medias (f) de los dos
elementos filiformes (11_{1}, 11_{n}).
44. Dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 43, caracterizado porque comprende medios de
guía individual (31) de cada elemento filiforme (11_{1} a
11_{n}), y porque los medios de modificación de la distancia entre
las fibras medias de dos elementos filiformes adyacentes son medios
de modificación de la distancia entre los medios de guía individual
de cada elemento filiforme.
45. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 44, caracterizado porque los medios de
ajuste de la anchura de cada elemento filiforme comprenden:
- \bullet
- un cilindro (33) de guía de eje \Omega que presenta una ranura de calibrado (34) que está realizada en al menos una parte de la periferia del cilindro (33) y posee una anchura variable y del que solamente una parte, llamada parte activa (40), está en relación con el elemento filiforme, a la salida del elemento filiforme de los medios de modificación de su anchura,
- \bullet
- y medios de desplazamiento (41) en rotación del cilindro de guía siguiendo el eje Q, para permitir una modificación de la parte de la ranura de calibrado que forma la parte activa en relación con el elemento filiforme.
46. Dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 45, caracterizado porque comprende medios de
modificación de la distancia entre las partes activas de los
cilindros de guía.
47. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 46, caracterizado porque comprende
medios de depósito de una capa de elementos filiformes, en una
superficie, siguiendo direcciones convergentes y medios de ajuste,
para obtener antes del depósito, dichos elementos filiformes con
una anchura decreciente en el sentido de la convergencia.
48. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 36 a 47, caracterizado porque comprende
cadena arriba de los medios de ajuste, medios de posicionamiento de
cada elemento filiforme con respecto a los medios que aseguran el
ajuste de su anchura.
49. Dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 48, caracterizado porque los medios de
posicionamiento son medios de centrado de cada elemento filiforme
en sus medios de calibrado.
50. Dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 48 ó 49, caracterizado porque los medios de
posicionamiento son un peine giratorio (51) o un peine con dientes
no paralelos (60), en particular convergentes.
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