ES2553778T3 - Sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo para producir un fuselaje de avión - Google Patents

Sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo para producir un fuselaje de avión Download PDF

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ES2553778T3 ES13161890.2T ES13161890T ES2553778T3 ES 2553778 T3 ES2553778 T3 ES 2553778T3 ES 13161890 T ES13161890 T ES 13161890T ES 2553778 T3 ES2553778 T3 ES 2553778T3
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Ettore Mostarda
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Abstract

Un dispositivo para la producción de un fuselaje de avión que comprende un mandril de laminación (4) definido por una superficie externa (5) que define un sólido de rotación con respecto a un eje de simetría (7); dicho mandril de laminación (4) está adaptado para recibir y soportar una banda de material sintético impregnada que está depositado y enrollado sobre la superficie externa (5), formando una pluralidad de capas superpuestas que están sometidas a un proceso de polimerización a alta temperatura bajo vacío para formar una sección estructural del avión; el mandril de laminación (4) comprende una pluralidad de sectores (12) soportados por una estructura de soporte que es alargada a lo largo de dicho eje (7), separados angularmente alrededor del eje (7) y móviles a lo largo de unas guías (17) soportadas por la estructura de soporte (10) bajo el empuje de un accionador (60) entre: - una posición de laminación expandida en la que los sectores (12) tienen mayores bordes rectilíneos (13) paralelos al eje (7) y dispuestos lado a lado y las superficies externas de los sectores (12) opuestos al eje (7) definen juntas dicha superficie externa (5); y - una posición de desmontaje contraída en la que al menos parte de dichos sectores (12) se aproxima al eje (7) alejándose de la traza de la superficie (5) para reducir las dimensiones radiales del mandril y permitir la extracción del propio mandril (4) de la sección estructural del avión; cada guía (17) comprende una parte fija (17g) soportada por dicha estructura de soporte (10) y una parte móvil (18) que se desliza a lo largo de/con respecto a la parte fija (17g) a lo largo de una dirección rectilínea H, caracterizado por comprender un dispositivo de posicionamiento (P) dispuesto entre una porción de cada parte móvil (18) enfrentada al respectivo sector (12) y una estructura de refuerzo (21) de un sector (12); permitiendo dicho dispositivo de posicionamiento (P) el ajuste de la posición del sector (12) con respecto a la guía a lo largo de dos direcciones (x, y) que se encuentran en un plano RP perpendicular al eje H de la propia guía (17); comprendiendo dicho dispositivo de posicionamiento un cuerpo central (45) dispuesto en un asiento (42) obtenido en dicha parte móvil (18) y provisto de una porción (51) que se acopla (52) con la estructura de soporte (21) de dicho sector (12); siendo la posición de dicho cuerpo central (45) dentro de dicho asiento (42) ajustable mediante el posicionamiento dentro de dicho asiento (42) de una pluralidad de cuerpos de captura (53) que se topan sobre las paredes laterales (47) de dicho cuerpo central (45) para desplazarlo.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo para producir un fuselaje de avion
La presente invencion se refiere a un sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo para producir un fuselaje de avion.
La solicitud de patente PCT WO 2007/148301 describe un dispositivo para producir un fuselaje de avion en el que un mandril de laminacion esta delimitado por una superficie externa que define un solido de rotacion (en particular un cilindro) con respecto a un eje de simetna. El mandril de laminacion esta adaptado para recibir y soportar una banda de material sintetico impregnado que se enrolla y se deposita sobre la superficie externa del mandril en una fase de laminacion, formando una pluralidad de capas superpuestas. Dichas capas superpuestas se someten a un proceso de polimerizacion posterior bajo vado en una autoclave a alta temperatura para formar una seccion estructural del avion (tfpicamente una porcion tubular del fuselaje).
El mandril de laminacion comprende una pluralidad de sectores separados angularmente alrededor del eje y soportados por grnas que se extienden radialmente desde una estructura de soporte de rejilla. Los sectores son moviles entre: una posicion de laminacion expandida, en la que los sectores tienen mayores bordes rectilmeos paralelos al eje dispuesto lado a lado y las superficies externas de los sectores opuestos del eje que definen la superficie externa; y una posicion de desmontaje contraida. en la que los sectores se aproximan al eje que se mueve lejos de la traza de la superficie para permitir la extraccion del mandril de laminacion de la seccion estructural del avion al final del proceso de polimerizacion bajo vacm.
En los sistemas de tipo conocido. cada sector esta provisto de una estructura de soporte que esta conectada ngidamente a una pluralidad de correderas moviles que se mueven a lo largo de las porciones fijas respectivas de las grnas soportadas por la estructura de soporte.
Dichos sistemas no permiten ningun posicionamiento relativo del sector con respecto a las grnas; dicha operacion sena extremadamente util para el proposito de recuperar cualquier error de tolerancias dimensionales/posicionamiento del sector y/o de las grnas.
Por lo tanto. se siente la necesidad de producir un sistema de posicionamiento de sectores que resuelva el problema tecnico destacado anteriormente.
El objeto anterior se consigue por la presente invencion. que se refiere a un dispositivo para la produccion de un fuselaje de avion que comprende un mandril de laminacion definido por una superficie externa que define un solido de rotacion con respecto a un eje de simetna; dicho mandril de laminacion esta adaptado para recibir y soportar una banda de material sintetico impregnado que se deposita y se enrolla sobre la superficie externa. formando una pluralidad de capas superpuestas que estan sometidas a un proceso de polimerizacion a alta temperatura bajo vacm para formar una seccion estructural del avion; el mandril de laminacion comprende una pluralidad de sectores soportados por una estructura de soporte que es alargada a lo largo de dicho eje. separados angularmente alrededor del eje y moviles a lo largo de grnas soportadas por la estructura de soporte bajo el empuje de un accionador entre: - una posicion de laminacion expandida en la cual los sectores tienen mayores bordes rectilmeos paralelos al eje y dispuestos lado a lado y las superficies externas de los sectores opuestas al eje definen juntos dicha superficie externa; y - una posicion de desmontaje contrafda en la que al menos parte de dichos sectores se aproximan al eje. alejandose de la traza de la superficie para reducir las dimensiones radiales del mandril y permitir la extraccion del propio mandril de la seccion estructural del avion; cada grna comprende una parte fija soportada por dicha estructura de soporte y una parte movil que se desliza a lo largo de/con respecto a la parte fija a lo largo de una direccion rectilmea H. caracterizado por que comprende un dispositivo de posicionamiento (P) dispuesto entre una porcion de cada parte movil que se enfrenta al respectivo sector y una estructura de refuerzo de un sector; permitiendo dicho dispositivo de posicionamiento (P) el ajuste de la posicion del sector con respecto a la grna a lo largo de dos direcciones (x. y) que se encuentran en un plano RP perpendicular al eje H de la propia grna; dicho dispositivo de posicionamiento comprende un cuerpo central dispuesto en un asiento obtenido en dicha parte movil y provisto de una porcion que se acopla con la estructura de soporte de dicho sector; la posicion de dicho cuerpo central dentro del asiento es ajustable mediante el posicionamiento dentro de dicho asiento de una pluralidad de cuerpos de captura que topan sobre las paredes laterales de dicho cuerpo central para desplazarlo.
La invencion se ilustrara ahora con referencia a las figuras adjuntas. que muestran un ejemplo de realizacion preferida. en los que:
- La figura 1 ilustra - en una vista en perspectiva - un dispositivo para producir un fuselaje de avion que utiliza un sistema de accionamiento segun la invencion;
- La figura 2 ilustra - en una vista en perspectiva - la estructura interna del dispositivo ilustrado en la figura 1;
- La figura 3 ilustra en vista lateral y en una escala ampliada una seccion transversal del dispositivo ilustrado en las figuras 1 y 2;
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- La figura 4 ilustra, en una vista en perspectiva, el dispositivo de posicionamiento de acuerdo con la presente invencion;
- La figura 5 ilustra en seccion longitudinal, el dispositivo de posicionamiento operativo de la figura 4; y
- La figura 6 ilustra, en una vista desde arriba, el dispositivo de posicionamiento de acuerdo con la presente invencion.
En las figuras 4, 5 y 6 el numero de referencia 1, en su conjunto, indica un sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo 2 (figura 1) para la produccion de un fuselaje de avion.
En particular, el dispositivo 2 (figura 1) comprende un mandril de laminacion 4 delimitado por una superficie externa 5 que define un solido de rotacion con respecto a un eje de simetna 7. El mandril de laminacion 4 esta adaptado para recibir y soportar una banda de material sintetico impregnada que se deposita y se enrolla sobre la superficie externa 5, formando una pluralidad de capas superpuestas que cubren completa y uniformemente la superficie 5. La banda de material sintetico (por ejemplo de fibra de carbono) se deposita mediante un cabezal de laminacion (de tipo conocido - no ilustrado) sobre el mandril de laminacion 4.
Por ejemplo, la banda puede depositarse provocando la rotacion del mandril 4 alrededor del eje 7 y la traslacion de una manera coordinada del cabezal de laminacion (no ilustrado) a lo largo del eje 7. Por ejemplo, la solicitud de patente US2005/0039843 ilustra un cabezal de laminacion. Al final de la laminacion de la banda, la banda de material compuesto impregnada se somete a un proceso de polimerizacion bajo un vacfo para producir una seccion tubular estructural del avion. Dicho proceso se realiza colocando el mandril de laminacion 4 en una autoclave (no ilustrada) y ejecutando un ciclo de calentamiento termico de tipo conocido.
En el ejemplo mostrado, la superficie exterior 5 es cilmdrica y el mandril de laminacion 4 se utiliza para formar una parte tubular cilmdrica del fuselaje de un avion.
El mandril de laminacion 4 comprende una pluralidad de sectores 12 separados angularmente alrededor del eje 7 y soportados por una estructura de soporte 10 (figura 2) que se extiende linealmente a lo largo del eje 7.
Los sectores 12 son moviles entre:
- una posicion de laminacion expandida (figura 1 y 3) en la que los sectores 12 tienen mayores bordes rectilmeos 13 paralelo al eje 7 dispuestos lado a lado y las superficies externas de los sectores 12 opuestos del eje 7 son contiguas y definen - en su conjunto - la superficie cilmdrica 5; y
- una posicion de desmontaje contraida (no ilustrada) en la que los sectores 12 se aproximan al eje 7, alejandose de la traza de la superficie 5 para reducir las dimensiones radiales del mandril 4 y permitir la extraccion del mandril 4 de la seccion estructural del avion al final del proceso.
La (figura 2) estructura de soporte 10 se produce por medio de tecnicas conocidas adaptadas para evitar su deflexion a lo largo del eje 7.
La estructura de soporte 10 se extiende entre una primera y una segunda porciones de extremo anular 16a, 16b (figura 1) cada una de las cuales esta provista de una respectiva porcion de la forma troncoconica 17a, 17b que se extiende axialmente.
Las porciones de extremo troncoconicas 17a, 17b estan hechas de material metalico y cada una delimita una abertura central 18 coaxial con el eje 7.
La solicitud de patente WO 2007/148301 proporciona un ejemplo de realizacion y de uso de una estructura de soporte 10 del tipo mencionado anteriormente y de porciones de extremo 17a, 17b.
Cada sector 12 comprende una pared metalica curvada 20 (figura 3), que en seccion transversal tiene el perfil de un arco de un cfrculo con abertura de malla de 60° y el centro en el eje 7 y una estructura de refuerzo 21 formada de una pluralidad de nervios 21 separados axialmente entre sf y orientados hacia el interior del mandril 4 para evitar desviaciones/deformaciones de la pared 20, asegurando que la superficie 5 permanece perfectamente cilmdrica y coaxial con el eje 7.
Los bordes adyacentes 13 de dos sectores 12 contiguos estan adaptados para colocarse uno encima del otro en una zona de solapamiento periferica 13s (figura 3).
Entre la estructura de refuerzo 21 de cada sector 12 y la estructura de soporte 10, se proporcionan un par de grnas rectilmeas 17 (de tipo conocido y por lo tanto no ilustradas adicionalmente), adaptadas para soportar el sector 12 y permitir un movimiento de traslacion lineal, en una direccion radial con respecto al eje 7 y en direcciones opuestas, de cada pared curvada 20 entre las posiciones de laminacion expandida y contrafda.
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En particular, cada sector 12 esta soportado por dos pares de gmas rectilmeas 17 (vease la figura 2) dispuestas en las porciones de extremo anulares 16a, 16b de la estructura de soporte 10.
Las gmas 17 - de tipo conocido - no se detallan mas y comprenden cada una un parte fija 17g soportada por la estructura de soporte y una parte movil 18 (corredera - ver las figuras 3 y 4) que se extiende a lo largo de/con respecto a la parte fija 17g en una direccion rectilmea H.
De acuerdo con la presente invencion, entre una porcion de extremo de cada parte movil 18 orientada hacia la estructura de refuerzo 21 del sector 12, se proporciona un dispositivo de posicionamiento P, que permite el ajuste de la posicion del sector 12 con respecto a la gma en un plano RP (indicado en la figura 3) perpendicular al eje H de la grna 17.
En mas detalle (figura 4), la corredera 18 comprende un cuerpo metalico 45 de forma paralelepipedica proporcionado en el lado orientado hacia el sector 12, con una brida 40 en forma en forma de un marco cuadrado plano que delimita una abertura interior 41 cuadrada que se comunica con un asiento 42 dispuesto en la corredera 18.
El asiento 42 tiene una forma paralelepipedica y esta delimitado por cuatro paredes laterales 43 rectangulares planas y por un fondo de la pared 44 (figura 5) tambien plano y rectangular.
El asiento 42 aloja un cuerpo metalico 45 en forma de un tronco de piramide delimitado por una pared de base mas larga 46 que se apoya sobre la pared inferior 44, cuatro paredes perifericas 47 en forma en forma de un trapecio isosceles, cada una frente a una respectiva pared lateral 43 y una pared de base 48 mas corta. El cuerpo metalico 45 tiene un pasador metalico cilmdrico 50 que se extiende desde la pared de base 48 mas corta hacia la estructura de soporte 21 a lo largo de un eje 51 perpendicular a las paredes 46 y 48. El eje 51 es perpendicular al plano RP.
El pasador 50 esta adaptado para su insercion en un orificio 52 (figura 3) previsto en la estructura de soporte 21 del sector 12.
La posicion del cuerpo 45 dentro del asiento 42 se puede ajustar por medio de cuatro cuerpos de captura 53 alojados dentro del asiento 42; en particular, cada cuerpo de captura 53 esta formado en la forma de una cuna con seccion de trapecio rectangular y tiene una pared plana 54 inclinada con respecto al eje 51 y que se apoya en una respectiva pared periferica 47 del cuerpo metalico 45. La posicion a lo largo del eje 51 de cada cuerpo de captura 53 se puede ajustar por medio de un tornillo 55 que tiene un vastago roscado atornillado dentro de un asiento cilmdrico previsto en el cuerpo de captura 53 y una cabeza que topa en la pared inferior 44 en el lado opuesto del que define el asiento 42.
Las cabezas de los tornillos 55 (provistas de un asiento hexagonal) son accesibles por medio de una ventana 54 obtenida en una pared de la corredera 18.
Un operador (no ilustrado) 55 puede ajustar la posicion de cada cuerpo de captura 53 dentro del asiento 42 y a lo largo del eje 51 por medio de los tornillos; de esta manera, gracias al acoplamiento entre las paredes 54 y 47, se obtiene el movimiento del pasador 50 en dos direcciones x e y (figura 4) que pasan a traves del plano RP perpendicular al eje 51 y paralelo al plano de la brida 40. De esta manera, por medio de pares de dispositivos de posicionamiento P (o todos los cuatro dispositivos de posicionamiento) es posible ajustar la posicion del sector 12 con respecto a las cuatro gmas 17 que lo soportan. Una vez que se ha alcanzado una posicion optima, la estructura de soporte 12 esta fijada de forma segura a la corredera 18 por medio de pernos 55 (figura 6) soportados por la brida 40.
El movimiento de cada sector se obtiene mediante un accionador 60 (figura 3) situado entre el par de gmas 17 y provisto de un motor electrico 61 (figura 3, mostrado esquematicamente) configurado para producir el movimiento de traslacion mencionado.
Por ejemplo, el accionador 60 es del tipo de tornillo - tuerca de tornillo y comprende una tuerca de tornillo 62 soportada por la estructura de soporte 10 y se hace girar por el motor 61 (por motivos de simplicidad de la ilustracion, en la figura 3 la transmision no se ilustra) y un elemento rectilmeo roscado 63 junto con la tuerca de tornillo 62 y que tiene un extremo articulado a la estructura de refuerzo 21 de un sector 12. El elemento rectilmeo roscado 63 se extiende en una direccion radial a lo largo de un eje 64 que es paralelo a los ejes H.
Alternativamente, la tuerca de tornillo 62 podna colocarse en la estructura de refuerzo 21 de un sector 12 y el elemento roscado 63 podna soportarse en la estructura de soporte 10.
El arbol 60 tiene una primera porcion de extremo desde la cual se extiende una placa rectangular 66, que a su vez esta articulada a un soporte triangular 67 que se extiende radialmente desde la estructura de refuerzo 21 hacia el eje 7.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo para la produccion de un fuselaje de avion que comprende un mandril de laminacion (4) definido por una superficie externa (5) que define un solido de rotacion con respecto a un eje de simetna (7); dicho mandril de laminacion (4) esta adaptado para recibir y soportar una banda de material sintetico impregnada que esta depositado y enrollado sobre la superficie externa (5), formando una pluralidad de capas superpuestas que estan sometidas a un proceso de polimerizacion a alta temperatura bajo vado para formar una seccion estructural del avion;
    el mandril de laminacion (4) comprende una pluralidad de sectores (12) soportados por una estructura de soporte que es alargada a lo largo de dicho eje (7), separados angularmente alrededor del eje (7) y moviles a lo largo de unas grnas (17) soportadas por la estructura de soporte (10) bajo el empuje de un accionador (60) entre:
    - una posicion de laminacion expandida en la que los sectores (12) tienen mayores bordes rectilmeos (13) paralelos al eje (7) y dispuestos lado a lado y las superficies externas de los sectores (12) opuestos al eje (7) definen juntas dicha superficie externa (5); y
    - una posicion de desmontaje contrafda en la que al menos parte de dichos sectores (12) se aproxima al eje (7) alejandose de la traza de la superficie (5) para reducir las dimensiones radiales del mandril y permitir la extraccion del propio mandril (4) de la seccion estructural del avion;
    cada grna (17) comprende una parte fija (17g) soportada por dicha estructura de soporte (10) y una parte movil (18) que se desliza a lo largo de/con respecto a la parte fija (17g) a lo largo de una direccion rectilmea H, caracterizado por comprender un dispositivo de posicionamiento (P) dispuesto entre una porcion de cada parte movil (18) enfrentada al respectivo sector (12) y una estructura de refuerzo (21) de un sector (12); permitiendo dicho dispositivo de posicionamiento (P) el ajuste de la posicion del sector (12) con respecto a la grna a lo largo de dos direcciones (x, y) que se encuentran en un plano RP perpendicular al eje H de la propia grna (17); comprendiendo dicho dispositivo de posicionamiento un cuerpo central (45) dispuesto en un asiento (42) obtenido en dicha parte movil (18) y provisto de una porcion (51) que se acopla (52) con la estructura de soporte (21) de dicho sector (12); siendo la posicion de dicho cuerpo central (45) dentro de dicho asiento (42) ajustable mediante el posicionamiento dentro de dicho asiento (42) de una pluralidad de cuerpos de captura (53) que se topan sobre las paredes laterales (47) de dicho cuerpo central (45) para desplazarlo.
  2. 2. El dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que cada sector (12) esta soportado por dos pares de grnas rectilmeas (17) dispuestas en las porciones de extremo (16a, 16b) de la estructura de soporte.
  3. 3. El dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que dicho cuerpo central (45) tiene la forma de un tronco de piramide con base cuadrada y dichos cuerpos de captura (53) tienen forma de cuna.
  4. 4. El dispositivo segun la reivindicacion 1 o 3, en el que cada cuerpo de captura (53) puede estar situado dentro de dicho asiento (42) actuando sobre un elemento roscado (55) respectivo que se extiende al menos parcialmente en una cavidad obtenida en el propio cuerpo de captura.
  5. 5. El dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que dicho actuador es del tipo de tornillo - tuerca (62).
  6. 6. El dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que cada sector (12) comprende una pared curvada (20) que tiene una seccion transversal con el perfil de un arco de un drculo y una estructura de refuerzo (21) orientada hacia dentro del mandril (4) y adaptada para prevenir deflexiones/deformaciones de la pared (20).
ES13161890.2T 2012-03-30 2013-03-29 Sistema de posicionamiento de sectores de un dispositivo para producir un fuselaje de avión Active ES2553778T3 (es)

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