BR102013032761A2 - Suportes de cilindros - Google Patents

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Helmut Meyer
Andreas Boehm
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Abstract

SUPORTES DE CILINDROS. A presente invenção refere-se a um suporte de cilindros, que compreende pelo menos dois cilindros montados em uma carcaça, entre os quais pode ser formada uma fenda de cilindro, sendo que os cilindros estão montados no lado terminal de modo rotativo em mancais e pelo menos um dos cilindros está realizado como cilindro de avanço e apresenta um sistema de regulação, por meio do qual os mancais do cilindro de avanço são deslocáveis, sob modificação da fenda de cilindro, sendo que o sistema de regulação apresenta uma cremalheira, bem como um pinhão (11), que está em engrenamento com a cremalheira e pode ser acionado rotativamente através de um motor, sendo que a distância entre o pinhão e a cremalheira pode ser modificada, sob modificação da profundidade de engrenamento entre os mesmos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SUPORTES DE CILINDROS".
A presente invenção refere-se a suportes de cilindros, que compreende pelo menos dois cilindros contidos em uma carcaça, entre os quais 5 pode ser formada uma fenda de cilindro, sendo que os cilindros estão montados no lado terminal em mancais e pelo menos um dos cilindros está realizado como cilindro de avanço e apresenta um sistema de regulação, por meio do qual os mancais do cilindro de avanço podem ser deslocados sob modificação da fenda de cilindro.
Esses suportes de cilindros são usados, por exemplo, na produ
ção de filmes e placas de plástico. Um exemplo de aplicação típico são máquinas para alisar, nas quais a fusão formada em um processo de extrusão, depois de sair de uma ferramenta de fenda larga é conduzida através de uma fenda de alisamento regulável entre dois cilindros. Nesse caso, a fusão 15 é esfriada e moldada de tal modo que se forma uma superfície de filme com espessura uniforme, bem como com uma aparência homogênea sobre toda a superfície do filme. Esses chamados filmes de máquina de alisar são produzidos, por exemplo, de poliestireno, polipropileno ou poliéster encontram ampla aplicação, entre outros, no transporte e proteção de alimentos, bem 20 como na indústria automobilística.
Uma máquina de alisar compreende, em geral, pelo menos dois cilindros, dos quais um cilindro está realizado de modo estacionário e pelo menos um outro cilindro, como cilindro de avanço. Esse cilindro de avanço é deslocável através de um sistema de regulação, de modo que podem ser 25 realizados ajustes de fenda de alisamento diferentes, entre o cilindro estacionário e o deslocável. Dessa maneira, podem ser produzidos filmes com espessura diferente.
Máquinas de alisar conhecidas estão equipadas, nesse caso, normalmente, com um sistema de regulação hidráulico, que apresenta diversas desvantagens. Assim, o liquido hidráulico, que é usado nesse caso, em geral óleo, em casos de fugas, leva a contaminações das superfícies de filmes e torna os mesmos imprestáveis. Também o uso do líquido hidráulico a ser regulamente trocado é comparativamente caro e a necessidade de espaço do dispositivo correspondente é relativamente grande. Finalmente, os sistemas hidráulicos frequentemente não podem ser controlados com a precisão suficientemente, de modo que para determinação da fenda de alisar 5 ajustada e, opcionalmente o reajuste da mesma, precisam ser usados dispositivos de medição adicionais complexos.
Do documento US 4 434 713 é conhecida com a calandra com diversos cilindros, nos quais a pressão de compressão do cilindro superior sobre os ouros cilindros, que se encontram abaixo, pode ser 10 causada com um meio de regulação de um sistema de pinhão-cremalheira. O ajuste da fenda dá-se partindo do último cilindro inferior através de cilindros hidráulicos em contato com o mesmo.
O documento US 2 861 504 A, bem como US 1 989 038 A, descrevem calandras com um dispositivo de regulação para os cilindros por 15 meio de um sistema de fuso-porca de fuso. Esses sistemas com um fuso e uma porca de fuso que se desloca sobre o mesmo, apresentam, no entanto, para garantia da regulação, uma folga inevitavelmente alta nas duas direções de regulação, que torna esses tipos de construção inapropriadas para um ajuste de fenda exato, por exemplo, em uma máquina de alisar. 20 É tarefa da presente invenção é pôr à disposição um suporte de
cilindros, pelo qual as desvantagens descritas do estado da técnica são superadas e que possibilita uma regulação altamente precisa, livre de folga, da fenda de cilindro.
Essa tarefa é solucionada por um suporte de cilindros com as características da reivindicação de patente 1.
Configurações e aprimoramentos vantajosos da invenção são objeto das reivindicações secundárias.
A invenção prevê que o sistema de regulação, que serve para ajuste da fenda de cilindro, apresenta uma cremalheira, bem como um pinhão, que está em engrenamento com a cremalheira e pode ser acionado rotativamente através de um motor, sendo que a distância entre o pinhão e a cremalheira pode ser modificada, sob alteração da profundidade de engrenamento entre os mesmos.
Em outras palavras, a ideia básica da presente invenção consiste em substituir o sistema hidráulico usado até agora para avanço de cilindro por um sistema eletromecânico. Esses sistemas, em sua modalidade prevista de 5 acordo com a invenção, com cremalheira e pinhão, são superiores aos sistemas hidráulicos convencionais no que se refere a um posicionamento exato e representa uma alternativa econômica em relação aos mesmos.
No detalhe, está previsto que uma cremalheira atue em um mancai do cilindro de avanço e coopere com um pinhão, que pode ser acio
nado por um motor, de tal modo que o movimento de rotação do motor e do pinhão é convertido em um movimento linear da cremalheira e, com isso, do mancai do cilindro de avanço. Dependendo da direção de rotação do motor, o cilindro de avanço pode, desse modo, ser movido em direção a um cilindro estacionário ou afastado do mesmo, sob modificação da fenda de 15 cilindro. O engrenamento de cremalheira e pinhão está realizado, nesse caso, de tal modo que é possível um ajuste muito exato do curso de regulação. Com isso, podem ser realizados cursos de regulação mínimos, no âmbito de μιτι.
Devido à possibilidade de modificação da distância entre o pinhão e a cremalheira, prevista de acordo com a invenção, a profundidade de engrenamento entre essas duas partes do dispositivo de regulação que estão em engate, pode ser ajustada e modificada. Normalmente, a profundidade de engrenamento entre um pinhão e uma cremalheira correspondente ao mesmo é definida para uma medida predeterminada, que, devido à folga dos flancos dos dentes então predominante, garante o espaçamento dos dentes de pinhão na engrenagem da cremalheira, quando o pinhão é girado por meio do motor associado. Mas, por exemplo, depois de atingida a posição desejada, a profundidade do engate dos dentes é aumentada, reduzindo, de modo correspondente, a distância entre o pinhão e a cremalheira, então também a folga dos flancos dos dentes existente é reduzida e, no caso ideal, praticamente eliminada completamente.
A invenção faz uso desse efeito descrito acima para garantir um ajuste fácil por meio do sistema de cremalheira-pinhão em si vantajoso, e eliminar a folga dentro do dispositivo de ajuste. Desse modo, a folga já foi ajustada em testes para baixo de 1/100 mm.
Quando se tona necessária uma nova modificação da fenda de 5 cilindro, pode estar previsto, primeiramente aumentar novamente para um nível usual a profundidade de engrenamento e a folga dos flancos dos dentes associado pro ampliação da distância entre pinhão e cremalheira, e, subsequentemente, por rotação do pinhão, percorrer o curso de regulação desejado, até que o processo da eliminação de folga comece novamente.
Mas, como um ajuste só raramente é necessário,, por meio do
dispositivo de ajuste também pode ser realizado um ajuste permanente, uma vez que mesmo com a folga eliminada, ainda é possível um ajuste.
Em uma configuração alternativa da invenção, está previsto montar o pinhão e o motor na carcaça, sob intercalação de uma placa dis15 tanciadora trocável, de tal modo que a espessura da placa distanciadora define a distância entre pinhão e cremalheira. Por seleção de uma espessura apropriada da placa distanciadora ou um acabamento correspondente nessa placa, por exemplo, remoção de material mecânica, a folga dentro dos dispositivos de ajuste pode ser eliminada na medida desejada.
De acordo com uma proposta da invenção, a distância entre o
pinhão e a cremalheira pode ser modificada através de uma engrenagem de excêntrico que atua no pinhão e que, a uma manobra correspondente, por exemplo, através de uma manivela manual ou um acionamento controlável, provoca a modificação desejada da distância do pinhão em relação à cremalheira.
Além disso, pode estar previsto que a distância entre o pinhão
11 e a cremalheira 10 esteja fixado de modo desprendível, para garantir estados de ajuste estáveis. Desse modo, também pode ser produzida uma tensão prévia do pinhão em relação à cremalheira, para eliminar completa30 mente a folga entre os mesmos. Eles também podem estar dotados de revestimentos apropriados, por exemplo, um revestimento de PVD, para minimizar, por exemplo, fricção e desgaste. A cremalheira e o pinhão, de acordo com uma proposta da invenção, estão realizados com dentes oblíquos, para realizar apoios de flancos maiores.
Além disso, para obtenção de uma boa estabilidade, a cremaIheira pode estar realizada de modo endurecido, esmerilhado e alisado.
De acordo com uma modalidade da invenção, o cilindro de avanço apresenta nos dois mancais, em cada caso, um sistema de regulação de acordo com a invenção, de cremalheira e pinhão, bem como um respectivo motor de acionamento. De preferência, os dois sistemas de regulação 10 podem ser comandados, nesse caso, centralmente, de modo que é possível um deslocamento paralelo muito preciso do cilindro e, com isso, o ajuste de uma fenda de cilindro dimensionada uniformemente sobre todo o comprimento do cilindro.
Uma outra proposta da invenção prevê que entre o pinhão e o 15 motor do sistema de regulação esteja disposta uma engrenagem. Por essa engrenagem pode ser introduzida, por exemplo, um multiplicação no acionaemtno. Em uma modalidade preferida da invenção, a engrenagem está formada como engrenagem planetária, com alta rigidez à torção e folga de flancos pequena, com o que podem ser realizadas multiplicações particu20 Iarmente grandes.
O motor que aciona o pinhão, de acordo com uma configuração da invenção, é um servomotor. Servomotores distinguem-se, além do modo de construção compacto, por um comportamento de regulação muito bom e possibilitam acessar uma posição de alvo com precisão de micrômetros.
Em uma outra modalidade do suporte de cilindros de acordo
com a invenção estão previstos três cilindros, dos quais pelo menos dois cilindros estão formados como cilindros de avanço. Em uma disposição desse tipo podem ser ajustadas duas fendas de cilindro e, por exemplo, uma superfície de filme a ser alisada pode ser guiada sucessivamente pe30 Ias duas fendas de alisamento, com o que podem ser obtidos resultados particularmente bons no processo de alisamento.
Finalmente, o suporte de cilindros de acordo com a invenção também ainda pode possibilitar o chamado ax-crossing, no qual, para compensação das flexões de cilindro inevitáveis, um cilindro de avanço está montado de modo cruzado em relação ao cilindro não regulável, isto é, as linhas centrais idealizadas dos dois cilindros não se estendem, então, mais 5 paralelamente, mas de modo ligeiramente cruzado um em relação ao outro, com o que pode ser ajustadas uma fenda constante, independente de flexão, entre os dois cilindros.
A seguir, a invenção é explicada mais detalhadamente, sob referência aos desenhos anexos. Mostram:
Figura 1 uma vista de cima esquemática sobre um suporte de
cilindros de acordo com a invenção;
Figura 2 uma vista lateral esquemática do suporte de cilindros da
Figura 1,
Figura 3 a vista sobre uma parte do suporte de cilindros de acordo com a invenção,
Figura 4 em representação esquemática do princípio de acordo com a invenção para redução a folha dos flancos dos dentes,
Figura 5a uma configuração alternativa do suporte de cilindros de acordo com a invenção em uma vista da Fig. 3,
Figura 5b a vista lateral do dispositivo de acordo com a Figura
5a.
As figuras 1 e 2 mostram um suporte de cilindros designado no total com 1, de uma máquina de alisar, que compreende três cilindros dispostos paralelamente 2, 3, 15, que estão montados em uma armação 25 16.Todos os três cilindros 2, 3, 15 estão conectados no lado terminal através de mancais 5, 6, 7, 8, 18, 19 com a armação 16, na qual eles estão montados rotativamente. Cada um dos três cilindros 2, 3, 15 apresenta um motor de acionamento 17 próprio, através do qual ele pode ser posto em rotação.
O cilindro 3 disposto no centro é um cilindro estacionário, en
quanto os dois cilindros 2, 15 estão formados como cilindros de avanço. Os dois cilindros de avanço estão equipados, em cada caso, nos dois lados com um sistema de regulação 9, através do qual os respectivos mancais 5, 6, 18, 19, junto com os cilindros 2, 15 recebidos nos mesmos, são linearmente deslocáveis ao Iongoda armação 16.
Por deslocamento dos mancais 5, 6, 18, 19, pode ser ajustada entre os cilindros 2 e 3 uma fenda de cilindro 4 e, entre os cilindros 3 e 15, uma fenda de cilindro 20.
A descrição que agora se segue da estrutura e funcionamento do sistema de regulação 9 limita-se ao sistema de regulação 9 representado à esquerda, embaixo, na Figura 1, para deslocamento do mancai 5 do cilin10 dro 2. Devido à simetria da estrutura do suporte de cilindros, o correspondente vale para o sistema de regulação 9 disposto na outa extremidade do cilindro 2, bem como para os dois sistemas de regulação 9 que controlam a posição do cilindro 15.
O sistema de regulação 9 apresenta uma cremalheira 10, bem 15 como um pinhão 11 que coopera com a mesma. A cremalheira 10 atua no mancai 5. Através de um servo motor 12, bem como de uma engrenagem planetária 14 intercalada, o pinhão 11 pode ser acionado para rotação, com o que, então, a cremalheira 10 e com a mesma, o mancai 5, são deslocados linearmente e guiados pela construção de transporte 16.Dependendo da di20 reção de rotação o servomotor 12, o deslocamento ocorre em direção ao cilindro 3 estacionário ou afastando-se do mesmo. Pelo uso de um servomotor, é possível, nesse caso, acessar de modo muito exato uma posição desejada.
Para poder deslocar e posicionar o cilindro 2 de modo exatamente paralelo ao cilindro 3 estacionário , o acionamento dos sistemas de regulação 9 para o movimento de avanço dos dois mancais 5 e 6 dá-se sincronizadamente.
Assim que o caminho de deslocamento dos cilindros de avanço
2, 15 tiver sido percorrido pela manobra explicada acima do sistema de regulação 9 e a fenda de cilindro estiver ajustada na medida desejada em relação ao cilindro 3 estacionário, para garantia de uma qualidade de produto a mais constante possível, cada um dos cilindros deslocáveis precisa ser montado o mais livre de folga possível, para manter a fenda de cilindro na medida desejada, mesmo à pressão de superfície que se apresenta entre os cilindros.
Para esse fim, o servomotor 12 com sua engrenagem planetária 5 14 e o pinhão 11 acionado rotativamente pelo mesmo, tal como visível da Figura 3, está montado em uma engrenagem de excêntrico, constituída de um excêntrico 90 anular, com engrenagem externa e um pinhão 91, que se engata na engrenagem externa, que, por exemplo, por ação de uma ferramenta rotativa (não representada) ou de um motor de acionamento apro10 priado no pino 92 pode ser movido em torno de seu próprio eixo e, em conseqüência do engrenamento, gira igualmente o excêntrico 90.
Tal como é visível da representação esquemática da Figura 4, na manobra do excêntrico 90 em uma ou na outra direção e rotação é causado um deslocamento do pinhão 11 que está em engate com a cremalheira 10 para o fundo de dente 100 da cremalheira 10 ou nos sentido contrário ao mesmo, o que está indicado com a seta S na Figura 4.
Quando, consequentemente, por manobra do excêntrico 90, o pinhão é deslocado para a direita, na direção da seta S, amplia-se a profundidade de engrenamento dos dentes de pinhão 111 do pinhão 11 na crema20 Iheira 10, de modo que a distância T entre o pinhão 11 e a cremalheira 10 é reduzida de modo correspondente. Consequentemente, também é reduzida a folga dos flancos dos dentes entre o pinhão 11 e a cremalheira 10, de modo que pode ser ajustada uma ausência de folga praticamente total entre o pinhão 11 e a cremalheira 10.
Quando se torna necessária uma nova manobra do sistema de
regulação 9, para modificar a fenda de cilindro entre o cilindro de avanço 2, 15 e o cilindro 3 estacionário, então primeiramente o excêntrico 90 é girado por meio do pinhão 91, de tal modo que ocorre um movimento do pinhão 11 na direção de queda S para a esquerda de acordo com a representação na 30 Figura 4, de modo que pela distância T, que se amplia entre pinhão 11 e cremalheira 10, a profundidade de engrenamento entre pinhão 11 e cremalheira 10 é reduzida, até ser novamente possível uma folga de flancos de dentes suficiente, para uma ligeira rotação do pinhão 11 na direção da seta R e como reação, um movimento de deslocamento na direção de queda V. Assim que a nova fenda de cilindro desejada tiver sido ajustada dessa maneira, é novamente manobrado o excêntrico 90, para reduzir a profundidade do engrenamento ao mínimo possível.
Alternativamente, a folga dos flancos dos dentes também pode ser reduzida e mantida permanentemente a um mínimo, para que depois também ainda seja possível um movimento do pinhão 11 na cremalheira 10 A folga de cremalheira pequena ajustada permite, no entanto, um ajuste altamente preciso da fenda de cilindro.
Na produção de filmes de máquina de alisar, uma corrente de fusão gerada em uma unidade de plastificação e que sai de uma ferramenta de fenda larga, é introduzida, então em uma máquina de alisar de acordo com a Figura 1 e ali guiada primeiramente sobre o cilindro 2, depois, é inse15 rida através da fenda de cilindro 4 e por baixo do cilindro 3 guiada pela fenda de cilindro 20 novamente sobre o cilindro 15. Normalmente, um dispositivo de enrolamento anexa-se á máquina de alisar, no qual o filme acabado é enrolado. Os cilindros 2, 3, 15 da máquina de alisar são refrigerados para esfriamento da corrente de fusão.
Na situação representada na Figura 1, a fenda de cilindro 4 está
amplamente aberta, o que serve, por exemplo, à inserção de uma corrente de fusão a ser alisada. Assim que a corrente de fusão estiver guiada sobre os cilindros 2, 3, 15, a fenda de cilindro 4 pode ser reduzida da maneira descrita acima, por deslocamento dos mancais 5, 6, até uma medida previamen25 te ajustada para o respectivo processo de alisamento. Esse ajuste estreito da fenda de alisamento pode se visto na Figura 1, no exemplo da fenda de cilindro 20. Na vista lateral da Figura 2, o cilindro 2 formado como cilindro de avanço, está representado em duas posições afastadas uma da outra produzidas por um deslocamento correspondente.
Com um suporte de cilindros de acordo com a invenção, que a
presenta um servomotor e uma engrenagem planetária, podem ser aplicados de acordo com o tipo de cilindro utilizado, forças de retenção de 500000 N e forças de deslocamento de até 100000 N. Os caminhos de deslocamento que podem ser realizados dessa maneira situam-se tipicamente entre 150 m e 200 mm, a uma precisão de posicionamento entre 5 μιτι e 2 μιτι.
A vantagem do suporte de cilindros de acordo com a invenção, 5 com sistema de regulação eletromecânico, situa-se sobretudo na possiblidade de controle exato, bem como do manuseio mais simples em relação a um sistema hidráulico. Além disso, o sistema eletromecânico apresenta um modo de construção mais compacto e um desgaste menor. Devido à possibilidade de posicionamento exato possível pelo sistema de acordo com a in10 venção dos cilindros de avanço, podem ser dispensados, particularmente, dispositivos de medição e ajuste adicionais, para reajuste da fenda de cilindro, de modo que pelo uso do sistema eletromecânico também resultam vantagens econômicas.
No exemplo de modalidade de acordo com as Figuras 5a, 5b, o 15 motor 12 que aciona o pinhão 11, está montado na carcaça 16,sob intercalação de uma placa distanciadora 120 trocável, sendo que a espessura da placa distanciadora 120 define a distância entre o pinhão 11 e a cremalheira 10 e, com isso, a profundidade de engrenamento dos dentes de pinhão do pinhão 11 na cremalheira 10.
Modificando-se, então, a espessura da placa distanciadora 120,
por exemplo, por troca e/ou acabamento da mesma, modifica-se de modo correspondente também a distância entre o pinhão11 e a cremalheira 10 e, com isso, a folga dos flancos. Quanto mais fina a placa distanciadora 120 estiver realizada, tanto menor fica a referida folga. Desse modo, é possível ajustar a folga dos flancos dos dentes para um mínimo ótimo possível.
Finalmente, ainda se vê da Figura 5b que no exemplo de modalidade mostrado os dois cilindros de avanço 2, 15 estão formados com um sistema de regulação 9, mas o cilindro de avanço 15 está formado, adicionalmente, com um segundo sistema de regulação 9a, disposto girado por 30 90° em relação ao sistema de regulação 9, por meio do qual pode ser ajustado um cruzamento axial para cilindros estacionários, para compensar a flexão do cilindro.

Claims (11)

1. Suporte de cilindros (1), que compreende pelo menos dois cilindros (2,3) montados em uma carcaça (16), entre os quais pode ser formada uma fenda de cilindro (4), sendo que os cilindros (2,3) estão montados no lado terminal de modo rotativo em mancais (5,6,7,8) e pelo menos um dos cilindros (2,3) está realizado como cilindro de avanço e apresenta um sistema de regulação (9), por meio do qual os mancais (5,6) do cilindro de avanço são deslocáveis, sob modificação da fenda de cilindro (4), caracterizado pelo fato de que o sistema de regulação (9) apresenta uma cremalheira (10), bem como um pinhão (11), que está em engrenamento com a cremalheira e pode ser acionado rotativamente através de um motor (12), sendo que a distância entre o pinhão (11) e a cremalheira (10) pode ser modificada, sob modificação da profundidade de engrenamento entre os mesmos.
2. Suporte de cilindros (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância entre o pinhão (11) e a cremalheira (10) pode ser modificada através de uma engrenagem de excêntrico que atua no pinhão (11).
3. Suporte de cilindros (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pinhão (1) e o motor (12) estão montados na carcaça (16) , sob intercalação de uma placa distanciadora (120) trocável e a espessura da placa distanciadora (120) define a distância entre o pinhão (11) e a cremalheira (10).
4. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a distância entre o pinhão (11) entre o pinhão (1) e a cremalheira (10) está fixada de modo desprendível.
5. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o cilindro de avanço apresenta nos dois mancais (5,6), em cada caso, um sistema de regulação (9).
6. Suporte de cilindros (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os dois sistemas d regulação(9) do cilindro de avanço podem ser comandados centralmente.
7. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que entre o pinhão (11) e o motor (12) do sistema de regulação (9) está disposta uma engrenagem (14).
8. Suporte de cilindros (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a engrenagem (14) está formada como engrenagem planetária.
9. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o motor (12) é um servomotor.
10. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que estão previstos três cilindros (2, 3, 15), dos quais pelo menos dois cilindros (2, 15) estão formados como cilindros de avanço.
11. Suporte de cilindros (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos cilindros de avanço (2, 15) está montado de modo cruzado em relação ao cilindro (2), de modo que a flexão pode ser compensada.
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