ES2201772T3 - Centro de fabricacion de chapas y metodos para la fabricacion optima de chapas de trabajo. - Google Patents
Centro de fabricacion de chapas y metodos para la fabricacion optima de chapas de trabajo.Info
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Abstract
Un método de determinar la longitud de unos medios de herramienta efectivos para trabajar en una lámina de trabajo, mediante el uso de una máquina de fabricación de láminas que tiene medios (29) de herramienta y medios (92) de matriz o estampa separados por una primera distancia predefinida (F), cuyos medios de herramienta son impulsados por unos medios (25) de servomecanismo para desplazar a dichos medios de matriz a lo largo de una dirección sustancialmente vertical con el fin de efectuar trabajo en una lámina (32) de trabajo, caracterizado por las etapas de: a) impulsar dichos medios de herramienta hacia dichos medios de matriz hasta que los citados medios de herramienta establecen contacto con los mencionados medios de matriz o con una lámina de trabajo colocada sobre dichos medios de matriz; b) determinar la fuerza de dichos medios de servomecanismo cuando dichos medios de herramienta establecen contacto con los citados medios de matriz o con la mencionada lámina de trabajo; y c) correlacionar la longitud efectiva de dichos medios de herramienta con la distancia que han recorrido.
Description
Centro de fabricación de chapas y métodos para la
fabricación óptima de chapas de trabajo.
El presente invento se refiere a centros y
máquinas de fabricación de láminas tales como, por ejemplo,
prensas troqueladoras tipo revólver, y más particularmente a una
nueva generación de máquinas de fabricación de láminas que utiliza
servomotores como sus elementos impulsores para efectuar de forma
óptima el trabajo en láminas de trabajo con menos ruido.
Las publicaciones EE.UU. 5.092.151 y EE.UU.
5.199.293 describen particularmente centros de trabajo de láminas
destinados para doblar, en los que se usan medios separados para
realizar el movimiento de aproximación de la herramienta, por una
parte, y el movimiento real de trabajo por otra parte. Los medios
necesarios para realizar el movimiento de aproximación a la
herramienta se construyen de tal manera que el movimiento de
aproximación es relativamente rápido, y, por otra parte, los medios
para llevar a cabo el movimiento real de trabajo se construyen de
tal manera que su movimiento es relativamente lento con respecto al
movimiento de los primeros medios. Por otra parte, los segundos
medios se construyen de tal manera que el efecto de fuerza a
desarrollar con ellos es considerablemente mayor para el trabajo de
la lámina que el efecto de fuerza desarrollado por el movimiento
de los primeros medios que realizan solamente un movimiento
lineal.
En dicha publicación de EE.UU., los segundos
medios comprenden unos primeros medios deslizantes fijados a un
dispositivo amortiguador dispuesto de modo que puedan moverse en
la dirección vertical, y unos segundos medios deslizantes dispuestos
para moverse mediante elementos de accionamiento en la dirección
horizontal, donde el movimiento de trabajo de los segundos medios
se realiza mediante un efecto de acuñamiento entre los primeros y
segundos medios deslizantes. Entre las superficies de cuña de los
primeros y segundos medios deslizantes, existen superficies de
rodillo, por medio de las cuales el movimiento de los segundos
medios deslizantes de forma de cuña y que se mueven
horizontalmente se transmite a los segundos medios deslizantes como
un movimiento vertical, y por tanto al movimiento de trabajo de la
herramienta en la barra amortiguadora.
La solución conocida por las publicaciones EE.UU.
5.092.151 y EE.UU. 5.199.293 es desventajosa en el sentido de que
el movimiento de aproximación y el movimiento de trabajo están
dispuestos de modo que sean efectuados por medios separados y
elementos de accionamiento que los usen. En consecuencia, en primer
lugar la construcción que use dicho método es compleja y cara,
debido a las elevadas inversiones en el equipo requerido, y, en
segundo lugar, hace falta un sistema complejo de control para los
movimientos sucesivos de aproximación y trabajo, lo cual puede
ocasionar fácilmente riesgos operativos.
La publicación de la patente GB 2323318 describe
un método de determinar la longitud máxima axial de un conjunto 17
de troquel mediante el uso de un sensor 111 situado cerca del
conjunto 17 de troquel con el fin de detectar la presencia del
extremo inferior 112 de una extremidad 46 de troquel. El sensor
111 puede ser de la forma de un transmisor que transmita una señal
a un receptor. Durante el alargamiento axial del conjunto de
troquel, la transmisión de la señal del sensor 111 se interrumpiría,
o interferiría con, la parte que avanza del conjunto de troquel,
cuando la extremidad 46 de troquel del conjunto de troquel se
extiende axialmente entre el sensor y el receptor.
El sistema de la patente GB 2323318 sólo puede
determinar que un troquel, o más precisamente la extremidad del
troquel, se ha extendido hasta un punto en el que es detectada por
un sensor.
La finalidad del presente invento es eliminar las
desventajas de la técnica anterior anteriormente mencionadas y de
ese modo perfeccionar el nivel tecnológico en el campo.
Más particularmente, la máquina de fabricación de
láminas del presente invento es una máquina de nueva generación
que, en lugar de elementos hidráulicos, utiliza servomotores para
activar los mecanismos de fabricación de láminas, tales como por
ejemplo la herramienta y matriz de acción conjunta para realizar
trabajo en una lámina de trabajo. Para proporcionar movimiento
para la herramienta superior, un servomotor con par suficiente
impulsa a un elemento de contacto, en la forma de un rodillo, por
ejemplo, capaz de moverse a lo largo de la dirección paralela al
plano de la lámina de trabajo, referenciado simplemente como el
eje x, por ejemplo. La parte superior del martinete o empujador
con el que el rodillo hace contacto está configurada de tal manera
que, cuando el rodillo es impulsado por el servomotor a trasladarse
hasta una posición determinada a lo largo del eje x, el martinete
es impulsado en una dirección vertical durante una distancia
determinada. La configuración de la parte superior del martinete,
al que juntamente con la herramienta se les podría hacer referencia
simplemente como los medios de herramienta, está dispuesta
particularmente para tener al menos una superficie que, cuando
entre en contacto con el rodillo, acciona a la herramienta para
realizar una serie de técnicas innovadoras, entre las que se
incluyen, pero sin carácter limitativo, el troquelado de una
lámina de trabajo, la medida de la longitud de herramienta, la
preconfiguración de un punto base desde el que se referencia el
trabajo de la herramienta, y una operación de formación en la
lámina de trabajo.
La máquina de fabricación de láminas del presente
invento utiliza también un servomotor para efectuar el movimiento
de la matriz inferior, en una dirección vertical con respecto a su
herramienta superior correspondiente. El mecanismo para efectuar el
movimiento vertical de la matriz podría ser similar al que efectúa
el movimiento vertical de la herramienta superior, puesto que la
parte inferior de la matriz está configurada de tal manera que
cuando los medios inferiores de contacto, por ejemplo un rodillo,
accionados por el servomotor inferior establecen contacto con la
parte inferior de la matriz, se efectúa el movimiento vertical de
la matriz. Algunas de las configuraciones contempladas para la
parte inferior de la matriz incluyen el uso de una cuña, de un
anillo y de una parte roscada de las cuales todas pueden actuar
conjuntamente con el servomotor y su mecanismo apropiado de
accionamiento. También se contemplan equivalentes de las
configuraciones que se acaban de mencionar.
Además de ser capaz de medir la longitud de la
herramienta y de proporcionar una configuración a partir de la
cual pueda referenciar su trabajo la herramienta, la máquina del
presente invento incluye además software programado para la misma
que proporciona una lógica que le permite informar al operario de
que hay que reajustar la herramienta de troquel instalada dentro
del conjunto de herramienta. Otras características lógicas de la
máquina del presente invento incluyen funciones de "mirar hacia
delante" que habilitan a la máquina para acelerar y decelerar
simultáneamente a la herramienta y a la lámina de trabajo de tal
manera que pueda tener lugar una fabricación óptima de la lámina
de trabajo. Se dispone de lógicas adicionales para minimizar el
ruido que resulta de la entrada en contacto de la herramienta con
la lámina de trabajo. Con la lógica apropiada y la configuración
adecuada de hardware, se puede realizar también la operación de
deformación por medio de la matriz inferior con gran precisión y
sin marcar la lámina de trabajo, comparada a cuando se forma la
lámina de trabajo mediante el uso de una herramienta superior.
Dado que tanto la herramienta de trabajo como la
matriz son accionadas cada una de ellas por un servomotor, a
diferencia de las máquinas convencionales accionadas
hidráulicamente, la máquina del presente invento puede controlar con
una amplitud mucho mayor la precisión de cómo se trabaja la
lámina.
Además de estar provista del software y hardware
adecuados para optimizar la velocidad operativa y minimizar el
ruido generado, la máquina del presente invento está también
provista de un sistema de conservación de energía que permite
reutilizar o reciclar la energía generada, para de ese modo
reducir su consumo de energía. La máquina del presente invento
dispone además de un sistema de mantenimiento de temperatura que
vigila la temperatura de funcionamiento de la misma, y más
específicamente los diversos servomotores de la misma, con el fin de
asegurar que la temperatura de funcionamiento de la máquina no
excede de una temperatura de sobrecalentamiento predeterminada
durante un período de tiempo predefinido, impidiendo de ese modo el
deterioro de la máquina.
Por tanto, el presente invento proporciona una
máquina para la fabricación de láminas que resulta económica y que
no daña al medio ambiente.
El presente invento proporciona además una
máquina que es capaz de efectuar diferentes tipos de operaciones
en láminas de trabajo mediante el uso de elementos de
accionamiento por servomotor.
Es además un objeto del presente invento
proporcionar una máquina de fabricación de láminas que tiene la
inteligencia de "mirar hacia delante" en su fabricación de
una lámina de trabajo, de tal manera que se optimicen la aceleración
y la deceleración tanto de la lámina de trabajo como de la
herramienta.
Más aún, es un objeto del presente invento que se
minimice el nivel de ruido resultante del funcionamiento de la
máquina como, por ejemplo, limitando los decibelios (dB) del ruido
de la máquina a ciertos límites predefinidos.
Los objetivos y ventajas del presente invento
anteriormente mencionados resultarán aparentes y el propio invento
se entenderá mejor con referencia a la descripción siguiente del
mismo tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los
que:
Las Figuras 1a-c hasta
3a-c son ilustraciones de tres realizaciones
ventajosamente ejemplares de la parte superior del martinete, y de
los correspondientes diagramas fuerza/tiempo, de la máquina del
presente invento.
La Figura 4 muestra una aplicación detallada de
aparato de un elemento ejemplar de accionamiento del presente
invento.
La Figura 5 muestra el aparato de la Figura 4
visto desde el extremo;
La Figura 6 muestra diferentes etapas a hasta d
del método implementado con la realización de acuerdo con las
Figuras 1, 4 y 5 en el trabajo de corte;
La Figura 7 muestra diferentes etapas a hasta c
del método implementado con la realización de acuerdo con las
Figuras 1, 4 y 5 en el trabajo de moldeo, formación o
marcación;
La Figura 8 es un diagrama que ilustra la
geometría de la placa o leva conformadora del conjunto de
martinete de la máquina del presente invento;
Las Figuras 9a y 9b son respectivas vistas
transversal y desde arriba de la máquina de fabricación de láminas
del presente invento, que ha incorporado a la misma el elemento de
fabricación de herramienta ilustrado en las Figuras 4 y 5;
Las Figuras 10a hasta 10e ilustran una operación
de formación superior por el conjunto de matriz de la máquina de
fabricación de láminas del presente invento;
La Figura 11 muestra una segunda realización de
un elemento de accionamiento para impulsar el conjunto de matriz
mostrado en las Figuras 10a hasta 10e;
La Figura 12 es todavía otra realización de un
elemento para accionar el conjunto de matriz mostrado en las
Figuras 10a hasta 10e;
La Figura 13 ilustra con mayor detalle el
conjunto de herramienta de la máquina del presente invento y
establece el trabajo básico para proporcionar una explicación de
la característica de determinación automática de si se requiere
ajuste para la herramienta de troquel del conjunto de herramienta
del presente invento.
La Figura 14 es un diagrama de fuerzas que
ilustra el par o la fuerza de salida de un servomotor para
impulsar el martinete de la máquina del presente invento;
La Figura 15 es un esquema para demostrar la
separación relativa de distancia entre la herramienta y la
matriz;
Las Figuras 16a y 16b ilustran la operación de
formación efectuada por la herramienta superior del presente
invento a una lámina de trabajo;
La Figura 17 es un diagrama de flujo que ilustra
el procedimiento para medir y ajustar la herramienta de troquel en
el conjunto de herramienta de la máquina del presente invento;
Las Figuras 18a hasta 18d son diversos diagramas
de tiempos que ilustran la relación entre la velocidad del
movimiento de la lámina de trabajo, la velocidad y el
posicionamiento del martinete con respecto al movimiento de la
lámina de trabajo, y la fuerza relativa aplicada al martinete;
La Figura 19 es un diagrama de flujo que ilustra
las etapas desarrolladas para determinar la longitud de la
herramienta de troquel usada en la máquina del presente
invento;
La Figura 20 es un diagrama de flujo que ilustra
el procedimiento en el que se determina una configuración básica
para el funcionamiento del troquel de la máquina del presente
invento;
Las Figuras 21a y 21b ilustran la velocidad y la
posición del martinete con respecto al aspecto inteligente de
reducción de ruidos de la máquina del presente invento;
La Figura 22 es un diagrama que ilustra la
relación entre la velocidad del martinete y la zona de corte de la
herramienta, y su relación con el aspecto de reducción de ruido de
la máquina del presente invento;
Las Figuras 23a y 23b, combinadas, proporcionan
un diagrama de flujo que ilustra las etapas de acelerar y
decelerar el movimiento de la herramienta y de la lámina de
trabajo para optimizar las respectivas velocidades operativas de la
lámina y de la herramienta, así como para minimizar el ruido
generado por el funcionamiento de la máquina del presente
invento;
La Figura 24 es un gráfico de tiempos en función
de velocidades que muestra la aceleración/deceleración simultáneas
de la herramienta de troquel y de la lámina de trabajo;
La Figura 25 es un diagrama de flujo que ilustra
las etapas desarrolladas por el controlador del procesador de la
máquina del presente invento para controlar la
aceleración/deceleración de la lámina de trabajo y de la herramienta
de troquel;
La Figura 26 es un diagrama que ilustra el
sistema de ahorro energético de la máquina del presente
invento;
La Figura 27 es un gráfico que ilustra la
aceleración/deceleración de los diversos servomotores y cómo se
podría usar la energía en exceso recuperada para reducir el consumo
de energía de la máquina del presente invento;
Las Figuras 28a y 28b son gráficos que ilustran
la vigilancia de la temperatura de la máquina y el control de la
velocidad de los servomotores de la máquina en respuesta a la
condición de temperatura vigilada de la máquina; y
Las Figuras 29a y 29b combinadas son un diagrama
de flujo que ilustra el procedimiento usado en la presente máquina
para mantener la temperatura de la máquina del presente invento
dentro de su intervalo de temperaturas de funcionamiento.
Con referencia a las Figuras 1 a 3, un cuerpo 28
de máquina está provisto de una barra amortiguadora, martinete o
empujador 1 para desplazarse en la dirección vertical en una
abrazadera cilíndrica o cilindro 40 en el cuerpo de la máquina. Una
cámara neumática 5, posiblemente dotada de un muelle, trabaja entre
la superficie frontal 1a de una brida en conexión con la barra
amortiguadora 1 y el cuerpo de máquina 28, para realizar los
movimientos de retorno de la barra amortiguadora. La parte superior
de la barra amortiguadora 1 está dotada de medios 7, 9 para
realizar los movimientos de la barra amortiguadora 1 y de la
herramienta en una relación de transmisión de potencia con la
misma, en una dirección que es sustancialmente perpendicular al
nivel de la matriz o estampa (Figura 4). La primera parte 7 de los
medios, a la que se puede hacer referencia como la leva del
martinete, está fijada a la parte superior de la barra
amortiguadora 1. La segunda parte de los medios, que puede ser un
elemento giratorio tal como por ejemplo un rodillo que actúa como
un medio de contacto con la primera parte 7, está fijada al cuerpo
28 de la máquina de modo que pueda moverse con respecto al mismo
mediante la utilización de elementos de accionamiento instalados en
el cuerpo 28 de la máquina.
De acuerdo con el método, el movimiento de la
segunda parte 9 de los medios 7 y 9 con respecto al cuerpo 28 de
máquina se transmite desde la segunda parte 9a través de unos
medios de contacto o conexión de superficie de contacto que pueden
ser una leva con una configuración particular, hasta el movimiento
de la barra amortiguadora 1 en conexión con la primera parte 7 y
de la herramienta 29 sujeta a la misma.- ambos como el movimiento
de aproximación y de trabajo. Bien la primera parte 7 o bien la
segunda parte 9, o ambas, están dotadas de una parte 36 de
superficie de contacto que es una superficie sustancialmente
biselada en relación con la dirección longitudinal de la barra
amortiguadora 1.
Es una característica común a todas las
realizaciones de las Figuras 1 y 3 que la parte 36 de superficie
de guiado está provista de al menos una primera parte 36 a para
realizar los movimientos de transferencia de la barra amortiguadora
y de la herramienta fijada con la misma, y de una segunda parte
36b para realizar los movimientos de trabajo de la barra
amortiguadora 1 y herramienta 29 en una relación de transmisión de
potencia con la misma sobre una lámina de trabajo o pieza de
trabajo 32.
En la realización de la Figura 1, la primera
parte 7 está dispuesta como un plato o leva conformadora que
comprende la parte 36 de superficie de guiado y está situada en el
cuerpo 28 de máquina paralela al movimiento lineal (flecha LL) de
los segundos medios de aspecto de rodillo, de tal manera que la
primera parte 36a, la segunda parte 36b y también la tercera parte
36c de la parte de superficie de guiado, donde la barra
amortiguadora 1 está en la posición de intercambio de herramienta,
son sucesivas en la dirección del movimiento lineal LL. La segunda
parte 9 está formada al menos como unos medios de rodillo,
preferiblemente como un rodillo cuya superficie periférica 9 a está
en una relación de superficie de contacto con la parte 36 de
superficie de guiado de la primera parte 7. El movimiento lineal
LL de la segunda parte 9 durante la aplicación del método está
dirigido ventajosamente en una dirección perpendicular a la
dirección longitudinal y de movimiento de la barra amortiguadora
1.
En la realización de la Figura 1, la parte de
superficie de guiado de la primera parte 7 está formada de manera
simétrica, equiforme y equidistante, en relación con el punto
extremo entre las mitades de la parte 36 de superficie de guiado, es
decir, en este caso el punto de inversión o punto vértice 37. El
punto de inversión 37 está situado en la línea central PKK en la
dirección longitudinal de la barra amortiguadora 1, donde dicho
punto de inversión determina el punto terminal del movimiento de
trabajo de la herramienta cuando se aplica el método.
En las realizaciones de las Figuras 2 y 3, a
diferencia de la realización de la Figura 1, el movimiento de la
segunda parte 9 está dispuesto como un movimiento rotativo
alrededor de un eje A.
En la realización de las Figuras 2a hasta 2c, la
dirección longitudinal de la línea central del movimiento rotativo
de la segunda parte 9 está situada en una posición inclinada o
preferiblemente perpendicular con respecto a la dirección
longitudinal de la línea central PKK de la barra amortiguadora 1.
De ese modo, la parte 36 de superficie de guiado en relación con
el plato o leva conformadora que forma la primera parte 7 en
conexión con la barra amortiguadora 1 está conformada como una
superficie curva, particularmente circular. Además, en la
dirección de la circunferencia del movimiento rotativo de la
segunda parte 9, pueden existir dos o más medios de rodadura,
preferiblemente rodillos, dispuestos en sucesión para realizar una
relación de superficie de contacto con la parte 36 de superficie
de guiado de la primera parte 7. Los rodillos van montados sobre
cojinetes en un bastidor de cuerpo que gira alrededor del eje A de
tal manera que su eje de rotación es paralelo al eje A. La parte
curva 36 de superficie de guiado (Figura 2c) está formada como una
superficie curva longitudinal cuya dirección longitudinal está
alineada con el plano del movimiento rotativo de la segunda parte
9, de tal manera que la primera parte 36a del perfil curvo se
extiende al principio de la forma curva, y la segunda parte 36b se
extiende desde la parte inferior del perfil curvo hasta el punto
terminal 37 del perfil curvo, donde los medios 9 de rodillo se
desacoplan de la parte 36 de superficie de guiado. La tercera
parte 36c de la parte 36 de superficie de guiado se extiende como
una forma curva separada en prolongación a las partes 36a y 36b,
donde la segunda parte 9 está situada en la posición superior de la
barra amortiguadora 1 en una relación de superficie de contacto
con la tercera parte 36c durante un intercambio de herramienta.
Cuando se inicia el movimiento de transferencia de la barra
amortiguadora 1 tras un intercambio de herramienta, la segunda parte
9 se desplaza desde la tercera parte 36c hasta la primera parte
36a de la parte 36 de superficie de guiado sobre un pico 36d
situado entre la tercera parte 36c y la primera parte 36a de la
parte izquierda de superficie de guiado en la realización de las
Figuras 2a hasta 2c. La Figura 2c muestra además la división de
la parte 36 de superficie de guiado en las partes 36a y 36b por
una línea de trazos 43.
Las Figuras 3a hasta 3c muestran una realización
del método de acuerdo con el invento donde, contrariamente a la
realización anterior, la línea central A del movimiento rotativo
de la segunda parte 9 está situada en alineación y para unirse con
la línea central longitudinal PKK de la barra amortiguadora 1. De
ese modo, es posible situar los medios de rodadura, por ejemplo
rodillos, que forman la primera parte 7 de los medios 7 y 9, en
conexión con la barra amortiguadora 1, montados sobre cojinetes en
el cuerpo 7a de bastidor circular fijado a la barra amortiguadora
1, con lo que los medios de rodadura que forman la primera parte
7 giran, soportados por el cuerpo 7a de bastidor, en el plano
horizontal alrededor de los ejes radiales 7a. De una manera
correspondiente, la parte 36 de superficie de guiado (Figura 3c)
está formada en relación con la segunda parte 9, con lo que
comprende el perfil de un círculo o anillo con dos o más zonas 38,
cada una de las cuales es sustancialmente de la misma forma y en
las que las partes 36-36c están situadas de tal
manera que cada uno de los medios de rodadura que forman la primera
parte 7 y que giran cuando están soportados por el cuerpo 7a de
bastidor están en la misma etapa de relación de superficie de
contacto. La Figura 3c muestra, desplegada en un plano, la
superficie 36 de guiado, en la que una línea de trazos 43 indica el
punto de cambio entre las partes 36a y 36b en la parte inclinada de
la superficie 36 de guiado. La parte 36c consiste en una
entalladura en la superficie 36 de guiado.
Las Figuras 1b hasta 3b muestran además las
curvas de fuerza/tiempo obtenidas en relación con las
realizaciones correspondientes, y las partes correspondientes de la
superficie 36 de guiado, particularmente en la realización de
mecanización de corte.
Con referencia a las Figuras 4 a 7, el conjunto
de aparato usado en el método del invento y aplicado en el centro
de mecanización de láminas o en la máquina de fabricación de
láminas tal como por ejemplo una máquina de troquel revólver,
funciona de la siguiente manera. La lámina 32 que se va a trabajar,
que está fijada mediante mordazas normales de sujeción para
transferirse en la dirección X, Y sobre una mesa, plano o
superficie horizontal 13, se coloca en la posición deseada en la
superficie de trabajo 13 para realizar operaciones de mecanización
por medio de un dispositivo 33 de transferencia X,Y tal como por
ejemplo un servomotor, en conexión con las mordazas de sujeción.
La superficie 13 de trabajo está dotada de una matriz 31 que se
encuentra sustancialmente en el mismo plano o ligeramente hacia
arriba sobresaliendo por encima de un tope inferior 34 y sobre la
cual se coloca la zona de la lámina que se va a trabajar, por
ejemplo, cortar, marcar, y/o moldear. Por encima de la matriz 31, en
la cara opuesta de la lámina 32, hay una herramienta 29 que, del
mismo modo que la matriz 31, está fijada a una herramienta
giratoria de revólver 30 (mostrada por líneas de trazos). Las
herramientas 29 y las correspondientes matrices instaladas en la
herramienta revólver 30 se pueden intercambiar haciendo girar a
la herramienta revólver 30 hasta el extremo 35 de la barra
amortiguadora 1 y tope inferior 34. La barra amortiguadora o
martinete 1 es una pieza de forma alargada con una sección
transversal circular, fijada a la abrazadera cilíndrica o cilindro
40 de la barra amortiguadora 1 en conexión con el cuerpo 28 de
máquina, de modo que pueda desplazarse en la dirección de su eje
longitudinal. Un sistema deslizante 3, 6 de cojinetes funciona de
forma efectiva entre la abrazadera cilíndrica 40 de la barra
amortiguadora 1 y la superficie exterior de la barra amortiguadora.
A la combinación de martinete 1, su cilindro y sistema de
cojinetes, se puede hacer referencia como el conjunto de
martinete.
En la parte superior expandida o porción de la
barra amortiguadora 1, por encima de esta barra, está fijada la
primera parte 1 de los medios 7, que, en la realización (véase
Figura 1) es una pieza en forma de leva o de plato alargado situada
verticalmente cuyo borde superior está formado como la parte 36 de
superficie de guiado. La primera parte 7 está así situada en la
parte superior de la barra amortiguadora 1, de tal manera que la
parte 36 de superficie de guiado de su borde superior es paralela a
la dirección del movimiento lineal de la segunda parte 9 de los
medios 7 y 9. Para el presente invento, sin carácter limitativo, a
la leva 7 en combinación con la barra amortiguadora 1 y su
abrazadera cilíndrica 40, así como la herramienta 29, se puede hacer
referencia simplemente como los medios de herramienta o medios de
troquel.
La superficie exterior 9a de la segunda parte 9
está en una relación de superficie de contacto con la parte 36 de
superficie de guiado de la primera parte 7. La segunda parte 9
está montada sobre cojinetes en un cuerpo auxiliar 41 sujeto al
cuerpo 28 de máquina. La segunda parte 9 de forma de rodillo
comprende una parte 9b de eje (véase Figura 5) que está montada
sobre cojinetes en los elementos 41a y 41b de forma de placa del
cuerpo auxiliar en ambos lados de la segunda parte 9. El cuerpo
auxiliar 41 tiene también medios de rodillo 39 separados de la
segunda parte 9, En la realización presentada, hay dos medios de
rodillo 39 situados horizontalmente en los lados opuestos de la
segunda parte 9, visto desde la dirección lateral de la Figura 4, en
una posición en altura en relación con el cuerpo auxiliar 41 tal
que las periferias exteriores de los medios de rodillo 39 están en
una relación de superficie de contacto con un
pilar-tope 10 perteneciente a un dispositivo de
guiado en relación con el cuerpo auxiliar 41, la parte superior
del mismo. El pilar tope 10 es lineal, con lo que el cuerpo auxiliar
41 realiza un movimiento lineal que se transmite a un movimiento
lineal de la segunda parte 9, rodando la segunda parte 9 en una
relación de superficie de contacto con la parte 36 de superficie
de guiado durante los movimientos de la barra amortiguadora 1. En la
Figura 5, el número 8 de referencia indica los cojinetes de
rodillos de la segunda parte 9 mediante los cuales dichos
elementos están montados sobre cojinetes con el cuerpo auxiliar 41.
Además, el cuerpo auxiliar 41 comprende un cuerpo tope 15
perteneciente a un dispositivo de guiado y fijado sobre el pilar
tope 10 en el cuerpo 28 de máquina, fijándose el pilar tope 10 al
cuerpo tope 15, por ejemplo, mediante una unión empernada. Como se
ha mencionado anteriormente, el cuerpo auxiliar 41 está fijado al
cuerpo 28 de máquina de manera que puede moverse con respecto al
mismo. En las Figuras 4 y 5, el cuerpo 28 de máquina se muestra
mediante líneas de trazos, para aclarar el dibujo.
A un extremo vertical del cuerpo auxiliar 41 está
fijada una barra horizontal 19 de transferencia de la disposición
de guiado lineal, a la que están fijados unos carros 16 y 17 de
transferencia de la disposición de guiado lineal, los cuales, a su
vez, están conectados a una guía lineal 18. De acuerdo con ello,
el cuerpo auxiliar 41 se puede mover en una forma de movimiento de
traslación bidireccional. El cuerpo 27 de transferencia, montado al
cuerpo auxiliar 41, está provisto de un eje 21 de tornillo esférico
con cojinetes 20 y 23 en los extremos del eje de tornillo. En la
periferia exterior del tornillo está instalado un dispositivo de
tuerca 22, fijándose a su vez la tuerca a la barra 19 de
transferencia de una forma estacionaria. Al extremo libre del eje de
tornillo 21 (a la izquierda en la Figura 4) están fijados por
medio de un interruptor 24 de sobrecarga unos medios de servomotor
o mecanismo servoaccionado 25, que también están fijados al cuerpo
41 de transferencia sujeto al cuerpo 28 de máquina. En relación con
el servomotor 25, hay un sensor de impulso o codificador 26, donde
tanto el sensor de impulsos 26 como el servomotor 25 están
acoplados al sistema de control o control numérico central (en
adelante CNC) 43 del centro de mecanización de láminas. Con esta
configuración, el rodillo 9 se puede impulsar mediante el
servomotor 25 con el fin de desarrollar movimientos de traslación
bidireccionales.
Además, las Figuras 6a hasta 6d ilustran con más
precisión detalles de la realización de las Figuras 1, 4 y 5 en la
aplicación de mecanización de corte. La Figura 6a muestra un
centro de intercambio de herramientas en el que la segunda parte 9
de los medios 7 y 9 está situada en la tercera parte 36c de la
parte 36 de superficie de guiado, donde la herramienta revólver 30
intercambia la herramienta 29, después de lo cual la barra
amortiguadora 1 se fija por los medios 35 a la herramienta 29. En
la Figura 6b, el movimiento lineal de la segunda parte 9 ha
avanzado hasta una etapa en la que el movimiento de transferencia
o de aproximación de la herramienta 29 por la relación de
superficie de contacto se ha completado en la zona de la primera
parte 36a de la parte de superficie de guiado. La Figura 6c
muestra un movimiento de troquelado, en el que una pieza 44 de
desecho separada en el movimiento de troquelado es impulsada por la
etapa final del movimiento de troquelado dentro de la matriz 31. De
ese modo, la segunda parte 9 de los medios 7 y 9, en la etapa
final del movimiento de trabajo, ha pasado ya el punto de
inversión 37. A su vez, la Figura 6d muestra la posición inicial de
un nuevo movimiento de aproximación y trabajo, es decir, una
posición de transferencia de lámina, en el que después de la
terminación de la etapa anterior de trabajo, la lámina 32 es
impulsada por un dispositivo 33 de transferencia X, Y a una nueva
posición de trabajo. De ese modo, la segunda parte 9 se ha
colocado en el extremo de la primera parte 36a de la parte 36 de
superficie de guiado, que está en relación con la tercera parte 36c
de la parte de superficie de guiado. Naturalmente, se puede
seleccionar la posición de la segunda parte 9 en la primera parte
36a según el espesor de la lámina 32.
Las Figuras 7a hasta 7c muestran una aplicación
de moldeo con el aparato de la Figura 6, en la que la segunda parte
9 se desplaza hacia atrás y hacia delante en las partes 36a y 36b
de la parte 36 de superficie de guiado, y de ese modo no sobrepasa
el punto de inversión 37 (Fig. 1b). La Figura 7a muestra la etapa
inicial de la mecanización de moldeo, en la que la lámina 32 se
moldea contra la matriz 31, y la Figura 7c muestra una posición de
transferencia de lámina que corresponde sustancialmente a la
situación de la Figura 7a.
Por consiguiente, el método del invento se puede
aplicar en todos los métodos previstos para la mecanización de una
lámina, tales como corte de los cantos, doblado, troquelado, y
moldeado, en los que se llevan a cabo mediante prensado. Así, al
nivel general de conocimientos que resulta obvio para los expertos
en la técnica, se puede mencionar que una máquina de trabajo
comprende un primer ET y un segundo TT (véase Figura 4),
particularmente medios de mecanización superior e inferior en el
cuerpo 28 de máquina, estando dispuesto al menos el primer ET para
moverse con respecto al cuerpo 28 de máquina hacia el segundo TT,
para llevar a cabo la mecanización de un material de lámina
basándose en la utilización de una fuerza de prensado, donde el
material de lámina que se va a trabajar se coloca entre los medios
ET y TT de mecanización. Así, al menos uno de los medios de
mecanización ET y TT está provisto de medios 7 y 9 para llevar a
cabo los movimientos de transferencia y trabajo de dicha
herramienta ET, TT. La primera parte 7 de los medios está fijada a
los medios de mecanización ET y/o TT, y la segunda parte 9 de los
medios está fijada al cuerpo 28 de máquina, capaz de moverse con
respecto al mismo mediante elementos de accionamiento 10, 11,
14-26, 39 y 41 en el cuerpo de máquina (los
números de referencia 11 y 14 se refieren a los cojinetes de
rodillos de los rodillos 39). El movimiento de la segunda parte 9 de
los medios 7 y 9 con respecto al cuerpo 28 de máquina durante la
mecanización basada en el prensado del material de lámina, se
transmite desde la segunda parte 9 hasta la primera parte 7
mediante una relación de superficie de contacto. La primera parte 7
y/o la segunda parte 9 están dotadas al menos de una parte 36 de
superficie de guiado que está formada como una superficie biselada
en relación con la dirección de movimiento de los medios de
mecanización ET y TT. La posición de la relación de superficie de
contacto entre la primera parte 7 y la segunda parte 9 de los
medios con respecto a la parte 36 de superficie de guiado definirá
la posición de los medios de mecanización ET y/o TT en el cuerpo 28
de máquina.
Considérense una vez más los medios 7 mostrados
en la Figura 8 como una pieza de leva para determinar cómo
convierte el presente invento un movimiento no vertical en un
movimiento vertical para impulsar a una herramienta a lo largo de
la dirección vertical. Como se ha hecho notar anteriormente, la
leva 7 está dividida en una serie de porciones, a saber, porciones
36c, 36a y 36b, así como en un punto de inversión 37 en el vértice
donde se encuentran las dos superficies inclinadas opuestas 36 a y
36b desde una zona superior común en el vértice 37.
Como se muestra en la Figura 4, los medios 25 de
mecanismo servomotor dan como salida un par, o una fuerza, para
impulsar a un eje 21 de tornillo esférico. Al eje 21 de tornillo
va sujeto el dispositivo de tuerca 22, que a su vez está acoplado a
la barra de transferencia 19 para proporcionar el movimiento de
traslación al cuerpo auxiliar 41 que transporta al rodillo 9. Para
la máquina del ejemplo, supóngase que cada vuelta del eje 21 de
tornillo es una distancia fijada, por ejemplo aproximadamente 55
mm. En la Figura 4 se muestra además un codificador 26, acoplado
al servomotor 25, para medir el número de impulsos de salida del
servomotor 25. Como es bien conocido, estos impulsos de salida,
por medio del codificador 26, se pueden convertir en una lectura que
indique cuántas veces ha dado una vuelta completa el eje 21 de
tornillo. Así, con la salida del codificador 26 al control de
prensa 43, es decir, el controlador numérico central de la máquina
de fabricación de lámina del presente invento, se puede establecer
una medida precisa del número de vueltas del eje 21 de tornillo,
y por tanto la distancia recorrida por el rodillo 9, por medio del
movimiento de la barra de transferencia 19.
La realización de leva de la Figura 8 ilustra
cómo se puede usar la distancia recorrida por dicho movimiento no
vertical para determinar la longitud de la herramienta, cuyo
movimiento se produce en una dirección que, como se muestra en la
realización de la Figura 4, es vertical.
Mediante estudios empíricos, se ha demostrado que
la configuración del martinete de la Figura 8 se divide en 4 zonas
o áreas, a saber, A, B, C y D. Como se muestra en la Figura 8, se
considera que el vértice 37 es el origen, y que por ello las
distancias que se extienden desde cualquiera de los dos lados del
vértice 37 se considerarán como negativas o positivas, aunque sin
embargo las distancias absolutas en el sentido de separarse del
vértice 37, ya sean positivas o negativas, son iguales. Por tanto,
concentrándose solamente en el lado izquierdo del vértice 37, nótese
que lo inventores han designado una distancia de 7,65 mm, en 50,
con respecto al vértice 37, como zona A. La zona B se ha designado
entre los puntos 50 y 52, en 107,75 mm. A su vez, la zona C se ha
designado que está entre los puntos 52 y 54, es decir, entre 107,75
mm y 131,54 mm. La zona D se ha designado que está entre los
puntos 54 y 56, que está a 145 mm del vértice 37. Correlacionando
la posición del martinete con la posición del rodillo 9 contra la
superficie de la leva 7, las ecuaciones que se presentan a
continuación en la presente memoria proporcionarán a un operario,
y más específicamente, al controlador de un CNC, unos medios para
calcular con precisión la posición del rodillo con respecto a la
posición del martinete.
Abs (x) = Posición del rodillo a lo largo del eje
x
Posición del rodillo cuando ABX (x) = 0 a 7,65
mm
(A)Posición del rodillo = 55
- cos {arcsen ( x/55)}*
55
Posición del rodillo cuando Abs (x) = 7,66 mm
hasta 107,75 mm
(B)Posición del martinete =
0,535 + tang. (8)* (x -
7,65)
Posición del rodillo cuando Abs (x) = 107,76 mm
hasta 131,54 mm
a = (x -
107,75)
(C)Posición del martinete =
14,6 +
\sqrt{a+55.2a\text{*}55\text{*}cos(98).55}
Posición del rodillo abs (x) = 131,55 mm hasta
145 mm
(D)Posición del martinete =
22,49 + tang. (30)* (x
-131,54)
Recíprocamente, dada la posición del martinete,
se puede calcular la posición del rodillo 9 por las siguientes
ecuaciones:
Posición del martinete x = 0 hasta 0,535 mm
Posición del rodillo = sen
{arc.cos (x-55)/55 ) }*
55
Posición del martinete = 0,536 hasta 14,6
Posición del rodillo = (x -
0,535) / tang.
(8)
Posición del martinete x = 14,6 hasta 22,48
Posición del rodillo = 107,75
-15,31 + \sqrt{15,31+4\text{*}((x-14,6 +
55)-55)}
Posición del martinete x = 22,49 hasta 30 (máxima
carrera)
Posición del rodillo = 131,52
+ (x -22,48) / tang.
(30)*
Así, dadas las anteriores ecuaciones y dado el
hecho de que se sabe que cada vuelta del eje 21 de tornillo
esférico es equivalente a un tramo determinado de distancia, por
ejemplo 55 mm, se puede correlacionar el movimiento del servomotor
con el movimiento del martinete 1.
Con referencia a las Figuras 9a y 9b, se muestra
un centro o máquina de fabricación de láminas que utiliza el
elemento descrito hasta ahora. Específicamente, la máquina 60
tiene un bastidor 62, que puede ser por ejemplo un bastidor en O.
Además, existe un carro 64 sujeto de modo que pueda moverse al
bastidor 62 para trasladarse en una primera dirección, por ejemplo
en la dirección x mostrada en la Figura 9b, por medio de un
servomotor (no mostrado). El carro 64 se puede desplazar también
según la dirección y, impulsado por otro servomotor (no mostrado),
con lo que el carro 64 se puede desplazar en ambas direcciones x e
y. Una serie de abrazaderas 66 están sujetas a lo largo del carro
64 y se pueden desplazar longitudinalmente a lo largo del mismo por
medio de mecanismos descritos, por ejemplo, en la patente de EE.UU.
4.658.682. Las abrazaderas 66 se usan para sujetar una lámina de
trabajo tal como la 68 mostrada en la Figura 9a. Por tanto, la
lámina de trabajo se puede desplazar por cualquier lugar a lo
largo de la plataforma de trabajo 70 mediante el movimiento del
carro 64. Un elemento 72 de prensa, que puede ser un elemento de
prensa de troquel revólver, está sujeto al bastidor 62. Como es
bien conocido, se pueden fijar una pluralidad de herramientas
alrededor de la periferia de los revólveres, de tal manera que se
puede seleccionar cualquier herramienta particular para efectuar
trabajo en las láminas de trabajo 68 en una matriz
correspondiente. A la máquina 60 se le suministra energía por medio
de un sistema de energía 74, que se describirá posteriormente en el
sentido de que es económicamente conveniente para la máquina del
presente invento. Para controlar el funcionamiento de la máquina
del presente invento existe un controlador numérico central (CNC),
designado por el terminal operativo 76, por ejemplo.
A diferencia de las máquinas convencionales de
tipo hidráulico o de servomotor al estilo antiguo, la máquina del
presente invento, además de que su herramienta superior está
impulsada por un mecanismo de servomotor, también tiene a su
herramienta inferior, es decir, la matriz, accionada por un
mecanismo de servomotor independiente. En las Figuras 10a y 10b se
ilustra el funcionamiento de la matriz inferior, en relación con
una operación de formación a título de ejemplo. En tanto que el
servomotor usado para producir la fuerza no vertical de la matriz
podría ser el mismo que el servomotor 25 y el conjunto conectado
al mismo para impulsar la barra de transferencia 19, se supone que
el mismo tipo de mecanismo está funcionando para impulsar la barra
de transferencia 19 mostrado en las Figuras 10a hasta 10e. Como se
muestra en las Figuras, la barra de transferencia 78 lleva
acoplada a la misma un bastidor 80 al que como mínimo están
sujetos unos medios de contacto, es decir, un rodillo 82. En la
parte más baja de la matriz existe una brida 86 a la que está
acoplada una parte 88 de cuña. El manguito del conjunto 84 de
herramienta se extiende hacia arriba de tal manera que una parte
del mismo está fijada al bastidor en 90. Unos cojinetes internos y
la cámara neumática interna de la matriz 84 permiten que la matriz
92, sujeta a la misma, pueda desplazarse en una dirección alineada
longitudinalmente con la dirección de la herramienta superior
29.
A medida que la barra de transferencia 78 es
impulsada por el mecanismo de servomotor para la herramienta
inferior, el bastidor 80 se mueve en una dirección, por ejemplo la
dirección x, que es sustancialmente perpendicular a la dirección
vertical con respecto a la cual están alineadas las herramientas
superior e inferior. Como consecuencia, cuando el rodillo 82 entra
en contacto con la superficie 94 de la cuña 88, la matriz 92 es
impulsada hacia arriba. El movimiento de la matriz 92, con respecto
a la herramienta 29, se efectúa mediante el movimiento hacia atrás
y hacia delante del rodillo 82 contra la superficie 94 de la cuña
88.
Refiriéndose particularmente a la Figura 10a,
supóngase que la lámina de trabajo 88, que está interpuesta entre
la herramienta 29 y la matriz 92, se está trasladando mediante los
servomotores de los ejes x e y sobre la plataforma de trabajo. En
la Figura 10b, suponiendo que la lámina de trabajo 68 ha llegado a
su posición programada, la herramienta superior 29 ha descendido
desde su valor límite superior hasta su valor límite inferior,
ambos configurados por el operario del sistema. A partir de ese
momento, como se muestra en la Figura 10c, en cuanto la herramienta
superior 29 ha alcanzado su límite inferior programado, la
matriz, es decir, la herramienta inferior, es impulsada hacia
arriba por el rodillo 82 hasta su valor límite superior, con lo que
tiene lugar el trabajo de formación sobre la lámina de trabajo 68.
Cuando la herramienta inferior 92 ha llegado a su posición
superior programada, la herramienta superior 92 se retira a su
posición superior programada, como se muestra en la Figura 10d. En
este punto, la matriz 92 regresa a su límite inferior. Una forma,
designada con 96, se muestra claramente en la Figura 10d. Después
que la matriz 92 vuelve a su límite inferior programado, la lámina
68 se mueve libremente y las herramientas 29 y matriz 92 esperan
ahora a la siguiente carrera ascendente de formación que solicite
el programa de producción. Nótese que se puede llevar a cabo
similarmente una operación de marcado en una lámina de trabajo
mediante la herramienta inferior de la máquina de fabricación de
láminas del presente invento. Dicha operación de marcado podría
incluir, pero sin carácter limitativo, el marcado de códigos de
barras en una lámina de trabajo.
Las Figuras 11 y 12 muestran cada una realización
diferente, en las que una pieza configurada de forma distinta a
una cuña está acoplada a la brida inferior 88 de la herramienta
inferior 84 para permitir la conversión de un movimiento de salida
no vertical del servomotor 98 en un movimiento vertical de salida
para desplazar al conjunto de herramienta inferior 84 en una
dirección vertical. En el caso de la realización mostrada en la
Figura 11, nótese que se utiliza un anillo 100 similar a la parte 9
de la Figura 3c para permitir la acción conjunta del conjunto de
matriz 84 con el rodillo 82, de tal manera que cualquier
movimiento del rodillo 82 a lo largo de la dirección x daría lugar a
que el conjunto de matriz se desplazase en una dirección vertical.
Nótese que, aunque las direcciones vertical y no vertical se
describen con referencia a las Figuras 1a 12, debe tenerse en
cuenta que el presente invento contempla realmente el concepto de
que al menos una herramienta sea impulsada en una dirección que es
diferente de la dirección de la fuerza de salida del elemento
impulsor. Dicho de otro modo, en lugar de que las herramientas
superior e inferior sean capaces de moverse una con respecto a otra
a lo largo de la dirección vertical, estas herramientas pueden
realmente moverse a lo largo de una dirección horizontal, siempre
que la fuerza de salida que impulse a las herramientas superior e
inferior se produzca en una dirección diferente de la dirección de
movimiento de las herramientas superior e inferior.
En la Figura 12, se muestra todavía otra
realización para impulsar al conjunto de matriz 84 en una
dirección vertical. Para esta realización, una porción roscada 102
está acoplada a la brida inferior 86 del conjunto 84 de matriz. La
porción roscada 102 está acoplada a un elemento de engranaje 104,
al que hace girar un servomotor 98. Como se muestra en la Figura,
cuando gira el engranaje 104a, lo hace también el engranaje
acoplado 104b. Como el engranaje 104b está acoplado a la porción
roscada 102, su rotación a su vez origina la rotación de la
porción roscada 102. Esto puede hacerse en la forma de engranajes
que se acoplen, de tal manera que, cuando se hace girar a la
porción roscada 102, una porción roscada correspondiente (no
mostrada) del conjunto de matriz 64 impulsará a la matriz 92 a
desplazarse verticalmente. Nótese que, para la realización de la
Figura 12, en lugar de estar situado a lo largo del eje x, el
servomotor 98 podría estar situado debajo del conjunto de matriz,
de tal manera que pudiese hacer girar directamente a la porción
roscada 102. Son igualmente aplicables otras modalidades de
mecanismos para impulsar al conjunto 84 de matriz por medio de la
rotación de la porción 102.
La Figura 13 muestra en formato simplificado los
diversos componentes de los medios de herramienta de la máquina del
presente invento. Como se muestra, el martinete 1 tiene conectada a
su porción más alta un elemento convertidor de fuerza en la forma
de la leva 7. Sin mostrar el propio revólver, el conjunto 29 de
herramienta se muestra en alineación con el martinete 1, de tal
manera que cuando la parte más alta del conjunto 29 de
herramienta, es decir, su cabezal 108, es impulsada por el
martinete 1 cuando éste entra en contacto con el mismo. El cabezal
108 del conjunto 29 de herramienta está soportado por un muelle 110
que, en ausencia de una fuerza aplicada por el martinete 1, empuja
al cabezal 108 hacia arriba para de ese modo tomar conjuntamente
con el mismo una herramienta de troquel 106 acoplada a un eje 112
que se extiende desde el cabezal 108. A su vez, la herramienta de
troquel 106 está encerrada longitudinalmente dentro de un cilindro
114 del conjunto 29 de herramienta. En la parte inferior del
cilindro 114 hay una placa separadora 116 que mantiene en posición
a la lámina de trabajo después que la herramienta de troquel 106 ha
penetrado y se está retirando de la lámina de trabajo 68. Nótese
que la extremidad de la herramienta de troquel 106, cuando no está
siendo impulsada por el martinete 1 para troquelar la lámina de
trabajo 68, está situada a una cierta distancia de separación de la
extremidad del cilindro 114 a través del orificio 108 provisto por
la placa separadora 116. A esta distancia entre la extremidad de la
herramienta de troquel 106 y la extremidad del cilindro 114 se
hace referencia como D. La longitud del conjunto 29 de herramienta,
a la que se hará referencia simplemente como herramienta 29 para la
descripción que sigue, la suministra el fabricante en la mayoría
de los casos. Convencionalmente, la longitud de la herramienta 29
es aproximadamente de 290 mm.
Un usuario de la máquina del presente invento
normalmente conoce la longitud de la herramienta 29, en cuyo caso
todo lo que necesita es introducir la longitud de esa herramienta
en la tabla de herramientas del CNC cuando empiece a trabajar con la
máquina. El presente invento aporta al usuario que no conozca la
longitud de la herramienta la capacidad de medir dicha longitud la
primera vez que el operario de la máquina use la herramienta. Esta
característica de la máquina de fabricación de láminas del
presente invento se ilustra con referencia a las Figuras 14 y
15.
Para empezar, se define en el CNC una distancia
que debe fijarse entre la parte inferior de la herramienta y la
parte superior de la matriz. Esta distancia F se fija normalmente
para que sea de 205 \pm 2 mm. Así, con la realización de
herramienta superior mostrada en la Figura 15, cuando el rodillo 9
se traslada a la posición mostrada, la herramienta debe impulsarse
al menos 205 mm más cierta distancia que le permita penetrar a
través de la lámina 68. Una vez dicho esto, véase el diagrama de
fuerzas-tiempos de la Figura 14, que en realidad
mide el par de salida del servomotor que impulsa a la herramienta
29. Como se muestra en la Figura, la fuerza comienza a aumentar a
un ritmo rápido indicado por la pendiente de 118. En el instante
t_{1}, se decelera perceptiblemente de tal manera que
esencialmente la herramienta 29 empieza a llanear hacia la matriz
92. En el instante t_{2}, la herramienta 29 entra en contacto con
la lámina 68, o bien, cuando no hay lámina de trabajo, con la
matriz 92. En este instante, vuelve a aumentar el par de salida
del servomotor, como indica la pendiente ascendente en 120, hasta
un límite predeterminado, por ejemplo en 122, definido por el
fabricante o por el usuario. Este límite 122, como se muestra en la
Figura 14, corresponde al punto donde el usuario, si se le hubiese
dado tal indicación, habría sabido que realmente la herramienta 29
habría establecido contacto con una superficie sólida, y que una
vez más habría que aumentar la fuerza paea efectuar trabajo. Este
límite 122 depende de una serie de factores que incluyen, por
ejemplo, la fuerza elástica ejercida por el muelle 110 (Figura
13). Cuando se alcanza el límite 122, el servomotor cesa de dar
cualquier par o fuerza adicional. La fuerza así ejercida se guarda
en una memoria. Con la fuerza así determinada ya guardada, y dado
que se sabe que cada vuelta del eje 21 de tornillo de bola (Figura
4) corresponde a una longitud fijada, por ejemplo 55 mm, para la
realización ejemplar de la máquina mostrada en la Figura 4, se
puede calcular por tanto fácilmente la longitud de herramienta de
la herramienta 29.
Adicionalmente al límite 122, se podría proveer
también un segundo límite tal como por ejemplo el 124 como un
límite superior para informar al usuario de que es necesario
ajustar la herramienta de troquel 106 dentro del conjunto 29 de
herramienta. Más adelante se explicará esta característica.
Continuando todavía con la Figura 14, dado que se
puede determinar automáticamente cuándo ha establecido contacto una
herramienta con la pieza de trabajo o con la matriz, otro aspecto
de la máquina de fabricación de láminas del presente invento es la
capacidad de la máquina para determinar automáticamente una base o
una configuración a partir de la que pueda tomar referencia el
funcionamiento de la herramienta. Esto se hace conjuntamente con el
almacenamiento de la fuerza, en el límite 122, en la memoria de la
máquina. Mediante la designación de la fuerza como una
configuración básica, se puede referenciar a partir de la misma todo
el trabajo realizado por la herramienta 29 con respecto a la
fuerza así guardada. Por supuesto, se puede convertir la fuerza en
una base numérica, o en cualquier otra medida, tal como 0, que
permitiría al operario determinar que la configuración de la
herramienta está en su posición correcta con respecto a la lámina
de trabajo o a la matriz, antes de que se realice el trabajo.
Con referencia a las Figuras 13, 14 y 15, nótese
que, cuando la herramienta se impulsa de modo que establece
contacto bien con la lámina de trabajo o bien con la matriz 92, se
alcanza primero una fuerza que corresponde al límite 122. A partir
de entonces, con el fin de continuar empujando a la herramienta de
troquel 106 dentro del conjunto 29 de herramienta para trasladarla
verticalmente en contacto con la lámina de trabajo 68, es
necesario generar un par de mayor intensidad mediante el servomotor
con objeto de presionar a la herramienta de troquel 106 contra la
lámina de trabajo 68, y eventualmente para penetrar y troquelar a
la pieza separándola de la lámina de trabajo 68. De acuerdo con
ello, se controla un aumento continuo de par o de fuerza por la
pendiente 120 de la Figura 4 hasta que se alcance un punto en el que
la pieza a cortar se troquele y separe de la lámina de trabajo 68.
Este punto depende del espesor de la lámina de trabajo, y se puede
calcular y determinar mediante estudios empíricos.
Suponiendo que este punto es igual al límite
superior 124 que se ha indicado en la Figura 14, entones en
teoría, una vez que se ha alcanzado este punto, disminuiría la
fuerza de salida del servomotor. Teniendo esto en cuenta, en el caso
en que, como se muestra en la figura 14, el par de salida del
servomotor, representado por la pendiente ascendente 120, continúe
aumentando más allá del límite superior 124, indicaría que se
requiere una fuerza adicional para impulsar a la herramienta de
troquel 106 con el fin de establecer contacto con la lámina de
trabajo 68. Esto significa que la herramienta de troquel 106 nunca
estableció realmente contacto con la lámina de trabajo en el límite
124, lo cual podría deducirse del hecho de que la distancia D que
separa la extremidad de la herramienta de troquel de la
extremidad del cilindro 114, representada por la placa separadora
116, es tan grande que se necesita una fuerza mayor que la ejercida
entre el límite inferior 122 y el límite superior 124 para empujar
a la herramienta de troquel 106 más allá de la placa separadora 116
con el fin de cortar la lámina de trabajo 68.
Si ése es el caso, una vez que el operario ha
determinado que, en efecto, el servomotor continúa generando una
fuerza de salida aunque se haya alcanzado el límite superior 124,
sabe que es necesario ajustar la distancia D, con el fin de
asegurar que la herramienta de troquel 106 penetre y troquele la
pieza apropiada y la separe de la lámina de trabajo, cuando se
alcance el límite superior 124. Por consiguiente, el operario
necesita detener el funcionamiento de la máquina de fabricación de
láminas, extraer el conjunto 29 de herramienta sacándolo del
revólver superior, y reajustar la distancia D. Por tanto, la
máquina de fabricación de láminas del presente invento aporta la
característica adicional de permitir al operario determinar si se
requiere o no el ajuste posicional de la herramienta de troquel
dentro de un conjunto de herramienta. Nótese que este ajuste
posicional de la herramienta de troquel dentro de un conjunto de
herramienta es aplicable igualmente a operaciones de formación y
troquelado por parte de la herramienta superior.
Con referencia a las Figuras 16a y 16b, obsérvese
que la posición del rodillo 9, con respecto a su contacto con la
leva 7 del martinete 1, cuando recorre la superficie 36 a o la
zona B de la leva 7, se guarda en la memoria del controlador de la
máquina de tal manera que, como se muestra en la Figura 16b, cuando
la extremidad de la herramienta 29 establece contacto con la
lámina de trabajo 68, se puede guardar en la memoria la posición
del rodillo 9 como una configuración básica a partir de la cual se
puedan referenciar futuras operaciones de la herramienta. De ese
modo, se puede determinar claramente la diferencia en la
distancia recorrida por el rodillo 9 entre las Figuras 16a y 16b,
como por ejemplo entre 4 y 5 mm, con el fin de que la herramienta 29
pueda efectuar fácilmente trabajo en la lámina de trabajo 68, ya
sea una operación de troquelado, marcado o formación. Además, dado
que, como se ha mencionado anteriormente, la distancia entre la
parte más alta del martinete y la parte más baja de la herramienta
29 se ha configurado por ejemplo en 205 mm y que la longitud de la
herramienta 29 usualmente es de alrededor de 209 mm, restando la
distancia de la herramienta de la distancia F (Figura 15) que
separa la herramienta 29 y la matriz 92, se puede calcular
fácilmente el espesor de la lámina de trabajo 68.
En la Figura 17 se ha representado un diagrama de
flujo que ilustra las etapas desarrolladas por el CNC de la
máquina de fabricación de láminas del presente invento para
determinar la longitud de la herramienta, el espesor de la lámina de
trabajo, así como el ajuste de la herramienta de troquel dentro
del conjunto de herramienta. Como se muestra, en la etapa 126 se
predefine un primer límite, tal como por ejemplo el límite 122. A
partir de entonces, se impulsa a la herramienta 29 hacia la matriz
92 o hacia la lámina de trabajo 69, según la etapa 128. Entonces
se determina si la herramienta ha llegado al primer límite
mediante el control de la fuerza que está ejerciendo el servomotor,
por la etapa 130. En lugar de vigilar el par de salida del
servomotor, se podría usar también en la etapa 130 un dispositivo
de control discreto tal como por ejemplo unos medios de calibre
sensor o de sensor liviano. Si por la etapa 130 se determina que
la herramienta no ha llegado aún al primer límite, el controlador
de la máquina continuará impulsando la herramienta 29 hacia la
matriz 82. Por el contrario, si se determina que la herramienta
29 ha alcanzado en efecto el primer límite, se hace entonces una
segunda determinación de si la herramienta 29 ha llegado a un
segundo límite, tal como por ejemplo el límite 124, en la etapa
132. Si de hecho existe una disminución en la fuerza de salida del
servomotor según se determine en la etapa 134, entonces según la
etapa 136 el controlador del sistema determinaría que no es
necesario realizar ajuste alguno de la herramienta de troquel
dentro del conjunto de herramienta. Por el contrario, si no ha
existido ninguna disminución en el par de salida del servomotor,
según lo determinado por la etapa 134, entonces la máquina o bien
se para automáticamente o bien el propio operario puede pararla,
por la etapa 138, para que se pueda reajustar la distancia relativa
entre la extremidad de la herramienta de troquel y la placa
separadora.
Con respecto a las Figuras 18a hasta 18d, se
muestran las velocidades respectivas de la lámina de trabajo y del
martinete, así como la posición del martinete y la fuerza de salida
del servomotor para impulsar al martinete. En particular, con
referencia a la Figura 18a, nótese que la velocidad de la lámina de
trabajo empieza a disminuir en el instante t_{1}. En ese
instante, la velocidad del martinete permanece constante en tanto
que no haya par de salida del servomotor. Pero en el instante
t_{2}, en algún momento durante la deceleración del movimiento
de la lámina de trabajo, según lo indica la pendiente descendente
140, el servomotor da un par de salida, con lo que el martinete
comienza a acelerarse hacia la lámina de trabajo. Véase Figura 18b.
Al mismo tiempo, con referencia a la Figura 18c, nótese que la
posición del martinete es tal que ha descendido hacia la lámina de
trabajo 68, como lo muestra la pendiente descendente 142 de la
Figura 18c. También al mismo tiempo, como se muestra en la Figura
18d, ha aumentado la fuerza o par de salida del servomotor.
En el instante t_{3}, la porción de la lámina
de trabajo que no se ha mecanizado se ha trasladado al lugar
apropiado debajo del martinete, según se indica por la Figura 18
a. En otras palabras, en ese instante, la lámina de trabajo se hace
estacionaria. Al mismo tiempo, como se muestra en la Figura 18b, la
velocidad del martinete ha alcanzado su valor máximo. Esto
significa que la fuerza o par de salida del servomotor también se
ha nivelado, tal como lo indica el diagrama de fuerzas de la Figura
18d. Sin embargo, el martinete todavía no ha llegado a establecer
contacto con la lámina de trabajo 68, según indica la posición del
gráfico de la Figura 18c.
Todo esto cambia en el instante t_{4}, cuando
el troquel empieza a establecer contacto con la lámina de trabajo
68, en el punto 144, como se muestra en la Figura 18c. En ese
instante, el par de salida del servomotor aumenta perceptiblemente,
en tanto que se requiere una fuera de mayor intensidad para
troquelar a través del material de lámina. Esto se indica mediante
la pendiente ascendente designada como 146 que se muestra en la
figura 18d. En el instante t_{5}, cuando el troquel se encuentra
en la posición indicada en 148, la porción de la lámina de trabajo
que va a ser troquelada y separada de la lámina de trabajo 68
comienza a romperse y separarse de la lámina de trabajo. Por
consiguiente, se produce una abrupta disminución en la intensidad de
la fuerza de salida del servomotor, como se indica mediante la
pendiente descendente 150 mostrada en la Figura 18d. Entonces la
herramienta se troquel es impulsada más allá de la lámina de
trabajo 68 hasta finalmente terminar en su posición más baja, o
límite, según se indica con la línea de trazos 152 en la Figura
18c. A partir de ese momento, a medida que el martinete se retira
de la herramienta 29, la herramienta de troquel empieza a retirarse
de la lámina de trabajo 68. Esto se indica mediante la pendiente
ascendente 154 mostrada en la Figura 18c. En el instante t_{6},
el controlador de la máquina determina que la herramienta de
troquel ha subido hasta una distancia suficiente por encima de la
lámina de trabajo 68 para que de nuevo se reinicie la aceleración
de la lámina de trabajo. Esto se indica por la pendiente de
aceleración 156 mostrada en la Figura 18a. Similarmente, la
velocidad del martinete disminuye, de acuerdo con la pendiente
descendente 158 mostrada en la Figura 18b. Finalmente, en el
instante t_{7}, la lámina de trabajo se mueve a su máxima
velocidad, mientras que la velocidad del martinete ha disminuido
para esperar el posicionamiento de la lámina de trabajo hasta su
siguiente emplazamiento.
En la Figura 19 se presenta un diagrama de flujo
que ilustra la correlación entre el par de salida del servomotor y
la longitud de la herramienta, así como el espesor de la lámina de
trabajo. Como se muestra en la Figura, en la etapa 160, el
controlador del sistema determina y define una distancia que separa
a la herramienta de la matriz. Luego se activa al servomotor para
impulsar a la herramienta hacia la matriz, según la etapa 162.
Después se hace una determinación en la etapa 164 para verificar si
la herramienta ha establecido contacto, bien con la matriz o bien
con la lámina de trabajo. Si no se ha detectado ningún contacto, el
controlador continúa impulsando la herramienta hacia la matriz.
Por el contrario, si se averigua que la herramienta ha establecido
contacto con la matriz o con la lámina de trabajo, se determina
entonces la fuerza de salida del servomotor según la etapa 166.
Esta fuerza se presenta visualmente según la etapa 168. Al mismo
tiempo, la fuerza se guarda en la memoria apropiada según la etapa
170. Luego se usa este valor guardado de la fuerza para
correlacionarlo con la longitud de la herramienta, según la etapa
172. Si se desea, se puede usar también este valor guardado de la
fuerza para determinar el espesor de la lámina, según la etapa
174.
En el diagrama de flujo de la Figura 20 se
presenta el procedimiento para configurar la base a partir de la
cual se referencia la herramienta para empezar la operación. Como
se muestra en la Figura, según la etapa 176, la herramienta es
impulsada hacia la matriz. Según la etapa 178 se detecta si la
herramienta ha establecido contacto con la matriz o con una lámina
de trabajo colocada sobre la matriz. Si no se ha detectado
contacto, el controlador de la máquina continúa entonces impulsando
la herramienta hacia la matriz. Si se ha determinado un contacto,
entonces, según la etapa 180, se determina la fuerza de salida del
servomotor. A partir de este momento, se guarda en la memoria el
valor de la fuerza según la etapa 182. Entonces se define un punto
de regulación como la referencia a partir de la cual se puede basar
el funcionamiento de la máquina, según la etapa 184. A
continuación, la máquina puede empezar a funcionar usando el punto
de regulación como la base de referencia, según la etapa 186.
Se ha ilustrado todavía otra función de la
máquina de fabricación de láminas con respecto a las Figuras 21a
hasta 23b. En particular, a esta función se podría hacer
referencia como función de "reducción inteligente de ruido", en
la que se mide la posición de la herramienta troquelada con
respecto al par de salida del servomotor para determinar el punto
correcto de aceleración/deceleración, basándose la velocidad
decelerada en la zona de corte de la herramienta, que puede variar
para las diferentes herramientas.
Véanse las Figuras 21a y 21b. Como se muestra en
ellas, se ve que la velocidad con que es impulsado el martinete
aumenta según la pendiente ascendente 188 desde el instante 0
hasta el instante t_{1}. A medida que aumenta la velocidad del
martinete, su posición, cuando se mueve hacia la lámina de trabajo,
es tal que se desplaza hacia la lámina de trabajo a un ritmo
rápido, según indica la pendiente descendente 190 de posición de
martinete. Luego, entre los instantes t_{1} y t_{2}, se nivela
la velocidad del martinete, como se muestra en la Figura 21a. Al
mismo tiempo, la posición del martinete continúa sin disminuir
hasta que llega al instante t_{2}. En este punto, el controlador,
reconociendo que se encuentra sólo a una distancia muy corta de la
superficie de la lámina de trabajo 68, da instrucciones al
servomotor para que empiece a disminuir la aceleración del
martinete, lo cual da lugar a una disminución de la aceleración tal
como se indica por la pendiente descendente 192. En el instante
t_{3}, la herramienta entra en contacto con la lámina de trabajo
68. Al disminuir la velocidad del martinete, se produce una
disminución en el ruido generado cuando el martinete choca con la
lámina de trabajo. La velocidad del martinete durante este período
se mantiene constante, según indica 194 en la Figura 21a. La
velocidad decelerada del martinete se mantiene cuando éste corta y
atraviesa la lámina de trabajo y pasa el punto 196, en el que se
llega a la porción de lámina de trabajo que se va a troquelar y
separar del resto de la lámina de trabajo.
En el instante t_{4}, la herramienta ha
penetrado más allá de la superficie inferior de la lámina de
trabajo 68. De acuerdo con ello, la intensidad de la fuerza de
salida del servomotor disminuye, puesto que ya no hay nada que
reaccione contra la herramienta de troquel. A partir de ese
momento, la herramienta se acelera hasta su posición más baja, en
el punto 198, y empieza a acelerarse desde la lámina de trabajo 68,
según la pendiente 200. Esto se refleja por la velocidad del
martinete, según indica la pendiente ascendente 202 de la Figura
21a. Entonces empieza un nuevo procedimiento, en el instante
t_{5}. De ese modo, dado que la velocidad de la herramienta
disminuye cuando ésta se encuentra en contacto inminente con la
lámina de trabajo, ello significa que se genera menos ruido como
consecuencia del contacto de la herramienta con la lámina de
trabajo. Este hecho tiene una importancia significativa, ya que es
bien conocido que la mayor parte del ruido producido por una
prensa troqueladora se debe al troquelado de la lámina de trabajo
por la herramienta. Dicho sencillamente, los decibelios (dB) de
ruido resultantes del funcionamiento de la máquina de fabricación
de láminas del presente invento podrían conservarse por debajo de
un límite predefinido manteniendo un control preciso de la
velocidad con la que impulsa el servomotor a la herramienta para
efectuar trabajo en la lámina de trabajo.
La Figura 22 ilustra la relación entre la
velocidad con que se impulsa el martinete y la zona de corte de la
herramienta. Como se ve, es una función inversa, en el sentido de
que al aumentar la zona de corte de la herramienta disminuye la
velocidad del martinete. Recíprocamente, cuando disminuye la
zona de corte de la herramienta, aumenta la velocidad del
martinete. Esta relación se debe al hecho de que en la mayoría de
los casos la zona de corte depende de la linealidad del movimiento
de la lámina. Dicho de otro modo, si el desplazamiento de la
lámina, desde un punto donde va a ser troquelada hasta el
siguiente, es mayor que la dimensión más larga de la zona de corte
de la herramienta, entonces se usa la totalidad de la zona de
corte en el troquelado. Por el contrario, si el desplazamiento
entre puntos de corte es tal que no excede de la zona de corte de
una herramienta, entonces no hay necesidad de aumentar la velocidad
de una herramienta, puesto que sólo se usa una porción de la zona
de corte de la herramienta para troquelar la lámina de trabajo. La
relación con respecto a la zona de corte y la velocidad con que
el servomotor impulsa al martinete viene dada por las siguientes
fórmulas:
Si A < = A_{\text{mín.}}, usar V =
V_{máx.}
Si A > A_{\text{mín.}} y A < =
A_{máx.}, usar V_{máx.} = (V_{máx.} - (A -
A_{\text{mín.}})*(V_{máx.} - V_{\text{mín.}})/A_{máx.} -
A_{\text{mín.}})
Si A > A_{máx.}, usar V =
V_{\text{mín.}}
donde A = zona de corte de la herramienta de
troquel
Las respectivas zonas de corte de las diversas
herramientas vienen dadas como sigue:
Circular: A = X* \pi*s
Cuadrada: A = 4*X*s
Rectangular: A = (2*x + 2*y)*s
donde
s = espesor de l lámina, y
A = zona de corte de la herramienta
Así, si b (desplazamiento de la lámina) es mayor
o igual que x (máxima dimensión de la herramienta), entonces la
zona a usar es toda la zona de corte de la herramienta. Por el
contrario, si b es menor que x, la zona a usar (a) es igual a la
zona A* (b/x) donde b es el desplazamiento de la herramienta, y x
la máxima dimensión de la herramienta.
En las Figuras 23a y 23b se presentan los
diagramas de flujo del procedimiento descrito anteriormente con
respecto a la velocidad del martinete, posición del martinete y
relación entre la zona de corte de la herramienta y la velocidad
del martinete. Como se ve, en la etapa 204, la herramienta se
acelera hacia la lámina de trabajo. Entonces se determina si la
herramienta se ha aproximado a un límite predefinido, tal como por
ejemplo el punto 195 de la Figura 21b. Si no es así, el controlador
de la máquina continúa acelerando la herramienta hacia la lámina
de trabajo. Si se ha aproximado, según se haya determinado en la
etapa 206, el procedimiento continúa a la etapa 208 de tal manera
que el par de salida del servomotor disminuya para decelerar el
movimiento de la herramienta. A continuación se troquela la lámina
de trabajo, según la etapa 210.
En el diagrama de flujo de la Figura 23b se
elabora adicionalmente el troquelado de la lámina de trabajo. En
dicho diagrama, en la etapa 212, se calcula la zona de corte de
la herramienta de troquel. Por supuesto, esto se hace antes del
troquelado de la lámina de trabajo. En la etapa 214, se realiza
una determinación de la linealidad del movimiento de la lámina de
trabajo. Esto se hace, por ejemplo, mediante la determinación de
las fuerzas de salida de los servomotores x e y que controlan el
movimiento de la lámina de trabajo. A continuación, en la etapa 216,
se calcula el punto donde debe empezar la deceleración de la
herramienta, que se basa en la relación entre la zona de corte de
la herramienta y la linealidad del movimiento de la lámina de
trabajo.
Vuélvase a la Figura 23a. Como se ve, después de
la etapa 210, en la etapa 218 se determina si la herramienta se ha
aproximado a un límite cerca del punto donde la pieza troquelada
se separaría de la lámina de trabajo. Este punto se indica como 196
en la Figura 21b. Si no se ha alcanzado aún este límite, el
controlador continuaría su movimiento decelerado de la
herramienta, según indica la pendiente descendente mostrada en la
Figura 21b. Si en efecto se ha llegado al límite 196, el
procedimiento continúa a la siguiente etapa 220, donde el
controlador da instrucciones al servomotor de que aumente su par
para acelerar a la herramienta separándola de la lámina de trabajo,
según refleja la pendiente ascendente 200 mostrada en la Figura
21b. A continuación, el procedimiento continúa a la etapa 222 para
realizar una determinación de si se ha alcanzado un lugar seguro
dado por encima de la lámina de trabajo. Si no es así, el
controlador continuaría dando instrucciones al servomotor de
aumentar su par para mover a la herramienta separándola de la
lámina de trabajo. Si en efecto se ha alcanzado el lugar seguro
dado por encima de la lámina de trabajo, entonces el procedimiento
sigue a la etapa 224 para mover el siguiente lugar a ser troquelado
de la lámina de trabajo debajo del martinete. Mientras el lugar
siguiente a ser troquelado no se haya trasladado bajo la zona de
troquelado, continúa el movimiento de la lámina de trabajo. Una vez
que el siguiente lugar a ser troquelado se mueve bajo el martinete,
el procedimiento sigue a la etapa 226 par realizar una
determinación de si hay que finalizar el procedimiento de
fabricación. Si hay que continuar, el procedimiento vuelve a la
etapa 204 para el próximo conjunto de operaciones. Si el
procedimiento de fabricación debe terminar, por supuesto dicho
procedimiento se detiene.
Con referencia a la Figura 24, se ha ilustrado
una función de "mirar hacia delante" para acelerar/decelerar
simultáneamente el movimiento de la lámina de trabajo y el
movimiento del troquel. Como se muestra, en cada ciclo, que podría
durar aproximadamente 7,625 milisegundos, existen movimientos
correspondientes de la lámina de trabajo y del troquel. Como se
muestra, el movimiento de la lámina de trabajo empieza en el
instante t_{0}, con aceleración hasta t_{1}. Una vez que la
aceleración de la lámina de trabajo ha llegado a t_{1}, el
movimiento de la lámina de trabajo continúa hasta el instante
t_{2}. En ese momento, empieza la deceleración de la lámina de
trabajo, según indica la pendiente descendente 218. En el punto
220, que se indica en el instante t_{3}, el servomotor empieza a
dar como salida una fuerza para impulsar el troquel. Esto se indica
mediante la pendiente ascendente 222. Como se ve, el movimiento del
troquel comienza antes de que haya cesado el movimiento de la
lámina de trabajo. Esto se basa en el deseo de aumentar la
velocidad operativa de la máquina mediante la incorporación tanto
del movimiento de la lámina de trabajo como del movimiento de la
herramienta.
Continuando con la Figura 24, cesa el movimiento
de la lámina de trabajo. En otras palabras, el punto de la lámina
de trabajo en el que debe tener lugar una operación de troquelado
está situado directamente debajo de la herramienta. Entretanto, la
aceleración del movimiento del troquel continúa hasta el instante
t_{5}, en el que tiene lugar el troquelado de la lámina de
trabajo. Este troquelado de la lámina de trabajo ocupa el tiempo
transcurrido entre t_{5} y t_{6}, según se indica en 224. En el
instante t_{6}, en tanto que la operación de troquelado haya
cesado, la lámina de trabajo se vuelve a mover, por medio de sus
servomotores de los ejes x e y, según se indica en la pendiente
ascendente 226. Al mismo tiempo, el servomotor comienza a decelerar
el movimiento del troquel, según indica la pendiente descendente
228, hasta que, en el instante t_{7}, el troquel se haya
desplazado hasta la distancia segura determinada por encima de la
lámina de trabajo. El procedimiento continúa así con los movimientos
interrelacionados de la lámina de trabajo y del troquel como se
indica en la Figura 24, para de ese modo alcanzar una máxima
velocidad operativa de la máquina de fabricación de láminas del
presente invento, mientras que al mismo tiempo se minimiza el ruido
que está produciendo el funcionamiento de la máquina. En resumen,
como se muestra en la Figura 24, la máquina de fabricación de
láminas del presente invento comienza su acción de troquelado
antes de que se haya parado por completo la lámina de trabajo, para
que el troquelado real de la lámina de trabajo pueda tener lugar
en cuanto haya cesado el movimiento de la lámina.
En el diagrama de flujo de la Figura 25 se
ilustran las etapas a seguir con respecto a la
aceleración/deceleración simultáneas de la lámina de trabajo y del
troquel. Como se muestra en la Figura, en la etapa 230, la lámina
de trabajo es acelerada hasta la posición correspondiente al lugar
en el que va a ser trabajada debajo de la herramienta. En un
instante predeterminado de tiempo, los servomotores que controlan la
aceleración/deceleración de la lámina de trabajo comienzan a
decelerar el movimiento de la lámina de trabajo, según la etapa
232. El peso y la inercia de la lámina de trabajo continuarán
decelerándola durante un período determinado de tiempo tal como, por
ejemplo, el ilustrado por la pendiente descendente 218 mostrada en
la Figura 24. En la etapa 234, empieza la aceleración de la
herramienta para efectuar trabajo sobre la lámina de trabajo,
mientras que continúa la deceleración de la lámina de trabajo. En la
etapa 236, comienza el desarrollo real de trabajo sobre la lámina
de trabajo, cuando ha cesado el movimiento de la lámina de trabajo
y la herramienta ha establecido contacto con la lámina de trabajo
y ha comenzado a realizar trabajo sobre ella.
En las Figuras 26 y 27 se ha ilustrado el aspecto
de ahorro energético de la máquina de fabricación de láminas del
presente invento. Como se muestra en la Figura 26, el sistema de
ahorro energético del presente invento incluye un convertidor CA/CC
238, el cual, como su nombre implica, acepta alimentación de
corriente trifásica de la red general y convierte la corriente
trifásica en corriente continua utilizada por los diversos
servomotores de la máquina. Una vez convertida, la corriente
continua se envía a los moduladores de anchura de impulso (en
adelante MAP) 240 y 242. Como debe entenderse, se usan MAP
adicionales en el sistema del presente invento, en tanto que haya
más de únicamente los dos servomotores que se ilustran en la Figura
26 para mayor sencillez en la descripción. Como se ve, el MAP 240
está conectado a un primer servomotor 244, que, por ejemplo, puede
ser el servomotor que acciona el movimiento del martinete, y por
tanto de la herramienta. El segundo amplificador MAP 242 tiene
conectado eléctricamente al mismo un segundo servomotor 246, que
puede ser, por ejemplo, el servomotor usado para impulsar a la
lámina de trabajo según la dirección x. En el circuito de la Figura
26 se muestra adicionalmente una serie de condensadores 248
interconectados entre los amplificadores MAP 240 y 242.
En funcionamiento, cuando un servomotor inicia
una aceleración, le entra alimentación de energía eléctrica por
medio del convertidor 238. Esta energía es consumida por el
servomotor para generar un par de salida. Cuando comienza su fase
de deceleración, según indica la pendiente descendente 218, el
servomotor actúa como un generador en el que la deceleración
genera realmente energía en exceso debido a la función de frenado
que está desarrollando el servomotor. Esta energía en exceso se
realimenta por el servomotor a su amplificador MAP y luego se
almacena en el condensador 248. Y, puesto que hay una serie de
servomotores en el sistema, existen muchas acciones de
deceleración realizadas por los servomotores respectivos. La
energía en exceso así almacenada en los condensadores se puede
recuperar para los servomotores que requieran el uso de dicha
energía. Por el contrario, si los servomotores no necesitan
energía en exceso, ésta se realimenta al convertidor 238, se
reconvierte en corriente alterna, y luego se realimenta a la red
general trifásica. En consecuencia, debido a los diversos
servomotores que actúan como generadores durante las diversas fases
de deceleración, el consumo de energía de la máquina de
fabricación de láminas del presente invento es mucho menor que el
requerido por las máquinas convencionales de fabricación de
láminas.
En la Figura 27 se ha ilustrado un gráfico que
presenta el uso de energía y el almacenamiento de la energía en
exceso, así como el uso de la energía recuperada por parte de
otros servomotores o componentes del sistema. Observando las líneas
de trazos, nótese que se ahorra una cantidad sustancial de energía
mediante el sistema de ahorro energético de la máquina del
presente invento.
Todavía otro aspecto del presente invento es su
capacidad para vigilar su temperatura y para proporcionar
automáticamente la regulación de la misma con el fin de que no
se pierda tiempo de fabricación por el sobrecalentamiento de la
máquina. Esta característica se ha ilustrado en las Figuras 28a y
28b, y el procedimiento para efectuar dicha regulación de
temperatura se ha ilustrado en el diagrama de flujo de la Figura
29.
En particular, con referencia a las Figuras 28a y
28b, nótese que la temperatura de cada uno de los servomotores de
la máquina se está vigilando mediante el controlador del sistema,
por ejemplo mediante medidores convencionales de temperatura. Según
se ha determinado por estudios empíricos, cuando la temperatura del
servomotor excede de una temperatura dada, por ejemplo 155ºC, éste
se para. Por consiguiente, cesa el funcionamiento de la máquina.
Asimismo, los estudios empíricos indican que un servomotor
funcionaría eficiente y continuamente a una temperatura inferior a
120ºC. Para el presente invento, por tanto, los inventores han
decidido predefinir un primer límite de temperatura tal como, por
ejemplo, 120ºC, por debajo del cual el funcionamiento de la
máquina puede continuar indefinidamente. Además, se ha definido una
segunda temperatura más alta, que actúa como una temperatura de
alarma, por ejemplo 140ºC. De este modo, como se ve en la Figura
28b, mientras la temperatura de funcionamiento del servomotor
continúe manteniéndose por debajo de 120ºC, el servomotor puede
funcionar indefinidamente. Sin embargo, una vez que se ha detectado
que la temperatura del servomotor es de 120ºC, es decir, el
primer límite de temperatura, el controlador dará instrucciones al
servomotor para que éste reduzca su aceleración. Esto se indica
por la pendiente descendente 238. Así, cuando la temperatura del
servomotor aumenta hasta 140ºC, la intensidad del par de salida del
servomotor puede de hecho disminuirse hasta el 30% de su máxima
potencia, que puede ser la aceleración mínima. A una temperatura de
cualquier valor por encima de los 140ºC, se dispone de un límite
de tiempo de tal manera que, si la temperatura del servomotor
continúa manteniéndose por encima de 140ºC durante dicho período de
tiempo, como por ejemplo 2 minutos, sonará una señal de alarma y
el sistema se parará automáticamente. Y si, antes de que haya
transcurrido el mencionado período de tiempo, la temperatura del
servomotor alcanza un valor máximo, por ejemplo 155ºC, con el fin
de asegurar que el sistema no sufra daños, éste se para
automáticamente.
Con referencia a la Figura 28b, nótese que la
aceleración del servomotor puede continuar mientras la temperatura
indicada por la línea 240 continúe por debajo de 120ºC. En
cualquier instante en el que la temperatura del servomotor exceda
de 120ºC, el controlador dará una instrucción al servomotor para
que éste comience a decelerar. Con la deceleración, la temperatura
del servomotor debería disminuir, como se indica mediante la línea
de trazos 242. Transcurrido cierto tiempo, con la deceleración, la
temperatura del servomotor debería disminuir de nuevo por debajo del
límite de 120ºC. Sin embargo, si continúa aumentando la
temperatura del servomotor, como se indica por la línea de trazos
244, cuando llegue a una temperatura de 140ºC, se envía al
operario una señal de alarma. Y, transcurrido un tiempo determinado,
por ejemplo los 2 minutos anteriormente mencionados, el sistema se
para automáticamente. La temperatura de la máquina, con
independencia de cuánto tiempo ha estado por encima de 140ºC, en
tanto que llegue al valor de 155ºC, parará automáticamente la
máquina para impedir que ésta sufra daños adicionales.
En el diagrama de flujo de la Figura 29 se ha
representado el procedimiento para vigilar la temperatura de la
máquina del presente invento, es decir, de los diversos
servomotores. Como se muestra en la Figura, en la etapa 246, se
define una primera temperatura, tal como por ejemplo 120ºC.
Además, en la etapa 248 se define una temperatura de alarma tal
como, por ejemplo, 140ºC. La temperatura de la máquina se vigila
según la etapa 250. Entonces se hace una determinación de si la
temperatura ha alcanzado el primer límite de temperatura, según la
etapa 252. Si no lo ha alcanzado, el procedimiento vuelve a la
etapa 250 para continuar vigilando la temperatura de
funcionamiento de la máquina. Si se ha alcanzado de hecho la primera
temperatura, el procedimiento continúa a la etapa 254, en la que
el controlador del sistema da instrucciones al servomotor de
comenzar a disminuir su par de salida. A partir de ese momento, se
determina de nuevo si la temperatura de la máquina continúa
sobrepasando el primer límite de temperatura. Si la temperatura de
la máquina ya no excede del primer límite de temperatura según la
etapa 254, el procedimiento vuelve a la etapa 250 para continuar
vigilando la temperatura de funcionamiento de la máquina.
Sin embargo, si se infringe realmente la primera
temperatura, según la etapa 254, se hace una segunda determinación
de si la temperatura de la máquina ha sobrepasado la temperatura
de alarma, según la etapa 256. Si no lo ha hecho, el procedimiento
vuelve a la etapa 250 para continuar manteniendo la vigilancia de
la temperatura de funcionamiento de la máquina. Si verdaderamente
la temperatura ha excedido de la temperatura de alarma, el
procedimiento pasa a la etapa 258 para determinar si la
temperatura de la máquina ha excedido a la temperatura de alarma
durante un período predefinido de tiempo. Si no es así, entonces,
según la etapa 260, el controlador envía una instrucción al
servomotor para que disminuya el par de salida, a fin de reducir de
ese modo la temperatura del servomotor. Por el contrario, si se ha
sobrepasado el tiempo predefinido, la máquina se para según la
etapa 262.
Volviendo a la etapa 260, con la disminución del
par de salida, se hace a continuación una determinación de si la
temperatura de la máquina realmente ha descendido según la etapa
264. Si no ha sido así, se determina si se ha excedido el período
predefinido de tiempo según la etapa 258. Luego se repite el
procedimiento para determinar si se para la máquina según la etapa
262, o bien si se continúa disminuyendo el par de salida del
servomotor para bajar la temperatura según la etapa 260. Si por
casualidad se ha reducido realmente la temperatura de la máquina,
todavía se hace una determinación adicional según la etapa 266, en
el sentido de si la temperatura es menor que la temperatura de
alarma. Si la respuesta es negativa, el procedimiento vuelve a la
etapa 250 para continuar disminuyendo la aceleración del servomotor
con el fin de disminuir de ese modo la temperatura de la máquina.
Por el contrario, si se ha detectado que la temperatura de la
máquina es menor que la temperatura de alarma, el procedimiento
vuelve a la etapa 250, para empezar de nuevo a vigilar la
temperatura máxima de funcionamiento de la máquina.
Aunque para los fines de la explicación se ha
descrito en la presente memoria una realización preferida del
presente invento, a los expertos en la técnica a la que pertenece
el invento les resultarán evidentes numerosos cambios,
modificaciones, variaciones, sustituciones y equivalentes en todo
o en parte. De acuerdo con ello, se pretende que este invento sea
definido por las reivindicaciones adjuntas a la presente
memoria.
Claims (12)
1. Un método de determinar la longitud de
unos medios de herramienta efectivos para trabajar en una lámina
de trabajo, mediante el uso de una máquina de fabricación de
láminas que tiene medios (29) de herramienta y medios (92) de matriz
o estampa separados por una primera distancia predefinida (F),
cuyos medios de herramienta son impulsados por unos medios (25) de
servomecanismo para desplazar a dichos medios de matriz a lo
largo de una dirección sustancialmente vertical con el fin de
efectuar trabajo en una lámina (32) de trabajo,
caracterizado por las etapas de:
- a)
- impulsar dichos medios de herramienta hacia dichos medios de matriz hasta que los citados medios de herramienta establecen contacto con los mencionados medios de matriz o con una lámina de trabajo colocada sobre dichos medios de matriz;
- b)
- determinar la fuerza de dichos medios de servomecanismo cuando dichos medios de herramienta establecen contacto con los citados medios de matriz o con la mencionada lámina de trabajo; y
- c)
- correlacionar la longitud efectiva de dichos medios de herramienta con la distancia que han recorrido.
2. El método de la reivindicación 1, en el
que dichos medios de servomecanismo hacen girar a unos medios
rotativos (9) para impulsar a dichos medios de herramienta, y en
el que dicha etapa c) además se caracteriza por la etapa
de:
- igualar la amplitud de rotación de dichos medios rotativos con dicha longitud de los citados medios de herramienta.
3. El método de la reivindicación 2, en el que
unos medios (7) de contacto están acoplados a dichos medios
rotativos, cuyo método además se caracteriza por la etapa
de:
- correlacionar la distancia recorrida por dichos medios de contacto a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular a la dirección de movimiento de los citados medios de herramienta, con la distancia impulsada de dichos medios de herramienta.
4. El método de la reivindicación 3, en el
que dichos medios de contacto comprenden un rodillo (9), cuyo
método además se caracteriza por la etapa de:
- configurar una leva (7) en la parte superior de dichos medios de herramienta para tener al menos dos superficies opuestas inclinadas (36) que se encuentren para formar una zona común más alta (37), cuyo rodillo actúa conjuntamente con una de dichas superficies inclinadas para impulsar a dichos medios de herramienta hacia dichos medios de matriz.
5. El método de la reivindicación 3, en el
que dichos medios de contacto comprenden un rodillo, cuyo método
además se caracteriza por la etapa de:
- configurar una leva (7) en la parte superior de dichos medios de herramienta para tener al menos una superficie curva (36) para actuar conjuntamente con dicho rodillo, cuyo rodillo actúa conjuntamente con dicha superficie curva para impulsar dichos medios de herramienta hacia los mencionados medios de matriz.
6. El método de la reivindicación 1, en el
que dichos medios de herramienta comprenden un martinete o
empujador (1), un cilindro herramienta (114) en alineación con
dicho martinete, unos medios separadores (116) acoplados al extremo
de dicho cilindro de modo que se pueden mover, y una herramienta
(106) posicionada móvilmente dentro de dicho cilindro, cuyo método
además se caracteriza por las etapas de:
- predefinir un primer límite en el que sustancialmente debe existir una disminución en la fuerza desarrollada por dichos medios de servomecanismo para impulsar a dichos medios de herramienta;
- continuar impulsando dichos medios de herramienta hacia los citados medios de matriz después de que dichos medios de herramienta han establecido contacto con los mencionados medios de matriz; y
- determinar dicha herramienta dentro del citado cilindro para requerir ajuste posicional si la fuerza desarrollada por dicho servomecanismo para impulsar a dichos medios de herramienta continúa aumentando después de haberse alcanzado dicho límite.
7. El método de la reivindicación 6, que
además se caracteriza por la etapa de:
- efectuar el ajuste de dicha herramienta dentro de dicho cilindro mediante el desplazamiento de dicha herramienta acercándola a dichos medios separadores.
8. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además por las etapas de:
- guardar el valor de dicha fuerza en una memoria (76);
- convertir el valor guardado de dicha fuerza en un valor que es representativo de la longitud de dichos medios de herramienta; y presentar visualmente dicho valor representativo de la longitud de los citados medios de herramienta.
9. El método de la reivindicación 2, en el
que dichos medios rotativos comprenden un elemento roscado de
accionamiento (21), cuyo método además se caracteriza por
la etapa de:
- acoplar móvilmente unos medios (41) de contacto a dicho elemento roscado de accionamiento de tal manera que, cuando se activen dichos medios de servomecanismo, hacen girar a dicho elemento roscado de accionamiento para mover a dichos medios de contacto con el fin de impulsar a dichos medios de herramienta.
10. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además por la etapa de:
- acoplar dichos medios de servomecanismo a medios (21) intermedios de dichos medios de herramienta, impulsando dicho servomecanismo a dichos medios intermedios en una dirección no vertical, cuyos medios intermedios actúan conjuntamente con dichos medios de herramienta para impulsar dichos medios de herramienta en una dirección vertical con el fin de efectuar trabajo en dicha lámina de trabajo.
11. El método de la reivindicación 2, en el que
dichos medios rotativos comprenden un elemento roscado de
accionamiento (21), cuyo método además se caracteriza por
las etapas de:
- acoplar eléctricamente un codificador (26) a dichos medios de servomecanismo;
- vigilar el número de vueltas de dicho elemento roscado de accionamiento; y
- correlacionar la longitud de dichos medios de herramienta con el número de vueltas de dicho elemento roscado de accionamiento.
12. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además por las etapas de:
- correlacionar el espesor de una lámina de trabajo mediante el cálculo de la diferencia entre dicha fuerza representativa de la longitud de dichos medios de herramienta y una fuerza subsiguiente ejercida por los citados medios de servomecanismo, para impulsar dichos medios de herramienta en contacto con la mencionada lámina de trabajo después que dicha lámina de trabajo se ha colocado sobre dichos medios de matriz.
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