ES2238954T3 - Aparato para estampar una chapa metalica en una forma deseada. - Google Patents

Aparato para estampar una chapa metalica en una forma deseada.

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ES2238954T3 ES00116173T ES00116173T ES2238954T3 ES 2238954 T3 ES2238954 T3 ES 2238954T3 ES 00116173 T ES00116173 T ES 00116173T ES 00116173 T ES00116173 T ES 00116173T ES 2238954 T3 ES2238954 T3 ES 2238954T3
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Abstract

Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada que comprende una matriz inferior (1) que tiene una cavidad (2) formada en su superficie superior; una matriz rotativa (4) soportada en la cavidad a rotación alrededor de un eje de rotación que se extiende en una dirección longitudinal de la matriz rotativa, cuya matriz rotativa (4) tiene una sección (4a) de estampación y conformación formada extendiéndose en la dirección longitudinal; y una matriz superior (7) que tiene una sección (6) de contra-estampación y conformación formada para acoplarse con la sección (4a) de estampación y conformación de la matriz rotativa con la chapa metálica intercalada entre las mismas en el momento de la estampación y conformación de la chapa metálica, cuya cavidad (2) de la matriz inferior tiene una sección receptora (8) para soportar a la matriz rotativa en el momento de estampar y conformar la chapa metálica, teniendo la sección receptora (8) unas superficies receptoras planas, mientras que lamatriz rotativa tiene unas superficies de apoyo formadas en su fondo para apoyarse en las superficies receptores planas, estando la matriz rotativa (4) destinada a ajustarse en una posición angular predeterminada en el momento de estampar y conformar la chapa metálica y a girar y volver a una posición de reposo después de acabar la estampación y conformación de la chapa metálica.

Description

Aparato para estampar una chapa metálica en una forma deseada.
El presente invento se refiere a un aparato para estampar una chapa metálica en una forma deseada, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, particularmente una forma curva, tal como los parachoques o pilares para coches.
Con referencia a la Figura 11, un aparato convencional para estampar y conformar una chapa metálica comprende una matriz inferior "a" y una matriz superior "f". La matriz inferior "a" tiene una cavidad "b" en la que se soporta a rotación una matriz rotativa "c", y la matriz rotativa tiene una sección "d" de conformación y estampado formada en la misma. La matriz superior "f" tiene una cuchilla "e" de contra-estampación y conformación para acoplar con la sección "d" de conformación y estampado con la chapa metálica intercalada entre las mismas cuando la chapa metálica se estampa y conforma. La cavidad "b" de la matriz inferior "a" tiene unas superficies receptoras "g" formadas en la misma, mientras que la matriz rotativa "c" tiene unas superficies de apoyo "h" formadas en la misma para apoyarse en las superficies receptoras "g". Cuando la chapa metálica se estampa y conforma, las matrices superior e inferior "f" y "a" se apoyan una en otra con las superficies "h" de apoyo de la matriz rotativa "c" apoyándose en las superficies receptoras "g" de la matriz inferior "a" (véase patente japonesa 8-276218 A).
Después de estampar y conformar la chapa metálica, se gira la matriz rotativa "c" para retirarla de la chapa metálica estampada y conformada, con el fin de facilitar la liberación y retirada del conjunto de molde de la chapa metálica estampada y conformada. Usualmente la matriz rotativa "c" es de una forma de barra redonda o cilíndrica, mientras que la cavidad "b"es un agujero redondo.
Cada vez que se vuelven a diseñar coches deben diseñarse y fabricarse nuevos aparatos de estampar y conformar. Para satisfacer un fuerte deseo de proporcionar tales nuevos aparatos de estampar y conformar en el mínimo tiempo posible, y al mismo tiempo para satisfacer un requisito de reducir al mínimo posible el coste de la estampación y la conformación, ha existido una demanda siempre creciente para proporcionar un aparato de estampar y conformar de uso general, que sea capaz de conformar las chapas metálicas con facilidad, suavemente y a un coste reducido, y que requiera una mínima inversión en mantenimiento.
En la fabricación de dichos aparatos convencionales de estampar y conformar, la matriz cóncava circular y la matriz rotativa circular requieren un trabajo que exige mucho tiempo y mucha mano de obra en el mecanizado, y de acuerdo con ello estas piezas son muy caras.
La matriz inferior del aparato convencional de estampar y conformar usa una matriz rotativa redonda que ajusta en su matriz cóncava redonda; la matriz inferior tiene la cavidad redonda y la matriz rotativa se hace girar en la cavidad redonda; y dicha matriz inferior requiere unos espacios muertos inevitablemente extraordinarios alrededor de la cavidad, haciendo de ese modo difícil reducir el tamaño del aparato de estampar y conformar.
Como se ve en la Figura 11, las líneas tangentes E que se extienden desde las superficies en las que se ponen en contacto la matriz inferior "a" y la matriz rotativa "c" se cruzan entre sí. Las superficies de recepción y apoyo así definidas requieren el mecanizado suficientemente preciso para proporcionar una llanura casi perfecta en sus superficies de apoyo, porque de lo contrario, la matriz inferior "a" se friccionaría con la matriz rotativa "c" gravemente, para causar una deformación significativa en cualquiera de los dos lados. Para tener la garantía de estar exento de dicha deformación, es necesario mecanizar con mucha precisión la cavidad "b" de la matriz inferior "a" y la matriz rotativa "c", y este mecanizado de precisión requiere un trabajo que exige mucho tiempo y mano de obra.
A la vista de lo anterior, un objeto del presente invento es proporcionar un aparato de estampar y conformar que es de pequeño tamaño, siendo todavía capaz de conformar chapas metálicas con facilidad, suavemente y a un coste reducido, requiriendo un mantenimiento sencillo con una inversión mínima.
Para lograr este objeto, un aparato para estampar una chapa metálica en una forma deseada que comprende: una matriz inferior que tiene una cavidad en la que una matriz rotativa puede girar en un eje alrededor de la misma; cuya matriz rotativa tiene el eje de rotación o de pivotamiento que se extiende en una dirección longitudinal de la pieza de molde y que tiene una sección de estampación y conformación formada para extenderse en la dirección longitudinal; y una matriz superior que tiene una sección de contra-estampación y conformación formada para acoplarse con la sección de estampación y conformación de la matriz rotativa con la chapa metálica intercalada entre las mismas en el momento de la estampación y conformación de la chapa metálica, teniendo la cavidad de la matriz inferior unas secciones receptoras para soportar la matriz rotativa en el momento de estampar y conformar la chapa metálica, teniendo cada sección receptora una superficie receptora plana, mientras que la matriz rotativa tiene unas superficies de apoyo formadas en su fondo para apoyarse en las superficies planas receptoras, cuya matriz rotativa está destinada a ajustarse en una posición angular predeterminada en el momento de estampar y conformar la chapa metálica y a girar y volver a una posición de reposo después de acabar la estampación y conformación de la chapa metálica, de acuerdo con el presente invento se caracteriza porque:
la cavidad de la matriz inferior y la matriz rotativa tienen una sección transversal en forma de L en el plano que se corta perpendicularmente con la dirección longitudinal;
las secciones receptoras incluyen unas primeras secciones receptoras que tienen superficies receptoras planas que se extienden a lo largo de una dirección de movimiento lateral de la sección de contra estampación y conformación, y unas segundas superficies receptoras que tienen superficies receptoras planas que se extienden perpendicularmente a la dirección de movimiento lateral;
las superficies de apoyo incluyen una primeras superficies de apoyo para confrontar las primeras superficies receptoras y que se extienden a lo largo de la dirección de movimiento lateral de la sección de contra-estampación y conformación, y unas segundas superficies de apoyo para confrontar las segundas superficies receptoras y que se extienden perpendicularmente a la dirección de movimiento lateral.
Convenientemente, las secciones receptoras y las superficies de apoyo se pueden determinar en número, tamaño y posiciones teniendo en cuenta el peso y las dimensiones de la matriz rotativa.
La sección receptora se puede formar tallando la matriz inferior en el momento de conformar la cavidad en la matriz inferior. Sin embargo, es preferible conformar la sección receptora con chapa plana, porque el uso de la chapa plana facilita la conformación de la sección receptora. Esto se puede conseguir mediante la sola fijación con pernos de las chapas planas a la matriz inferior en posiciones deseadas en la cavidad. Las chapas planas se pueden usar como cualquiera de las dos o como las dos secciones receptoras primera y segunda. Además, es ventajoso que las chapas gastadas se puedan cambiar fácilmente por nuevas chapas planas.
Las superficies de apoyo se pueden conformar con chapas planas empernadas a un lado exterior de la matriz rotativa. El uso de las chapas planas como superficies de apoyo facilita la conformación de la superficie de apoyo, dado que se puede conseguir mediante la sola fijación con pernos de las chapas planas a la matriz rotativa en las posiciones deseadas de las superficies exteriores. Además, es ventajoso que las chapas gastadas se puedan cambiar fácilmente por las chapas planas nuevas. Las chapas planas se pueden usar como cualquiera de las dos o como las dos superficies de apoyo primera y segunda de la matriz rotativa.
La matriz rotativa puede incluir una superficie en arco de círculo formada en el fondo central, cuyo arco de círculo es una parte del círculo dibujado alrededor del pivote que constituye el centro de giro de la matriz rotativa, y la matriz inferior puede tener un mecanismo de soporte para soportar la superficie de arco de círculo de la matriz rotativa. Esta disposición asegura que la matriz rotativa gire suavemente aún cuando esté formada con tanta longitud, impidiendo todavía el hundimiento no deseado de la pesada matriz rotativa.
El mecanismo de soporte puede incluir un par de rodillos paralelos dispuestos lateralmente, en los que se soporta a rotación la superficie en arco de círculo de la matriz rotativa. Esto proporciona una estructura de apoyo sencilla, que es capaz de impedir eficazmente el hundimiento no deseado de la pesada matriz rotativa.
Otros y ventajas del presente invento se comprenderán a partir de las descripciones siguientes de algunas realizaciones preferidas del presente invento, que se muestran en los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista en corte transversal que muestra las principales partes de un aparato de estampar y conformar de acuerdo con una primera realización del presente invento;
La Figura 2 es una vista similar del aparato de estampar y conformar que muestra el movimiento;
La Figura 3 es una vista en planta de la matriz rotativa, parcialmente omitida;
La Figura 4 es una vista en planta de las partes principales del mecanismo de soporte;
La Figura 5 es una vista en corte del mecanismo receptor tomada a lo largo de la línea 5-5 de la Figura 4;
La Figura 6 es una vista lateral del mecanismo de soporte visto en la dirección indicada por la línea y flechas de la Figura 4;
La Figura 7 es una vista en corte del mecanismo receptor que muestra cómo funciona;
La Figura 8 ilustra, en corte, las partes principales de un aparato de estampar y conformar de acuerdo con una segunda realización del presente invento;
La Figura 9 ilustra, en corte, las partes principales las partes principales de un aparato de estampar y conformar, de acuerdo con una tercera realización del presente invento;
La Figura 10 ilustra, en corte, las partes principales de un aparato de estampar y conformar, de acuerdo con una cuarta realización del presente invento; y
La Figura 11 ilustra, en corte, las partes principales de un aparato convencional de estampar y conformar.
Con referencia a las Figuras 1 ó 2, un aparato para estampar una chapa metálica en una forma deseada, de acuerdo con una primera realización del presente invento, incluye una matriz inferior 1 que tiene una cavidad 2 en la que se soporta a rotación una matriz rotativa 4. La matriz inferior 1 comprende un cuerpo cóncavo 1a y una pieza 1b de conformación unida integralmente a la parte superior del cuerpo cóncavo 1a. Sobre la pieza 1b de conformación se coloca una chapa metálica 3 que se va a estampar y conformar. Una cavidad 2 del cuerpo cóncavo 1a toma una forma de L en corte transversal, como se ve en las figuras 1 y 2. La matriz rotativa 4 puede girar alrededor de su eje lateral P, y puede impulsarse hasta una posición predeterminada de estampación y conformación, y puede hacerse girar y retirar hasta la posición de reposo después de acabar la estampación y conformación de la chapa metálica 3.
La matriz rotativa 4 toma la forma de una L en corte transversal, y tiene una sección 4 a de estampación y conformación formada en su extremo superior interior para estampar y conformar una parte seleccionada de la chapa metálica 3. Como se muestra en la Figura 3, la matriz rotativa 4 de forma de L se extiende en la dirección longitudinal, y tiene sus extremos opuestos soportados por cojinetes 5.
Una matriz superior 7 incluye una leva deslizable 7a capaz de deslizarse lateralmente, y la leva deslizable 7 a tiene una sección 6 de contra-estampación y conformación formada en la misma. La sección 6 de contra-estampación y conformación está destinada a apoyarse en la sección 4a de estampación y conformación de la matriz rotativa 4 con la chapa metálica 3 intercalada entre las mismas cuando la chapa metálica 3 se estampa y conforma. Además de la leva deslizable 7a, la matriz superior 7 incluye una pieza 7b de estampación y una pieza 7b de conformación de pestaña, que se pueden mover hacia atrás y hacia delante una con respecto a otra con medios de leva asociados.
En la cavidad 2 se han provisto una pluralidad de secciones receptoras primeras y segundas 8a y 8b, para soportar la matriz rotativa 4 en el momento de estampar y conformar la chapa metálica 3, que están dispuestas lateralmente en una posición predeterminada en la dirección longitudinal. Cada una de las primeras secciones receptoras 8a incluye una superficie receptora plana para confrontación que se extiende lateralmente, es decir, en la dirección en la que se mueve la sección 6 de contra-estampación y conformación (indicada por una flecha en la Figura 1). Cada una de las segundas secciones receptoras 8b tiene una superficie receptora plana que se extiende verticalmente, es decir, en la dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la sección 6 de contra-estampación y conformación.
En la primera realización, las primeras secciones receptoras 8a se proporcionan mediante la fijación con pernos 10 de unas chapas planas 9 a la matriz inferior 1 en la superficie cóncava horizontal, mientras que las segundas superficies receptoras se proporcionan mediante el mecanizado de la matriz inferior 1 de forma de L en el lado cóncavo vertical, para formar unos salientes con aspecto de mesetas.
La matriz rotativa 4 de forma de L tiene una pluralidad de primeras superficies de apoyo 11a y segundas superficies de apoyo 11b dispuestas en los lados horizontal y vertical de la misma para apoyarse en las secciones receptoras primeras y segundas 8a y 8b, respectivamente, tras la estampación y conformación de la chapa metálica 3. Cada una de las primeras superficies de apoyo 11 a está formada horizontalmente, es decir, en la dirección de movimiento de la sección 6 de contra-estampación y conformación. Cada una de las segundas superficies de apoyo 11b se forma extendiéndose verticalmente, es decir, en la dirección perpendicular a la dirección de movimiento.
En la primera realización que se ha mostrado en las Figuras 1 y 2, las primeras superficies de apoyo 11a se han formado mediante el mecanizado de la matriz rotativa 4 de forma de L en un lado exterior horizontal de la misma para formar unos salientes con aspecto de mesetas dispuestos en la dirección longitudinal, mientras que las segundas superficies de apoyo 11b se han formado mediante la fijación con pernos 10 de las chapas planas 9 a la matriz rotativa 4 en el lado exterior vertical de la misma.
Asimismo, como se muestra en la Figura 1, la primera superficie de apoyo 11a está dispuesta de tal manera que el lado frontal 12 está situado detrás de una línea vertical L que pasa a través del eje P de pivotamiento de la matriz rotativa 4. Por otra parte, la segunda superficie de apoyo 11b está dispuesta de tal manera que el lado superior de la misma está situado debajo de una línea horizontal H que pasa a través del eje P.
Con referencia a las Figuras 3 a 7, la matriz inferior 1 de forma de L tiene un mecanismo 14 de soporte que sirve para soportar o recibir a la matriz rotativa 4 en la parte de fondo central 4b de la misma. Como se ve a partir de la Figura 7, la sección intermedia 4b de soporte del fondo de la matriz rotativa 4 incluye una superficie en arco de círculo formada en el fondo de la matriz rotativa de forma de L. El arco de círculo es una parte del círculo dibujado alrededor del pivote P a cuyo alrededor gira la matriz rotativa 4, y el mecanismo de soporte soporta la superficie en arco de círculo de la matriz rotativa 4. Como se ve en la Figura 7, la sección intermedia 4b de soporte del fondo de la matriz rotativa 4 se proporciona mediante la fijación con pernos 16 con cabeza de una placa 15 en arco de círculo a la matriz rotativa 4, cada uno de cuyos pernos tiene un orificio hexagonal practicado en su cabeza. La placa 15 en arco de círculo está endurecida con un tratamiento con alta frecuencia.
El mecanismo 14 de soporte incluye un par de rodillos paralelos 14 a dispuestos lateralmente, sobre la que se soporta a rotación la superficie 4b en arco de círculo de la matriz rotativa 4. Cada rodillo 14a gira alrededor de su eje lateral 14a_{1}, y un soporte 14b soporta a rotación a estos ejes laterales. El soporte 14b se ha fijado a la matriz inferior 1 con pernos 14d con cabeza, cada uno de los cuales tiene un orificio hexagonal practicado en su cabeza, como se ve en la Figura 7. Cada eje lateral 14a_{1} está fijado en posición con un pasador asociado 14e.
A continuación se describe la manera en que funciona el aparato de estampar y conformar.
Una hoja de metal 3 que se va a estampar y conformar a una forma deseada se coloca sobre la pieza 16 de conformación de la matriz inferior 1. Luego, la matriz superior 7 desciende de tal manera que la leva deslizable 7a permite a la matriz rotativa 4 girar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje P, de tal manera que ajuste a la matriz rotativa 4 en una posición predeterminada de trabajo, como se muestra en la Figura 1. Al mismo tiempo, la pieza 7b de estampación se desplaza hacia abajo para fijar a la chapa metálica 3 sobre la pieza 1b de conformación de la matriz inferior 1, mientras que la pieza 7c de conformación de pestaña se desplaza hacia abajo en posición de estampación, por lo que partes determinadas de la chapa metálica 3 se conforman con las piezas 7b y 7c de conformación.
Subsiguientemente, la leva deslizable 7 a se desplaza junto con la sección 6 de contra-estampación y conformación, en la dirección indicada por la flecha en la Figura 1, hasta la chapa metálica 3 contra la sección 4 a de estampación y conformación de la matriz rotativa 4, conformando de ese modo a la parte empujada de la chapa metálica 3. Mientras la chapa metálica 3 es estampada para conformarla, las superficies planas de apoyo 11a y 11b de la matriz rotativa 4 están en contacto con las superficies receptoras planas de las secciones receptoras 8a y 8b de la matriz inferior 1, de tal manera que la matriz 1 soporta la carga de presión que se aplica a la matriz rotativa 4.
Cuando ha finalizado la operación de estampación y conformación, la matriz superior 7 vuelve a su posición de reposo, permitiendo de ese modo que la sección 6 de contra-estampación y conformación de la leva deslizable 7a, la pieza 7b de estampación y la pieza 7c de conformación de pestaña abandonen la matriz inferior 1. El retorno de la matriz superior 7a su posición de reposo es detectado por medio de un detector asociado, que genera una señal de retorno. Unos medios de accionamiento de pistón y cilindro responden a la señal procedente del detector, con el fin de hacer girar y desplazar hacia atrás a la matriz rotativa 4, como se muestra en la Figura 2. De ese modo, la matriz rotativa 4 se inclina para que las superficies de apoyo 11a y 11b de la matriz rotativa 4 puedan abandonar las secciones receptoras 8a y 8b de la matriz inferior 1, y para que la sección 4 a de estampación y conformación de la matriz rotativa 4 pueda abandonar la chapa metálica 3 estampada y conformada, tras lo cual se puede retirar fácilmente del conjunto de molde la chapa metálica acabada 3.
Como se ha descrito anteriormente, la matriz inferior y la matriz rotativa están conformadas de tal manera que sus secciones transversales puedan adoptar una forma de L, y las extensiones horizontales y verticales de la matriz inferior tienen unas superficies receptoras provistas en las mismas para confrontar las superficies de contra- apoyo de la matriz rotativa.
Merced a las formas así definidas de la matriz inferior y de la matriz rotativa, estas partes se pueden fabricar con facilidad simplemente mediante el mecanizado de bloques o de barras de sección cuadrada en dirección ortogonal. Esto permite reducir sustancialmente las etapas de fabricación, y por tanto el coste de fabricación y el tiempo empleado para fabricar un aparato de estampación y conformación, comparado con uno convencional.
Asimismo, las secciones transversales en forma de L de la matriz rotativa y de la matriz inferior permiten la definición rectilínea con la matriz inferior alrededor de la cavidad, reduciendo de ese modo a un mínimo el espacio muerto alrededor de la cavidad, y de acuerdo con ello el tamaño del aparato de estampar y conformar.
Adicionalmente, la disposición ortogonal de las superficies receptoras y de apoyo de la matriz inferior y de la matriz rotativa aseguran que la fuerza de estampación se aplique a estas partes de un modo estable, y dicha disposición ortogonal facilita una colocación y un mecanizado suaves y precisos de las superficies planas de estas superficies receptoras y de apoyo, así como el mantenimiento del aparato de estampar y conformar.

Claims (5)

1. Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada que comprende una matriz inferior (1) que tiene una cavidad (2) formada en su superficie superior; una matriz rotativa (4) soportada en la cavidad a rotación alrededor de un eje de rotación que se extiende en una dirección longitudinal de la matriz rotativa, cuya matriz rotativa (4) tiene una sección (4a) de estampación y conformación formada extendiéndose en la dirección longitudinal; y una matriz superior (7) que tiene una sección (6) de contra-estampación y conformación formada para acoplarse con la sección (4a) de estampación y conformación de la matriz rotativa con la chapa metálica intercalada entre las mismas en el momento de la estampación y conformación de la chapa metálica, cuya cavidad (2) de la matriz inferior tiene una sección receptora (8) para soportar a la matriz rotativa en el momento de estampar y conformar la chapa metálica, teniendo la sección receptora (8) unas superficies receptoras planas, mientras que la matriz rotativa tiene unas superficies de apoyo formadas en su fondo para apoyarse en las superficies receptores planas, estando la matriz rotativa (4) destinada a ajustarse en una posición angular predeterminada en el momento de estampar y conformar la chapa metálica y a girar y volver a una posición de reposo después de acabar la estampación y conformación de la chapa metálica, caracterizado porque:
la cavidad (2) de la matriz inferior y la matriz rotativa (4) tienen una sección transversal en forma de L en el plano que corta en ángulos rectos a la dirección longitudinal;
las secciones receptoras (8) incluyen unas primeras secciones receptoras (8a) que tienen superficies receptoras planas que se extienden a lo largo de una dirección de movimiento lateral de la sección (6) de contra-estampación y conformación, y unas segundas superficies receptoras (8b) que tienen superficies receptoras planas que se extienden perpendicularmente a la dirección de movimiento lateral;
las superficies de apoyo incluyen unas primeras superficies (11a) de apoyo que se extienden a lo largo de la dirección de movimiento lateral de la sección de contra- estampación y conformación para confrontar la primera superficie receptora (8a), y una segunda superficie (11b) de apoyo que se extiende perpendicularmente a la dirección de movimiento lateral para confrontar las segundas secciones receptoras (8b).
2. Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las secciones receptoras (8) están compuestas de chapas planas (9) empernadas a la matriz rotativa (1).
3. Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada de acuerdo con la reivindicaciones 1 ó 2, en el que las superficies de apoyo (11a) están compuestas de chapas planas (9) empernadas a la matriz rotativa (4).
4. Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la matriz rotativa (4) incluye una superficie (4b) en arco de círculo formada en el fondo central, siendo el arco de círculo una parte del círculo dibujado alrededor del pivote alrededor del cual gira la matriz rotativa (4), y la matriz inferior (4) tiene un mecanismo (14) de soporte para soportar la superficie en arco de círculo de la matriz rotativa.
5. Un aparato para estampar una chapa metálica a una forma deseada de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el mecanismo (14) de soporte incluye un par de rodillos paralelos (14a, 14a) dispuestos lateralmente, en el que la superficie en arco de círculo de la matriz rotativa está soportada a rotación.
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