ES2280644T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un perfil hueco. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un perfil hueco con una sección transversal variable en su longitud, en el que mediante herramientas (9) de laminación se realiza la conformación de una primera banda metálica (1) con una anchura variable en su longitud en forma de un perfil abierto (7), caracterizado porque una segunda banda metálica (2) se coloca sobre los cantos (15) del perfil abierto (7), que delimitan el lado abierto, y la segunda banda metálica (2) se suelda con el perfil abierto (7) para obtener un perfil hueco (11).
Description
Procedimiento y dispositivo para la fabricación
de un perfil hueco.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo para la fabricación de un perfil hueco con una
sección transversal variable en su longitud, según los preámbulos de
las reivindicaciones 1 y 12.
A diferencia de los perfiles huecos con una
sección transversal constante, los perfiles huecos del tipo
mencionado al principio no se fabrican en un proceso continuo de
trabajo. Más bien se fabrican primero tubos redondos o
cuadrangulares sin soldadura o también soldados en la longitud
deseada. Estos se conforman a continuación mediante el
procedimiento de conformación a alta presión interna para obtener
perfiles huecos, cuya sección transversal no permanece constante,
sino que varía a lo largo del eje longitudinal del perfil hueco.
Este procedimiento de fabricación según el
estado de la técnica para perfiles huecos del tipo mencionado al
principio no es, por tanto, un procedimiento continuo, o sea, las
piezas de trabajo se tienen que conformar pieza por pieza para
obtener su forma final.
Por consiguiente, el paso del procedimiento de
conformación a alta presión interna tiene una participación
determinante en los costes de producción, ya que la manipulación de
las piezas de trabajo, que se conforman pieza por pieza, es muy
costosa incluso en caso de usarse robots industriales.
Por tanto, la presente invención tiene el
objetivo de proponer un procedimiento y un dispositivo para la
fabricación de un perfil hueco con una sección transversal que
varía en su longitud, mediante los que resulte más rápida, más
eficiente y, por consiguiente, más económica la producción de estos
perfiles huecos.
Este objetivo se consigue mediante un
procedimiento según la reivindicación adjunta 1 y mediante un
dispositivo según la reivindicación adjunta 12.
La invención se basa en el conocimiento de que
también los perfiles huecos de sección transversal variable se
pueden fabricar de un modo continuo, y a saber, mediante una máquina
perfiladora que comprende varias estaciones de conformación,
dispuestas consecutivamente en línea, con herramientas de
laminación, así como una estación de soldadura.
El principio de una máquina perfiladora de este
tipo se conoce, por ejemplo, del documento DE19834400C1 del
solicitante. La máquina perfiladora descrita aquí presenta una
pluralidad de estaciones de conformación, en las que las
herramientas de laminación, que interactúan por pares, se accionan
respectivamente para la conformación gradual de una banda metálica
en un proceso continuo de conformación o están apoyadas en marcha
libre en bastidores. La banda metálica, conformada en forma de un
perfil hueco, atraviesa a continuación una estación de soldadura,
dispuesta en línea, en la que se sueldan a tope los bordes doblados
de la banda metálica. Esta máquina perfiladora, conocida en sí, es
muy eficiente debido al proceso continuo de fabricación y posibilita
la fabricación masiva económica de perfiles huecos. No obstante,
una variación de la sección transversal del perfil requiere un
reequipamiento completo de la máquina, incluso aunque se puedan
ajustar las herramientas de laminación en sus bastidores. Una
fabricación continua de un perfil hueco con sección transversal
variable, según prevé la invención, quedó excluida en cualquier
caso en el estado de la técnica mediante máquinas perfiladoras como
las que se conocen del documento DE19834400C1.
Del documento
US-A-4558577 se conoce otra máquina
perfiladora. En este caso se fabrican perfiles abiertos con una
anchura variable en dirección longitudinal mediante la laminación a
partir de una banda metálica con anchura variable en dirección
longitudinal. Este dispositivo comprende herramientas de laminación,
cuya posición e inclinación se pueden variar durante el proceso de
conformación con el fin de conformar continuamente los perfiles
abiertos de anchura variable y, no obstante, de alturas constantes
de pared lateral.
Según se mencionó arriba, la presente invención
parte de la idea central, en contra de las posibilidades existentes
hasta ahora, de que bajo determinadas premisas se puede fabricar
también un perfil hueco con una sección transversal variable en su
longitud en una máquina perfiladora, convenientemente adaptada, con
herramientas de laminación, y a saber, al conformarse primero en
forma de un perfil abierto una primera banda metálica con una
anchura variable en su longitud en las herramientas de laminación,
al colocarse a continuación una segunda banda metálica sobre los
cantos que delimitan el lado abierto del perfil abierto y al
soldarse por último la segunda banda metálica con el perfil abierto
para obtener un perfil hueco. Es decir, el perfil hueco no se
fabrica a partir de una única banda metálica, sino de dos bandas
metálicas, variando en su anchura al menos la primera banda
metálica en correspondencia con el desarrollo deseado de la sección
transversal del perfil hueco acabado, es decir, no estando provista
de cantos que discurren en paralelo, como es usual. La conformación
de la primera banda metálica no se realiza completamente hasta
obtener un perfil hueco, algo que tampoco es posible en general
debido a su anchura variable, sino mediante la soldadura de una
segunda banda metálica sobre el "vacío" del perfil abierto
fabricado por laminación. La laminación y la soldadura se realizan
convenientemente en un proceso continuo al llevarse a cabo
consecutivamente en línea los pasos del procedimiento según la
invención.
La primera banda metálica usada no tiene que
presentar necesariamente cantos que discurran simétricamente a ambos
lados. Es posible, por ejemplo, proveer sólo un lado de la banda
metálica de un canto distinto a una recta, de modo que al soldar la
segunda banda metálica a este canto "variable" se pueda
producir el desarrollo variable deseado de la sección transversal.
Sin embargo, en la mayoría de los casos resulta conveniente moldear
un perfil más o menos en forma de U con caras laterales variables
simétricamente en su altura, sobre el que se suelda la segunda
banda metálica como chapa de cubierta. De este modo se obtiene un
perfil hueco con el desarrollo deseado de la sección
transversal.
La invención permite aprovechar por primera vez
la eficiencia y la velocidad de producción de una máquina
perfiladora con herramientas de laminación también para la
producción de un perfil hueco con sección transversal variable.
Resultan evidentes las ventajas relativas a los costes que se
obtienen de este modo especialmente en una producción masiva.
La soldadura se realiza preferentemente mediante
una estación de soldadura por láser que posibilita una soldadura
exacta por puntos con una alta variabilidad local de la zona de
actuación. En este caso, el rayo láser se dirige con preferencia
esencialmente en sentido vertical al eje longitudinal del perfil
abierto sobre las zonas de contacto entre el perfil abierto y la
segunda banda metálica. De este modo el rayo láser puede actuar con
una intensidad relativamente pequeña, sin embargo, sobre toda la
zona de contacto que se va a soldar.
Dado que según la invención se fabrican perfiles
huecos, cuya sección transversal no permanece constante, resulta
especialmente ventajoso si el dispositivo de soldadura está
configurado de modo que su zona de actuación se pueda variar
respecto a la posición, pues sólo entonces la cabeza de soldadura o
las cabezas de soldadura pueden seguir un desarrollo más o menos
ondulado de los cantos que se van a soldar durante un transporte
continuo del perfil a través de la estación de soldadura,
ahorrándose así mecanismos costosos que garantizarían siempre con
exactitud el paso en línea recta de la costura de soldadura que se
va a realizar por delante de la cabeza correspondiente de
soldadura.
La configuración correspondiente de la estación
de soldadura con un dispositivo de soldadura de posición variable
respecto a su zona de actuación comprende también, según la
invención, un dispositivo de exploración para detectar la posición
actual de al menos una de las zonas de contacto entre el perfil
abierto y la segunda banda metálica. Este dispositivo de
exploración puede tener especialmente una configuración electrónica,
óptica o mecánica, controlando éste convenientemente el dispositivo
de soldadura de modo que su zona de actuación está dirigida siempre
con exactitud sobre los cantos que se van a soldar,
independientemente de su posición momentánea en la estación de
soldadura, que varía al transportarse el perfil hueco. En este caso
puede estar previsto un dispositivo de exploración para cada
costura de soldadura que se vaya a realizar. En los perfiles en
forma de U con caras laterales onduladas hacia arriba, que coinciden
a derecha e izquierda en su forma, resulta posible, por ejemplo,
usar sólo un dispositivo de exploración para ambas costuras de
soldadura que se van a realizar, incluso si en este caso se usan
preferentemente dos cabezas de soldadura, dispuestas a la derecha y
a la izquierda del perfil hueco.
Un dispositivo mecánico de exploración para
controlar el movimiento del dispositivo de soldadura resulta
especialmente fiable, robusto y fácil de realizar. Puede estar
previsto especialmente el uso de un rodillo que ruede sobre la
segunda banda metálica, colocada sobre el perfil abierto, y detecte
así el desarrollo actual del canto que se va a soldar y lo transmita
al dispositivo de soldadura.
Un rodillo de este tipo tiene la ventaja
adicional de permitir detectar fácilmente la velocidad relativa
entre los cantos que se van a soldar y el dispositivo de soldadura,
usándose preferentemente esta magnitud para regular la capacidad de
soldadura. Es evidente que la velocidad relativa entre el canto a
soldar y el dispositivo de soldadura aumenta si este canto no pasa
en línea recta a través de la estación de soldadura, sino que
difiere del eje longitudinal del perfil hueco, de modo que la
cabeza de soldadura o las cabezas de soldadura tienen que hacer un
movimiento que discurre verticalmente a la dirección de avance del
perfil.
La segunda banda metálica se coloca
preferentemente mediante un dispositivo de rodillos guía sobre el
perfil abierto, de modo que ésta se puede colocar, sin más, a ras
sobre el desarrollo más o menos ondulado de los bordes o cantos que
se van a soldar del perfil abierto. Otra gran ventaja de la presente
invención radica en que un dispositivo de rodillos guía de este
tipo puede servir a la vez como dispositivo de exploración, y a
saber, con o sin control de la capacidad de soldadura. A tal efecto
puede estar previsto, por ejemplo, un dispositivo de rodillos guía
cargado por resorte que controla el ajuste de un dispositivo de
soldadura ajustable en sentido vertical al eje longitudinal. Esto
resulta especialmente fácil cuando están fijadas una o varias
cabezas de soldadura del dispositivo de soldadura directamente en el
dispositivo de rodillos guía. Esto da lugar a una estación de
soldadura especialmente simple y compacta para perfiles huecos con
secciones transversales variables.
Con el procedimiento según la invención se
obtienen otras ventajas cuando se usan diferentes materiales para
la primera y la segunda banda metálica. Se obtiene así una especie
de perfil hueco compuesto con sección transversal variable que
ofrece posibilidades desconocidas hasta ahora respecto a su
estabilidad y distribución del peso.
La segunda banda metálica se puede proveer
también de troquelados y/o dobladuras antes de colocarse sobre el
perfil abierto. Esta variante del procedimiento según la invención
permite disponer fácilmente elementos funcionales de un perfil
hueco acabado durante su producción sin que haya que mecanizar
convenientemente una vez más el perfil hueco acabado.
A continuación se describe y explica
detalladamente un ejemplo de realización de la invención con ayuda
de los dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 una vista lateral esquemática de un
dispositivo según la invención,
Fig. 2 una vista esquemática de una estación
de soldadura para el uso en la presente invención y
Fig. 3 un perfil hueco fabricado según la
invención.
La figura 1 muestra en una vista lateral
esquemática la construcción de un ejemplo de realización del
dispositivo según la invención: Una primera banda metálica 1,
variable a lo ancho, y una segunda banda metálica 2, provista de
forma usual de cantos longitudinales paralelos, se retiran de una
primera aspa desarrolladora 3 y de una segunda aspa desarrolladora 4
para el proceso continuo de fabricación. La primera banda metálica 1
recorre una estación 5 de conformación con cinco bastidores 6,
representados aquí, en los que un par solidario de herramientas 9
de laminación accionadas o en marcha libre provoca respectivamente
la conformación gradual de la primera banda metálica 1 en forma de
un perfil abierto 7. La segunda banda metálica 2 pasa por delante
de las herramientas 9 de laminación y se transporta junto con el
perfil abierto moldeado 7 a través de una estación 8 de soldadura.
Aquí, según se describe más adelante en detalle, la segunda banda
metálica 2 se coloca a ras sobre el lado abierto del perfil 7 y se
suelda con éste. A continuación de la estación 8 de soldadura se
recorren nuevamente dos bastidores con herramientas 9 de laminación
para enderezar el perfil hueco fabricado en la estación 8 de
soldadura. El perfil hueco acabado 11, que abandona esta estación
enderezadora y que presenta, según la invención, una sección
transversal variable en su longitud, se corta a continuación en la
longitud deseada en una máquina separadora 10 con tijera móvil
12.
Según se puede observar bien en la figura 1, en
el caso del procedimiento según la invención se trata de un
procedimiento continuo que posibilita una producción masiva
económica y rápida de perfiles con sección trasversal variable.
La figura 2 muestra en una representación
puramente esquemática los elementos funcionales más importantes de
la estación 8 de soldadura. El perfil abierto 7, que está moldeado
como perfil en forma de U con una base plana 13, delimitada por
cantos que discurren en paralelo, y dos caras laterales 14, cuyos
cantos limitadores superiores 15 presentan un desarrollo ondulado
idéntico a la derecha y a la izquierda, se guía continuamente a
través de la estación de soldadura mediante un rodillo guía 17
accionado y apoyado en un bastidor 16, colocándose a ras la segunda
banda metálica 2 sobre los cantos 15 y posicionándose mediante un
dispositivo 18 de rodillo guía para la soldadura. El dispositivo 18
de rodillo guía no está accionado y se pretensa mediante dos
resortes 19 contra la segunda banda metálica 2, garantizando así en
interacción con el rodillo guía 17 una disposición correcta de la
segunda banda metálica 2 sobre los cantos 15 del perfil abierto
7.
La superficie de contacto entre el perfil 7 y la
segunda banda metálica 2 se define mediante la superficie interior
de la segunda banda metálica 2, por lo que la posición momentánea de
los rodillos delanteros 20 del dispositivo de rodillos guía
representa en cada caso el lugar exacto de la costura de soldadura
que se va a producir. Estos rodillos 20 absorben además la
velocidad total momentánea de la segunda banda metálica 2 y, por
tanto, del canto 15 del perfil 7, que se compone de la velocidad de
avance del perfil 7 y del movimiento del dispositivo 18 de rodillos
guía que discurre en sentido vertical al eje longitudinal del perfil
7. La velocidad de rotación de los rodillos 20 se usa para regular
la capacidad de soldadura.
En la parte frontal de los rodillos delanteros
20 del dispositivo 18 de rodillos guía está fijada una primera y
una segunda cabeza 21, 22 de soldadura en el eje de los rodillos 20,
que enfocan respectivamente un rayo láser sobre la zona de contacto
entre el canto 15 del perfil 7 y la banda metálica 2. Debido a esta
forma de disposición de las cabezas 21, 22 de soldadura, el
dispositivo 18 de rodillos guía transfiere automáticamente el
contorno variable del perfil 7 a las cabezas 21, 22 de soldadura,
por lo que éstas siguen de forma muy exacta el canto 15 del perfil
7.
Para entender la figura 2 habría que señalar que
el bastidor 16 está representado sólo esquemáticamente con el fin
de reconocer mejor los elementos de la estación de soldadura
representada que son esenciales para el funcionamiento, en la que
se quitó el elemento delantero 16' del bastidor de su posición
montada.
El perfil hueco 11 con sección transversal
variable, que abandona la estación 8 de soldadura representada en
la figura 2, se puede observar nuevamente en la figura 3. Se trata
de un elemento del perfil hueco 11, cortado a medida por la máquina
separadora 10, que se compone de un perfil 7 en U con caras
laterales onduladas 14 y una pared 23 de cubierta colocada sobre las
caras laterales y soldada con éstas.
La geometría representada en la figura 3 se
puede fabricar con facilidad al presentar ya la primera banda
metálica una anchura variable prefabricada o al realizarse en ésta
un contorno de los cantos longitudinales de la banda, que está en
correspondencia con las diferentes alturas finales del perfil 7 en
U, mediante troquelado en una estación de troquelado previo,
dispuesta en línea después del rollo. La estación 5 de conformación
se ocupa de conformar la primera banda metálica 1 en forma de un
perfil 7 en U, pudiéndose garantizar la guía lateral de la banda
mediante rodillos laterales apoyados en resortes. La banda 23 de
cubierta, alimentada continuamente durante el procedimiento, en
forma de una segunda banda metálica 2 se suelda a los cantos 15 de
las caras laterales 14, que discurren de forma ondulada, en la
estación 8 de soldadura, en la que la capacidad de soldadura en las
secciones del perfil hueco mostrado aquí, que discurren puramente en
sentido horizontal, se seleccionó más baja que en las secciones en
forma de rampa que presentan por naturaleza en el proceso continuo
de paso una velocidad relativa más alta respecto al dispositivo de
soldadura que las secciones horizontales.
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Claims (21)
1. Procedimiento para la fabricación de un
perfil hueco con una sección transversal variable en su longitud,
en el que mediante herramientas (9) de laminación se realiza la
conformación de una primera banda metálica (1) con una anchura
variable en su longitud en forma de un perfil abierto (7),
caracterizado porque una segunda banda metálica (2) se
coloca sobre los cantos (15) del perfil abierto (7), que delimitan
el lado abierto, y la segunda banda metálica (2) se suelda con el
perfil abierto (7) para obtener un perfil hueco (11).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los pasos de procedimiento se llevan a
cabo consecutivamente en línea en un proceso continuo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la soldadura se realiza mediante rayo
láser.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el rayo láser se dirige esencialmente en
sentido vertical al eje longitudinal del perfil abierto (7) sobre
las zonas de contacto entre el perfil abierto (7) y la segunda banda
metálica (2).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la segunda banda
metálica (2) se coloca mediante un dispositivo de rodillos guía
sobre el perfil abierto (7).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque se usa un
dispositivo (21, 22) de soldadura ajustable esencialmente en sentido
vertical al eje longitudinal del perfil (7).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque se usa un
dispositivo (18) de rodillos guía cargado por resortes que controla
el ajuste del dispositivo (21, 22) de soldadura.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque la capacidad de
soldadura se regula en función de la velocidad relativa entre los
cantos que se van a soldar y el dispositivo de soldadura.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la capacidad de soldadura se regula
mediante la velocidad de rotación de un rodillo (20) que rueda sobre
la segunda banda metálica colocada (2).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque para la primera
y la segunda banda metálica se usan materiales diferentes.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la segunda
banda metálica se provee de troquelados y/o dobladuras antes de
colocarse sobre el perfil abierto.
12. Dispositivo para la fabricación de un
perfil hueco con una sección transversal variable en su longitud,
que comprende una estación (5) de conformación con una pluralidad de
herramientas (9) de laminación accionadas o en marcha libre para
conformar una primera banda metálica (1) en forma de un perfil
abierto (7), estando configurada la estación (5) de conformación de
modo que resulta adecuada para conformar una primera banda metálica
(1) con una anchura variable en su longitud, caracterizado
porque el dispositivo comprende además una estación (8) de soldadura
con elementos (17, 18) de guía para reunir el perfil abierto (7) con
una segunda banda metálica (2) y con un dispositivo (21, 22) de
soldadura para soldar la segunda banda metálica (2) con el perfil
abierto (7) con el fin de obtener un perfil hueco (11).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque el dispositivo de soldadura es un
dispositivo de soldadura por láser.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque el rayo láser está dirigido
esencialmente en sentido vertical al eje longitudinal del perfil
abierto (7) sobre las zonas de contacto entre el perfil abierto (7)
y la segunda banda metálica (2).
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque en la estación
de soldadura hay un dispositivo (18, 20) de exploración para
detectar la posición actual de al menos una de las zonas de
contacto entre el perfil abierto (7) y la segunda banda metálica (2)
y porque el dispositivo (21, 22) de soldadura está configurado de
modo que se puede variar su posición respecto a su zona de
actuación, interactuando el dispositivo (18, 20) de exploración con
éste para controlar el movimiento del dispositivo (21, 22) de
soldadura.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el dispositivo (18, 20) de exploración
comprende un rodillo (20) que rueda sobre la segunda banda metálica
(2) colocada sobre el perfil abierto (7).
17. Dispositivo según la reivindicación 16,
caracterizado porque el rodillo (20) está configurado como
rodillo guía.
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque la capacidad
de soldadura del dispositivo de soldadura se puede regular en
función de la velocidad de rotación del rodillo (20).
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque el dispositivo
(18, 20) de exploración está formado a partir de un dispositivo (18)
de rodillos guía para reunir el perfil abierto (7) con la segunda
banda metálica (2).
20. Dispositivo según la reivindicación 19,
caracterizado porque el dispositivo de soldadura contiene al
menos una cabeza (21, 22) de soldadura que está dispuesta en el
dispositivo (18) de rodillos guía.
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 19 ó 20, caracterizado porque el dispositivo
(18) de rodillos guía está cargado mediante resorte y configurado de
forma móvil esencialmente en sentido vertical al eje longitudinal
del perfil (7).
Applications Claiming Priority (2)
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| DE10226517A DE10226517C1 (de) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils |
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|---|---|
| ES2280644T3 true ES2280644T3 (es) | 2007-09-16 |
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ID=28685358
Family Applications (1)
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