ES2281893T3

ES2281893T3 - Cambiador de bobinas.

Info

Publication number: ES2281893T3
Application number: ES05701605T
Authority: ES
Inventors: Walter Ritter; Klaus Walter Roder; Karl Richard Rosch; Hartwig Horst Trutschel
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2007-10-01
Anticipated expiration: 2025-01-25
Also published as: EP1708942B1; EP1708942B2; DE502005003377D1; WO2005073114A3; US20070170299A1; EP1790597A1; ATE389607T1; DE502005000503D1; WO2005073114A2; EP1790597B1; RU2006131051A; ATE357393T1; EP1708942A2

Abstract

Cambiador de bobinas de una máquina alimentada por bobinas con un accionamiento con al menos un motor eléctrico (03), por medio del que se puede accionar de modo giratorio una bobina de material (02) sujeta en un asiento (06) en el cambiador de bobinas (01) sobre una banda de material, en el que el motor eléctrico (03) está conformado como motor síncrono (03), caracterizado porque el rotor del motor síncrono (03) presenta polos hechos de imanes permanentes.

Description

Cambiador de bobinas.

Cambiador de bobinas de una máquina alimentada por bobinas con un accionamiento con al menos un motor eléctrico.

La invención se refiere a un cambiador de bobinas de una máquina alimentada por bobinas con un accionamiento con al menos un motor eléctrico según el preámbulo de la reivindicación 1.

Del documento EP1155987A2 se conoce un cambiador de bobinas para una máquina impresora. Para el accionamiento de las bobinas de reserva en este cambiador de bobinas, en este caso, están previstos motores asíncronos de corriente trifásica, motores de corriente trifásica o de corriente alterna generales, motores universales o motores de corriente continua. El accionamiento de las bobinas de reserva, en este caso, según una forma de realización, se puede realizar únicamente en un lado de la bobina de reserva, mientras que la bobina de reserva, en la parte opuesta, está alojada sin accionamiento en un cojinete de pivote.

Del documento DE10224839A1 se conoce igualmente un accionamiento para un cambiador de bobinas en una máquina impresora.

El documento DE9409754U1 da a conocer una bobinadora para bandas y bandajes, en la que el eje de bobinado puede estar accionado por un motor síncrono.

El documento DE4126392C1 y el documento DE3111990C2 describen que en el campo de los dispositivos bobinadores se conoce el hecho de usar motores síncronos.

El documento EP1460010A2 publicado a continuación describe una máquina con un motor eléctrico realizado preferentemente como motor síncrono y que sirve para el accionamiento directo de un núcleo de bobinado de una bobina de bobinado.

Del documento DE1599036 se conoce un dispositivo de bobinado con una cabeza de puntal compuesta por segmentos. Los segmentos están dispuestos en forma anular alrededor de un mandril giratorio provisto de superficies de leva, y en caso de ajuste axial respecto al mandril se pueden mover radialmente aproximándolos al eje del mandril o alejándolos de éste. Los segmentos se sujetan en su posición de extensión por medio de un resorte que actúa axialmente en una dirección. Se pueden separar de la posición de extensión mediante un émbolo que puede ser solicitado mediante presión que actúa contra la fuerza del resorte en la dirección opuesta.

El documento EP0981443B1 da a conocer un motor de árbol hueco de un cilindro giratorio o de un tambor en una rotativa.

El documento EP1155987A2 se refiere a un accionamiento para un cambiador de bobinas con al menos un motor como accionamiento central de una bobina de papel. El momento de giro o la fuerza de accionamiento del motor se transmiten a través de pivotes de sujeción al núcleo de una bobina de papel.

El documento WO02/24564A1 describe un elemento de regulación para un mandril de sujeción en un cambiador de bobinas. En el mandril de sujeción puede estar fijado un casquillo. Para la fijación del casquillo en el mandril de sujeción, por medio de resortes de compresión se presionan palancas articuladas en mordazas de sujeción previstas hacia el exterior. Un elemento de ajuste se puede ajustar para el accionamiento de las mordazas de sujeción en un árbol hueco de manera axial a través de un émbolo accionado por medio de fluido, de manera que las mordazas de sujeción son presionadas hacia el exterior y fijan el casquillo. Para desprender un casquillo usado, en el mandril de sujeción está dispuesto un dispositivo de expulsión. El dispositivo de expulsión está alojado axialmente de modo que se puede desplazar en el árbol hueco, y rota conjuntamente con el árbol hueco alrededor de un eje central en una carcasa.

El documento WO2005/056195A1 publicado a continuación da a conocer un motor eléctrico con imanes permanentes para un cambiador de bobinas de una máquina impresora.

El documento WO99/55533A muestra un tambor o cilindro de una rotativa, que es accionado por un motor eléctrico con imanes permanentes.

En accionamientos conocidos, que en un accionamiento de núcleo accionan la bobina de reserva sin conectar entre medio un engranaje o un medio de transmisión del momento de giro, como una correa, el momento de giro se transmite por medio de conos por arrastre de forma y/o mediante un cierre de fuerza por fricción al casquillo de una bobina de reserva. Los conos no se pueden sujetar. Los conos que se pueden sujetar se conocen en los cambiadores de bobinas con accionamiento por correa.

La invención se basa en el objetivo de crear un cambiador de bobinas de una máquina alimentada por bobinas con un accionamiento con al menos un motor eléctrico.

El objetivo se consigue, según la invención, por medio de las características de la reivindicación 1.

Una ventaja del accionamiento viene dada, en particular, por el hecho de que como motor eléctrico está previsto un motor síncrono con el que se puede realizar un shuntado de los inductores. Este tipo de motores síncronos presentan un espectro de potencia extraordinariamente amplio, y se pueden fabricar de un modo barato. Como consecuencia de su característica de motor, están especialmente adecuados para el accionamiento de cambiadores de bobinas en una máquina impresora.

En los dispositivos de accionamientos conocidos para cambiadores de bobinas están previstos, normalmente, conos de accionamiento que se engranan en la parte interior del casquillo de la bobina de reserva de modo que transmiten el momento de giro. Estos conos se accionan por medio de del árbol de accionamiento del motor eléctrico previsto para el accionamiento. Para conseguir una simplificación, y con ello un ahorro de costes, según una forma de realización preferida del accionamiento está previsto que el mismo árbol de accionamiento del motor síncrono se pueda engranar en la bobina de reserva de modo que transmita el momento de giro, en particular en el casquillo de la bobina de reserva. En el rotor del motor síncrono está dispuesto el cono de accionamiento de modo directo, en particular de manera rígida.

Los elementos de arrastre en el árbol de accionamiento que están previstos para la transmisión del momento de giro, en este caso, han de estar unidos preferentemente de modo rígido, en particular de una pieza, con el árbol de accionamiento. De este modo se pueden ahorrar los mecanismos de ajuste para el ajuste de los elementos de arrastre, que en otro caso se requieren y que son extraordinariamente costosos.

Una ventaja del cambiador de bobinas que se acciona únicamente en una parte por medio de un motor eléctrico, reside, en particular, en el hecho de que el cojinete de pivote sin accionamiento también puede absorber fuerzas axiales a lo largo del eje central de la bobina de reserva, en particular durante el proceso de bobinado. Como resultado de este, gracias a ello es posible, en particular, dimensionar el alojamiento axial en la parte del motor eléctrico de un modo correspondientemente débil.

Los asientos para el alojamiento de las bobinas de reserva, en este caso, han de estar conformados preferentemente a ambos lados de la bobina de reserva del mismo modo desde el punto de vista constructivo, para así, por medio del uso de piezas iguales, correspondientemente, poder ahorrar costes. Los dos asientos han de estar alojados de modo giratorio, estando accionado sólo un asiento por parte de un motor síncrono.

En otra forma de realización ventajosa, con la ayuda del motor síncrono se puede rebobinar un comienzo libre de la bobina de reserva sobre la bobina de reserva.

Otra ventaja, en particular, viene dada por el hecho de combinar las ventajas conocidas hasta ahora de un mandril de alojamiento que se puede sujetar con las ventajas de un accionamiento central directo de una bobina de reserva. Gracias a ello se reducen el coste de piezas constructivas y la complejidad de la mecánica. El dispositivo está construido, en su conjunto, de un modo más compacto y más sencillo con una funcionalidad que, como mínimo, es igual de elevada. En el mandril de alojamiento se puede ajustar un dispositivo de fijación en una posición de trabajo y en una posición de reposo, para fijar y volver a soltar el casquillo de una bobina de reserva en el asiento. El momento de giro de accionamiento se transmite a la bobina de reserva por medio de un árbol hueco como árbol de accionamiento del motor, que está conformado preferentemente de una pieza con el asiento.

El dispositivo de fijación en el asiento se puede accionar por medio de un elemento de ajuste alojado axialmente en el árbol hueco. El árbol hueco presenta entalladuras en las que está dispuesto un dispositivo de resorte. El dispositivo de resorte se ocupa de que actúe una tensión del casquillo sobre el elemento de ajuste, de manera que el elemento de ajuste vuelva a llevar al dispositivo de fijación a una posición de reposo que fija la bobina de reserva. En el elemento de ajuste, en la parte opuesta al asiento, en posición axial, está dispuesto un dispositivo de accionamiento que desplaza el elemento de ajuste a una posición de trabajo que separa la bobina de reserva. Adicionalmente, en la posición de reposo se crea un desacoplamiento entre el dispositivo de accionamiento fijo y el elemento de ajuste que rota con el árbol hueco a través de una distancia entre estos dos, para evitar un rozamiento entre el dispositivo de accionamiento fijo y el elemento de ajuste que gira.

En la práctica, el dispositivo de accionamiento es un cilindro de membrana dispuesto en la dirección axial prolongada del elemento de ajuste. Para poder dimensionar el cilindro de membrana de modo más pequeño, y para poder conformar el dispositivo más compacto, el dispositivo de accionamiento es un mecanismo de palanca con un brazo de palanca
que se puede accionar por un cilindro de membrana que está dispuesto en dirección axial paralela al motor eléctrico.

Dos mandriles de alojamiento para el guiado de una bobina de reserva pueden presentar, cada uno de ellos, un motor eléctrico como accionamiento. Gracias a ello se reparte la potencia requerida del momento de giro de un motor eléctrico a dos motores eléctricos, que pueden estar dimensionados de un modo correspondientemente más reducido.

En la dirección del eje, de manera concéntrica al asiento, puede estar dispuesta una unidad de expulsión para desprender la bobina de material del asiento. Para el accionamiento de la unidad de expulsión, o bien se puede usar el elemento de alojamiento, o pueden estar previstos, preferentemente, cilindros neumáticos que están conformados paralelos al eje central.

Los ejemplos de realización de la invención están representados en los dibujos, y se describen con más detalle a continuación.

La fig. 1 muestra un cambiador de bobinas en una sección transversal representada parcialmente;

la fig. 2 muestra el motor eléctrico para el accionamiento del cambiador de bobinas según la Fig. 1 en sección transversal;

la fig. 3 muestra el asiento previsto para el alojamiento de una bobina de reserva del motor eléctrico según la Fig. 2 en una vista lateral;

la fig. 4 muestra el asiento según la Fig. 3 en una vista desde delante;

la fig. 5 muestra una segunda formad de realización de un cojinete de pivote sin accionamiento en sección transversal;

la fig. 6 muestra un cambiador de bobinas representado de modo esquemático;

la fig. 7 muestra un motor de árbol hueco, esquemáticamente, en sección transversal;

la fig. 8 muestra una sección transversal de un accionamiento central con un dispositivo de accionamiento prolongado en la dirección del eje;

la fig. 9 muestra una sección transversal de un accionamiento con un mecanismo de palanca;

la fig. 10 muestra una sección transversal de un accionamiento con una unidad de expulsión;

la fig. 11 muestra un cambiador de bobinas en una vista lateral;

la fig. 12 muestra una representación esquemática de un accionamiento central con un freno;

la fig. 13 muestra una representación gráfica de una regulación de accionamiento.

En la Fig. 1 está representado un cambiador de bobinas 01, en particular de una máquina alimentada por bobinas, para el alojamiento de una bobina de reserva 02 con una anchura, por ejemplo, de 300 mm a 1000 mm, sobre el que está bobinada una banda de material, en particular una banda de material imprimible en una sección transversal parcial. Para el accionamiento por un lado de la bobina de reserva 02 está previsto un motor 03, en particular un motor síncrono 03. El motor síncrono 03 presenta un árbol de accionamiento 04 que sobresale en la parte dirigida a la bobina de reserva 02 por encima de la carcasa del motor síncrono 03. La parte que sobresale de los árboles de accionamiento 04 sirve como asiento 06 en el que se puede alojar de modo giratorio la bobina de reserva 02.

Por medio de un ajuste axial 07, que está conformado a modo de una mecánica de barras cruzadas, se puede ajustar un brazo de soporte 08 alojado de modo que puede bascular en un cambiador de bobinas 01 en la dirección del eje longitudinal de la bobina de reserva 02, de manera que el asiento 06 del motor síncrono 03 se engrane en la parte interior del casquillo 09 previsto en la bobina de reserva 02. Para la transmisión del momento de giro desde el árbol de accionamiento 04 al casquillo 09, en el asiento 06 están dispuestos elementos de arrastre 11 que sobresalen radialmente, que están conformados en una pieza con el material del árbol de accionamiento 04, y pueden transmitir un momento de giro por arrastre de forma y mediante un cierre de fuerza por fricción a la bobina de reserva 02.

En la parte opuesta del cambiador de bobinas 01 está previsto otro brazo de soporte 12 que, del mismo modo, se puede ajustar por medio de un ajuste axial 13 en la dirección del eje longitudinal de la bobina de reserva 02. En el brazo de soporte 12 está previsto un cojinete de pivote 14 sin accionamiento, que en la parte opuesta al motor síncrono 03 absorbe los pesos de la bobina de reserva 02. En la parte del cojinete de pivote 14 que apunta hacia la bobina de reserva 02 sobresale un asiento 16, que fundamentalmente está conformado igual que el asiento 06, y que, igualmente, se engrana en la parte interior del casquillo 09. En la parte del cojinete de pivote 14 opuesta al asiento 16 está previsto un árbol 17 sin accionamiento con el que está apoyado el cojinete de pivote 14 en la dirección del eje longitudinal de la bobina de reserva 02 en el brazo de soporte 12, de manera que también pueden ser absorbidas fuerzas axiales mayores por parte del cojinete de pivote 14.

Al menos las distancias de los puntos de apoyo de los dos asientos 06; 16 son iguales. Uno de los puntos de apoyo de los asientos 06; 16 está dispuesto en las partes opuestas del brazo de soporte 08; 12. Una distancia de los dos puntos de apoyo de los asientos 06; 16 se corresponde, aproximadamente, con la anchura del brazo de soporte 08; 12.

En la Fig. 2 está representada la construcción del motor síncrono 03 de modo aumentado en sección transversal. El asiento 06 con los elementos de arrastre se elabora por medio de procedimientos de mecanizado correspondientemente adecuados a partir del árbol de accionamiento 04. Con ello, se puede prescindir de un cono adicional entre el casquillo 09 y el árbol de accionamiento 04.

El motor síncrono 03 está conformado a modo de un motor síncrono 03 que pueden realizar un shunteado de los inductores, pudiéndose operar con un shunteado de los inductores hasta una relación de 1 : 10. El motor 03 presenta seis polos y una excitación eléctrica. En particular, el rotor del motor síncrono 03 presenta polos formados por imanes permanentes, y el estator del motor síncrono 03 presenta una excitación eléctrica. Los imanes permanentes presentan, preferentemente, materiales de tierras raras.

El momento de parada permanente del motor síncrono 03 está en el intervalo de 100 Nm a 200 Nm. Un momento de giro máximo esta en el intervalo de 600 Nm a 800 Nm, en particular en aproximadamente 700 Nm. Adicionalmente, el motor síncrono 03 presenta un número de revoluciones al ralentí nominal en el intervalo de 500 revoluciones/min. a 600 revoluciones/min.

Antes del motor síncrono 03 está conectado un transformador de frecuencia para la regulación del número de revoluciones por unidad de de tiempo.

Adicionalmente, en el motor está previsto 03 un sensor del ángulo de giro. Un eje de rotación de este sensor de ángulo de giro está dispuesto coaxialmente al eje de rotación del motor síncrono 03. Adicionalmente, están dispuestos un eje de rotación de la bobina de reserva 02 y un eje de rotación del rotor del motor síncrono 03 de modo coaxial entre sí.

En el motor síncrono 03 está previsto un dispositivo de refrigeración que está conformado a modo de una rueda de ventilación. En régimen generador, el mismo motor síncrono 03 se puede emplear como dispositivo de frenado.

Otra posibilidad de refrigeración del motor 03 es la refrigeración por medio de agua o de un líquido de refrigeración. En este caso pueden estar conectados varios motores 03 a un suministro de refrigerante común.

En una forma de realización especial, el motor síncrono 03 está conformado como motor de quita y pon.

En una forma de realización preferida está dispuesto un dispositivo de frenado 24, en particular un freno de fricción, en el motor síncrono 03 (Fig. 12).

El dispositivo de frenado 24 está conformado preferentemente como freno de disco. El freno 24 soporta, por un lado, la acción de frenada del motor 03, por ejemplo al frenar la bobina de material 02 en una parada normal, en particular en la para instantánea o en procesos de regulación. Por otro lado, el freno 24 sirve como freno de retención para, por ejemplo, llevar a cabo la preparación de pegado en la bobina de material 02. El freno se puede regular, en particular se puede modificar en su fuerza de frenado, se puede controlar, o en otra forma de regulación se puede conectar y desconectar de manera sincronizada.

El dispositivo de frenado 24, en particular un disco de un dispositivo de freno de disco, está dispuesto preferentemente de modo concéntrico al rotor del motor eléctrico 03, y está unido de modo resistente a la torsión con éste, en particular con el árbol hueco 04.

En la Fig. 3 y en la Fig. 4 está representado el asiento 06 con los elementos de arrastre 11 de manera ampliada.

La Fig. 5 muestra una segunda forma de realización de un cojinete de pivote 18 sin accionamiento que se puede emplear en un cambiador de bobinas 01. De nuevo, para la absorción de fuerzas axiales está previsto un árbol 19 sin accionamiento, con el que cojinete de pivote 18 se apoya en la parte opuesta al asiento 16.

La Fig. 6 muestra un cambiador de bobinas 01 representado esquemáticamente en sección transversal. El árbol de accionamiento 04 sobresale en la parte orientada hacia la bobina de reserva 02 por encima de la carcasa del motor síncrono 03 no representado, y sirve como asiento 06; 16 para la bobina de reserva 02. Los dos asientos 06; 16 del cambiador de bobinas 01 presentan, respectivamente, un servomotor 21 propio para el ajuste del asiento 06; 16 en la dirección axial de la bobina de reserva 02. Representa una ventaja el hecho de que los servomotores 21 se puedan mover con los asientos 06; 16. Para ello está dispuesta, por ejemplo, una cremallera en el soporte del cambiador de bobinas 01, en la que engranan, respectivamente, las ruedas dentadas accionadas por los servomotores 21.

En la Fig. 7 está representado otro ejemplo de realización para un cambiador de bobinas 01 con un motor 03, preferentemente un motor síncrono 03, tal y como ya se ha descrito, de manera esquemática simplificada en sección transversal.

El motor eléctrico 03 tiene como árbol de accionamiento 04 un árbol hueco 04 que está unido con el asiento 05, preferentemente en una pieza, y que al mismo tiempo es el rotor del motor eléctrico 03. El mandril de alojamiento 05 es un mandril de sujeción 05 y tiene como dispositivo de fijación 26 mordazas de sujeción 26 ajustables, que están representadas en la Fig. 7 de un modo abstraído y simbolizadas como un cono. Con las mordazas de sujeción 26 se puede fijar el casquillo 27 de una bobina de reserva 02. En el árbol hueco 04 se encuentra un elemento de ajuste 29. El elemento de ajuste 29 es un árbol de accionamiento 29 dispuesto de modo axial respecto al eje central del motor eléctrico 03, que está unido en la parte que da al mandril de alojamiento 05 con las mordazas de sujeción 26 por medio de una mecánica conocida del estado de la técnica, tal y como se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO02/245654A1.

Por medio del desplazamiento del árbol de accionamiento 29, las mordazas de sujeción 26 o bien se presionan hacia el exterior contra el casquillo 27, o bien hacia el interior hacia el eje central. Las mordazas de sujeción 26 se retraen cuando se ha de alojar una nueva bobina de reserva 02, o cuando se ha de volver a soltar el casquillo 27 de la bobina de reserva 02 del mandril de alojamiento 05.

El árbol de accionamiento 29 se ajusta por parte de un dispositivo de accionamiento 30 en el extremo opuesto al mandril de alojamiento 05. El dispositivo de accionamiento 30 puede ser cualquier dispositivo conocido del estado de la técnica que pueda desplazar un cuerpo bajo presión y/o tracción a al menos dos posiciones. El dispositivo de accionamiento 30 puede ser un émbolo accionado por líquido conocido del estado de la técnica, que aplique sus fuerzas de presión en dirección axial sobre el árbol de accionamiento 29, y debido a ello está representado simbólicamente como flecha en la Fig. 7.

El árbol hueco 04 tiene desde la parte opuesta al mandril de alojamiento 05 entalladuras 31 en forma de un cilindro axial, en el que están dispuestos resortes de disco 32 como dispositivo de resorte 32. Los resortes de disco 32 están limitados por un émbolo 33 que está unido de modo fijo con el árbol de accionamiento 29. Los resortes de disco 32 se encuentran en un espacio intermedio 31 en forma de casquillo, que se conforma en el lado orientado hacia el mandril de sujeción 05 por medio de un tope fijo en el árbol hueco 04 y en el émbolo 33 móvil en el lado opuesto. Cuando los resortes de disco 32 se encuentran en un estado de reposo relajado, entonces las mordazas de sujeción 26 en el mandril de alojamiento 05 están presionadas al máximo hacia el exterior. En caso de que el émbolo 33 sea presionado en un estado de trabajo por parte del dispositivo de accionamiento 30 en la dirección del mandril de alojamiento 05, entonces las mordazas de sujeción 26 se mueven hacia el eje central hacia el interior. El casquillo 27 de una bobina de reserva 02 se puede desprender entonces del mandril de alojamiento 05, y se puede alojar un nuevo casquillo 27. El árbol hueco 04 está alojado de modo giratorio en el motor eléctrico 03 por medio de rodamientos 34.

La Fig. 8 muestra otra forma de realización del accionamiento central, que está previsto al menos en uno de los dos pernos de alojamiento 05 dispuestos para el alojamiento de una bobina de material 02 en un cambiador de bobinas 01 conocido. La Fig. 8 muestra una sección transversal parcialmente seccionada del motor eléctrico 03 con el árbol hueco 04. El árbol hueco 04 está alojado de modo giratorio por medio de rodamientos 34, y conforma al mismo tiempo el árbol de accionamiento 04 del motor eléctrico 03. Por razones de simplicidad, el mandril de sujeción 05 conocido no está representado. En el elemento de ajuste 29 está atornillado el émbolo 33. El árbol hueco 04 conforma con el árbol de accionamiento 29 y el émbolo 33 un espacio hueco 31 en forma de casquillo en el que están dispuestos los resortes de disco 32. Se ha mostrado como algo práctico emplear, preferentemente, 45-57 resortes de disco 32. El émbolo 33 es presionado por parte de un dispositivo de accionamiento 30 en la dirección del mandril de alojamiento 05 no representado a una posición de trabajo, para hacer bascular hacia al interior las mordazas de sujeción 26 mostradas en la Fig. 7. El dispositivo de accionamiento 30 está dispuesto en esta forma de realización especial axialmente en la dirección prolongada del árbol de accionamiento 29. El dispositivo de accionamiento 30 comprende un cilindro de membrana 35 que se controla de modo neumático. Esto representa una ventaja, ya que habitualmente hay aire comprimido en un entorno de fabricación. En la posición de reposo, en el estado relajado de los resortes de disco 32 no se tocan el émbolo 33 y una varilla de tope 36 del cilindro de membrana 35. Con ello se evita la fricción entre la varilla de tope 36 existente y el émbolo 33 giratorio.

Para el control del motor síncrono 03 está acoplado un denominado transductor 37 a través de correas o una cadena de dientes con el árbol de accionamiento 04. Con el transductor 37 se detecta la posición precisa y la velocidad del motor eléctrico 03, y se controla el motor eléctrico 03 de modo correspondiente. Por lo demás, se hace referencia como fundamental de modo explícito a la disposición mostrada en especial, a su representación gráfica.

La Fig. 9 muestra el accionamiento central de la fig. 8. La diferencia fundamental aquí es que el dispositivo de accionamiento 30 está conformado como mecanismo de palanca. Un brazo de palanca 38 es accionado por un cilindro de membrana 35. El cilindro de membrana 35 está dispuesto con un eje paralelo al eje central del motor eléctrico 03. El brazo de palanca 38 se extiende transversalmente a lo largo del radio del motor eléctrico 03 con un extremo prolongado. En el radio exterior del motor eléctrico 03, en el extremo más corto del brazo de palanca 38 está dispuesto un punto de basculación fijo. En el extremo opuesto se puede mover el brazo de palanca 38 en la dirección axial, y se ajusta por medio del cilindro de membrana 35. A la altura del émbolo 33 móvil se encuentra un anillo o una bola que presiona sobre el émbolo 33 para el accionamiento del elemento de ajuste 29 cuando el brazo de palanca 38 se hace bascular desde el cilindro de membrana 35 en la dirección axial hacia el mandril de sujeción 05. La relación de palanca o de transmisión del brazo de palanca 38, en este caso, tiene un valor, preferentemente, de i = 3, 4, es decir, el brazo de palanca 38 accionado por el cilindro de membrana 35 se corresponde, preferentemente, con 440 unidades de longitud, correspondiéndose el brazo de palanca 38 que presiona con el émbolo 33, preferentemente, con 130 unidades de longitud. Con ello, el cilindro de membrana 35 se puede dimensionar de un modo correspondientemente más pequeño que en la forma de realización según la Fig. 8. Esto reduce los costes de fabricación y la presión de líquido requerida para el cilindro 35. Una disposición de este tipo conforma el accionamiento central más compacto que la forma de realización según la Fig. 2.

La Fig. 10 muestra una tercera forma de realización del accionamiento central. En esta forma de realización están dispuestos dos cilindros neumáticos 39, con una carrera de preferentemente 125 mm, paralelos al eje central del motor eléctrico 03, para conformar una unidad de expulsión 40. La unidad de expulsión 40 desplaza el casquillo 27 de la bobina de reserva 02 desde el mandril de sujeción 05 cuando la bobina de reserva 02 ha de ser cambiada. La unidad de expulsión 40 está posicionada de manera concéntrica de modo fijo respecto al mandril de alojamiento 05 en el accionamiento central, y con ello, no se mueve junto con la bobina de reserva 02. La Fig. 10 muestra en sección transversal, claramente, las mordazas de sujeción 26 del mandril del alojamiento 05, que separan ligeramente mediante presión de modo radial los casquillos 27 de la bobina de reserva 02 para una mejor fijación. Una fijación fija de este tipo es importante ya que una bobina de reserva 02 puede tener un peso por encima de 1000 kg, y con ello, se pueden producir momentos de giro elevados. La mecánica correspondiente para este tipo de mordazas de sujeción 26 se conoce del estado de la técnica, y debido a ello, no está representada. El accionamiento central está conformado, adicionalmente, como se describe en las Fig. 7 a 9.

En la Fig. 11 está representado un cambiador de bobinas con dos motores síncronos 03. El cambiador de bobinas 01 presenta dos parejas de asientos 05; 06; 16 para el asiento 05; 06; 16 de una bobina de reserva 02, respectivamente. El accionamiento tiene lugar en este caso, de modo ventajoso, así mismo, por medio de motores síncronos 03.

Las dos parejas de asientos 05; 06; 16 se pueden hacer bascular con dos bobinas de reserva 02 bobinadas, o bobinas residuales, alrededor de un eje de basculación común. Este movimiento de basculación se hace posible por medio de un servomotor 22. Cada pareja de asientos 05; 06; 16, en este caso, está accionada ahora por un lado por medio de un motor de accionamiento 03. También es posible disponer los dos motores de accionamiento 03 de las dos parejas de asientos 05; 06; 16 en el mismo lado del cambiador de bobinas 01. El ajuste de los asientos 05; 06; 16 en la dirección axial de la bobina de reserva 02 se realiza a través de un único servomotor 21.

El diámetro de las bobinas (d_{bobina}) que cambia en todo momento, y la tensión de la banda (F_{banda}) ocasionan, a través de la relación M_{bobina} = F_{banda} * d_{bobina}/2, la necesidad de un intervalo de regulación amplio del momento de frenado (M_{bobina}) de la bobina, que se ha de controlar de modo correspondiente al diámetro, y se ha de regular a través de un regulador de la fuerza de tracción.

Para mantener el esfuerzo debido a tracción de la banda en el valor nominal deseado con una elevada precisión, es necesario determinar el diámetro preciso de la bobina. Puesto que se usan bobinas con radios iniciales diferentes, tiene sentido llevar a cabo la determinación del diámetro de la bobina de modo automático con la ayuda de la conductancia de la máquina. Cuando se conoce el diámetro, a través de la relación M_{bobina} = F_{banda} * d_{bobina}/2 se controla el valor nominal deseado de la fuerza en la banda. En este caso se compensan las no linealidades dependientes de la velocidad, del mismo modo que el rozamiento de la bobina. Un regulador PID sobrepuesto opcional compensa adicionalmente las magnitudes perturbadoras desconocidas, así como modificaciones de las magnitudes del sistema con la ayuda del valor real de la tensión de la banda.

El control del momento de los motores se realiza por medio de un regulador digital del número de revoluciones con un limitador. Este regulador del número de revoluciones con el valor nominal 0 evita, en el caso de que se rasgue la banda, que la bobina se acelere de modo descontrolado, frenando para ello la bobina en este caso hasta su estado de reposo, y sujetándola eléctricamente.

Adicionalmente, la tensión de la banda en el estado de reposo se puede reducir a un valor predefinido.

La Fig. 13 muestra, a modo de ejemplo, un diagrama para la regulación del accionamiento.

Lista de símbolos de referencia

01: Cambiador de bobinas

02: Bobina de reserva, bobina de material

03: Motor, motor eléctrico, motor síncrono, motor de accionamiento

04: Arbol de accionamiento, árbol hueco

05: Asiento, mandril de alojamiento, mandril de sujeción

06: Asiento

07: Ajuste axial

08: Brazo de soporte

09: Casquillo

10: -

11: Elemento de arrastre

12: Brazo de soporte

13: Ajuste axial

14: Cojinete del pivote

15: -

16: Asiento

17: Arbol

18: Cojinete del pivote

19: Arbol

20: -

21: Servomotor

22: Servomotor

23: -

24: Dispositivo de freno, freno

25: -

26: Dispositivo de fijación, mordazas de sujeción

27: Casquillo

28: -

29: Elemento de ajuste, árbol de accionamiento

30: Dispositivo de accionamiento, unidad de expulsión

31: Entalladura, espacio intermedio, espacio hueco

32: Dispositivo de resorte, resortes de disco

33: Embolo

34: Rodamiento

35: Cilindro, cilindro de membrana

36: Varilla de tope

37: Transductor

38: Brazo de palanca

39: Cilindro neumático

40: Unidad de expulsión.

Claims

1. Cambiador de bobinas de una máquina alimentada por bobinas con un accionamiento con al menos un motor eléctrico (03), por medio del que se puede accionar de modo giratorio una bobina de material (02) sujeta en un asiento (06) en el cambiador de bobinas (01) sobre una banda de material, en el que el motor eléctrico (03) está conformado como motor síncrono (03), caracterizado porque el rotor del motor síncrono (03) presenta polos hechos de imanes permanentes.

2. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol de accionamiento (04) del motor síncrono (03) se puede engranar directamente a la bobina de material (02) de modo que transmite el momento de giro.

3. Cambiador de bobinas según la reivindicación 2, caracterizado porque el árbol de accionamiento (04) presenta elementos de arrastre (11) que sobresalen radialmente, que transmiten un momento de giro por arrastre de forma y por medio de un arrastre de fuerza por fricción a la bobina de material (02).

4. Cambiador de bobinas según la reivindicación 3, caracterizado porque los elementos de arrastre (11) están unidos de modo rígido, en particular en una pieza, con el árbol de accionamiento (04).

5. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque un árbol de accionamiento (04) del motor síncrono (03) está conformado como árbol hueco (04).

6. Cambiador de bobinas según la reivindicación 5, caracterizado porque en el árbol hueco (04) está dispuesto un elemento de ajuste (29) ajustable.

7. Cambiador de bobinas según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de ajuste (29) es un árbol de accionamiento (29).

8. Cambiador de bobinas según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el árbol hueco (04) presenta entalladuras (31) en las que está dispuesto un dispositivo de resorte (32), que desplazan hacia atrás al elemento de ajuste (29) a una posición de reposo.

9. Cambiador de bobinas según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de resorte (32) son resortes de disco (32).

10. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque en el elemento de ajuste (29) en la posición axial, en el lado opuesto al asiento (05), está dispuesto un dispositivo de accionamiento (30) que desplaza el elemento de ajuste (29) a una posición de trabajo.

11. Cambiador de bobinas según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento (30) presenta un cilindro de membrana (35).

12. Cambiador de bobinas según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento (30) presenta un mecanismo de palanca.

13. Cambiador de bobinas según la reivindicación 12, caracterizado porque el mecanismo de palanca se puede accionar por parte de un cilindro de membrana (35) en la dirección del eje paralela al motor eléctrico (03).

14. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 6 a 8 ó 10, caracterizado porque la bobina de material (02) se fija por medio del ajuste del elemento de ajuste (29) por medio de un dispositivo de fijación (26) en el asiento (05).

15. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 10, caracterizado porque en la dirección del eje, de modo concéntrico al asiento (05; 06), está conformada una unidad de expulsión (30) para desprender la bobina de material (02) del asiento (05; 06).

16. Cambiador de bobinas según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad de expulsión (30) se puede accionar por medio del ajuste del elemento de ajuste (29).

17. Cambiador de bobinas según la reivindicación 16, caracterizado porque la unidad de expulsión (30) se puede accionar por medio de cilindros neumáticos dispuestos en la dirección del eje respecto al asiento (05; 06).

18. Cambiador de bobinas según la reivindicación 5, caracterizado porque el árbol hueco (04) está conformado de una pieza con el asiento (05).

19. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor síncrono (03) está conformado como motor síncrono (03) que puede realizar un shunteado de los inductores.

20. Cambiador de bobinas según la reivindicación 19, caracterizado porque el shunteado de los inductores del motor síncrono (03) está previsto hasta una relación de 1:10.

21. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor eléctrico (03) presenta seis polos.

22. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1, 19 ó 20, caracterizado porque el motor síncrono (03) presenta una excitación eléctrica.

23. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 22, caracterizado porque el motor síncrono (03) presenta una excitación permanente.

24. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 23, caracterizado porque el motor síncrono (03) presenta un momento de parada permanente en el intervalo de 100 Nm a 200 Nm.

25. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 24, caracterizado porque el motor síncrono (03) presenta un momento de giro máximo en el intervalo de 600 a 800 Nm, en particular, aproximadamente 700 Nm.

26. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 25, caracterizado porque el motor síncrono (03) presenta un número de revoluciones al ralentí nominal en el intervalo de 500 revoluciones/min a 600 revoluciones/min.

27. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 26, caracterizado porque antes del motor síncrono (03) está conectado un transformador de frecuencias para la regulación del número de revoluciones.

28. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 27, caracterizado porque en el motor síncrono (03) está previsto un sensor de ángulo de giro.

29. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 28, caracterizado porque en el motor síncrono (03) está previsto un dispositivo de refrigeración, en particular una rueda de ventilación.

30. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 29, caracterizado porque en el motor eléctrico (03) está previsto un dispositivo de freno (24).

31. Cambiador de bobinas según una de las reivindicaciones 1 ó 19 a 30, caracterizado porque el motor eléctrico (03), en régimen generador, se puede emplear como dispositivo de freno (24).

32. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque un eje de rotación de un sensor de ángulo de giro está dispuesto coaxialmente al eje de rotación de un rotor del motor eléctrico (03).

33. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque un eje de rotación de la bobina de material (02) y un eje de rotación de un rotor del motor eléctrico (03) están dispuestos coaxialmente entre sí.

34. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque un eje de rotación de la bobina de material (02) y un eje de rotación de un rotor del motor eléctrico (03) presentan el mismo número de revoluciones.

35. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque la bobina de material (02) presenta un casquillo (09; 27).

36. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1 ó 35, caracterizado porque en cada extremo de los dos extremos de la bobina de material (02) se engrana un asiento (05; 06; 16).

37. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1 ó 36, caracterizado porque están dispuestos dos asientos (05; 06; 16) para el alojamiento de la bobina de material (02), porque los dos asientos (05; 06; 16) están alojados de modo giratorio y porque sólo uno de los dos asientos (05; 16) está accionado por el motor eléctrico (03).

38. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque los asientos (06; 16) presentan talones de arrastre no móviles radiales, y porque los asientos (06; 16) están presionados por arrastre de forma en un casquillo (09) de la bobina de material (02) bobinada.

39. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36 ó 38, caracterizado porque en un cojinete de pivote (14; 18) sin accionamiento se absorben fuerzas axiales a lo largo del eje central de la bobina de material (02) durante el proceso de bobinado.

40. Cambiador de bobinas según la reivindicación 37, caracterizado porque el asiento (06), en particular un cono, para el alojamiento de la bobina de material (02) en la parte accionada por el motor eléctrico (03) está conformado igual, desde el punto de vista constructivo, que el asiento (16) en la parte sin accionamiento.

41. Cambiador de bobinas según la reivindicación 39, caracterizado porque el cojinete de pivote (14, 18) se puede ajustar con un ajuste axial (07; 13) de modo relativo al cambiador de bobinas (01) de manera axial en la dirección del eje central de la bobina de material (02).

42. Cambiador de bobinas según la reivindicación 41, caracterizado porque el ajuste axial (07; 13) está conformado a modo de una mecánica de barras cruzadas.

43. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque al menos las distancias de los puntos de apoyo de los dos asientos (06; 16) son iguales respectivamente.

44. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque un punto de apoyo del asiento (06; 16) está dispuesto, respectivamente, en los lados opuestos del brazo de soporte (08; 12).

45. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque una distancia de los dos puntos de apoyo del asiento (06; 16) se corresponde aproximadamente con la anchura del brazo de soporte (08; 12).

46. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque los asientos (06; 16) presentan alojamientos iguales desde el punto de vista constructivo.

47. Cambiador de bobinas según la reivindicación 36, caracterizado porque están dispuestas dos parejas de asientos (05; 06; 16) para el alojamiento respectivo de una bobina de material (02) o de una bobina residual.

48. Cambiador de bobinas según la reivindicación 47, caracterizado porque las dos parejas de asientos (05; 06; 16) se pueden hacer bascular alrededor de un eje de basculación común.

49. Cambiador de bobinas según la reivindicación 48, caracterizado porque para el movimiento de basculación de las dos parejas de asientos (05; 06; 16) está dispuesto un servomotor (22).

50. Cambiador de bobinas según la reivindicación 48, caracterizado porque cada pareja de asientos (05; 06) sólo está accionada por un lado por medio de un motor eléctrico (03).

51. Cambiador de bobinas según la reivindicación 50, caracterizado porque los dos motores de accionamientos (03) de las dos parejas de asientos (05; 06) están dispuestos en el mismo lado del cambiador de bobinas (01).

52. Cambiador de bobinas según la reivindicación 47, caracterizado porque cada asiento (05; 06; 16) presenta un motor eléctrico (03).

53. Cambiador de bobinas según la reivindicación 47, caracterizado porque cada uno de los asientos (05; 06; 16) del cambiador de bobinas (01) presenta un servomotor (21) propio para el ajuste del asiento (05; 06; 16) en dirección axial de la bobina de material (02).

54. Cambiador de bobinas según la reivindicación 53, caracterizado porque los servomotores (21) se pueden mover con los asientos (05; 06; 16).

55. Cambiador de bobinas según la reivindicación 54, caracterizado porque las piezas de potencia correspondientes a los servomotores (21) o la electrónica de control se puede mover con los asientos (05; 06; 16).

56. Cambiador de bobinas según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de accionamiento (03) rebobina un comienzo libre de la bobina de material (02) de vuelta a la bobina de material (02).

57. Cambiador de bobinas según la reivindicación 5, caracterizado porque el árbol de accionamiento (04) es el rotor del electromotor (03).