ES2303116T3 - Metodo y maquina conformadora para deformar una pieza de trabajo. - Google Patents

Abstract

Un método para deformar una pieza de trabajo, como una placa o cilindro metálicos (3), por medio de una herramienta, en particular, por uno o más rodillos conformadores (5), en donde la pieza de trabajo (3) y/o la herramienta (5) se rotan sobre un eje (4) en relación una a la otra, la herramienta (5) se mueve a través de una o más curvas deformadoras y, por lo menos parte de la pieza de trabajo (3) es deformada, y los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (3) se miden durante el proceso de deformación, caracterizado porque la posición y/o la forma de una o más de las curvas deformadoras atravesadas durante el proceso de deformación, la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación con la cual la herramienta (5) y la pieza de trabajo (3) son giradas en relación una a otra, es(son) cambiada(s) en base a dicha medida o medidas, a condición de que, si es cambiada la forma de una o más de las curvas deformadoras, no se impondrán ningunas porciones localmente reducidas en la porción deformada.

Description

Método y máquina conformadora para deformar una pieza de trabajo.

La invención se refiere a un método para deformar una pieza de trabajo, como una placa o cilindro metálico, por medio de una herramienta, en particular uno o más rodillos conformadores, en donde la pieza de trabajo y/o la herramienta se rotan sobre un eje una con relación a la otra, la herramienta se mueve por entre una o más curvas deformadoras y por lo menos parte de la pieza de trabajo es deformada. La invención además se refiera a una máquina conformadora para deformar una pieza de trabajo, cuya máquina conformadora comprende una unidad de control.

El documento WO-A-02/053307 describe un método y una máquina conformadora de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes 1 y 5.

La solicitud de la Patente Europea No. 0125 720 describe una máquina conformadora que comprende una unidad para controlar el movimiento del rodillo conformador. La unidad de control está conectada a un detector para medir la fuerza ejercida sobre el rodillo conformador (mediante la pieza de trabajo) y a un detector para determinar la posición del rodillo conformador, mientras que una memoria está conectada con la unidad de control para almacenar los valores asociados de la relación fuerza/posición, y la unidad de control está adaptada para controlar el movimiento del rodillo conformador en dependencia de los valores de la relación fuerza/posición que son almacenados en dicha memoria.

La publicación del documento WO 02/0797 se refiere a un método y una máquina conformadora para deformar una pieza de trabajo hueca, que tiene por lo menos un extremo abierto, en donde una primera herramienta conformadora se coloca en contacto con el lado externo de la pieza de trabajo y una segunda herramienta conformadora se ubica en la cavidad definida por la pieza de trabajo, en contacto con el lado interno de la misma, y la pieza de trabajo es deformada por medio de herramientas.

En muchos casos, la longitud de la porción deformada de los productos semi-manufacturados obtenidos por medio de este tipo de métodos y máquinas conformadoras será diferente de la longitud que es requerida o deseable en relación con otras operaciones adicionales a las cuales debe ser sometido el producto semi-manufacturado. En ese caso, debe realizarse una operación adicional para obtener la longitud requerida o deseada, por ejemplo cortando el borde (o bordes) de dichos productos semi-manufacturados a dimensionar.

El objeto de la invención es mejorar el método y la máquina conformadora descrita en el párrafo introductorio. Este objeto es alcanzado por un método según se define en la Reivindicación 1.

Durante el proceso de deformación, la pieza de trabajo será alargada plásticamente (en la dirección del borde) a un grado mayor o menor. El grado del alargamiento depende del grosor y la dureza de la pieza de trabajo, entre otras cosas. Las diferencias locales en el grosor o la dureza pueden tener un efecto imprevisible en dicho alargamiento. Así, una dureza localmente aumentada puede dar lugar a un alargamiento reducido.

La longitud de la porción deformada de la pieza de trabajo puede ser corregida midiendo la posición del extremo durante el proceso de deformación y adaptando la velocidad de avance, es decir, la velocidad a la cual la herramienta se mueve a lo largo de la pieza de trabajo, la velocidad de rotación con la cual la herramienta y la pieza de trabajo se giran una con relación a otra, y/o la posición de las curvas deformadoras atravesadas durante el proceso de deformación, en base a dicha medida. Es también posible adaptar la forma de las curvas deformadoras preferiblemente sobre su longitud completa, de tal manera que no se impondrán ningunas porciones localmente reducidas en la porción deformada.

Usando una velocidad de avance más baja y/o una velocidad de rotación más alta, y/o cambiando la posición de una o más de las curvas deformadoras en la dirección del eje de rotación, y/o cambiando la forma de dichas curvas, por ejemplo haciéndolas gradualmente más cóncavas, se puede aumentar el alargamiento, y viceversa. El alargamiento puede disminuirse usando una velocidad de avance más alta y/o una velocidad de rotación más baja, y/o cambiando la posición de una o más de las curvas deformadoras en una dirección lejos del eje de rotación, y/o cambiando la forma de dichas curvas, por ejemplo haciéndolas gradualmente más convexas.

Preferiblemente, los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo se miden por lo menos al final de cada pase, más preferiblemente durante el proceso completo de deformación. Así, el proceso de deformación se puede ajustar continuamente, sin que se requieran cálculos complicados, y la longitud prevista se puede alcanzar rápidamente, es decir, preferiblemente sin curvas adicionales deformadoras u otras operaciones.

El objeto además es alcanzado por una máquina conformadora para deformar una pieza de trabajo, como una placa o un cilindro metálico, según lo definido en la reivindicación 5.

La invención ahora será explicada en más detalle con referencia a las figuras, que muestran varias realizaciones de la invención.

La Fig. 1 es una vista en planta superior de una primera máquina conformadora según la presente invención, la cual está provista de un detector.

La Fig. 2 muestra un detalle de la vista en planta superior de la Fig. 1.

Las Figs. 3-5 muestran el mismo detalle de la Fig. 1, sin embargo, cada una con un detector diferente.

La Fig. 6 es una vista en planta superior de una segunda máquina conformadora según la presente invención, que está provista de un detector.

La Fig. 7 demuestra un detalle de la vista en planta superior de la Fig. 1.

Piezas idénticas y piezas que realizan igual o substancialmente la misma función están indicadas por los mismos números en las figuras.

Las Figs. 1 y 2 muestran en la vista esquemática de la planta superior una primera realización de una máquina conformadora 1 para deformar cilindros metálicos, cuya máquina 1 comprende un dispositivo de fijación rotatorio manejable 2, en el cual un extremo de la pieza de trabajo metálica 3 se fija en una forma conocida y por medio de la cual dicha pieza de trabajo 3 se puede girar alrededor de un eje de rotación 4. En esta figura, la pieza de trabajo 3 se muestra en su forma original de un cilindro circular (líneas punteadas), y en la forma prevista (línea continua).

La pieza de trabajo 3 se puede deformar por medio de un rodillo conformador 5, el cual está montado rotativamente en un asidero 6. A tal efecto, el rodillo conformador 5 debe seguir una trayectoria específica de movimiento que comprende una o más curvas deformadoras, estando unido el asidero 6 a un grupo deslizante 7, el cual se puede configurar según lo descrito en la antedicha Solicitud Europea No. 0 125 720, cuyo contenido se considera incorporado en la presente solicitud como referencia. El grupo deslizante 7 incluye una corredera superior 8, en la cual se monta el asidero 6, cuya corredera superior se monta en una bancada superior de tal manera que sea capaz de intercambiar el movimiento en una primera dirección. Dicha bancada superior está conectada a una corredera inferior 9, la cual está montada en una bancada inferior de tal manera que sea capaz de intercambiar el movimiento en una segunda dirección perpendicular (en este ejemplo) a dicha primera dirección. La corredera superior 8 y la corredera inferior 9 están cada una provista con medios de accionamiento 10, 11, tales como un cilindro neumático o hidráulico, un servo motor o similar.

Se coloca enfrente de la pieza de trabajo 3 una contrapunta 12, la cual es conocida per se, cuyo cabezal está montado en la misma bancada de la máquina 14 que el dispositivo de fijación 2 y el grupo de deslizante 7, capaz de movimiento reciproco en los carriles 13. La contrapunta 12 está provista de un mandril 15, cuyo eje central (imaginario) coincide con el eje de rotación 4 del dispositivo de fijación, cuyo mandril es proporcionado con un resalto anular de tope 16 ubicado a pocos centímetros del extremo de dicho mandril. Además, un detector 19 está conectado a la contrapunta 12 mediante una barra 17 y los medios de conducción 18, tales como un cilindro hidráulico o neumático, un servo motor o similar (nota: el detector 19 es la única parte que se muestra en la elevación lateral). En esta realización, el detector 19 comprende un elemento 20 en forma de U en el extremo de la barra 17, siendo el espaciamiento entre las patas de éste preferiblemente mayor que el diámetro externo de la pieza de trabajo 3 que debe ser deformada. Un diodo láser 22 y un sensor del láser 23 pueden ser conectados a los extremos respectivos de dichas patas. En la condición activada del láser 22, el rayo láser será colocado a la derecha o a la izquierda del mandril 15, de tal forma que dicho rayo no sea interrumpido por el mandril 15. El detector 19 se puede intercambiar por los medios de conducción 18 en una dirección paralela al eje de rotación 4 del dispositivo de fijación 2. Además, la barra 17 está conectada a un sensor conocido 24 de posición lineal, por ejemplo un codificador lineal, que está conectado firmemente a la contrapunta 12.

El dispositivo de fijación 2, los medios de conducción 10, 11, 18, el detector 19 y el sensor de posición lineal 24 están conectados a una unidad de control 25 (indicada esquemáticamente) en una forma conocida. Se almacenan en dicha unidad 25 las curvas deformadoras entre otros para ser seguidas por el rodillo conformador 5, las velocidades de avance y la velocidad de rotación del dispositivo de fijación 2.

En este ejemplo, una pieza de trabajo cilíndrica 3 es deformada dentro de una cubierta, por ejemplo para un substrato del convertidor catalítico para el uso en un sistema de escape de un motor de combustión interna. Las curvas deformadoras a ser seguidas por el rodillo conformador 5, las velocidades de avance y la velocidad de rotación del dispositivo de fijación 2 han sido obtenidas preferiblemente durante una fase de enseñanza según lo descrito en el antedicho documento EP 0125720, para que dichos parámetros se engranen exactamente a una pieza de trabajo específica y a un producto específico.

El método acorde a la invención puede ser realizado como sigue por medio de la máquina conformadora según lo descrito aquí y lo mostrado en las figuras:

Los valores según lo determinado para una combinación específica de una pieza de trabajo 3 y de un producto (curvas deformadoras, velocidades de avance y velocidad de rotación, entre otros) son cargados en la unidad de control 25. La pieza de trabajo 3 es sujeta en el dispositivo de fijación 2. El detector 19 se mueve en la dirección de la pieza de trabajo 3, hasta que el rayo láser sea interrumpido por dicha pieza de trabajo 3. El detector entonces se mueve de nuevo a una posición justamente antes de la posición de interrupción. Entonces se determina la posición del borde extremo de la pieza de trabajo 3, en este caso como una función de una coordenada en el eje de rotación 4 del dispositivo de fijación 2, y se introduce en la unidad de control 25. Posteriormente, la pieza de trabajo 3 que rota es deformada de acuerdo a una primera curva deformante durante un primer pase. Durante el proceso de deformación, el detector 19 continúa siguiendo el borde extremo y comunica la posición de dicho borde a la unidad de control 25. Entonces, la unidad de control 25 determina si la posición de dicho borde corresponde a la posición almacenada (esperada), o si se está guiando por delante, o por detrás de dicha posición.

Mientras la posición real caiga dentro de la tolerancia de la posición almacenada, los valores programados no son interferidos.

Si la posición actual es excesiva, y existe riesgo de que la parte deformada de la pieza de trabajo se haga demasiado larga, se aumenta la velocidad de avance, y/o se disminuye la velocidad de rotación, o una o más, de las curvas deformadoras es(son) cambiada(s) interiormente, es decir en la dirección del eje de rotación 4, o su forma se cambia sin que se creen porciones localmente reducidas. Esto nos hace razonar que es también posible utilizar combinaciones de dichas magnitudes, y la unidad de control puede así ser dispuesta de tal manera que la velocidad de avance se cambie primero, por ejemplo, y que una, o más, de las curvas deformadoras sea(n) cambiada(s) interiormente como consecuencia, si se excede un valor específico de umbral.

Si existe el riesgo de que la porción deformada se haga demasiado corta, se disminuye la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación se aumenta, o una, o más, de las curvas deformadoras es(son) cambiada(s) exteriormente, es decir en una dirección lejos del eje de rotación 4.

En los casos en los cuales se especifica no solamente el diámetro del borde extremo y la longitud de la porción deformada del producto acabado, sino también los cambios en la forma de la pared de la porción deformada, por ejemplo, la velocidad de avance, la velocidad de rotación y la fuerza ejercida sobre la pieza de trabajo por el rodillo conformador (para las piezas presentes en una herramienta conformadora) pueden adaptarse sucesivamente, por ejemplo, dejando mientras las curvas deformadoras sin cambiar.

Durante el pase final, el extremo de la pieza de trabajo es deformado sobre el mandril y contra el resalto anular de tope, de modo que el diámetro interno y la longitud del borde extremo obtenido del producto semi-manufacturado están definidos de forma precisa.

Las Fig. 3-5 muestran variantes del detector 19. En la Fig. 3. la máquina conformadora es equipada con un detector que se proporciona con una serie de diodos láser y una serie de sensores del láser correspondientes colocados enfrente de ellos. En ese caso la posición del borde extremo de la pieza de trabajo puede ser determinada en base al número de rayos láser que son interrumpidos por dicho borde. Esto permite una simplificación del lazo de control según el cual el detector 19 escanea el borde extremo de la pieza de trabajo o, si la serie es suficientemente larga, dicho lazo de control se puede incluso dejar fuera completamente (Fig. 4). En ese caso, estarán presentes suficientes sensores para seguir la posición del borde extremo sin mover el detector.

Además de llevar a cabo mediciones sin contacto, también es posible examinar el borde extremo de la pieza de trabajo por medio de un detector, una o más partes del cual, por ejemplo, un cojinete 26 el cual se impulsa en contacto con dicho borde con una fuerza conveniente por medio de un resorte 27 (Fig. 5).

Las Fig. 6 y 7 son vistas esquemáticas de la planta superior de una segunda realización de la máquina conformadora 1, en este caso usada para deformar una placa metálica, en forma de disco 3. La máquina 1 corresponde en gran parte a la máquina que se muestra en la Fig. 1, pero en este caso la máquina incluye un husillo 28, que se fija en el dispositivo de fijación rotatorio manejable y que determina la forma de la pared interna del producto final. La placa 3 se fija contra el husillo 28 por medio de una contrapunta 12 de una manera conocida, y se puede deformar dentro del producto deseado, tal como una lámpara un reflector, y el recipiente expandido o similar, por medio de un rodillo conformador 5 en un número de pases (el resultado de un número de dichos pases se ilustra en líneas continuas).

Un detector 19 está conectado con la contrapunta 12 mediante una barra 17. En esta realización, el detector 19 comprende dos series de diodos láser 22 y los sensores 23 dispuestos opuesto uno al otro. Los rayos láser se extienden paralelos al eje de rotación 4, de manera tal que el espaciamiento entre dichos rayos y dicho eje 4 aumenta en dirección radial. Los sensores 23 miden cuáles rayos láser son interrumpidos por el borde de la pieza de trabajo 3. La posición del borde extremo de la pieza de trabajo 3 puede entonces determinarse en base al número de rayos láser que son interrumpidos por dicho borde.

También es posible utilizar otros detectores que no sean el láser y los sensores que se han descrito anteriormente, por supuesto, tales como uno o más sensores eléctricos de fibra, cámaras fotográficas (por ejemplo CCD o CMOS), u otros sistemas ópticos de medición. Preferiblemente, dichos sistemas son ajustables, de modo que el detector se pueda adaptar a una pieza de trabajo y/o producto específico.

Esto hace evidente que la invención no está limitada a la realización según lo descrito anteriormente, sino que puede variarse de muchas maneras dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones. Así, la invención puede también realizarse usando una pieza de trabajo estática y una herramienta que rota, o una pieza de trabajo que rota y una herramienta que rota, por ejemplo, según lo descrito en la Solicitud Internacional WO 02/062500. Además es posible, por ejemplo, utilizar la invención para piezas de trabajo que se deforman excéntricamente u oblicuamente.

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Referencias citadas en la descripción Este listado de referencias citadas por el solicitante tiene como único fin la conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha puesto gran cuidado en la compilación de las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza cualquier responsabilidad en este sentido. Documentos de patentes citados en la descripción

\bullet WO A02053307 A

\bullet EP 0125720 A

\bullet WO 020797 A

\bullet WO 02062500 A

Claims (8)

1. Un método para deformar una pieza de trabajo, como una placa o cilindro metálicos (3), por medio de una herramienta, en particular, por uno o más rodillos conformadores (5), en donde la pieza de trabajo (3) y/o la herramienta (5) se rotan sobre un eje (4) en relación una a la otra, la herramienta (5) se mueve a través de una o más curvas deformadoras y, por lo menos parte de la pieza de trabajo (3) es deformada, y los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (3) se miden durante el proceso de deformación,

caracterizado porque la posición y/o la forma de una o más de las curvas deformadoras atravesadas durante el proceso de deformación, la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación con la cual la herramienta (5) y la pieza de trabajo (3) son giradas en relación una a otra, es(son) cambiada(s) en base a dicha medida o medidas, a condición de que, si es cambiada la forma de una o más de las curvas deformadoras, no se impondrán ningunas porciones localmente reducidas en la porción deformada.

2. Un método según la Reivindicación 1, en donde dichos valores se miden de una manera sin contacto.

3. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (3) se miden por lo menos al final de cada pase, pero preferiblemente durante el proceso completo de deformación, y en donde preferiblemente uno o más parámetros del proceso de deformación es(son) continuamente ajustado(s) en base a los valores medidos.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos el borde extremo de la pieza de trabajo (3) es deformado en una herramienta conformadora, como un mandril (15) o un husillo (28).

5. Una máquina conformadora (1) para deformar una pieza de trabajo, como una placa o cilindro metálicos (3), que comprende una herramienta, en particular uno o más rodillos conformadores (5), uno o más medios de conducción (10, 11) para mover dicha herramienta (5), una unidad de control (25) que comprende una memoria, unidad (25) que se dispone para controlar la herramienta (5) durante el proceso de deformación en base por lo menos a las curvas deformadoras, la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación con la cual la pieza de trabajo (3) y la herramienta (5) se giran en relación una a la otra, cuyos parámetros se almacenan en la memoria, además en la máquina conformadora (1) se proporciona por lo menos un detector (19) para medir los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (19) caracterizado porque la unidad de control está dispuesta para cambiar la posición y/o forma de una o más de las curvas deformadoras atravesadas durante el proceso de deformación, la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación con la cual la herramienta (5) y la pieza de trabajo (3) se giran con relación una a la otra, en base a la medida o las medidas obtenidas por medio del detector (19), o detectores, a condición de que si se cambia la forma de una o más de las curvas deformadoras, no serán impuestas porciones reducidas localmente en la porción deformada.

6. Una máquina conformadora (1) según la reivindicación 5, en donde el detector (19) comprende una serie de sensores.

7. Una máquina conformadora (1) según la reivindicación 5 ó 6, que comprende una herramienta conformadora, como un mandril (15) o un husillo (28), en donde por lo menos el borde extremo de la pieza de trabajo (3) puede ser deformado.

8. Una máquina conformadora (1) según la reivindicación 7, en donde la herramienta conformadora (15; 28) se proporciona con un tope (15), mediante el cual puede ser determinada la longitud de por lo menos una porción de la pieza de trabajo (3).