ES2938490T3 - Sistemas de reestirado y planchado - Google Patents

Abstract

Un sistema de estirado y planchado de latas incluye un ariete, un punzón y un sistema sensor. El carnero incluye un cuerpo de carnero y una nariz de carnero. El punzón se apoya en la punta del ariete y está configurado para enganchar una pieza de metal durante un proceso de planchado. El sistema sensor incluye un primer sensor que detecta una fuerza total sobre el pistón y un segundo sensor que detecta una fuerza sobre la punta del pistón. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas de reestirado y planchado

Campo de la invención

Esta solicitud se relaciona generalmente con técnicas de metalistería, y más particularmente, con sistemas y métodos mejorados de reestirado y planchado.

Antecedentes

Muchas latas o artículos cilíndricos, tales como latas para alimentos y bebidas, extintores de fuego, latas de gas, carcasas para filtros de aceite, carcasas para amortiguadores y muchos otros tipos de artículos, se obtienen de materiales metálicos tales como aluminio, aleaciones de aluminio, aceros inoxidables, latón, acero de bajo contenido en carbono y otros materiales adecuados diversos. El proceso para formar la lata o artículo cilíndrico del material metálico incluye generalmente obtener una pieza bruta del material metálico y a continuación estirar la pieza en bruto para formar una copa poco profunda. Después de que la copa poco profunda se estira inicialmente, puede volverse a estirar para reducir su diámetro y hacer más profunda la copa. La copa se plancha a continuación para reducir el espesor de la pared para proporcionar finalmente el cuerpo para la lata o el artículo cilíndrico. El planchado incluye generalmente impulsar axialmente el material metálico a través de uno o más troqueles de planchado para reducir el espesor de la pared con un sistema de planchado que tiene un ariete y un punzón. Pueden estar presentes diversas condiciones del proceso y se pueden aplicar diversas fuerzas al punzón, al troquel de planchado y/o material metálico durante el reestirado y planchado y estas fuerzas pueden correlacionarse con diversos factores que pueden controlarse durante el reestirado y planchado. Sin embargo, los sistemas de reestirado y planchado existentes son incapaces de medir estas fuerzas o condiciones del proceso, y así, son incapaces de controlar de manera efectiva los diversos aspectos del proceso de reestirado y planchado.

El documento US 4,779,442A divulga un método & aparat opara medir la tensión de la pared lateral en una pieza de trabajo que va a ser estirada mediante un troquel de estirado y/o un troquel de planchado. El aparato incluye un punzón configurado para monitorizar de forma continuas la carga axial en la punta del punzón y la carga total axial en el punzón. El punzón además incluye un manguito de punzón, un retenedor de punta y una punta de punzón montada en un mandril central. Se proporcionan medidores de tensión en lugares adecuados dentro del aparato para medir las cargas axiales.

Sumario

Los términos “invención”, “ la invención”, “esta invención” y “la presente invención” utilizados en esta patente pretenden referirse ampliamente a toda la materia objeto de esta patente y las reivindicaciones de patente siguientes. Los enunciados que contienen estos términos deberían entenderse como que no limitan la materia objeto descrita en el presente documento o que limitan el significado o alcance de las reivindicaciones de la patente siguientes. Las realizaciones de la invención cubiertas por esta patente se definen por las reivindicaciones siguientes, no por este sumario. Este sumario es una vista general de alto nivel de diversas realizaciones de la invención e introduce algunos de los conceptos que se describen adicionalmente en la sección de la Descripción Detallada siguiente. Este sumario no pretende identificar las características clave o esenciales de la materia objeto reivindicada, ni pretende utilizarse aislado para determinar el alcance de la materia objeto reivindicada. La materia objeto debería entenderse por referencia a las partes apropiadas de toda la memoria descriptiva de esta patente, cualquiera o todos los dibujos y cada reivindicación.

Para dirigirse a los problemas mencionados anteriormente en los sistemas de planchado anteriores, la presente invención proporciona un sistema de reestirado y planchado de acuerdo con la material objeto de la reivindicación independiente 1. Según la invención, el sistema de planchado incluye un ariete, un punzón y un sistema de sensor. El ariete incluye un cuerpo del ariete y una punta del ariete. El punzón es soportado en la punta del ariete y se configura para acoplar una pieza en bruto de metal durante un proceso de planchado. El sistema de sensor incluye un primer sensor y un segundo sensor. El primer sensor se configura para detectar una fuerza total en el ariete, y el segundo sensor se configura para detectar una fuerza en una pared lateral o en una parte inferior de una lata formada de la pieza en bruto metálica. El punzón comprende una punta de punzón y un manquito de punzón, en donde la punta de punzón se configura oara a

en bruto durante el procesado. El manguito de punzón está soportado en la punta del ariete entre la punta del punzón y el cuerpo del ariete. El sistema de reestirado y planchado comprende además un espaciador entre la punta del punzón y la punta del ariete, en donde el espaciador define un hueco entre la punta del punzón y el manguito del punzón de forma tal que una fuerza en la nariz del punzón se dirige a la punta del ariete antes de que la punta del punzón de acople al manguito del punzón.

De acuerdo con diversos ejemplos de la presente divulgación, un sistema de reestirado y planchado incluye un ariete y un sistema de sensor. El ariete incluye un cuerpo del ariete y una punta del ariete. El sistema de sensor incluye un primer sensor posicionado con respecto al cuerpo del ariete y un segundo sensor posicionado con respecto a la punta del ariete. El primer sensor se configura para detectar una fuerza total en el ariete, y el segundo sensor se configura para detectar una fuerza en una pared lateral o en una parte inferior de una lata formada de la pieza en bruto de metal. Además, un punzón está soportado en la punta del ariete, en donde el punzón incluye una punta de punzón y un manguito de punzón. La punta dle ariete se configura para provocar que la punta del punzón se acople a un metal en bruto durante un proceso de planchado. El sistema de reestirado y planchado comprende además un espaciador entre la punta del punzón y la punta del ariete, en donde el espaciador define un hueco entre la punta del punzón y el manguito del punzón de forma tal que una fuerza en la punta del punzón se dirige a la punta del ariete antes de que la punta del punzón se acople con el manguito del punzón.

De acuerdo con algunos ejemplos de la presente divulgación, un método para controlar las fuerzas del reestirado y planchado en una lata durante un proceso de planchado incluye acoplar un punzón de un sistema de planchado con una pieza en bruto de metal, donde el punzón se soporta en una punta del ariete de un ariete del sistema de planchado. El método también incluye dirigir la pieza en bruto de metal a través de un troquel de planchado impulsando el ariete para formar un cuerpo de lata. El método incluye además, medir una fuerza en la punta del ariete con un primer sensor de un sistema de sensor como datos de la fuerza en la punta y medir una fuerza total en el ariete con un segundo sensor como datos de la fuerza total, mientras que se dirige la pieza en bruto de metal a través del troquel de planchado.

De acuerdo con ciertas realizaciones de la presente divulgacion, un sistema de reestirado y planchado incluye un ariete, un punzón y un sistema de sensor. El ariete incluye un cuerpo del ariete y una punta del ariete. El punzón se soporta en la punta del ariete y se configura para acoplar una pieza en bruto de metal durante un proceso de reestirado y planchado. El sistema de sensor incluye un primer sensor y un segundo sensor, donde el primer sensor y el segundo sensor se configuran para detectar una condición del proceso durante el proceso de reestirado y planchado.

Diversas implementaciones descritas en la presente divulgación pueden incluir sistemas, métodos, características y ventajas adicionales, que no pueden necesariamente divulgarse de manera expresa en el presente documento, pero que serán evidentes para un experto en la materia tras el examen de la siguiente descripción detallada y de los dibujos que la acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Se ilustran las características y componentes de las siguientes figuras para enfatizar los principios generales de la presente divulgación. Las características y componentes correspondientes a través de las figuras pueden designarse mediante caracteres de referencia correspondientes, en aras de la consistencia y la claridad.

La Figura 1 es una vista de una parte de un sistema de planchado según aspectos de la presente divulgación.

La Figura 2 ilustra fuerzas en un punzón del sistema de planchado de la Figura 1 durante el planchado.

La Figura 3 es una vista de una parte de un sistema de planchado según aspectos de la presente divulgación.

La Figura 4 es una vista de otra parte del sistema de planchado de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista de una parte de un sistema de planchado según aspectos de la presente divulgación.

La Figura 6 es una vista de otra parte del sistema de planchado de la Figura 5.

La Figura 7 ilustra un proceso para medir y controlar las fuerzas de reestirado y planchado durante el planchado según aspectos de la presente divulgación.

Descripción detallada

La materia objeto de las realizaciones de la presente invención se describen aquí con especificidad para cumplir con los requisitos reglamentarios, pero esta descripción no pretende necesariamente a limitar el alcance de las reivindicaciones. La materia objeto reivindicada puede realizarse de otras formas, puede incluir diferentes elementos o etapas y puede utilizarse en conjunto con otras tecnologías existentes o futuras. Esta descripción no debería interpretarse como que implica algún orden o disposición particular entre las diversas etapas o elementos, excepto cuando el orden de las etapas individuales o la disposición de los elementos se describa de manera explícita. Las referencias direccionales, tales como “arriba”, “abajo”, “parte superior”, “parte inferior”, “ izquierda”, “derecha”, “parte frontal” y “parte posterior”, entre otras, pretenden referirse a las orientaciones como se ilustran y describen en la figura (o figuras) a la que hacen referencia los componentes y direcciones.

Las figuras 1 y 2 ilustran una parte de un sistema de planchado 100, de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. El sistema de planchado 100 incluye un punzón 102, un montaje de ariete (no mostrado en la figura 1), que impulsa el punzón 102 en una dirección axial 104, y al menos un troquel de planchado 106. Como se ilustra en la figura 1, el troquel de planchado 106 incluye una superficie de entrada 108 y una superficie interna 110. La superficie interna 110 define una abertura o hueco 112. Durante el planchado, el punzón 102 impulsa un artículo metálico 114 a través del hueco 112 del troquel de planchado 106 en la dirección axial 104, de manera que las paredes laterales del artículo metálico 114 se planchan de un espesor inicial 116 a un espesor final 118. El proceso de planchado puede repetirse tantas veces como se desee (y con muchos tipos de troqueles de planchado como se desee), para producir un cuerpo que tenga un espesor de pared deseado.

La figura 2 ilustra un ejemplo de algunas de las fuerzas en el punzón 102 durante el planchado. Una fuerza de formación total 220 es la fuerza que se aplica por el punzón 102 (a través del montaje de ariete) en el artículo metálico durante el planchado. La fuerza de formación total 220 representa generalmente la suma de una fuerza de fricción 222 entre el punzón 102 y las paredes laterales del artículo metálico y una fuerza en la punta del punzón 224 entre el punzón 102 y la parte inferior del artículo metálico. En algunos casos, la fuerza de formación total 220 se mide en el propio montaje de ariete, en un troquel, en un soporte del troquel y/o en una placa de refuerzo. Aunque la fuerza de formación total 220 es la suma de la fuerza de fricción 222 y la fuerza en la punta del punzón 224, los sistemas de reestirado y planchado existentes son incapaces de medir o determinar de manera independiente la fuerza de fricción 222 y/o la fuerza en la punta del punzón 224.

Las figuras 3 y 4 ilustran partes de un sistema de reestirado y planchado 300 que incluye un punzón 302, un montaje de ariete 326, y un sistema de sensor 348, de acuerdo con los aspectos de la presente divulgación.

El montaje de ariete 326 incluye un cuerpo del ariete 328 que tiene un extremo frontal 330 y un extremo posterior 332. Una punta del ariete 334 se extiende desde el extremo frontal 330 del cuerpo del ariete 328 y termina en un extremo de la punta del ariete 336. En diversos aspectos, un diámetro de la punta del ariete 334 es menor que el diámetro del cuerpo del ariete 328. El montaje de ariete 326 se impulsa en la dirección axial 104 mediante un accionador durante el proceso de planchado para formar el artículo metálico en una copa. En algunos ejemplos, el accionador es un accionador lineal, aunque no necesita serlo en otros ejemplos. En diversos aspectos, el montaje de ariete 326 se acciona a diversas velocidades apropiadas para producir un número deseado de copas por minuto. Como algunos ejemplos no limitantes, el montaje de ariete 326 puede accionarse a velocidades de aproximadamente 400-450 carreras por minuto, en donde una carrera se refiere a un ciclo de acoplamiento, formación y liberación de una copa. En otras palabras, a 200­ 450 carreras por minuto, el montaje debe acoplar, formar y liberar las copas a una velocidad de aproximadamente 200-450 carreras por minuto.

Como se ilustra en la figura 3, en diversos ejemplos, el sistema de sensor 348 incluye un primer sensor 350 y un segundo sensor 352 que se configuran para detectar una o más condiciones del proceso. En algunos casos, pueden utilizarse sensores adicionales para medir otros aspectos del sistema de reestirado y planchado. Las condiciones de proceso pueden incluir, pero no se limitan a, fuerzas o cargas, presiones, temperaturas, sonidos, vibraciones, aceleraciones, combinaciones de los mismos u otras condiciones del proceso adecuadas del proceso de planchado. Así, los sensores 350, 352 pueden ser diversos dispositivos de entrada adecuados para recibir la entrada (por ejemplo, un perfil de distribución de la temperatura deseado, una forma deseada, etc.), de un operador o de alguna otra fuente. Por ejemplo, el sensor 904 puede incluir, pero no se limita a, una celda de carga, un acelerómetro, un sensor óptico, un sensor magnético, un sensor de energía, un sensor de corriente, un detector de frecuencia, un sensor térmico, un sensor de presión, cualquier sensor adecuado, un dispositivo con una interfaz del usuario, o cualquier combinación de los mismos. Aunque se ilustran dos sensores, en otros ejemplos, el sistema de sensor 348 puede tener más de dos sensores, tal como cuando se detecta más de un tipo de una condición del proceso. Los sensores 350 y 352 pueden ser celdas de carga u otros diversos sensores adecuados. Los sensores 350 y 352 pueden estar conectados de manera comunicativa a un controlador 351 o a otro dispositivo adecuado.

Como un ejemplo no limitante, el primer sensor 350 puede configurarse para detectar la cantidad de la fuerza de formación total 220, y el segundo sensor 352 puede configurarse para detectar la cantidad de la fuerza en la punta del punzón 224. En este ejemplo, los sensores 350 y 352 pueden acoplarse de manera comunicativa al controlador 351, que puede utilizar los datos de la fuerza para determinar la fuerza de fricción 222 y/o otras fuerzas que ocurren durante el planchado.

Como otros ejemplos no limitantes, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 pueden ser sensor(es) de presión, configurado(s) para detectar la presión de soplado y el momento de la presión de soplado, sensor(es) de temperatura configurado(s) para detectar temperaturas en diversas ubicaciones en el sistema de planchado 300 durante diversas etapas del planchado, sensor(es) de vibración configurado(s) para detectar las vibraciones de diversos componentes del sistema de planchado 300 durante diversas etapas del planchado, sensor(es) de aceleración configurado(s) para detectar el movimiento y/o posicionamiento de componentes del sistema de planchado 300 durante diversas etapas del planchado, etc.

El controlador 351 puede incluir una o más de una unidad de procesamiento de propósito general, un procesador diseñado especialmente para el análisis del planchado y/o las aplicaciones del planchado, un procesador diseñado especialmente para las comunicaciones inalámbricas (tal como un Sistema Programable en un Microprocesador de Cypress Semiconductor u otros procesadores adecuados). Puede proporcionarse una memoria con el controlador 351 para almacenar los datos reunidos por diversos sensores del sistema de sensor 348, aunque no necesita incluir una memoria en otros ejemplos. La memoria puede incluir una memoria de almacenamiento a largo plazo y/o una memoria de trabajo a corto plazo. La memoria puede utilizarse por el controlador 351 para almacenar un conjunto de trabajo de instrucciones del procesador. El procesador puede escribir datos en la memoria. La memoria puede incluir un dispositivo de disco tradicional. En algunos aspectos, la memoria podría incluir ya sea un dispositivo de almacenamiento basado en un disco o uno de diversos otros tipos de medios de almacenamiento para incluir un disco de memoria, una unidad USB, una unidad flash, un medio de almacenamiento conectado de manera remota, una unidad de disco virtual, o similares. Otras diversas características que incluyen, pero no se limitan a, un circuito/unidad de comunicación, una pantalla opcional, un altavoz opcional y/o una unidad de almacenamiento de energía, también pueden incluirse en el controlador 351. En algunos aspectos, algunos o todos los componentes del controlador 351 pueden incluirse juntos en un solo paquete o conjunto del sensor, tal como dentro del mismo recinto. En aspectos adicionales o alternativos, algunos de los componentes pueden incluirse juntos en un recinto y los otros componentes pueden estar separados. Así, el controlador 351 puede ser un sistema distribuido. Esto es simplemente un ejemplo y pueden implementarse otras configuraciones. Pueden proporcionarse en el cuerpo del ariete 328, aunque en otros ejemplos, el controlador 351 puede proporcionarse en otras ubicaciones en el montaje de ariete 326 y/o en otras ubicaciones adecuadas que pueden o no estar en el montaje de ariete 326. Así, la ubicación particular del controlador 351 no debería considerarse como limitante en la divulgación actual.

En diversos aspectos, el controlador 351 comunica datos con los sensores 350, 352 (y posiblemente otros sensores), de manera que el controlador 351 recibe una señal de datos de los sensores 350, 352. En diversos ejemplos, las señales de datos incluyen fuerzas, presiones, temperaturas, aceleraciones, vibraciones, etc., detectadas por los diversos sensores. El controlador 351 puede analizar los datos de los sensores 350, 352 y controlar uno o más parámetros del sistema de planchado 300 (por ejemplo, los parámetros que afectan el proceso de planchado). En otros ejemplos, el controlador 351 puede controlar el uno o más parámetros basándose en la entrada recibida antes del proceso de planchado.

El primer sensor 350 y el segundo sensor 352 pueden proporcionarse en diversas ubicaciones dentro del sistema 300 conforme se desee. Como algunos ejemplos no limitantes, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 pueden proporcionarse en el cuerpo del ariete, la punta del ariete, una pieza o componente separado del sistema 300 detrás del ariete, dentro de una cámara interna 340 del cuerpo del ariete 328, embebido en la punta del punzón, otra parte de la prensa detrás del ariete, una parte o componente separado en frente de la punta del ariete, el manguito del punzón 342, en un espaciador entre el cuerpo del ariete y la punta del punzón 344, en un espaciador detrás del manguito del punzón 342 (por ejemplo, entre el manguito del punzón 342 y el cuerpo del ariete 328, y/o otras diversas ubicaciones). Así, las ubicaciones ilustradas para el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 no deberían considerarse como limitantes en la divulgación actual. Las Figuras 3-6 ilustran un ejemplo donde el primer sensor 350 se proporciona en el cuerpo del ariete 328, y el segundo sensor 352 se proporciona en la punta del ariete 334. Sin embargo, como se mencionó previamente, la ubicación de los sensores 350 y/o 352 no debería considerarse como limitante en la divulgación actual. Por ejemplo, en otros casos, el primer sensor 350 puede ser una pieza separada detrás del ariete, otra pieza de la prensa detrás del ariete, y/o proporcionarse en otras diversas ubicaciones. De manera similar, el segundo sensor 350 puede ser una pieza separada en frente del ariete, y/o puede proporcionarse en otras diversas ubicaciones. En algunos ejemplos, el segundo sensor 352 se proporciona en la punta del ariete 334 entre el extremo frontal 330 del cuerpo del ariete 328 y el extremo de la punta del ariete 336. En otros ejemplos, el segundo sensor 352 se proporciona en el extremo de la punta del ariete 336. En diversos ejemplos, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 se proporcionan integralmente con diversos componentes del montaje de ariete 326, de manera que no interfieren con la operación regular del montaje de ariete 326 a altas velocidades u otras condiciones de operación. Como un ejemplo no limitante, el primer sensor 350 y el segundo sensor 352 pueden proporcionarse integralmente con el cuerpo del ariete 328, de manera que el montaje de ariete 326 puede correr de manera continua a altas velocidades sin interferencia de los sensores.

Como se ilustra en la figura 3, en algunos ejemplos opcionales, el montaje de ariete 326 incluye una superficie interna 338 que define la cámara interna 340. La cámara interna 340 se extiende opcionalmente al extremo de la punta del ariete 336, aunque no necesita hacerlo en otros ejemplos. En algunos ejemplos opcionales, el primer sensor 350 se proporciona en la cámara interna 340, aunque no necesita hacerlo en otros ejemplos. En ciertos ejemplos, el montaje de ariete 326 incluye un sistema de presión que mantiene una presión constante dentro de la cámara interna 340, de manera que el refrigerante y/o la humedad dentro del cuerpo del ariete 328 se minimiza y/o reduce. Como un ejemplo no limitante, el sistema de presión puede mantener una presión de aproximadamente 6895-137895 kPa (1-20 PSI) dentro de la cámara interna, tal como aproximadamente 34474-68948 kPa (5-10 PSI) dentro de la cámara interna 340, aunque en otros ejemplos, pueden mantenerse otras presiones. Al minimizar y/o reducir el refrigerante o la humedad dentro de la cámara interna 340, el potencial para que los sensores 350, 352 hagan corto circuito se minimiza y/o reduce.

El punzón 302 incluye un manguito del punzón 342 y una punta del punzón 344. El manguito del punzón 342 se soporta en la punta del ariete 334. En diversos aspectos, el manguito del punzón 342 se une a tope con el cuerpo del ariete 328 en el extremo frontal 330. En algunos ejemplos, el manguito del punzón 342 y la punta del punzón 344 son componentes separados, de manera que la punta del punzón 344 es móvil con relación al manguito del punzón 342. En otros ejemplos, el manguito del punzón 342 y la punta del punzón 344 se forman como un componente único o monolítico. En el ejemplo de las figuras 3 y 4, el manguito del punzón 342 define un rebajo 346 que recibe al menos una parte de la punta del punzón 344. En algunos ejemplos, el rebajo 346 se dimensiona de manera que la punta del punzón 344 puede moverse libremente con relación al manguito del punzón 342, lo que puede permitir que la punta del ariete 334 capture la fuerza en la punta del punzón 224.

Durante el planchado, la punta del punzón 344 acopla la parte inferior del artículo metálico y recibe la fuerza en la punta del punzón 224. Esa fuerza se transfiere al manguito del punzón 342, que también acopla por fricción las paredes laterales del artículo metálico y recibe la fuerza de fricción 222. La fuerza de fricción 222 y la fuerza en la punta del punzón 224 combinadas (que juntas forman la fuerza de formación total 220) se transfieren del manguito del punzón 342 al cuerpo del ariete 328. La fuerza en la punta del punzón 224 se transfiere también a la punta del ariete 334. En algunos ejemplos, el manguito del punzón 342 se soporta en la punta del ariete 334, de manera que la punta del ariete 334 no recibe el efecto de la fuerza de fricción 222. En diversos ejemplos, y cuando los sensores 350, 352 son sensores de fuerza, debido a que el primer sensor 350 se proporciona en el cuerpo del ariete 328 y el segundo sensor 352 se proporciona en la punta del ariete 334, el primer sensor 350 puede detectar la cantidad de la fuerza de fricción total 220 como datos de la fuerza total. De igual manera, el segundo sensor 352 puede detectar la fuerza en la punta del punzón 224 como datos de fuerza de la parte inferior. En algunos ejemplos opcionales, el primer sensor 350 transmite los datos de fuerza total al controlador 351 y el segundo sensor 352 transmite los datos de la fuerza de la parte inferior al controlador 351. En ciertos ejemplos, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 pueden transmitir los datos en tiempo real; sin embargo, en otros ejemplos, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 pueden transmitir los datos a intervalos de tiempo predeterminados. En diversos ejemplos, el controlador 351 puede determinar la fuerza de fricción 222 basándose en los datos de la fuerza total y los datos de la fuerza de la parte inferior. Por ejemplo, en algunos casos, el controlador 351 puede determinar la diferencia entre los datos de fuerza total y los datos de la fuerza de la parte inferior para determinar la fuerza de fricción 222. Como se mencionó, en otros ejemplos, los sensores 350, 352 pueden detectar otras condiciones del proceso, y el controlador 351 puede determinar las otras condiciones del proceso para controlar diversos aspectos del sistema de planchado y/o del proceso de planchado.

En algunos casos, el controlador 351 puede determinar una curva de condición del proceso para una o más condiciones del proceso, basándose en los datos de los sensores 350, 352. En diversos ejemplos, la curva de condición del proceso puede determinarse a partir de las series en seco (es decir, las series sin un artículo metálico) y/o a partir de las series con un artículo metálico (“series cargadas”). En ciertos ejemplos, los datos de la condición del proceso pueden sincronizarse con los datos de la posición del sistema de planchado 300 para obtener una curva de la condición del proceso por serie. El controlador 351 puede controlar además las curvas de condición del proceso para determinar diversas características de una condición del proceso particular, tal como una condición del proceso promedia (por ejemplo, carga promedio o temperatura promedio), variación en una condición del proceso durante una serie, frecuencia de una condición del proceso, etc. Como un ejemplo no limitante, una condición del proceso promedia puede determinarse a partir de una o más condiciones del proceso para series en seco y series cargadas. Como otro ejemplo no limitante, la curva de la condición del proceso de la serie en seco puede restarse de la curva de la condición del proceso de la serie cargada para eliminar el efecto de la inercia y/u otros factores intrínsecos del proceso de planchado, que no están relacionados con la formación del artículo metálico. Como otro ejemplo no limitante, la curva de la condición del proceso para serie en seco puede utilizarse para establecer un valor de la condición cero y tarar la curva de la condición del proceso. Como otro ejemplo no limitante, las condiciones del proceso para una parte particular del proceso (por ejemplo, reestirado o en diversos troqueles) o en una posición particular en la herramienta (por ejemplo, pared media, espesor de la pared, bandas de desgaste, etc.), pueden determinarse basándose en la curva de la condición del proceso. En algunos ejemplos no limitantes, la curva de la condición del proceso medida (y/o un promedio de una o más curvas de condición del proceso) pueden compararse con una curva de control para determinar si se necesitan algunos ajustes para el proceso de planchado y/o el sistema de planchado. En algunos ejemplos no limitantes, partes de la curva de la condición del proceso pueden agruparse en conjuntos y utilizarse para predecir un fallo potencial, malas condiciones o para resolver problemas.

Mediante el sistema de reestirado y planchado 300, la fuerza de formación total 220 y la fuerza en la punta del punzón 224 pueden medirse directamente, y la fuerza de fricción 222 puede determinarse de manera indirecta basándose en la fuerza de formación total 220 y la fuerza en la punta del punzón 224 determinadas. En ciertos aspectos, basándose en uno cualquiera o en una combinación de la fuerza de formación total 220, la fuerza de fricción 222, y/o fuerza en la punta del punzón 224 determinadas, se pueden controlar diversos aspectos del sistema de reestirado y planchado 300 para controlar el proceso de planchado. Por ejemplo, en algunos casos, un tipo de metal utilizado para el artículo metálico, diversas características de la superficie del punzón 304 y/o el artículo metálico, un tipo de lubricación utilizado, un diseño del ariete, el punzón, o el troquel de planchado, una velocidad de la máquina, u otros diversos aspectos del sistema de reestirado y planchado 300 pueden controlarse basándose en las fuerzas detectadas. Como un ejemplo, fuerzas de fricción 222 más altas en la pared lateral del artículo metálico durante el planchado, pueden correlacionarse directamente con una probabilidad incrementada de defectos, o “desgarros”. En algunos casos, basándose en las fuerzas de fricción 222 detectadas, pueden controlarse diversos aspectos del sistema de reestirado y planchado 300 para reducir la incidencia de desgarros, controlar las fuerzas de reestirado, monitorizar y controlar el desgaste en los troqueles, controlar la formación de arrugas, monitorizar y controlar las deficiencias de lubricación, monitorizar y controlar completamente el punzón u otros tipos de defectos, etc. En algunos casos, las fuerzas detectadas por los sensores 350 y 352 pueden utilizarse para regular los parámetros del proceso para reducir los costes de operación y/o para mejorar la eficiencia de la producción. Como un ejemplo no limitante, una fuerza más baja detectada puede indicar una oportunidad para disminuir una cantidad de lubricación y/o incrementar la velocidad para reducir los costes de operación y una fuerza más alta puede indicar que los troqueles están desgastados, para reducir o evitar tiempo de parada.

Las figuras 5 y 6 ilustran un ejemplo de otro sistema de reestirado y planchado 500. El sistema de reestirado y planchado 500 es sustancialmente similar al sistema de reestirado y planchado 300, excepto que el sistema de reestirado y planchado 500 incluye además, un espaciador 554 colocado entre y que se une a tope con la punta del ariete 334 y la punta del punzón 344. Como se ilustra mejor en la figura 6, el espaciador 554 colocado entre la punta del ariete 334 y la punta del punzón 344 define un hueco 556 entre la punta del punzón 344 y el manguito del punzón 342. En diversos aspectos, al definir el hueco 556, el espaciador 554 dirige la fuerza en la punta del punzón 224 en la punta del punzón 344 hacia la punta del ariete 334 donde puede detectarse por el segundo sensor 352. En algunos ejemplos, el espaciador 554 dirige la fuerza en la punta del punzón 224 hacia la punta del ariete 334 antes de que la punta del punzón 344 acople el manguito del punzón 342. En otros ejemplos, el espaciador 554 mantiene el hueco 556 de manera que la fuerza en la punta del punzón 224 no se transfiere al manguito del punzón 342. En algunos ejemplos opcionales, el espaciador 554 puede ser un sensor del sistema de sensor 348. En tales ejemplos, el segundo sensor 352 puede omitirse o el espaciador 554 puede utilizarse además del segundo sensor 352. Como los sensores 350 y 352, la ubicación del espaciador 554 no debería considerarse como limitante en la divulgación actual y podrían proporcionarse en otras diversas ubicaciones conforme se desee. Como un ejemplo no limitante, el espaciador 554 puede estar embebido en el punzón. En otros ejemplos, el espaciador 554 puede proporcionarse en otras diversas ubicaciones, conforme se desee.

La figura 7 es un proceso 700 para medir y controlar las fuerzas de reestirado y planchado durante un proceso de reestirado y planchado, de acuerdo con ciertos aspectos de la divulgación actual.

En el bloque 702, se determina si el proceso de reestirado y planchado está completado. Si el proceso de reestirado y planchado está completado, el proceso termina.

En el bloque 704, el artículo metálico 114 se prepara para el reestirado y planchado. La preparación del artículo metálico puede incluir cortarlo en la forma y dimensiones apropiadas, aplicar lubricación, etc. A manera de ejemplo, pero no de limitación, se hace una pieza en bruto de un disco de una lámina de aluminio. La pieza en bruto puede formarse mediante cualquier método conocido en la técnica, tal como mediante punzonado o cortado. En una realización, una herramienta de corte externa corta una lámina de aluminio en un disco, y el disco se estira inmediatamente en una copa. El disco puede estirarse en una copa con una herramienta de formación interna de la copa. El corte y el estirado pueden llevarse a cabo mediante una prensa de acción doble, en donde la primera acción realiza el corte del disco y la segunda acción realiza la formación de la copa en un movimiento continuo. En diversos aspectos, la copa formada tiene un diámetro bastante grande, que requiere una operación adicional para reducir su tamaño a un diámetro más pequeño para facilitar las operaciones subsiguientes. Esto se logra mediante un proceso de reestirado. Un proceso de reestirado adecuado puede incluir, por ejemplo, el proceso de reestirado directo, en donde la copa se estira desde el interior de la base de la copa utilizando herramientas de formación de la copa similares, para reducir su diámetro y desplazar el material para formar una pared de la copa más alta. Otro proceso de reestirado adecuado para utilizarse en los métodos descritos en el presente documento, es el proceso de reestirado inverso, en donde la copa se estira de la parte inferior de la copa y el metal se pliega en una dirección opuesta para formar una pared de la copa más alta. Los métodos divulgados en el presente documento pueden incluir cualquiera de estos procesos de reestirado, pero no están limitados a estos procesos de reestirado. Dependiendo de los requisitos, limitaciones de la máquina, y los requisitos del proceso, puede haber múltiples procesos de reestirado o combinaciones de procesos de reestirado. Después de que la copa se estira a un diámetro final, como se describe con detalle a continuación, una herramienta de planchado estirará y adelgazará la pared de la copa para lograr el espesor y longitud finales de la pared. La preparación del artículo metálico también puede incluir colocar el artículo metálico 114 con relación al punzón 304 y/o el troquel de planchado 106 para el planchado.

En el bloque 706, el punzón 304 acopla el artículo metálico 114 e impulsa el artículo metálico 114 en la dirección axial 104, a través del troquel de planchado 106. Conforme el artículo metálico 114 es impulsado a través del troquel de planchado 106, un espesor de la pared del artículo metálico 114 se reduce, y se forma una copa.

En el bloque 708, la fuerza de formación total 220 se detecta con el primer sensor 350 del sistema de sensor 348 y la fuerza en la punta del punzón 224 se detecta con el segundo sensor 352 del sistema de sensor 348. Opcionalmente, el bloque 708 incluye medir la fuerza en la punta del punzón 224 con el espaciador 554, además de o en lugar del segundo sensor 352. En algunos aspectos, el bloque 708 y el bloque 706 se realizan de manera simultánea, aunque no necesitan hacerlo en otros ejemplos. Se apreciará que en otros ejemplos, el primer sensor 350 y/o el segundo sensor 352 pueden detectar condiciones del proceso adicionales y/o alternativas, aparte de la fuerza, tales como la presión, temperatura, aceleración, frecuencia, vibración, etc., conforme se desee.

En el bloque 710, la fuerza de fricción 222 entre el cuerpo de la lata y el punzón 304 se determina basándose en los datos de la fuerza en la punta y los datos de la fuerza total. En diversos ejemplos, la fuerza de fricción 222 se determina por el controlador 351 del sistema de reestirado y planchado. En otros ejemplos, tal como cuando se miden las condiciones del proceso diferentes a las fuerzas, el bloque 710 puede omitirse.

En un bloque 712, la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción determinadas, se comparan con una fuerza de planchado total, una fuerza de la parte inferior y/o una fuerza de fricción predeterminadas. En algunos ejemplos, la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción predeterminadas, pueden correlacionarse con una característica de la copa. Como un ejemplo, la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción predeterminadas, pueden corresponder con una incidencia particular de defectos o desgarros. En otros ejemplos, tales como cuando se miden condiciones del proceso diferentes a las fuerzas, el bloque 712 puede incluir comparar la condición del proceso detectada (por ejemplo, presión, temperatura, aceleración, frecuencia, vibración, etc.), una condición del proceso predeterminada. En tales ejemplos, la condición del proceso predeterminada puede correlacionarse con una característica de la copa.

En el bloque 714, se determina si una cualquiera o una combinación de la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción necesita ajustarse. En ciertos casos, la determinación en el bloque 714 se hace basándose en la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción detectadas, siendo iguales o diferentes de la fuerza de planchado total, la fuerza de la parte inferior y/o la fuerza de fricción predeterminadas. Como un ejemplo, la determinación en el bloque 714 puede hacerse basándose en la comparación de la fuerza de fricción detectada con una fuerza de fricción predeterminada que corresponde con una alta incidencia de desgarros. En otros ejemplos, tales como cuando se miden condiciones del proceso distintas de las fuerzas, el bloque 714 puede incluir determinar si la condición del proceso (por ejemplo, presión, temperatura, aceleración, frecuencia, vibración, etc.), necesita ajustarse. La determinación en estos casos puede basarse en la condición del proceso detectada siendo igual o diferente de la condición del proceso predeterminada.

En el bloque 716, al menos un aspecto del sistema de reestirado y planchado se controla basándose en la determinación de que una de las fuerzas necesita ajustarse (o que una o más condiciones del proceso necesitan ajustarse). Como un ejemplo, una lubricación en el punzón, una característica de la superficie del punzón, una propiedad del metal que forma el artículo metálico, y/o una velocidad de la máquina del ariete se ajustan basándose en una fuerza de fricción detectada siendo igual o mayor que una fuerza de fricción predeterminada que corresponde con una alta incidencia de desgarros.

Opcionalmente, una vez que el proceso de reestirado y planchado se completa, se realiza una operación de formación del domo, en donde la parte inferior, es decir, el perfil del domo, se forma.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de reestirado y planchado (300, 500), que comprende:

un ariete (326) que comprende un cuerpo del ariete (328) y una punta del ariete (334);

un punzón (302) soportado en la punta del ariete (334) y configurado para acoplar una pieza en bruto de metal durante un proceso de reestirado y planchado; y

un sistema de sensor (348) que comprende un primer sensor (350) y un segundo sensor (352), en donde el primer sensor (350) está configurado para detectar una fuerza total en el ariete (326) y en donde el segundo sensor (352) se configuran para detectar una fuerza en una pared lateral o en una parte inferior de una lata formada a partir de la pieza en bruto metálica,

en donde el punzón (302) comprende una punta del punzón (344) y un manguito del punzón (342) , en donde la punta del punzón (344) se configura para acoplar la pieza en bruto de metal durante el procesado y en donde el manguito del punzón (342)está soportado en la punta del ariete (334) entre la punta del punzón (344) y el cuerpo del ariete (328), caracterizado por que:

el sistema de reestirado y planchado (300, 500) comprende además un espaciador (554) entre la punta del punzón (344) y la punta del ariete (334), en donde el espaciador (554) define un hueco (556) entre la punta del punzón (344) y el manguito del punzón (342)de forma tal que una fuerza en la nariz del punzón (344) está dirigida a la punta del ariete (334) antes de que la punta del punzón (344) acople el manguito del punzón (342).

2. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 1, en donde la punta del ariete (334) se extiende desde un extremo frontal (330) del cuerpo del ariete (328) y comprende un extremo de la punta del ariete (336), en donde el primer sensor (350) está en el cuerpo del ariete (328) y en donde el segundo sensor (352) está en al menos uno de la punta del ariete (334), entre el extremo frontal (330) del cuerpo del ariete (328) y el extremo de la punta del ariete (336), o en el extremo de la punta del ariete (336).

3. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 1, en donde el cuerpo del ariete (328) comprende un extremo frontal (330) y un extremo posterior (332), en donde la punta del ariete (334) se extiende desde el extremo frontal (330), y en donde el manguito del punzón (342) se une a tope con el cuerpo del ariete (328) en el extremo frontal (330).

4. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 1, en donde el espaciador (554) comprende un tercer sensor del sistema de sensor (348) configurado para detectar la fuerza dirigida desde la punta del punzón (344) a la punta del ariete (328).

5. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 1, que comprende además un controlador (351) acoplado de manera comunicativa al primer sensor (350) y al segundo sensor (352), en donde el controlador (351) se configura para:

recibir los datos de la fuerza total del primer sensor (350);

recibir los datos de la fuerza en la punta del ariete del segundo sensor (352); y

determinar una fuerza de fricción entre el punzón (302) y un cuerpo de la lata basándose en los datos de la fuerza total y los datos de la fuerza en la punta del ariete.

6. El sistema de reestirado y planchado según la reivindicación 1, en donde el ariete (326) comprende una superficie externa y una superficie interna (338) que define una cámara interna (340), en donde el segundo sensor (352) está en la superficie externa del ariete (326) en la punta del ariete (334), y en donde el primer sensor (350) está dentro de la cámara interna (340) en el cuerpo del ariete (328).

7. Un sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 1, en donde:

el primer sensor (350) está posicionado con respecto al cuerpo del ariete (328) y el segundo sensor (352) está posicionado con respecto a la punta del ariete (334) yla punta el ariete (334) se configura para provocar que la punta del punzón (344) se acople a la pieza en bruto de metal durante el proceso de planchado.

8. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 7, en donde el cuerpo del ariete (328) comprende un extremo frontal (330) y un extremo posterior (332), en donde la punta del ariete (334) se extiende desde un extremo frontal (330) del cuerpo del ariete (328) y comprende un extremo de la punta del ariete (336), en donde el primer sensor (350) está en el cuerpo del ariete (328) y en donde el segundo sensor (352) está en al menos uno de la punta del ariete (334), entre el extremo frontal (330) del cuerpo del ariete (328) y el extremo de la punta del ariete (336) o en el extremo de la punta del ariete (336).

9. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 7, en donde el espaciador (554) comprende un tercer sensor del sistema de sensor (348) configurado para detectar la fuerza dirigida desde la punta del punzón (344) a la punta del ariete (334).

10. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 7, que comprende además un controlador (351) acoplado de forma comunicativa al primer sensor (350) y al segundo sensor (352), en donde el controlador (351) se configura para:

recibir los datos de fuerza total del primer sensor (350);

recibir datos de fuerza de la punta del arietedel segundo sensor (352); y

determinar una fuerza de fricción entre el punzón (302)y un cuerpo dde lata basándose en los datos de fuerza total y los datos de fuerza de la punta del ariete.

11. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 7, en donde el ariete (326) comprende una superficie externa y una superficie interna (338) que define una cámara interna (340), en donde el segundo sensor (352) está en la superficie externa del ariete (326) en la punta del ariete (334), y en donde el primer sensor (350) está dentro de la cámara interna (340) en el cuerpo del ariete (328).

12. El sistema de reestirado y planchado (300, 500) según la reivindicación 11, que comprende además un sistema de presión configurado para aplicar una presión constante dentro de la cámara interna (340).