MXPA06005029A - Metodo y maquina formadora para deformar una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método y una máquina formadora para deformar una pieza de trabajo, tal como un cilindro o placa de metal, 3, por medio de una herramienta, en particular uno o más rodillos formadores, 5, en donde la pieza de trabajo o la herramienta giran alrededor de un eje, 4, una con respecto a otra;la herramienta se mueve a través de una o más curvas de deformación y por lo menos una parte de la pieza de trabajo se deforma;durante la operación de deformación se miden los valores de una o más coordenadas de la posición del borde de extremo de la pieza de trabajo, y uno o más parámetrosde la operación de deformación se cambian en base a los valores medidos.

Description

MÉTODO Y MAQUINA FORMADORA PARA DEFORMAR UNA PIEZA DE TRABAJO MEMORIA DESCRIPTIVA La ¡nvención se refiere a un método para deformar una pieza de trabajo, tal como un cilindro o placa de metal, por medio de una herramienta, en particular uno o más rodillos formadores, en donde la pieza de trabajo o la herramienta giran alrededor de un eje una con respecto a otra, la herramienta se mueve a través de una o más curvas de deformación y por lo menos una parte de la pieza de trabajo se deforma. Además, la invención se refiere a una máquina formadora para deformar una pieza de trabajo, dicha máquina formadora comprende una unidad de control. Tal método y máquina formadora se conocen de la solicitud de patente europea No. 0 125 720. Dicha publicación describe una máquina formadora que comprende una unidad de control para controlar el movimiento del rodillo formador. La unidad de control está conectada a un detector para medir la fuerza ejercida sobre el rodillo formador (por la pieza de trabajo), y a un detector para determinar la posición del rodillo formador, mientras que una memoria está conectada a la unidad de control para almacenar valores asociados de fuerza/posición; la unidad de control está adaptada para controlar el movimiento del rodillo formador en dependencia de los valores de fuerza/posición que son almacenados en dicha memoria.

Otro ejemplo se describe en WO 02/07907. Dicha publicación se refiere a un método y a una máquina formadora para deformar una pieza de trabajo hueca que tiene por lo menos un extremo abierto, en donde una primera herramienta formadora se pone en contacto con el lado externo de la pieza de trabajo, y una segunda herramienta formadora se pone en la cavidad definida por la pieza de trabajo, en contacto con el lado interno de la pieza de trabajo, y la pieza de trabajo se deforma por medio de herramientas. En muchos casos, la longitud de la porción deformada de productos semielaborados obtenidos por medio de este tipo de métodos y máquinas formadoras, será diferente de la longitud requerida o deseable con respecto a operaciones adicionales a las que se va a someter el producto semielaborado. Para obtener la longitud requerida o deseada, se debe hacer una operación adicional en ese caso, por ejemplo cortar al tamaño el borde (o bordes) de dichos productos semielaborados. El objeto de la invención es mejorar el método y la máquina formadora descrita en el párrafo de introducción. Para ese fin, el método se caracteriza porque se miden valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo durante la operación de deformación, por ejemplo una coordenada a lo largo del eje de rotación anteriormente mencionado, y tales parámetros de la operación de deformación (uno o más) se cambian en base a los valores medidos. Durante la operación de deformación, la pieza de trabajo será alargada plásticamente (en dirección del borde) a una mayor o menor extensión. La extensión 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 impredecible sobre dicho alargamiento. De esta manera, una dureza incrementada localmente puede dar como resultado reducción del alargamiento. La longitud de la porción deformada de la pieza de trabajo se puede corregir midiendo la posición del borde durante la operación de deformación, y adaptando la velocidad de alimentación, esto es, la velocidad con la que la herramienta se mueve a lo largo de la pieza de trabajo, la velocidad rotacional con la cual la herramienta y la pieza de trabajo giran una con respecto a otra, o la posición de las curvas de deformación por las que pasan durante la operación de deformación, en base a dicha medición. Aunque se prefieren estos tres parámetros también es posible adaptar la forma de las curvas de deformación sobre toda su longitud, o por lo menos de tal manera que no se impongan porciones localmente reducidas sobre la porción deformada. Usando una velocidad de alimentación más baja o una velocidad rotacional más alta, o desviando la posición de una o más de las curvas de deformación en dirección del eje de rotación, o cambiando la forma de dichas curvas, por ejemplo haciéndolas gradualmente más cóncavas, el alargamiento se puede aumentar, y viceversa. Usando una velocidad de alimentación más alta o una velocidad rotacional más baja, o desviando la posición de una o más de las curvas de deformación en una dirección en alejamiento del eje de rotación, o cambiando la forma de dichas curvas, por ejemplo haciéndolas gradualmente más convexas, el alargamiento se puede disminuir. 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 paso, de preferencia durante toda la operación de deformación. De esta manera, la operación de deformación se puede ajustar continuamente, sin requerirse cálculos complicados, y se puede lograr rápidamente la longitud deseada, esto es, preferiblemente sin curvas de deformación adicionales ni otras operaciones. Además, la ¡nvención se refiere a una máquina formadora para deformar una pieza de trabajo, tal como un cilindro o placa de metal, que comprende una herramienta, en particular un rodillo formador, uno o más medios impulsores para mover dicha herramienta, una unidad de control que comprende una memoria, dicha unidad está dispuesta para controlar la herramienta durante la operación de deformación, por lo menos en base a curvas de deformación, la velocidad de alimentación o la velocidad rotacional con la cual gira la pieza de trabajo y la herramienta una con respecto a otra, dichos parámetros son almacenados en la memoria. Además, la máquina formadora está provista con al menos un detector para medir los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo. A continuación se explicará la invención en más detalle haciendo referencia a las figuras, que muestran varias modalidades de la ¡nvención. La figura 1 es una vista en planta superior de una primera máquina formadora de acuerdo con la presente invención, que está provista con un detector. La figura 2 muestra un detalle de la vista en planta superior de la figura 1. Las figuras 3-5 muestran el mismo detalle de la figura 1 , sin embargo, cada una con un detector diferente. La figura 6 es una vista en planta superior de una segunda máquina formadora de acuerdo con la presente invención, que se provee con un detector. La figura 7 muestra un detalle de la vista en planta superior de la figura 1. Partes idénticas y partes que realizan la misma función o sustancialmente la misma función, son indicadas con los mismos números en las figuras. Las figuras 1 y 2 muestran en vista superior esquemática una primera modalidad de una máquina formadora, 1 , para deformar cilindros de metal, dicha máquina 1 comprende un dispositivo de fijación impulsable rotativamente, 2, en el cual se sujeta hacia abajo un extremo de una pieza de trabajo de metal, 3, de la manera conocida, y por medio del cual dicha pieza de trabajo 3 puede girar alrededor de un eje de rotación, 4. En dichas figuras, la pieza de trabajo 3 se muestra en su forma original de un cilindro circular (líneas punteadas), y en la forma buscada (líneas continuas). La pieza de trabajo 3 se puede deformar por medio de un rodillo formador, 5, que está montado rotativamente en un sujetador, 6. Para ese fin, el rodillo formador 5 debe seguir una trayectoria específica de movimiento que comprende una o más curvas de deformación, el sujetador 6 estando unido a un grupo de deslizamiento, 7, que se puede configurar como se describe en la solicitud europea No. 0 125 720, anteriormente mencionada, cuyo contenido se considera incorporado aquí como referencia. El grupo de deslizamiento 7 comprende una corredera superior, 8, sobre la cual está montado el sujetador 6, dicha corredera superior está montada sobre un lecho superior de tal modo que es capaz de realizar un movimiento alternativo en una primera dirección. Dicho lecho superior está unido a una corredera inferior, 9, que está montada sobre un lecho inferior de tal modo que es capaz de realizar un movimiento alternativo en una segunda dirección perpendicular (en este ejemplo) a dicha primera dirección. La corredera superior 8 y la corredera inferior 9 están provistas con medios impulsores, 10, 11 , tales como un cilindro neumático o hidráulico, un servomotor o similares. Enfrente de la pieza de trabajo 3 está colocado un cabezal móvil, 12, que es conocido per se, cuya cabeza está montada sobre el mismo lecho de máquina, 14, que el dispositivo de fijación 2 y el grupo de deslizamiento 7, que capaz de realizar un movimiento alternativo sobre los rieles, 13. El cabezal móvil 12 está provisto con un mandril 15, cuyo eje central (imaginario) coincide con el eje de rotación 4 del dispositivo de fijación; dicho mandril está provisto con un hombro de retén anular, 16, colocado a pocos centímetros del extremo de dicho mandril. Además, está conectado un detector, 19, al cabezal móvil 12 por medio de una varilla, 17, y medios impulsores, 18, tal como un cilindro neumático o hidráulico, un servomotor, o similares (nota: el detector 19 es la única parte que se muestra en elevación lateral). En esta modalidad, el detector 19 comprende un elemento en forma de U, 20, en el extremo de la varilla 17, la separación entre los brazos del mismo siendo preferiblemente más grande que el diámetro externo de la pieza de trabajo 3 que se va a deformar. Un diodo de láser 22 y un sensor de láser 23 se pueden conectar a los extremos respectivos de dichos brazos. En la condición activada del láser 22, el haz de láser será colocado a la derecha o a la izquierda del mandril 15, de tal manera que dicho haz no sea interrumpido por el mandril 15. El detector 19 puede ser movido alternativamente por los medios impulsores 18 en una dirección paralela al eje de rotación 4 del dispositivo de fijación 2. La varilla 17, además, está conectada a un sensor de posición lineal conocido, 24, por ejemplo un codificador lineal, que se conecta fijamente al cabezal móvil 12. El dispositivo de fijación 2, los medios impulsores 10, 11 , 18, el detector 19 y el sensor de posición lineal 24, están conectados a una unidad de control 25 (indicada esquemáticamente) de una manera conocida. Almacenados en dicha unidad 25 están, entre otras cosas, las curvas de deformación a seguir por parte del rodillo formador 5, las velocidades de alimentación y la velocidad rotacional del dispositivo de fijación 2.

En este ejemplo, una pieza de trabajo cilindrica 3 se deforma a un alojamiento, por ejemplo para un substrato de convertidor catalítico para usar en un sistema de escape para un motor de combustión interna. Las curvas de deformación que va a seguir el rodillo formador 5, las velocidades de alimentación, y la velocidad rotacional del dispositivo de fijación 2, se han obtenido preferiblemente durante una fase de asamblea especial como se describe en la EP 0 125 720 anteriormente mencionada, para que dichos parámetros sean acoplados con precisión a una pieza de trabajo específica y un producto específico. El método de acuerdo con la invención se puede efectuar de la manera que sigue por medio de la máquina formadora descrita en la presente, y como se muestra en las figuras 1-7: Los valores determinados para una combinación específica de una pieza de trabajo 3 y un producto (curvas de deformación, velocidades de alimentación y velocidad rotacional, entre otras cosas), se cargan en la unidad de control 25. La pieza de trabajo 3 se sujeta en el dispositivo de fijación 2. El detector 19 se mueve en dirección de la pieza de trabajo 3 hasta que el haz de láser es interrumpido por dicha pieza de trabajo 3. Entonces el detector se mueve hacia atrás a una posición justo antes de la posición de interrupción. Así, es determinada la posición del borde extremo de la pieza de trabajo 3, en este caso como una función de una coordenada sobre el eje de rotación 4 del dispositivo de fijación 2, y es introducida en la unidad de control 25. Subsiguientemente, la pieza de trabajo 3 en rotación es deformada de acuerdo con una primera curva de deformación durante un primer paso. Durante la operación de deformación, el detector 19 continúa trabajando para seguir el borde extremo y comunica la posición de dicho borde a la unidad de control 25. La unidad de control 25 determina entonces si la posición de dicho borde corresponde a la posición almacenada (esperada), o si está adelantado o retrasado de dicha posición. Siempre que la posición real esté dentro de la tolerancia de la posición almacenada, los valores programados no son afectados. Si la posición real está demasiado adelantada y hay riesgo de que la parte deformada de la pieza de trabajo se haga demasiado grande, la velocidad de alimentación se aumenta o la velocidad rotacional se disminuye, o una o más de las curvas de deformación se desvían internamente, esto es, en dirección del eje de rotación 4, o su forma se cambia sin crear porciones localmente reducidas. Es lógico que también es posible usar combinaciones de dichas magnitudes y la unidad de control se puede disponer así para que la velocidad de alimentación cambie primero, por ejemplo, y que subsiguientemente una o más curvas de deformación sean desviadas internamente si se rebasa un valor de umbral específico. Si existe el riesgo de que la porción deformada se haga demasiado pequeña, la velocidad de alimentación se disminuye o la velocidad rotacional se incrementa, o una o más de las curvas de deformación se desvían externamente, esto es, en una dirección en alejamiento del eje de rotación 4.

En casos en que se especifique no solo el diámetro del borde extremo y la longitud de la porción deformada del producto terminado, sino que también los cambios de forma de la pared de la porción deformada, por ejemplo, se puede adaptar sucesivamente la velocidad de alimentación, la velocidad rotacional y la fuerza ejercida sobre la pieza de trabajo por el rodillo formador (para las partes presentes en una herramienta de formación), por ejemplo, mientras que las curvas de deformación se dejan sin cambio. Durante el paso final, el extremo de la pieza de trabajo es deformado sobre el mandril y contra el hombro de retén anular, de tal manera que el diámetro interno y la longitud del borde extremo obtenido del producto semielaborado son definidos con precisión. Las figuras 3-5 muestran variantes del detector 19. En la figura 3, la máquina formadora está equipada con un detector que se provee con una serie de diodos de láser y una serie de sensores de láser correspondientes colocados frente a los mismos. En ese caso, la posición del borde extremo de la pieza de trabajo puede ser determinada en base al número de haces de láser que son interrumpidos por dicho borde. Esto permite una simplificación del circuito de control, de acuerdo con el cual el detector 19 barre el borde extremo de la pieza de trabajo o, si la serie es suficientemente grande, dicho circuito de control puede incluso eliminarse (figura 4). En ese caso estarán presentes suficientes sensores para seguir la posición del borde extremo sin mover el detector. Además de efectuar mediciones sin contacto, también es posible barrer el borde extremo de la pieza de trabajo por medio de un detector, una o más partes del cual, por ejemplo un apoyo 26, es impulsado a hacer contacto con dicho borde con una fuerza adecuada por medio de un resorte 27 (figura ). Las figuras 6 y 7 son vistas esquemáticas en planta superior de una segunda modalidad de la máquina formadora 1 , en este caso usada para deformar una placa de metal en forma de disco, 3. La máquina 1 corresponde en mucho a la máquina que se muestra en la figura 1 , pero en este caso la máquina comprende un huso 28, que es sujetado en el dispositivo de fijación impulsable rotativamente y que determina la forma de la pared interna del producto final. La placa 3 es sujetada de la manera conocida contra el huso 28 por medio de una cabezal móvil 12, y puede ser deformada a un producto deseado, tal como una lámpara, un reflector, y el recipiente de expansión o similar, por medio de un rodillo formador 5, en varios pasos (el resultado de varios de dichos pasos se ilustra en líneas continuas). Un detector 19 está conectado al cabezal móvil 12 por medio de una varilla 17. En esta modalidad, el detector 19 comprende dos series de diodos de láser, 22, y sensores, 23, dispuestos unos frente a otros. Los haces de láser se extienden paralelamente al eje de rotación 4, de tal manera que la separación entre dichos haces y dicho eje 4 aumenta en dirección radial. Los sensores 23 determinan cuales haces de láser son interrumpidos por el borde de la pieza de trabajo 3. La posición del borde extremo de la pieza de trabajo 3 puede ser determinada entonces en base al número de haces de láser que son interrumpidos por dicho borde. Desde luego, también es posible usar otros detectores diferentes de los láser y sensores anteriormente descritos, tales como uno o más sensores eléctricos de fibra, cámaras (por ejemplo CCD o CMOS), u otros sistemas ópticos de medición. Preferiblemente dichos sistemas son ajustables, de tal manera que el detector se pueda adaptar a una pieza de trabajo o producto específico. Es lógico que la invención no está limitada a la modalidad anteriormente descrita, que se puede variar de muchas formas dentro del alcance de la invención definida en las reivindicaciones. De esta manera, la invención también se puede llevar a cabo usando una pieza de trabajo estática y una herramienta rotativa, o una pieza de trabajo rotativa y una herramienta rotativa, como se describe en la solicitud internacional WO 02/062500, por ejemplo. Además, por ejemplo, es posible usar la invención para deformar excéntricamente u oblicuamente piezas de trabajo.

Claims (8)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para deformar una pieza de trabajo, tal como un cilindro o placa de metal (3), por medio de una herramienta, en particular uno o más rodillos formadores (5), en donde la pieza de trabajo (3) o la herramienta (5) giran alrededor de un eje (4), una con respecto a otra, la herramienta (5) se mueve a través de una o más curvas de deformación, y por lo menos una parte de la pieza de trabajo (3) se deforma, caracterizado porque se miden los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (3) durante la operación de deformación, y porque la posición o la forma de una o más de las curvas de deformación por las que pasa durante la operación de deformación, la velocidad de alimentación, o la velocidad rotacional con la que gira la herramienta (5) y la pieza de trabajo (3) una con respecto a otra, se cambian en base a dicha medición o mediciones, con la condición de que, si se cambia la forma de una o más de las curvas de deformación, no serán impuestas porciones localmente reducidas sobre la porción deformada.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichos valores se miden de una manera sin contacto.

3.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque los valores de una o más coordenadas de la posición del borde extremo de la pieza de trabajo (3), son medidos por lo menos al final de cada paso, pero preferiblemente durante toda la operación de deformación, y en donde preferiblemente uno o más parámetros de la operación de deformación se ajustan continuamente en base a los valores medidos.

4.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque por lo menos el borde extremo de la pieza de trabajo (3) es deformado en una herramienta formadora, tal como un mandril (15) o un huso (28).

5.- Una máquina formadora (1 ) para deformar una pieza de trabajo, tal como un cilindro o placa de metal (3), que comprende una herramienta, en particular uno o más rodillos formadores (5), uno o más medios impulsores (10, 11) para mover dicha herramienta (5), una unidad de control (25) que comprende una memoria, dicha unidad (25) está dispuesta para controlar la herramienta (5) durante la operación de deformación, por lo menos en base a curvas de deformación, la velocidad de alimentación, o la velocidad rotacional con la que gira la pieza de trabajo (3) y la herramienta (5) una con respecto a otra, dichos parámetros se guardan en la memoria, la máquina formadora (1) caracterizada porque también está provista de 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), y porque la unidad de control está dispuesta para cambiar la posición o la forma de una o más de las curvas de deformación por las que pasa durante la operación de deformación, la velocidad de alimentación, o la velocidad rotacional con la que gira la herramienta (5) y la pieza de trabajo (3) una con respecto a otra, en base a la medición o mediciones obtenidas por medio del detector o detectores (19), con la condición de que si la forma de una o más de las curvas de deformación se cambia, no serán impuestas porciones localmente reducidas sobre la porción deformada.

6.- La máquina formadora (1 ) de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el detector (19) comprende una serie de sensores.

7.- La máquina formadora (1 ) de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizada además porque comprende una herramienta formadora tal como un mandril (15) o un huso (28), en el cual se puede deformar por lo menos el borde extremo de la pieza de trabajo (3).

8.- La máquina formadora (1) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque la herramienta formadora (15; 28) está provista con un retén (16), por medio del cual puede ser determinada la longitud de por lo menos una porción de la pieza de trabajo (3).