WO2023073253A1 - Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas - Google Patents

Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas Download PDF

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WO2023073253A1
WO2023073253A1 PCT/ES2021/070780 ES2021070780W WO2023073253A1 WO 2023073253 A1 WO2023073253 A1 WO 2023073253A1 ES 2021070780 W ES2021070780 W ES 2021070780W WO 2023073253 A1 WO2023073253 A1 WO 2023073253A1
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WO
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die
rotary
cutting
semi
counter
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PCT/ES2021/070780
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English (en)
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Inventor
Franc ESTRADA TARRAGO
Alberto TORRES MONTALVO
Ignacio ROMERO GUILLEN
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Tecnocut, S.L.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31D—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER, NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B31B OR B31C
    • B31D1/00—Multiple-step processes for making flat articles ; Making flat articles
    • B31D1/02—Multiple-step processes for making flat articles ; Making flat articles the articles being labels or tags

Definitions

  • the present invention refers to a device to improve the production process within various production fields that use a rotary or semi-rotary die-cutting process and that allows the space between the cutting tool and the counter-die to be adjusted.
  • the field of application of the present invention is included in any production sector that requires rotary die-cutting.
  • the invention aims to improve the productivity of the die-cutting unit and make it easier for the operator to adjust the work. It is therefore an improvement on an existing production technique that is widely implemented in different industrial sectors.
  • the flat die is made up of a flat base, mostly metal, and a die that moves perpendicular to the base.
  • the material to be stamped is placed between the base and the die. To achieve die cutting of the material, the die is moved perpendicularly until it impacts and pressure is applied to make the cut.
  • the profile of the figure to be stamped is found on the surface of the die. Since the movement between the base and the die is perpendicular, the precision of the cut is very high.
  • magnetic dies arose. These are dies that are usually made with a stainless steel body, in which the central body of the cylinder is covered by magnets. On the margins of the central magnetic area are the areas of the cylinder that are supported by the counter-die and that are not magnetic areas. The material of these support areas It usually corresponds to some type of tempered and/or hardened steel to prolong its useful life.
  • the magnetic area of the cylinder has a slightly smaller diameter than the support areas. This recess is necessary since the so-called flexible magnetic die or magnetic plate is located on the magnetic zone.
  • the present invention refers to a device to improve the production process within various production fields that use a rotary die-cutting process and that allows the space between the cutting tool and the counter-die to be adjusted.
  • the device of the invention is applicable to die-cutting units with two or more rollers, whether they work in a horizontal or vertical position, being able to apply both to the roller that constitutes the counter-die and to the roller that constitutes the cylinder of cutting, both in solid dies and in dies with vacuum extraction or air expulsion systems, magnetic cylinders in rotary or semi-rotary processes, being able to work with very different materials, such as cardboard, paper, fabrics, aluminum foil, different types of polymers, etc.
  • the device of the invention which is applicable indistinctly in the cutting cylinder as in the counter-die, comprises a cylindrical body, whose central and majority sector is of greater diameter than in the necks that are defined at its ends, on which some eccentrics are assembled.
  • each eccentric Concentrically wrapping each eccentric there is a ring-shaped element, called a ring or track, with the same external diameter as the central diameter of the roller.
  • a ring or track Concentrically wrapping each eccentric there is a ring-shaped element, called a ring or track, with the same external diameter as the central diameter of the roller.
  • the rotation movements of the eccentrics and the rings are made independent with an intermediate bearing between the two elements.
  • the lateral faces of the rings and the main body of the cylinder are in contact and therefore rotate simultaneously.
  • Solidary to each eccentric is a toothed ring, with a number of teeth such that the outer diameter of the ring is slightly less than the outer diameter of the ring or track and the central diameter of the roller. In this way, when the ring gear rotates, the movement is transmitted to the eccentric and, in turn, to the relative position of the track and roller ring.
  • gears with a number of teeth less than that of the crown which determines a mechanical reduction.
  • gears are linked to a motor whose shaft is coupled with a planetary reducer, in such a way that the mechanical reduction established from the motor shaft to the movement of the crown is high.
  • the mechanical reduction must be high enough so that the motor is capable of moving the eccentric and at the same time the movement of the system is irreversible.
  • this is carried out through an actuator that modifies the position of the eccentric, allowing adjustment of the relative positioning between die roller and counter-die even when pressure is used between the two rollers, with a irreversible movement of the system.
  • the mechanism thus described will have means to recognize the relative position that exists between the die roller and counter-die and transmit it to a control unit.
  • control unit is associated with an internal and/or external control interface, manually and/or computerized.
  • the device through the adjustments provided for it, allows a full cut, a half cut or a double height cut.
  • the device can be adjusted to leave enough space between the cutting tool and the counter-die, allowing the material to be worked to pass between the two cylinders for the preparation of the process.
  • the space between the cutting tool and the counter-die can be adjusted discreetly or continuously.
  • This interface includes means for detecting the malfunction of the actuators, indicating which of them has the fault.
  • control unit in accordance with another of the characteristics of the invention, provision has been made for the control unit to be able to store data on the adjustment between the cutting tool and the counter-die in order to be able to use the same configuration in the future.
  • Said unit allows working in a referenced manner, indicating a specific adjustment position to which to position itself.
  • the device allows detecting a failure in the equipment by carrying out a calibration process and comparing the results of this process with the data stored in the control unit and alerting of this failure through the interface.
  • Figure 1 Shows a sectional view of a punching unit with two rollers in which a device for positioning punching rollers made according to the object of the present invention is applicable.
  • Figure 2. Shows a view similar to that of figure 1, but in which the punching unit includes three rollers.
  • Figure 3. Shows a perspective view of the assembly of the invention.
  • Figure 4. Shows a cross section of the invention detailing the section in which the actuators, the planetary reducer, the pulse generator, a second reduction with two gears and a crown are located.
  • Figure 5. shows a cross section through the center of the cylinder detailing the tracks or rings, the eccentrics and the crowns that participate in the device of the invention.
  • the present invention consists of a device to improve the production process within various production fields that use a rotary die-cutting process and that allows adjusting the space between the cutting tool and the counter-die.
  • the adjustment of the space between the cutting tool and the counter-die is carried out through an electromechanical device.
  • This invention allows the operator to enter the desired depth of cut value that exists between the two cylinders (cutting cylinder (1) and counter die (2) and modify it to adjust the cut that is made when the material passes through them.
  • a die-cutting group is made up of a cutting cylinder (1) and a counter-die (2).
  • These two elements are two cylinder bodies meshed with each other through two pinions (3 and 4), each one attached to the respective cylinders so that they maintain the same linear speed at the point of engagement, which corresponds to the cutting point of the material. passing through the two cylinders.
  • the counter-die (2) is in a fixed horizontal position and located inside two benches (5). At each of the ends of the counter-die (2) there are bearings (6) that allow the rotary movement of the cylinder. These bearings are assembled within elements that are fixed to the two benches (5), in this way the counter-die (2) is fixed between the two benches and the bearings give it freedom of rotation.
  • the cutting cylinder (1) is located on the counter-die (2). Usually there are vertical channels in each of the benches through which the die is introduced vertically until it rests on the counter-die (2). It is very important to note that the contact between the cutting cylinder (1) and the counter-die (2) is made only on the tracks of both cylinders. This implies that, although the die and counter-die pinions are in mesh, there is some play between them. Furthermore, in the space between the two tracks of each of the cylinders the tracks are lowered so that there is a minimum distance between them.
  • the variation in the position of the support bearings (8) on the die tracks creates an increase in pressure between the die and the counter-die.
  • the group of bearings with a screw that adds or removes pressure on the die and counter-die is fitted with a pressure controller with a manometer (10) that indicates the pressure being applied.
  • This last element has been described as a spindle threaded to some fixed point of the structure of the die-cutting group and in relation to this the vertical dimension is modified to determine the position of the bearings.
  • the fixed element is usually called a pressure bridge (11).
  • the variation of the cutting pressure can be exerted in other ways, such as through a system with pneumatic pistons that modify the position of the pressure bridge. In this case, the pressure bridge would be mobile and the manometers would be attached to it.
  • a first case would be in which the invention is installed in a three-cylinder die group and more specifically in the counter-die (2) of figure 2.
  • the counter-die (2) is supported by tracks on the support cylinder (12) and in turn receives the weight of the die or cutting cylinder (1) , which is located above, also through the tracks and correlatively the resultant of the cutting pressure added by the pressure gauges.
  • the device comprises a counter-punch body (2).
  • the counter-die has a cylindrical shape, but in its center the diameter is greater than in the necks of its ends.
  • Some eccentrics (15) are assembled on it in each of the necks at the ends of its body. These eccentrics are mounted on the cylinder necks. Between the eccentric and the counter-die there is a bearing (22) that makes the rotation of the roller independent from that of the eccentric. It should be noted that depending on the application of the invention, the eccentricity of the eccentric can be more or less pronounced, from tenths of a millimeter to millimeters to achieve greater or lesser regulation in the cut.
  • each eccentric Concentrically wrapping each eccentric there is a ring-shaped element, hereinafter referred to as ring or track (14), with the same external diameter as the central diameter of the counter-die.
  • ring or track 14
  • the rotation movements of the eccentrics and the rings are made independent with an intermediate bearing between the two elements.
  • the lateral faces of rings and counter die are in contact and therefore rotate simultaneously.
  • each eccentric Solidary to each eccentric is a toothed ring (16), with a number of teeth such that the outer diameter of the ring is slightly less than the outer diameter of the ring or track (14) and the central diameter of the counter-die (2).
  • a toothed ring (16) Solidary to each eccentric is a toothed ring (16), with a number of teeth such that the outer diameter of the ring is slightly less than the outer diameter of the ring or track (14) and the central diameter of the counter-die (2).
  • gears (17 and 18) Meshed to each of the crowns, there are gears (17 and 18) with a significantly lower number of teeth than the crown and therefore establishes a mechanical reduction.
  • These gears either through other gears or directly, are driven by a motor (19) on whose shaft a planetary reducer (20) is coupled, in such a way that the mechanical reduction established from the motor shaft to movement of the crown is elevated.
  • the mechanical reduction must be high enough so that the motor is capable of moving the eccentric and at the same time the movement of the system is irreversible.
  • the element for adjusting the relative distance between the cutting cylinders in the device will be the body of the die. counter die (2).
  • the rotation of the motor (19) By activating the rotation of the motor (19), it will move the mechanism through the previously described transmission.
  • the ring or track (14) is restricted in height by the die track and the support cylinder cannot vary in height, the body of the counter-die is forced to vary its position in height thanks to the rotation of the eccentrics (15 ).
  • a third case of application of the invention in the same way as the two previous cases with three cylinders arranged vertically, would be the following.
  • the invention differently from the two previous ones, would be installed in the cutting tool, that is to say, the one that is in the upper position of the three cylinders of the die group.
  • the rings of the invention installed in the cutting tool rest on the tracks of the counter-die.
  • the body of the cutting tool will be the to change its position with respect to the counter-die since the vertical position of the rings is fixed by the tracks of the counter-die and the support bearings for working pressure adjustment.
  • the Semi-rotary dies that, thanks to a material compensation mechanism and an electronic control of rotation of the servomotors of the die group, manage to adapt the cut of the die cylinder regardless of the size of the magnetic plate used. That is to say, in the semi-rotary die groups a single magnetic cylinder is installed on which the magnetic plate to be used in each case is adhered. Unlike the rotary die, the magnetic plate does not have to be the same length as the magnetic cylinder, it can be shorter. The die space that is not covered by the plate is compensated thanks to the electronic control of the servo motors and the material compensation mechanism.
  • This third application of the invention can also be applied to solid dies and even to dies with vacuum extraction or air expulsion systems. Obviously they do not have the flexibility of work that the case of a magnetic die installed in a group of semi-rotary dies provides, since solid dies and dies with a vacuum extraction or air expulsion system are manufactured to carry out one type of work. concrete. However, these types of dies are used for long runs and for cutting thick materials.
  • the invention would be installed in the die cylinder in a group of semi-rotary dies.
  • the die group in this case would be made up of two cylinders, one of them the counter-die and the other would be the die-cylinder where the invention is installed.
  • the process of adjusting the space between the cutting tool and the counter-die would be carried out in the same way as in the previous case; when activating the device, the body of the cutting tool will be the one that varies its position in height while the rings remain in the same position since they are restricted in height by the counter-die tracks and the cutting pressure adjustment bearings.
  • a fifth case of application of the technique of this invention would correspond to a die group consisting of two cylinders, a counter-die and a cutting tool.
  • the device will be installed in the counter die.
  • This type of die group is divided by means of a motor that directly or indirectly divides the lower roller, that is, the counter-die.
  • the rotation is transferred to the cutting tool through meshed pinions mounted on two cylinders.
  • the body of the counter die cylinder is fixed in the die group.
  • the ends of the counter die are usually mounted on bearings and these, in turn, are mounted on the benches of the die group. That is why, when activating the movement of the device, in this case the element that moves vertically adjusting the space between the cutting tool and the counter-die is not the body of the counter-die but rather the rings of the device mounted on the cutting tool .
  • This fourth configuration is also very common in both rotary and semi-rotary machines, therefore the possibility of using the present invention also for this configuration considerably widens the field of application of the invention.
  • Axial registration is necessary to adjust the position of the cutting tool in relation to the axial position of the material.
  • the material to be stamped passes through the die group in a specific axial position with respect to the machine. If the axial position of the material is not centered with the cutting tool, the cutting process will not be correct. That is why an axial registration is established, it is generally carried out in two ways:
  • the first is that the entire die group has an axial register. In this case all the elements of the die group would move axially to center with the passage of material. Usually the entire die group is mounted on a linear mechanism that makes it possible to regulate the axial position of the group. In this case, all The cylinders of the die group will move axially at the same time with respect to the material since they are inside the die group.
  • the second way is to modify the axial position of the cutting tool only. In this way, the operator can adjust the axial position of the cut being made on the material.
  • a mechanical device is installed that allows through a knob which can be rotated, transfers this rotation to a linear movement of the cutting tool to regulate it axially.
  • the present invention is positioned above or below the passage of material. This fact does not limit the operation of the invention, only the control of the device must be adapted in each case so that the cutting orders are correct.
  • the factor that the user enters through the interface is to move the cylinder in which the invention is installed up or down to increase or decrease the cutting space, depending on the case.
  • each case must be taken into account and the direction of rotation of the motors of the invention must be controlled so that they rotate in the correct direction.
  • the material in a die group with a counter die and the present invention installed in the cutting tool, the material will be positioned below the cutting tool. Therefore, when the user enters the order to lower the cylinder from the interface, he will be reducing the distance between the counter die and the cutting tool. On the other hand, if it is a die group with the present invention installed in the counter-die and a cutting tool, the material will also be positioned between the two cylinders, but when the user enters the order to lower the cylinder, it will be increasing the distance between the counter die and the cutting tool.
  • the team adapts versatilely to a series of cases such as those that have been dealt with up to this point, it also provides another possibility of work intrinsic to its operation.
  • the die-cutting groups depending on the work to be done, there are various types of cutting. It may be necessary that when going through the die-cutting group it is necessary to make a thorough cut of the material or that it is only necessary to cut one of the different layers that can make up the material.
  • this invention provides the possibility of adjusting the cutting height, the same cutting tool can be used to thoroughly cut the material or to cut one of its different layers. This allows to reduce costs in tools for the production of material in rotating machines. Obviously, it is also possible to work with a cutting tool that has different cutting heights and adjust the two heights at the same time thanks to the invention.
  • the present invention offers great versatility, this also allows it to be installed in machines from different industrial sectors that require a die-cutting process. Perhaps the most recurring sector for its application is the labeling sector, however, the invention allows it to be installed in any die body of any other application sector. That is why it can be installed in rotating machines that work with other less usual materials such as fabrics, insulating materials, aluminum foil, different types of polymers, etc. Many of these sectors work with high material width measurements, which is not an impediment to being able to install the innovation, it just has to be correctly dimensioned its elements and the motors that move the regulation according to the efforts that must be made.
  • the design of the invention there is the possibility in a multitude of die groups of exchanging the position of the cutting tool for the counter-die cylinder.
  • This interchange is viable in most existing die groups that have a support cylinder, a counter die and a cutting tool.
  • This possibility lies in the fact that usually, as previously described, the support cylinder is in a fixed position within the die group, but the other two cylinders are positioned by gravity and their movement, whether vertical or horizontal, is carried out through some channels enabled in the benches of the die group for this purpose.
  • the possibility of exchanging the cutting tool and the position counter-die and indistinctly being any of the two cylinders where the innovation is installed allows the type of die-cutting to be changed. That is to say, it allows the cutting to be carried out at the top or at the bottom of the material depending on the work to be done and also being able to adjust the space between the two rollers thanks to the device.
  • the invention consists of two electric actuators that are controlled through the control unit.
  • a pulse generator is coupled to the axis of each actuator in order to have a record of the position in which the equipment is located.
  • it is essential to carry out an initial calibration process during the assembly of the equipment.
  • the objective of the calibration process is to place the cylinder at the cutting height of 0 microns or what is the same, the point where the tracks and the roller are totally concentric. This point 0 corresponds to a certain position of the eccentrics and therefore of the crowns.
  • each of the crowns incorporates two mechanical stops that delimit the work area. Within this range of work established by the mechanical stops, it is guaranteed that the equipment works in the direction of more cutting and less cutting.
  • the actuators When starting the calibration process, the actuators transmit the movement to the crown to to move clockwise in order to find the bottom stop.
  • the PLC detects that the bottom stop has been reached as the pulse generation stops. Once the lower stop has been detected, the actuators transmit the movement to the crowns in an anticlockwise direction until reaching the upper stop.
  • the pulse generator makes a specific number of pulses, the PLC stores this number of pulses for later calibrations since the journey must be the same. With the route the midpoint is calculated. This midpoint, due to the mechanical assembly process, does not usually correspond to point 0 and therefore it is determined what pulse value needs to be added or subtracted from the path as a phase shift until reaching the real 0 point. This value is also saved in the PLC for future calibrations.
  • This process allows the user of the equipment to carry out a calibration process whenever they want.
  • the following calibration processes compare the results with the original calibration process to verify that the equipment is functioning correctly. If, when making the journey from one mechanical stop to the other, the total pulses that have been generated do not correspond to the number of pulses stored in the PLC in the initial calibration, an alarm will be generated that will be displayed through the user interface, indicating that an error occurs. equipment problem.
  • the pulse generator and the sending and management of the information to the PLC also allow showing the user details that can be useful in cases of failure or a malfunction of the invention.
  • one of the two actuators does not move due to some type of external impediment, it could happen that, although the PLC is driving the actuator to rotate its axis, in reality, being externally blocked, it would not be moving. .
  • This type of malfunction can be detected thanks to the pulse generator, since in this specific case it would not generate the pulses and would transmit this information to the PLC.
  • the PLC detects that it is sending the movement order to the actuator, but does not receive a response in pulses for that movement, it will issue a warning through the user interface indicating that there is a malfunction in the motor in question.
  • the user can select two modes of operation.
  • the equipment can work in step-by-step mode or continuously.
  • the user decides to work in step-by-step mode, when indicating through the tactile interface that wants to move the equipment, it will only move a miera in the direction that the user has indicated. To move another miera again you will have to stop pressing the area on the screen and press it again. This option is very useful for small adjustments.
  • the user decides to move the equipment many microns to take it to another position, they can use the form of continuous movement, with which while they are applying pressure on the interface in the indicated area, the equipment will move until they stop pressing .
  • the equipment is capable of adjusting to a specific position. Therefore, if the user decides to adjust the equipment to a specific position, they can indicate the value through the interface and the actuators will make the necessary movement to move the crowns as much as required.
  • This third adjustment option that the invention allows can be very useful in a very recurring situation such as the passage of the material to be worked through the machine.
  • the operator When the operator must prepare the machine for operation, he must pass the material from the input coil to the output coil. At the point where the operator has to pass the material through the die-cutting unit, there is a space greater than the thickness of the material between the cutting tool and the counter-die.
  • some punching groups allow the user to mechanically raise the cutting tool to create this gap.
  • Other stamping groups do not have these mechanisms and the operator must carry out the operation using a crane, which implies a high investment of time.
  • the user can indicate that the equipment adjusts directly to a position in which the space between the cutting tool and the counter-die is greater than the thickness of the material, facilitating and speeding up the operation without the operator having to make any effort. and streamlining the process.
  • the device interface can also be presented in a variety of ways. It may be a The device's own interface with a variable size according to the implementation desired by the user and positioned at any point on the machine or it can be directly integrated into an existing machine, eliminating the device's own interface and carrying out the control from the mother computer. It is also possible to connect from an external device and control it externally for maintenance functions.
  • the user can select the language on the interface and can consult the equipment's installation and use manuals through an external device using a QR code that appears on the interface of the invention.
  • the innovation allows the operator to adjust the cutting distance between the cutting tool and the counter-die. This allows you to continue using the cutting tool, even if there is wear due to its use and thus extend its useful life.

Landscapes

  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Consiste en un dispositivo para ajustar el posicionamiento relativo que existe entre la herramienta de corte y el contratroquel en máquinas rotativas y semirotativas, que es susceptible de instalarse en cualquiera de los dos cilindros, ajustando el posicionamiento relativo gracias a un sistema electromecánico con una excéntrica (15), la cual está montada en el interior de una pista (14) y que al rotar permite variar la posición de la pista respecto al cilindro en el cual esté montado el dispositivo, y un actuador que realiza la rotación de la excéntrica para ajustar el posicionamiento relativo de la herramienta de corte y contratroquel, en donde un motor (19) controlado electrónicamente actúa sobre la excéntrica (15) a través de una reducción mecánica.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un dispositivo para mejorar el proceso productivo dentro de diversos campos de producción que utilicen un proceso troquelado rotativo o semirrotativo y que permite ajustar el espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención está comprendido en cualquier sector de producción que requiera de un troquelado rotativo. La invención pretende mejorar la productividad de la unidad de troquelado y facilitar al operario el ajuste del trabajo. Es por lo tanto una mejora de una técnica productiva existente y ampliamente implantada en diferentes sectores industriales.
Con anterioridad, el proceso de troquelado más utilizado era el troquelado plano. Este tipo de troquelado se sigue utilizando en la actualidad, aunque su impacto en la mayoría de los sectores es reducido. El troquelado plano se compone de una base plana, mayoritariamente metálica y un troquel que se mueve de forma perpendicular a la base. Entre la base y el troquel se coloca el material que se desea troquelar. Para conseguir troquelar el material, se mueve el troquel de forma perpendicular hasta que impacte y se aplica presión para realizar el corte. El perfil de la figura a troquelar se encuentra en la superficie del troquel. Cómo el movimiento entre base y troquel es perpendicular la precisión del corte es muy alta.
Sin embargo, con tal de aumentar la productividad surgieron en el mercado los troqueles rotativos. Éstos se basan en el mismo principio, aplicar presión de corte entre una base (contratroquel) y una herramienta de corte (troquel). Al trabajar de forma rotativa la productividad aumenta, aunque la precisión no es tan elevada como en los troqueles planos. Para realizar un corte correcto, la velocidad del material a troquelar ha de ser igual a la de la herramienta de corte en el punto de troquelado. En la mayor parte de los procesos de troquelado plano la base donde impacta el troquel se encuentra fija y por lo tanto para poder troquelar el material, éste debe encontrarse parado. Esto implica que el troquelado plano sea un proceso cíclico en que se mantenga la posición del material a troquelar entre la base y la herramienta y posteriormente se retire.
En el proceso de troquelado rotativo la velocidad lineal del material y la velocidad lineal de las herramientas de corte en el punto de corte es la misma. Por lo tanto, existe una relación entre la velocidad lineal del material a troquelar y las herramientas de corte; esta relación se debe controlar mecánica o electrónicamente para que el proceso de troquelado sea exitoso.
A partir de la aparición de los primeros grupos de troquel rotativos, su uso se expandió rápidamente y relevaron a los troqueles planos en sectores con producto de gran tirada como por ejemplo ocurre en la industria de la etiqueta.
Posteriormente a la aparición de los grupos de troquel rotativos se desarrolló otra innovación importante en el sector de la técnica. Hasta entonces las herramientas de corte ya fueran troqueles planos o rotativos eran macizas. Sobre sus superficies se mecanizaban las formas a troquelar. Para que el troquelado sea correcto, los perfiles de corte que provocan el corte cuando se aplica presión sobre el contratroquel deben tener una cierta geometría. Esta geometría con el paso del tiempo de trabajo se deteriora a causa de la presión que se ejercer para realizar el corte hasta tal punto que deja de realizar un troquelado correcto.
Una vez el perfil de la herramienta maciza se ha desgastado, la superficie de ésta debe volver a mecanizarse para rectificar el perfil y volverlo a hacer adecuado para el trabajo. El proceso de rectificado de reparación de la herramienta de corte implica no disponer durante cierto tiempo de ésta y un gasto importante en su reparación.
Para reducir los costes de volver a mecanizar los troqueles macizos surgieron los troqueles magnéticos. Se trata de troqueles que habitualmente están fabricados con un cuerpo de acero inoxidable, en los que el cuerpo central del cilindro está recubierto por ¡manes. En los márgenes de la zona magnética central se encuentran las zonas del cilindro que apoyan con el contratroquel y que no son zonas magnéticas. El material de estas zonas de apoyo habitualmente corresponde con algún tipo de acero templado y/o endurecido para prolongar su vida útil. La zona magnética del cilindro tiene un diámetro ligeramente inferior a las zonas de apoyo. Este rebaje es necesario ya que sobre la zona magnética se sitúa el denominado troquel flexible magnético o plancha magnética.
Ya sea una herramienta maciza o un troquel magnético es posible realizar diferentes tipos de corte.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo para mejorar el proceso productivo dentro de diversos campos de producción que utilicen un proceso troquelado rotativo y que permite ajustar el espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel.
De forma más concreta, el dispositivo de la invención es aplicable en grupos de troquelado de dos o mas rodillos, tanto si trabajan en posición horizontal como vertical, pudiéndose aplicar tanto en el rodillo que constituye el contratroquel como en el rodillo que constituye el cilindro de corte, tanto en troqueles macizos como en troqueles con sistemas de extracción por vacío o de expulsión por aire, cilindros magnéticos en procesos rotativos o semirrotativos, pudiendo trabajar con muy distintos materiales, tales como cartón, papel, telas, papel de aluminio, diferentes tipos de polímeros, etc.
Para ello, el dispositivo de la invención, que es indistintamente aplicable en el cilindro de corte como en el contra-troquel, comprende un cuerpo cilindrico, cuyo sector central y mayoritario es de mayor diámetro que en los cuellos que se definen en sus extremos, sobre los que se ensamblan unas excéntricas.
Entre excéntrica y rodillo se dispone un rodamiento que hace independiente la rotación del rodillo con el de la excéntrica.
Concéntricamente envolviendo cada excéntrica se dispone un elemento con forma de anillo, denominado aro o pista, con el mismo diámetro exterior que el diámetro central del rodillo. De la misma forma, se independizan los movimientos de rotación de las excéntricas y de los aros con un rodamiento intermedio entre los dos elementos. Las caras laterales de aros y cuerpo principal del cilindro están en contacto y por lo tanto giran simultáneamente.
Por lo tanto, con esta disposición, al rotar la excéntrica, la posición relativa del aro respecto al diámetro central del rodillo varía.
Solidaria a cada excéntrica se encuentra una corona dentada, con un número de dientes tal que el diámetro exterior de la corona sea ligeramente inferior al diámetro exterior del aro o pista y del diámetro central del rodillo. De esta forma, al rotar la corona dentada el movimiento se transmite a la excéntrica y a su vez a la posición relativa del aro pista y rodillo.
Engranada a cada una de las coronas, se encuentran unos engranajes con un número de dientes inferior al de la corona que determina una reducción mecánica. Estos engranajes se vinculan a un motor en cuyo eje se acopla un reductor planetario, de tal forma que la reducción mecánica que se establece desde el eje del motor hasta el movimiento de la corona sea elevada. La reducción mecánica ha de ser suficientemente elevada como para que el motor sea capaz de mover la excéntrica y a la vez el movimiento del sistema sea irreversible.
De esta manera, al rotar excéntrica, permite variar la posición de la pista respecto al cilindro en el cual esté montado el dispositivo.
En cuanto a la reducción mecánica anteriormente descrita, ésta se lleva a cabo a través de un actuador que modifica la posición de la excéntrica, permitiendo ajustar el posicionamiento relativo entre rodillo troquel y contratroquel incluso cuando se emplea una presión entre los dos rodillos, con un movimiento del sistema irreversible.
El mecanismo así descrito dispondrá de unos medios para reconocer la posición relativa que existe entre el rodillo troquel y contratroquel y transmitirla a una unidad de control.
Por su parte, la unidad de control está asociada a una interfaz de control interna y/o externa, de accionamiento manual y/o informatizada.
A través de un proceso de calibración inicial se puede realizar una curva teórica del ajuste del espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel.
El dispositivo mediante los ajustes previstos para el mismo permite realizar un corte a fondo, un medio corte o un corte a doble altura.
También permite intercambiar la posición entre el cilindro en el cual esta instalado y el cilindro junto al cual realiza el corte para poder troquelar el material por la superficie contraria.
El dispositivo puede ajustarse para dejar espacio suficiente entre la herramienta de corte y el contratroquel permitiendo pasar el material a trabajar entre los dos cilindros para la preparación del proceso.
Por su parte, a través de la interfaz de control podrá ajustarse el espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel de forma discreta o de forma continua.
Esta interfaz incluye medios de detección del fallo de funcionamiento de los actuadores indicando cuál de ellos tiene el fallo.
De acuerdo con otra de las características de la invención se ha previsto que la unidad de control pueda almacenar datos del ajuste entre la herramienta de corte y el contratroquel para poder utilizar la misma configuración en un futuro.
Dicha unidad permite trabajar de forma referenciada, indicando una posición de ajuste concreta a la cual posicionarse.
Adicionalmente, el dispositivo permite detectar un fallo en el equipo realizando un proceso de calibración y comparando los resultados de este proceso con los datos almacenados en la unidad de control y alertar de este fallo a través de la interfaz.
Finalmente hay que decir que a través de un código bidimensional mostrado en la interfaz permite al usuario consultar información relevante sobre el dispositivo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 Muestra una vista en sección de un grupo de troquelado de dos rodillos en el que es aplicable un dispositivo para el posicionado de rodillos troqueladores realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
La figura 2.- Muestra una vista similar a la de la figura 1 , pero en la que el grupo de troquelado incluye tres rodillos.
La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del conjunto de la invención.
La figura 4.- Muestra un corte transversal de la invención detallando la sección en la que se encuentran los actuadores, el reductor planetario, el generador de pulsos, una segunda reducción con dos engranajes y una corona.
La figura 5.- Muestra, finalmente, una sección transversal por el centro del cilindro detallando las pistas o aros, las excéntricas y las coronas que participan en el dispositivo de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como la presente invención consiste en un dispositivo para mejorar el proceso productivo dentro de diversos campos de producción que utilicen un proceso troquelado rotativo y que permite ajustar el espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel.
El ajuste del espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel se realiza a través de un dispositivo electromecánico.
Esta invención permite al operario introducir el valor deseado de profundidad de corte que existe entre los dos cilindros (cilindro de corte (1) y contratroquel (2) y modificarla para ajustar el corte que se realiza cuando el material pasa a través de ellos.
De esta forma, el operario puede ajustar fácilmente la distancia entre los dos cilindros y trabajar con diferentes grosores de materiales y diferentes tipos de corte.
Cabe destacar que el espacio entre el cilindro de corte (1 ) y el contratroquel (2) se ajusta en una escala micrométrica, esto es especialmente relevante para comprender la razón de los diferentes elementos del diseño de los que se compone la invención.
De acuerdo con la figura 1 , generalmente la disposición de un grupo de troquelado se compone de un cilindro de corte (1 ) y un contratroquel (2). Éstos dos elementos son dos cuerpos cilindros engranados entre sí a través de dos piñones (3 y 4), cada uno solidario a sendos cilindros para que mantengan la misma velocidad lineal en el punto de engrane, el cual corresponde con el punto de corte del material que pasa a través de los dos cilindros.
Habitualmente el contratroquel (2) se encuentra en una posición fija horizontal y situado en el interior de dos bancadas (5). En cada uno de los extremos del contratroquel (2) se disponen rodamientos (6) que permiten el movimiento rotativo del cilindro. Estos rodamientos se ensamblan dentro de elementos que van fijados a las dos bancadas (5), de esta forma el contratroquel (2) queda fijo entre las dos bancadas y los rodamientos le otorgan la libertad de rotación.
En grupos de troquelado con dos rodillos como el que se describe y se muestra en la figura 1 , normalmente el contratroquel (2) es el rodillo tractor, se le transmite directa o indirectamente la rotación de un motor (7) y éste transmite a través del piñón comentado anteriormente el movimiento al troquel, si bien podría configurarse igualmente a la inversa.
El cilindro de corte (1) se sitúa sobre el contratroquel (2). Habitualmente se disponen unos canales verticales en cada una de las bancadas a través de los cuales se introduce el troquel verticalmente hasta que repose sobre el contratroquel (2). Es de gran importancia destacar que el contacto entre cilindro de corte (1) y contratroquel (2) se realiza únicamente sobre las pistas de sendos cilindros. Esto implica que, aunque los piñones de troquel y contratroquel se encuentran engranados hay un cierto juego entre ellos. Además, en el espacio entre las dos pistas de cada uno de los cilindros las pistas están rebajadas para que haya una mínima distancia entre ellas.
Existe un último elemento de gran importancia que hace posible el troquelado además del cilindro de corte (1 ) y contratroquel (2). Se trata de otorgar cierta presión de trabajo entre los dos cilindros ya que el peso del troquel sobre el contratroquel no suele ser suficiente para realizar el troquelado. Para conseguir esta presión de trabajo se suele disponer unos rodamientos de apoyo (8) sobre las pistas del cilindro de corte (1). Normalmente, la posición de estos rodamientos es modificada verticalmente por un husillo roscado (9) o mecanismo neumático a algún punto fijo de la estructura del grupo de troquelado.
Como el contratroquel (2) se encuentra en una posición fija montado sobre las bancadas de la estación, la variación de la posición de los rodamientos de apoyo (8) sobre las pistas del troquel crea un aumento de presión entre troquel y contratroquel. Habitualmente al grupo de rodamientos con husillo que añade o quita presión sobre troquel y contratroquel se le introduce un controlador de presión con un manómetro (10) que indica la presión que se está realizando. Así el operario puede identificar si está realizando mayor o menor presión de trabajo en el corte.
Este último elemento se ha descrito como un husillo roscado a algún punto fijo de la estructura del grupo de troquelado y en relación con éste se modifica la cota vertical para vahar la posición de los rodamientos. Él elemento fijo habitualmente se le designa puente de presión (11 ). No obstante, la variación de la presión de corte puede ejercerse de otras formas, como por ejemplo a través de un sistema con pistones neumáticos que modifiquen la posición del puente de presión. En este caso el puente de presión seria móvil y los manómetros serian solidarios a él.
Existen otras soluciones dónde el puente de presión también es móvil y aunque el sistema no disponga de movimiento vertical a través de pistones neumáticos si permite al operario modificar la posición del puente de presión mecánicamente según las circunstancias que se requieran.
Cabe decir que independientemente del diseño y el funcionamiento, el fin de este último elemento es el mismo en todos los casos, realizar mayor o menor presión de corte entre los dos cilindros.
Aunque la disposición de un grupo de troquelado con contratroquel (2) y cilindro de corte (1) es muy habitual, también existen otras configuraciones en la técnica que son relevantes en cuanto a número, utilización e importancia.
Es por ejemplo el caso de un grupo de troquelado mostrado en la figura 2, en el que participa un cilindro de corte (1 ), un contratroquel (2) y cilindro soporte (12). En este caso se añade un tercer cilindro, el cilindro soporte (12), que sería el rodillo inferior y se encontraría en una posición fija. Sobre él se situaría el contratroquel (2) y sobre éste el cilindro de corte (1 ).
Esta disposición es muy habitual en máquinas rotativas ya que el hecho de tener un tercer rodillo inferior permite que los apoyos del peso del contratroquel (2) en vez de estar sobre los rodamientos de sus extremos estén sobre las pistas. Al estar sobre las pistas, la distancia entre los dos apoyos es más corta que si estuviera apoyado sobre los rodamientos como ocurre en el caso con dos cilindros y por lo tanto la flexión del contratroquel (2) es menor. Es de vital importancia que tanto el contratroquel (2) como el cilindro de corte (1) tengan una flexión lo menor posible, ya que repercute directamente en el corte del material.
Existen también grupos de troquel rotativos, tanto con dos como con tres cilindros, pero en disposición vertical en vez de horizontal como se han descrito anteriormente.
La configuración y el funcionamiento siguen el mismo razonamiento, aunque en este caso el peso de los cilindros no influye en la presión de corte al estar posicionados de forma vertical y toda la presión de corte se realiza a través de los rodamientos de presión.
Todas estas configuraciones explicadas hasta aquí es de suma importancia comprender sus diferencias ya que la invención que se describe en este documento es capaz de instalarse en todas las configuraciones explicadas.
No obstante, la forma en que el dispositivo trabaja para cada una de las configuraciones detalladas es diferente.
Un primer caso sería en el que la invención se instale en un grupo de troquel de tres cilindros y más concretamente en el contratroquel (2) de la figura 2. Recordemos que en este caso el contratroquel (2) se encuentra apoyado por pistas sobre el cilindro soporte (12) y a su vez recibe el peso del troquel o cilindro de corte (1), que se encuentra encima, también a través de las pistas y correlativamente la resultante de la presión de corte añadida por los manómetros de presión.
De acuerdo ya con la invención, y tal y como muestra la figura 3, El dispositivo comprende un cuerpo de contratroquel (2). El contratroquel tiene forma cilindrica, pero en el centro de éste el diámetro es mayor que en los cuellos de sus extremos. Sobre él se ensamblan unas excéntricas (15) en cada uno de los cuellos en los extremos de su cuerpo. Estas excéntricas son montadas sobre los cuellos del cilindro. Entre excéntrica y contratroquel se dispone un rodamiento (22) que hace independiente la rotación del rodillo con el de la excéntrica. Cabe destacar que según la aplicación de la invención la excentricidad de la excéntrica puede ser más o menos acusada, desde decimas de milímetro hasta milímetros para conseguir mayor o menor regulación en el corte.
Concéntricamente envolviendo cada excéntrica se dispone un elemento con forma de anillo, denominado a partir de aquí como aro o pista (14), con el mismo diámetro exterior que el diámetro central del contratroquel. De la misma forma, se independizan los movimientos de rotación de las excéntricas y de los aros con un rodamiento intermedio entre los dos elementos. Las caras laterales de aros y contratroquel están en contacto y por lo tanto giran simultáneamente.
Por lo tanto, con esta disposición, al rotar la excéntrica, la posición relativa del aro respecto al diámetro central del contratroquel varía.
Solidaria a cada excéntrica se encuentra una corona dentada (16), con un número de dientes tal que el diámetro exterior de la corona sea ligeramente inferior al diámetro exterior del aro o pista (14) y del diámetro central del contratroquel (2). De esta forma, al rotar la corona dentada el movimiento se transmite a la excéntrica y a su vez a la posición relativa del aro pista (14) y contratroquel (2).
Engranada a cada una de las coronas, se encuentran unos engranajes (17 y 18) con un número de dientes notablemente inferior al de la corona y que por lo tanto establece una reducción mecánica. Estos engranajes ya sea a través de otros engranajes o de forma directa, están conducido por un motor (19) en cuyo eje se acopla un reductor planetario (20), de tal forma que la reducción mecánica que se establece desde el eje del motor hasta el movimiento de la corona sea elevada. La reducción mecánica ha de ser suficientemente elevada como para que el motor sea capaz de mover la excéntrica y a la vez el movimiento del sistema sea irreversible.
En este primer caso, con una disposición de tres cilindros, en el cual el dispositivo está instalado en el contratroquel situado en el medio de los tres, el elemento de ajuste de la distancia relativa entre los cilindros de corte en el dispositivo será el cuerpo de contratroquel (2). Al activar la rotación del motor (19), éste moverá el mecanismo a través de la transmisión previamente descrita. Como el aro o pista (14) se encuentra restringido en altura por la pista del troquel y el cilindro soporte no puede variar en altura, el cuerpo del contratroquel se ve obligado a variar su posición en altura gracias a la rotación de las excéntricas (15).
Existe un segundo caso de aplicación de la técnica de esta invención también en un grupo de troquel con tres cilindros. La invención en este caso también sería instalada en el contra troquel. La diferencia con el caso anterior consiste en los apoyos del contratroquel y el cilindro soporte. En el primer caso, tal y como se ha comentado, el contratroquel apoya en las pistas del cilindro soporte a través del aro; como el aro se encuentra restringido en altura por la pista de la herramienta de corte y el cilindro soporte, no puede variar la altura y en consecuencia el elemento que se desplaza es el cuerpo del contratroquel. En este segundo caso el contratroquel no apoya en el cilindro soporte a través de las pistas, sino que apoya a través del cuerpo. Por lo tanto, al activar la rotación de las excéntricas, la altura de los aros varia, desplazando consigo a la herramienta de corte. Este desplazamiento provoca un movimiento vertical de la herramienta de corte y en consecuencia una variación de la presión de corte.
Un tercer caso de aplicación de la invención, de igual forma que los dos casos anteriores con tres cilindros dispuestos verticalmente sería el siguiente. En este caso la invención, distintamente a las dos anteriores, se instalaría en la herramienta de corte, es decir el que se encuentra en la posición superior de los tres cilindros del grupo troquel.
Los aros de la invención instalada en la herramienta de corte apoyan sobre las pistas del contratroquel. Al activar el ajuste del dispositivo, el cuerpo de la herramienta de corte será el que cambie su posición respecto al contratroquel ya que la posición vertical de los aros queda fijada por las pistas del contratroquel y los rodamientos de apoyo de ajuste de presión de trabajo.
Para comprender la utilidad de la presente innovación en este tercer caso de aplicación de la técnica es necesario entender la diferencia existente en el mercado entre grupos de troquel rotativo y grupos de troquel semirrotativos. Se podría decir que los segundos son una evolución de los grupos de troquel rotativos para minimizar costes de herramientas y reducir tiempo de preparación de la máquina. Los grupos de troquel semirrotativos siempre giran en el mismo sentido. La herramienta de corte ya sea un troquel macizo o un troquel magnético tiene su diámetro correspondiente, lo que implica que tenga un desarrollo concreto. Cuando se quiere realizar un trabajo de corte, el formato ha de corresponder con el desarrollo de la herramienta de corte. Por lo tanto, dependiendo de las dimensiones que tenga la tarea a realizar, el desarrollo del cilindro y en consecuencia su diámetro será mayor o menor.
Siempre se intenta ajustar el desarrollo de la herramienta de corte con la dimensión de la figura a troquelar. Si el desarrollo de la herramienta de corte es mucho mayor a la dimensión de la figura a troquelar, gran parte del material que pase por los dos cilindros de corte será desperdicio. Como el producto deseado es la parte troquelada, el objetivo es reducir el desperdicio y por lo tanto ajustar el tamaño de la figura a troquelar con el desarrollo de la herramienta de corte.
Es por ello por lo que, en un centro productivo donde se utilicen troqueles magnéticos, a los que se adhieren las planchas magnéticas, hechas a medida para realizar el corte de la figura deseada, se tienen diferentes tamaños de troqueles magnéticos y planchas según el trabajo.
Como es obvio, si en el centro productivo se deben realizar trabajos de dimensiones muy variadas, la cantidad de troqueles de corte diferentes con sus planchas magnéticas correspondientes será elevada y por lo tanto la inversión que se tenga que realizar también será cuantiosa. Además, para pasar de un tipo de trabajo a otro, se debe cambiar el troquel magnético lo que requiere un cierto tiempo y se necesita para la producción de la máquina y demanda un operario que realice el cambio del cilindro.
Con tal de reducir el tiempo de operación y obtener una mayor producción, surgieron los troqueles semirrotativos que gracias a un mecanismo de compensación de material y un control electrónico de rotación de los servomotores del grupo troquel consigue adaptar el corte del cilindro troquel indistintamente del tamaño de plancha magnética que se utilice. Es decir, en los grupos de troquel semirrotativos se instala un único cilindro magnético sobre el cual se adhiere la plancha magnética a utilizar en cada caso. A diferencia del troquel rotativo, no hace falta que la plancha magnética sea de la misma longitud que el cilindro magnético, puede tener una longitud menor. El espacio de troquel que no es cubierto por la plancha se compensa gracias al control electrónico de los servomotores y al mecanismo de compensación de material.
Es por lo tanto especialmente útil la instalación de la aplicación en un cilindro troquel de un grupo de troquel semirrotativo, ya que este cilindro no se tiene que extraer del grupo de troquel puesto que se utiliza el mismo cilindro indistintamente del formato de trabajo a cortar.
Esta tercera aplicación de la invención se puede aplicar también en troqueles macizos e incluso en troqueles con sistemas de extracción por vacío o de expulsión por aire. Obviamente no disponen de la flexibilidad de trabajo que otorga el caso de un troquel magnético instalado en un grupo de troquel semirrotativo ya que los troqueles macizos y los troqueles con sistema de extracción por vacío o de expulsión por aire son fabricados para realizar un tipo de trabajo concreto. No obstante, estos tipos de troquel son utilizados para grandes tiradas y troquelar materiales gruesos.
Existe una cuarta aplicación de la técnica similar a la tercera. De la misma forma que en el caso anterior la invención se instalaría en el cilindro troquel en un grupo de troquel semirrotativo. La diferencia con el caso anterior seria que el grupo troquel en este caso estaría formado por dos cilindros, uno de ellos el contratroquel y otro sería el cilindro troquel donde está instalada la invención. El proceso de ajuste del espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel se realizaría de la misma forma que el caso anterior; al activar el dispositivo el cuerpo de la herramienta de corte será la que varíe su posición en altura mientras los aros se mantienen en la misma posición ya que se encuentran restringiditos en altura por las pistas del contratroquel y los rodamientos de ajuste de presión de corte.
Un quinto caso de aplicación de la técnica de esta invención correspondería a un grupo de troquel que consta de dos cilindros, un contratroquel y una herramienta de corte. En este caso el dispositivo estará instalado en el contratroquel. Este tipo de grupo de troquel esta fraccionado a través de un motor que directa o indirectamente fracciona el rodillo inferior, es decir el contratroquel. La rotación se traslada hasta la herramienta de corte a través de los piñones engranados montados sobre sendos cilindros.
Por lo tanto, en este caso el cuerpo del cilindro contratroquel se encuentra fijo en el grupo de troquel. Los extremos del contratroquel suelen estar montados sobre rodamientos y éstos a su vez se montan sobre las bancadas del grupo troquel. Es por ello que, al activar el movimiento del dispositivo, en este caso el elemento que se mueve verticalmente ajustando el espacio entre la herramienta de corte y contratroquel no es el cuerpo del contratroquel sino que son los aros del dispositivo montado sobre la herramienta de corte. Esta cuarta configuración es también muy habitual tanto en las máquinas rotativas como en las semirrotativas por lo que la posibilidad de utilización de la presente invención también para esta configuración amplia considerablemente el campo de aplicación de la invención.
Todos los casos anteriormente detallados pueden ser dispuestos en grupos de troquel con los cilindros posicionados de forma vertical o de forma horizontal según el fabricante del grupo troquel. En cualquier caso, la presente invención puede ser instalada. Incluso ciertos grupos de troquel presentan el sistema de ajuste de la presión de corte en la parte inferior en vez de la superior. La invención también puede aplicarse a esta configuración.
En muchos grupos de troquel es habitual que exista un registro axial. El registro axial es necesario para ajustar la posición de la herramienta de corte en relación con la posición axial del material. En las máquinas rotativas o semirrotativas el material a troquelar pasa a través del grupo troquel en una posición axial concreta respecto a la máquina. Si la posición axial en que se encuentra el material no está centrada con la herramienta de corte, el proceso de corte no será correcto. Es por ello por lo que se establece un registro axial, generalmente se lleva a cabo de dos maneras:
- La primera es que todo el grupo troquel disponga de un registro axial. En este caso todos los elementos del grupo troquel se moverían axialmente para centrarse con el paso de material. Habitualmente todo el grupo troquel se monta sobre un mecanismo lineal que hace posible regular la posición axial del grupo. En este caso, todos los cilindros del grupo troquel se moverán axialmente a la vez respecto al material ya que se encuentran dentro del grupo troquel.
- La segunda forma es modificar la posición axial de la herramienta de corte solamente. De esta forma el operario puede ajustar sobre el material la posición axial del corte que esté realizando. Comúnmente en el extremo de la herramienta de corte que se encuentra más cercano al operario se instala un dispositivo mecánico que permite a través de un pomo el cual se puede rotar, traslada esta rotación a un movimiento lineal de la herramienta de corte para regularla axialmente.
En ambos casos es posible la instalación de la presente invención. En el primero de los casos resulta sencillo ya que al moverse todo el grupo troquel no aparece ningún impedimento por el cual el dispositivo no pueda funcionar. En el segundo de los casos sí que se debe tener en cuenta en el momento del diseño del dispositivo ciertos puntos importantes para que el hecho de mover axialmente la herramienta de corte no provoque daños al mecanismo de la invención y el proceso de troquelado sea correcto. Estos daños al mecanismo pueden surgir cuando las pistas de la herramienta de corte interfieren con el cuerpo del contratroquel. No obstante, se pueden realizar rebajes en los extremos del cuerpo del contratroquel, en la zona donde se realiza el corte y su diámetro es mayor, para evitar que al regular axialmente la herramienta de corte las pistas de la herramienta de corte interfieran en el cuerpo del contratroquel.
En los diferentes casos de aplicación que se han comentado previamente, según las características de cada grupo troquel la presente invención se posiciona por encima o por debajo del paso de material. Este hecho no limita el funcionamiento de la invención, tan solo se debe adaptar en cada caso el control del dispositivo para que las ordenes de corte sean correctas. El factor que introduce el usuario a través de la interfaz es mover el cilindro en el cual se encuentra instalada la invención hacia arriba o hacia abajo para aumentar o disminuir el espacio de corte según el caso. Como existen diversas casuísticas en las que el cilindro puede estar posicionado por encima o por debajo del material se ha de tener en cuenta cada caso y controlar el sentido de rotación de los motores de la invención para que giren en el sentido correcto.
Por ejemplo, en un grupo de troquel con un contratroquel y la presente invención instalada en la herramienta de corte, el material estará posicionado por debajo de la herramienta de corte. Por lo tanto, cuando el usuario introduzca desde la interfaz la orden de bajar el cilindro, estará reduciendo la distancia entre el contratroquel y la herramienta de corte. En cambio, si se trata de un grupo de troquel con la presente invención instalada en el contratroquel y una herramienta de corte, el material estará posicionado también entre los dos cilindros, pero cuando el usuario introduzca la orden de bajar el cilindro, estará aumentando la distancia entre el contratroquel y la herramienta de corte.
De la misma forma que el equipo se adapta polivalentemente a una serie de casos como los que se han tratado hasta este punto, también otorga otra posibilidad de trabajo intrínseca a su funcionamiento. En los grupos de troquelado, dependiendo del trabajo que se quiera realizar existen varios tipos de corte. Puede ser necesario que al pasar por grupo de troquelado se requiera realizar un corte a fondo del material o que solo se requiera realizar el corte de una de las diferentes capas que pueden componer el material. Como esta invención otorga la posibilidad de ajustar la altura de corte, una misma herramienta de corte puede servir para cortar a fondo el material o realizar el corte de una de sus diferentes capas. Esto permite reducir costes en herramientas para la producción de material en máquinas rotativas. Obviamente también cabe la posibilidad de trabajar con una herramienta de corte que disponga de diferentes alturas de corte y ajustar las dos alturas a la vez gracias a la invención.
Como se viene comentando, la presente invención ofrece una gran polivalencia, esto permite también que pueda ser instalada en máquinas de diferentes sectores industriales que requieran un proceso de troquelado. El sector quizás más recurrente para su aplicación sea el sector del etiquetado, no obstante, la invención permite ser instalada en cualquier cuerpo de troquel de cualquier otro sector de aplicación. Es por ello por lo que puede ser instalada en máquinas rotativas que trabajen con otros materiales menos usuales como por ejemplo tejidos, materiales aislantes, papel de aluminio, diferentes tipos de polímeros, etc. Muchos de estos sectores trabajan con medidas de ancho de material elevado lo cual tampoco es un impedimento para poder instalar la innovación, tan solo ha de dimensionarse correctamente sus elementos y los motores que mueven la regulación acorde a los esfuerzos que se deben realizar.
También es posible que existan aplicaciones con grosores de materiales más elevados a lo habitual en los que sea interesante que el ajuste que proporciona la innovación tenga un rango más amplio. Para estos casos las excéntricas se diseñarían con una excentricidad mayor para poder trabajar en esta aplicación sin que fuese un impedimento el hecho de trabajar con un grosor de material elevado.
Gracias al diseño de la invención existe la posibilidad en multitud de grupos de troquel intercambiar la posición la herramienta de corte por el cilindro contratroquel. Este intercambio es viable en la mayoría de los grupos de troquel existentes que cuenten con cilindro soporte, un contratroquel y una herramienta de corte. Esta posibilidad radica en que habitualmente, tal y como se ha descrito con anterioridad el cilindro soporte se encuentra en una posición fija dentro del grupo troquel, pero los otros dos cilindros se encuentran posicionados por gravedad y su movimiento ya sea en vertical o horizontal se realiza a través de unos canales habilitados en las bancadas del grupo troquel para tal fin. La posibilidad de intercambiar la herramienta de corte y el contratroquel de posición e indistintamente siendo cualquiera de los dos cilindros en dónde se encuentra la innovación instalada, permite cambiar el tipo de troquelado. Es decir, permite poder realizar el corte por la parte superior o por la parte inferior del material según el trabajo que se quiera realizar y además pudiendo ajustar el espacio entre los dos rodillos gracias al dispositivo.
Para todos los casos de aplicación que se han comentado anteriormente, tanto el funcionamiento de la parte mecánica como la parte electrónica y de control de la invención procede de la misma forma. Como se ha comentado con anterioridad la invención consta de dos actuadores eléctricos que son pilotados a través de la unidad de control. Al eje de cada actuador se le acopla un generador de pulsos para poder tener un registro de la posición en que se encuentra el equipo. Para poder realizar este control es indispensable realizar un proceso de calibración inicial durante el montaje del equipo. El objetivo del proceso de calibración es situar el cilindro en la altura de corte de 0 mieras o lo que es lo mismo, el punto en que las pistas y el rodillo son totalmente concéntricas. Este punto 0 corresponde a una determinada posición de las excéntricas y por ende de las coronas.
Para poder delimitar el área de trabajo y facilitar el proceso de calibración, cada una de las coronas incorpora dos topes mecánicos que delimitan el área de trabajo. Dentro de este rango de trabajo establecido por los topes mecánicos esta garantizado que el equipo trabaje en los sentidos de mas corte y de menos corte.
Al iniciar el proceso de calibración los actuadores transmiten el movimiento a la corona para que se mueva en sentido horario con tal de buscar el tope inferior. El PLC detecta que ha llegado al tope inferior ya que se detiene la generación de pulsos. Una vez se ha detectado el tope inferior, los actuadores transmiten el movimiento a las coronas en sentido antihorario hasta llegar al tope superior. Durante el recorrido entre los dos topes, el generador de pulsos realiza un número de pulsos concreto, el PLC almacena este número de pulsos para posteriores calibraciones ya que el recorrido deberá ser el mismo. Con el recorrido se calcula el punto medio. Este punto medio, debido al proceso de montaje mecánico no suele corresponder con el punto 0 y por lo tanto se determina que valor de pulsos es necesario sumar o restar al recorrido como desfase hasta llegar al punto 0 real. Este valor también se guarda en el PLC para futuras calibraciones.
Este proceso permite al usuario del equipo poder realizar siempre que desee un proceso de calibración. Los procesos de calibraciones siguientes comparan los resultados con el proceso de calibración original para verificar que el funcionamiento del equipo es correcto. Si al realizar el recorrido desde un tope mecánico al otro los pulsos totales que se han generado no corresponden con el número de pulsos guardados en el PLC en la calibración inicial se generará una alarma que mostrada a través de la interfaz al usuario indicándole que ocurre un problema en el equipo.
El generador de pulsos y el envío y gestión de la información al PLC permite tener también mostrar al usuario detalles que puede le puedes ser útiles en casos de avería o de un malfuncionamiento de la invención. En el caso de que uno de los dos actuadores no se mueva por algún tipo de impedimento externo, podría ocurrir que, aunque el PLC esté pilotando al actuador para que realice la rotación de su eje, en realidad al estar bloqueado externamente no se estaría moviendo. Este tipo de malfuncionamiento puede detectarse gracias al generador de pulsos, ya que en este caso concreto no generaría los pulsos y transmitiría esta información al PLC. Una vez el PLC detecta que esta enviando la orden de movimiento al actuador, pero no recibe una respuesta en pulsos de ese movimiento, emitirá un aviso a través de la interfaz al usuario indicándole que existe un problema de funcionamiento en el motor en cuestión.
Para facilitar la utilización de la invención al usuario y que se adapte de la mejor forma posible a sus necesidades a través de la interfaz el usuario puede seleccionar dos formas de funcionamiento. El equipo puede trabajar en modo paso a paso o de forma continua. En la práctica, si el usuario decide trabajar en modo paso a paso, cuando indique a través de la interfaz táctil que quiere mover el equipo, éste tan solo se moverá una miera en el sentido que haya indicado el usuario. Para volver a mover otra miera tendrá que dejar de presionar la zona en la pantalla y volver a presionarla. Esta opción es muy útil para ajustes pequeños. En cambio, si el usuario decide mover el equipo muchas mieras para llevarlo a otra posición, puede utilizar la forma de movimiento continua, con la cual mientras esté aplicando presión sobre la interfaz en la zona indicada, el equipo se moverá hasta que deje de presionar.
Existe además una tercera forma de ajustar el equipo. Gracias a la calibración inicial y al archivo de los datos que ha proporcionado el generador de pulsos al PLC el equipo es capaz de ajustarse a una posición concreta. Por lo tanto, si el usuario decide ajustar el equipo a una posición específica puede indicar a través de la interfaz el valor y los actuadores realizarán el movimiento necesario para mover las coronas tanto como se requiera.
Esta tercera opción de ajuste que permite la invención puede ser muy útil en una situación muy recurrente como es el paso del material a trabajar a través de la máquina. Cuando el operario debe preparar la máquina para su funcionamiento debe pasar el material desde la bobina de entrada hasta la bobina de salida. En el punto en que el operario ha de pasar el material a través del grupo de troquelado necesita que entre la herramienta de corte y el contratroquel haya un espacio mayor que el grosor del material. Habitualmente algunos grupos de troquelado permiten al usuario elevar la herramienta de corte de forma mecánica para crear este espacio. Otros grupos de troquelado no disponen de estos mecanismos y el operario debe realizar la operación utilizando un puente grúa lo cual implica una inversión de tiempo elevada. Utilizando esta tercera opción el usuario puede indicar que el equipo se ajuste directamente a una posición en la que el espacio que haya entre la herramienta de corte y contratroquel sea mayor al grosor del material facilitando y agilizando la operación sin que el operario deba realizar ningún esfuerza y agilizando el proceso.
También existe la posibilidad que una vez se ha realizado a través de la interfaz la configuración de una posición de ajuste concreta el usuario pueda guardar esta configuración y almacenarla en la memoria disponible en el PLC. De esta forma si en un futuro sea desea realizar el mismo trabajo tan solo se tendrá que seleccionar el trabajo previamente guardado a través de la interfaz y el dispositivo se ajustará con los parámetros guardados.
La interfaz del dispositivo también se puede presentar de diversas formas. Puede ser una interfaz propia del dispositivo con un tamaño variable según la implantación que desee el usuario y posicionándose en cualquier punto de la máquina o puede ser integrado directamente en una máquina existente eliminando la interfaz propia del dispositivo y realizando el control desde el equipo madre. Cabe también la posibilidad de conectarse desde un dispositivo externo y controlarla externamente para funciones de mantenimiento.
Además, gracias a la conectividad y versatilidad del dispositivo, sobre la interfaz el usuario puede seleccionar el idioma y puede consultar los manuales de instalación y uso del equipo a través de un dispositivo externo mediante un código QR que aparece en la interfaz de la invención.
Indistintamente de cuál sea el tipo de grupo de troquelado y de la forma de implantación del control e interfaz de la innovación permiten al operario ajustar la distancia de corte entre la herramienta de corte y el contratroquel. Esto permite poder seguir utilizando la herramienta de corte, aunque exista un desgaste por su uso y así alargar su vida útil.

Claims

REIVINDICACIONES
1 a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, máquinas en las que participan al menos dos cilindros, siendo el dispositivo susceptible de instalarse en cualquiera de los dos cilindros, incluyendo medios de ajuste del posicionamiento relativo entre dichos cilindros a través de un sistema electromecánico en el que participan excéntricas (15), montadas en el interior de respectivas pistas (14), que se vinculan en los extremos del cilindro de que se trate a través de respectivos cuellos extremos de menor diámetro, presentando las pistas (14) el mismo diámetro exterior que el diámetro central del cilindro sobre el que se aplican, excéntricas (15) cuya rotación varía la posición de dichas pistas (14) respecto al cilindro en el cual esté montado el dispositivo, contando con sendos actuadores que realizan la rotación de cada excéntrica para ajustar el posicionamiento relativo entre dichos cilindros o herramienta de corte y contratroquel, caracterizado por que cada excéntrica (15) es controlada electrónicamente a través de un motor (19) con interposición entre ambos de una reducción mecánica de forma individual.
2a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según la reivindicación 1 a, caracterizado por que incluye un actuador de control de la posición de la excéntrica con una reducción mecánica irreversible.
3a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones 1 a y 2a, caracterizado por que la reducción mecánica consta de un reductor planetario (20) acoplado al eje del motor (19), que se vincula a la excéntrica (15) a través de una segunda reducción por medio de una pareja de engranajes (17 y 18) que transmiten la rotación a una corona dentada (16) solidaria a la excéntrica (15).
4a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones 1 a a 3a, caracterizado por que la corona dentada (16) solidaria a la excéntrica (15) presenta un número de dientes tal que el diámetro exterior de la corona sea ligeramente inferior al diámetro exterior del aro o pista (14).
5a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según la reivindicación 2a, caracterizado por que dispone de medios de detección de la posición relativa que existe entre el rodillo troquel y contratroquel asociados a una unidad de control.
6a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones 1 a, 2a y 5a, caracterizado por que a la cual la unidad de control está asociada a una interfaz de control interna y/o externa, de accionamiento manual y/o informatizada.
7a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incluye medios de calibración y obtención de una curva teórica del ajuste del espacio entre la herramienta de corte y el contratroquel.
8a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se instala en grupos de troquelado con medios de fraccionado del cilindro sobre el que se instala el dispositivo, a través de un actuador o por medio de un engranaje.
9a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en los medios de ajuste entre la herramienta de corte y el contratroquel se definen posiciones específicas para la realización de un corte a fondo, un medio corte o un corte a doble altura.
10a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta un carácter intercambiable entre el cilindro en el cual está instalado y el cilindro junto al cual realiza el corte.
11 a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que va instalado en grupos de troquelado en los cuales existen medios de regulación de movimiento axial del grupo de troquelado o de tan solo uno de sus cilindros. 12a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que sus medios de regulación definen una posición límite en la que el espacio de separación entre los rodillos es al menos de la misma magnitud del espesor del material a trabajar.
13a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la interfaz de control incluye medios de ajuste de modo paso a paso o de forma continua del espacio entre rodillos.
14a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incluye medios de detección e identificación del fallo de funcionamiento de los actuadores, a través de la interfaz de control.
15a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control incluye medios de almacenaje de los parámetros de ajuste utilizados.
16a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la interfaz de control incluye medios para trabajar de forma referenciada, a partir de una posición de ajuste concreta a la cual posicionarse.
17a.- Dispositivo para el posicionamiento de rodillos troqueladores en máquinas de corte rotativas y semirrotativas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incluye medios de detección de fallos a través de su proceso de calibración, así como de comparación de los resultados de este proceso con los datos almacenados en la unidad de control y generación de alertas a través de la interfaz.
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