ES2264537T3 - Unidad de afilado para cuchillas en forma de disco, maquina cortadora con una unidad de afilado y procedimiento de afilado. - Google Patents
Unidad de afilado para cuchillas en forma de disco, maquina cortadora con una unidad de afilado y procedimiento de afilado.Info
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Abstract
Unidad de afilado para afilar una cuchilla cortadora en forma de disco (19) que presenta un bisel (205) con un filo circular continuo (203), que comprende una primera muela abrasiva (81) y una segunda muela abrasiva (83) que actúan en un primer lado (207) y en un segundo lado (209) de dicho bisel (205), caracterizada porque dicha primera muela abrasiva (81) presenta un grano más fino que dicha segunda muela abrasiva (83); la inclinación de dicha primera muela abrasiva es tal que cuando la unidad está en funcionamiento, dicha primera muela abrasiva está colocada contra el primer lado (207) de la cuchilla con una inclinación ligeramente mayor que la inclinación del primer lado, con respecto al plano de colocación (PG) del filo de la cuchilla, mientras que la inclinación de dicha segunda muela abrasiva (83) es sustancialmente paralela al segundo lado (209) de dicho bisel, y dicha segunda muela abrasiva está dispuesta y diseñada para afilar el bisel de corte de la cuchilla, mientras que dicha primera muela abrasiva está dispuesta y diseñada para aplicar una fuerza de reacción a dicha cuchilla para impedir o reducir la flexión de la cuchilla en la zona de afilado y eliminar cualesquiera rebabas producidas por la segunda muela abrasiva del filo.
Description
Unidad de afilado para cuchillas en forma de
disco, máquina cortadora con una unidad de afilado y procedimiento
de afilado.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para afilar cuchillas en forma de disco que presentan
un filo continuo y, en particular, para afilar cuchillas en forma
disco destinadas a cortar rollos de material en banda tal como
papel, papel tisú, papel higiénico, papel de cocina y similares.
La presente invención también se refiere a una
unidad de afilado para cuchillas en forma de disco, en particular
para máquinas cortadoras destinadas a cortar rollos de material en
banda o similares, y máquinas cortadoras que comprendan dicha
unidad de afilado.
Las máquinas cortadoras se utilizan
habitualmente en la industria de transformación del papel para
producir pequeños rollos a partir de rollizos de papel enrollado,
que presentan una longitud axial que es un múltiplo de la longitud
axial de los productos acabados, que corresponde a la dimensión
axial de las bobinas de papel procedentes de las fábricas de
papel.
Las máquinas cortadoras utilizadas habitualmente
para cortar rollizos de papel u otros materiales en banda
enrollados se proporcionan con una unidad que gira alrededor de un
eje generalmente paralelo a la dirección de alimentación de los
rollizos que deben cortarse o ligeramente inclinado con respecto a
la misma. Dichos rollizos se alimentan a lo largo de uno o varios
canales paralelos entre sí para ser sometidos a la acción de una
cuchilla en forma de disco, giratoria, soportada por una unidad
giratoria. La cuchilla en forma de disco gira alrededor de un eje,
dispuesto a su vez paralelo a la dirección de alimentación de los
productos alargados que deben cortarse. Tradicionalmente, las
máquinas de este tipo presentan una alimentación intermitente o
continua (con velocidad variable o constante) de los rollizos. En
los documentos US-RE-30598,
EP-B-0507750,
US-A-3.213.731,
EP-B-0609668,
US-A-5.315.907 se describen ejemplos
de máquinas cortadoras de este tipo.
Las cuchillas cortadoras en forma de disco
utilizadas para este fin son habitualmente de forma bicónica. Es
decir, son más gruesas en la proximidad del eje y disminuyen
gradualmente en espesor desde el eje hacia el filo. El filo está
formado por un bisel simétrico con respecto al plano medio ortogonal
al eje de la herramienta.
La cuchilla debe afilarse con frecuencia para
restablecer el filo, particularmente cuando se ha fabricado a
partir de aceros de dureza y resiliencia al choque limitados, tales
como los aceros para alta velocidad. Para el afilado se utilizan
unos pares de muelas abrasivas, motorizadas o más frecuentemente
conducidas por el movimiento de la herramienta; éstas actúan de
manera aproximadamente simétrica en los dos lados del bisel de
corte de la cuchilla. El diámetro de la cuchilla se reduce de este
modo gradualmente desde la dimensión original hasta una dimensión
mínima de diámetro, más allá de la cual debe sustituirse la
cuchilla. El filo se ciega y deteriora con bastante rapidez y debe
afilarse con frecuencia, lo cual produce un consumo relativamente
rápido de la cuchilla, debido al desgaste producido por cada
operación de afilado. Ello hace necesario utilizar grandes
diámetros iniciales, con el fin de reducir el número de
sustituciones requeridas y sobre todo amortizar el coste de cada
cuchilla contra una cantidad suficiente de producto
cortado.
cortado.
La dimensión del producto que debe cortarse y el
cubo que tiene que soportar la cuchilla cortadora hacen imposible
continuar por debajo de una dimensión mínima de diámetro.
La forma bicónica de la herramienta produce
mucho rozamiento entre la herramienta y el material que debe
cortarse. Además, para fabricar una herramienta en forma bicónica,
se requiere una gran cantidad de materia prima inicial, puesto que
la forma bicónica se obtiene principalmente mediante amolado.
Para disminuir estos inconvenientes, se han
diseñado unas cuchillas que presentan un filo determinado por dos
lados asimétricos, uno de los cuales se endurece recubriendo el
perfil de corte con óxidos duros. En el documento
WO-A-0021722 se describe una
cuchilla de este tipo. El objetivo de esta cuchilla conocida es
incrementar la cantidad de rollizos cortados durante la duración de
la cuchilla, reducir el número de afilados requeridos durante la
vida útil de la misma y reducir la variación del diámetro de
cuchilla debida al desgaste producido por el afilado. Sin embargo,
esta cuchilla no alcanza los resultados esperados en términos de
duración, disminución de desgaste y reducción de la frecuencia de
afilado.
El objetivo de la presente invención consiste en
fabricar una unidad de afilado que posibilite afilar la cuchilla
disminuyendo eficazmente el desgaste y evitando la necesidad de unos
recorridos importantes de las muelas abrasivas de afilar para
compensar el desgaste de la cuchilla que resulta de las frecuentes
operaciones de afilado.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en realizar un procedimiento de afilado que sea más sencillo y más
eficaz que los procedimientos de la técnica anterior, y una máquina
cortadora que ejecute dicho procedimiento.
Según un primer aspecto, la presente invención
se refiere a una unidad de afilado para afilar una cuchilla en
forma de disco, con un bisel de corte con un filo circular continuo,
y que comprende una primera muela abrasiva y una segunda muela
abrasiva que actúan en un primer lado y un segundo lado de dicho
bisel, tal como se define en la reivindicación 1.
Las dos muelas abrasivas están dotadas
ventajosamente de un movimiento para desplazarse hacia la cuchilla
y separarse de la misma en una dirección esencialmente paralela a
sus respectivos ejes de rotación. El objeto de este movimiento es
colocar las muelas abrasivas en la posición operativa y no operativa
respectivamente y recuperar asimismo el desgaste de la cuchilla
producido por las sucesivas operaciones de afilado.
La muela abrasiva con el grano mayor se utiliza
para realizar el afilado real y actúa en el lado del bisel que,
después del afilado inicial, pierde el tratamiento de endurecimiento
superficial. Por el contrario, la primera muela abrasiva, con un
grano muy fino, actúa en el lado del bisel destinado a preservar el
tratamiento de endurecimiento superficial y actúa únicamente para
eliminar cualesquiera rebabas del filo, aunque soportando asimismo
la cuchilla para evitar la flexión producida por la presión ejercida
por la segunda muela abrasiva. Las dos muelas abrasivas pueden
comenzar a funcionar simultáneamente. Sin embargo, para obtener un
funcionamiento óptimo de la unidad de afilado, la muela abrasiva
más fina comienza a funcionar antes que la muela abrasiva con el
grano mayor y abandona la posición operativa con un retardo.
Preferentemente, el retardo con el que la primera muela abrasiva se
desacopla de la cuchilla con respecto al momento en el que la
segunda muela abrasiva cesa de actuar en el bisel de la cuchilla es
igual a por lo menos una revolución completa de la cuchilla. Esto
asegura que se eliminen cualesquiera rebabas del filo.
La inclinación de la primera muela abrasiva
permite que ésta funcione únicamente en la proximidad del filo, que
es la arista del bisel, y no a lo largo de toda la extensión del
lado del bisel. El espesor del tratamiento superficial en la
cuchilla, el hecho de que la muela abrasiva no es agresiva en su
posición angular con respecto al lado del bisel implican que el
filo, que es la línea de intersección de los dos lados y la zona de
superficie de la cuchilla inmediatamente adyacente a esta línea,
permanezca dentro del espesor del material de la cuchilla que se ha
sometido al tratamiento de endurecimiento superficial. Con
independencia de si éste está formado por un depósito o por la
penetración de partículas, por ejemplo, mediante tratamiento
térmico, en la estructura del material de base que forma la
cuchilla.
Las muelas abrasivas pueden ser libres y por lo
tanto ser conducidas en rotación por la cuchilla giratoria. Sin
embargo, son preferentemente motorizadas. Las muelas abrasivas
motorizadas pueden presionarse contra la cuchilla con menos
presión, haciendo posible de este modo obtener una superficie de
muela más suave. También pude utilizarse soluciones mixtas en las
que una muela abrasiva es conducida y la otra motorizada o en las
que haya más de dos muelas abrasivas, unas motorizadas y otras
conducidas.
Preferentemente, según una forma de realización
particularmente ventajosa de la invención, las inclinaciones de las
dos muelas abrasivas son iguales y opuestas con respecto al plano de
colocación del filo de la cuchilla.
Según otro aspecto, la presente invención se
refiere a una máquina cortadora para cortar rollizos de material en
banda enrollado tal como se define en la reivindicación 9.
Ventajosamente, la inclinación de la primera
muela abrasiva con respecto al primer lado del bisel y el espesor
del tratamiento de endurecimiento pueden permitir que el filo de la
cuchilla permanezca dentro del volumen que se ha sometido al
tratamiento de
endurecimiento.
endurecimiento.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un procedimiento para endurecer una cuchilla en forma de disco
que gira alrededor de un eje de rotación tal como se define en la
reivindicación 24.
En las reivindicaciones subordinadas adjuntas se
indican otras características ventajosas y formas de realización de
la unidad de afilado, la máquina cortadora y el procedimiento según
la invención.
La invención se comprenderá mejor a continuación
siguiendo la descripción y el dibujo adjunto, que muestra un
ejemplo práctico no limitativo de la invención, en el que:
la figura 1 muestra una vista lateral general de
una máquina cortadora según la invención;
la figura 2 muestra una vista frontal por
II-II en la figura 1;
la figura 2A muestra un desarrollo en el plano
de la leva de mando en la figura 2;
la figura 3 muestra una vista lateral y una
sección parcial por III-III en la figura 2;
la figura 4 muestra una sección parcialmente
ampliada de un detalle de la figura 3;
la figura 5 muestra una vista frontal de una
cuchilla cortadora;
las figuras 6A y 6B muestran dos secciones
locales ampliadas según un plano radial del bisel de corte de la
cuchilla en la figura 5, respectivamente de la cuchilla nueva y de
la cuchilla completamente gastada;
la figura 7 muestra una vista muy ampliada del
bisel de corte y del filo de la cuchilla durante su utilización y
después de por lo menos un primer afilado;
la figura 8 muestra una vista ampliada de la
disposición de las muelas abrasivas de una de las unidades de
afilado de la máquina cortadora;
la figura 9 muestra una sección longitudinal de
una de las dos muelas abrasivas con el respectivo mecanismo de
funcionamiento; y
la figura 10 muestra una sección transversal por
X-X en la figura 9.
La figura 1 muestra de manera esquemática
(limitada a su parte frontal) una máquina cortadora, designada en
general mediante el número de referencia 1, en la que se aplica la
presente invención. La máquina presenta un recorrido de
alimentación de los rollizos que deben cortarse, designado con la
referencia L, los cuales son empujados mediante unos empujadores 3
fijados a un elemento de cadena flexible o similar 5, accionado
alrededor de una rueda motriz soportada por una estructura fija 7.
En la figura 1 únicamente es visible una rueda motriz, designada
mediante el número de referencia 9, mientras que la otra está
dispuesta en el extremo posterior de la máquina cortadora, no
representado. De hecho, tal como es conocido por los expertos en la
materia, existe más de un elemento flexible 5, dispuestos en
paralelo para suministrar diversas filas de rollizos L según unos
recorridos paralelos. En el ejemplo representado se prevén cuatro
canales para una alimentación simultánea de cuatro rollizos L
dispuestos uno al lado del otro.
Los elementos flexibles 5 asociados con los
diversos canales de alimentación paralelos de los rollizos pueden
ser motorizados por motor de manera independiente entre sí para
escalonar el movimiento de los rollizos en cada canal de
alimentación.
El número de referencia 11 designa de manera
genérica un cabezal de corte que, por medio de un soporte 13,
soporta una unidad giratoria 17. La unidad 17 gira alrededor de un
eje horizontal A-A paralelo a la dirección fL de
alimentación de los rollizos L. En el ejemplo representado, están
montadas en la unidad giratoria 17 tres cuchillas en forma de disco
19A, 19B y 19C, dispuestas a 120º entre sí alrededor del eje
A-A, tal como puede apreciarse en particular en la
figura 2. Cada una de las cuchillas en forma de disco giratorias
19A, 19B y 19C gira alrededor de su propio eje de rotación
B-B paralelo a los ejes A-A y a la
dirección de alimentación fL de los rollizos L.
El número de referencia 21 designa un motor que,
por medio de una correa 23, transmite un movimiento de rotación a
la unidad giratoria 17. En el soporte 13 de la unidad giratoria 17
está dispuesto un segundo motor 25 que, por medio de una correa 27,
suministra un movimiento de rotación a un eje que acciona las
cuchillas en forma de disco 19A, 19B y 19C en rotación por medio de
una transmisión que se describirá a continuación. Por medio de una
correa 31, un tercer motor 29 acciona la rueda motriz 9 del elemento
giratorio 5 en rotación. Tal como se ha mencionado anteriormente,
puesto que pueden disponerse varios canales paralelos para alimentar
los rollizos L que se cortan por separado para formar los pequeños
rollos R, con cada canal puede estar asociada una rueda motriz 9,
con su propia unidad motora 29 controlada de manera adecuada como
una función de la posición angular de la unidad giratoria 17. El
número de referencia 35 designa una unidad de control programable
que sincroniza la posición angular de la unidad 17 con el
movimiento de alimentación del (de los) elemento(s)
flexible(s) 5 que actúa(n) en el (los)
motor(es) 29.
Las figuras 2 y 3 muestran cómo la unidad
giratoria 17, conducida en rotación por el cubo 17A, soporta
interiormente tres ruedas dentadas, colocadas a 120º entre sí
alrededor del eje A-A, designadas mediante las
referencias 41A, 41B y 41C. Dichas ruedas se engranan con una rueda
dentada central 43 enchavetada en un eje 45 que recibe su
movimiento del motor 25 por medio de la correa 27.
Las ruedas dentadas 41A, 41B y 41C están
enchavetadas en unos respectivos ejes 47A, 47B y 47C sobre los
cuales están enchavetadas a su vez unas polea dentadas 49A, 49B y
49C. Cada una de dichas poleas dentadas 49A, 49B y 49C transmite el
movimiento suministrado por el motor 25, por medio de las correas
dentadas 51A, 51B, 51C, a las cuchillas cortadoras en forma de
disco 19A, 19B y 19C.
Tal como puede apreciarse en detalle en la
figura 4 para la cuchilla 19C, la correa dentada 51A, 51B, 51C
transmite un movimiento a la polea dentada 53A, 53B, 53C enchavetada
en el eje 55A, 55B, 55C, en el extremo opuesto del que está
enchavetada la respectiva cuchilla en forma de disco 19A, 19B,
19C.
Cada uno de los ejes se soporta mediante unos
cojinetes 57 en un respectivo manguito 59A, 59B, 59C que se desliza
sobre unas resbaladeras 61 montadas en un respectivo asiento 63A,
63B, 63C previsto en la unidad giratoria 17. El movimiento angular
alrededor del eje B-B de cada manguito 59A, 59B, 59C
se evita mediante una orejeta 58 solidaria con el respectivo
manguito, que coopera con las ruedas 60 soportadas libres en el
asiento deslizante del manguito.
En la parte posterior, que está en el lado
opuesto con respecto a la cuchilla en forma de disco 19C, cada
manguito 59A, 59B, 59C presenta una zona ampliada 65A, 65B, 65C que
aloja la polea dentada 53A, 53B, 53C respectivamente, y en la misma
está montada libre una rueda 67A, 67B, 67C que constituye el sensor
para una leva fija 71 que se extiende en un arco de circunferencia,
representado en particular en la figura 2 y en su desarrollo en el
plano en la figura 2A.
El arco de circunferencia a lo largo del cual se
extiende la leva 71 presenta su centro en el eje A-A
de rotación de la unidad giratoria 17 y se extiende en la parte
inferior del recorrido de cada cuchilla en forma de disco 19A, 19B,
19C, es decir, en la zona en la que la cuchilla se introduce en el
producto que debe cortarse.
Mediante el efecto de la leva 71 y del sensor
67A, 67B, 67C cada manguito 59A, 59B, 59C asociado con la respectiva
cuchilla en forma de disco 19A, 19B, 19C se desplaza con un
movimiento alternativo según la doble flecha f1. Por lo tanto, las
respectivas cuchillas en forma de disco 19A, 19B, 19C están
provistas del mismo movimiento. El movimiento según la flecha f1 es
paralelo a la dirección de alimentación de los rollizos L u otros
productos alargados que deban cortarse. El contacto del sensor 67A,
67B, 67C con la leva anular 71 se asegura mediante una disposición
de muelles Belleville 72A, 72B, 72C que actúan entre la unidad
giratoria 17 y la parte alargada 65A, 65B, 65C del manguito 59A,
59B, 59C.
A lo largo del arco inferior de la trayectoria
circular adoptada por cada cuchilla en forma de disco 19A, 19B,
19C, dicha cuchilla es empujada hacia adelante por la leva anular 71
que supera la resistencia a la compresión de los respectivos
muelles Belleville 72A, 72B, 72C. De esta manera la cuchilla que
está funcionando en ese momento, es decir, introducida en el
material que constituye el (los) rollizo(s) L que
debe(n) cortarse, se desplaza hacia adelante siguiendo el movimiento hacia adelante de los rollizos L a lo largo del recorrido de alimentación.
debe(n) cortarse, se desplaza hacia adelante siguiendo el movimiento hacia adelante de los rollizos L a lo largo del recorrido de alimentación.
El desplazamiento hacia adelante se controla
mediante la rampa ascendente 71A de la leva 71 (véase la figura
2A). Dicho desplazamiento hacia adelante se inicia antes de que la
respectiva cuchilla 19A, 19B, 19C penetre en el material que
constituye el primero de los rollizos que debe cortarse, de manera
que al mismo tiempo en que se inicia el contacto con la cuchilla
ésta ya está desplazándose hacia adelante a la misma velocidad que
el material que ha de cortarse según la flecha fL.
Cuando la cuchilla emerge del (de los)
rollizo(s) L, se hace retroceder a la misma mediante los
muelles 72 que mantienen el sensor 67 en contacto con la rampa
descendente 71D de la leva circular 71, lo cual puede estar
limitado a una parte de la circunferencia seguida por el sensor 67C,
puesto que en el tramo superior del desplazamiento la cuchilla 19A,
19B ó 19C no requiere seguir el desplazamiento del rollo. Dicho
desplazamiento hacia adelante de los rollizos L se controla de la
misma manera que se describe en el documento
EP-B-0507750.
La longitud considerable de las correas 51A, 51B
y 51C proporciona a las poleas dentadas 53A, 53B ó 53C suficiente
libertad de movimiento en la dirección axial, de manera que las
respectivas cuchillas en forma de disco pueden avanzar y retroceder
sin ser obstruidas por la transmisión mecánica de movimiento del eje
central. La extensión axial de las poleas dentadas 53A, 53B, 53C y
49A, 49B, 49C puede ser mayor que la altura de las respectivas
correas 51A, 51B, 51C para permitir cualquier deslizamiento menor de
las correas en las poleas motrices.
Formando parte integrante de cada manguito 59A,
59B, 59C se encuentra un soporte 73A, 73B, 73C, soportando cada uno
de ellos una unidad de afilado 80 que comprende un par de muelas
abrasivas 81, 83 para afilar las respectivas cuchillas en forma de
disco giratorias 19A, 19B, 19C. Cada muela abrasiva del par de
muelas abrasivas 81, 83 asociada con cada cuchilla actúa en uno de
los dos lados del bisel de corte de la cuchilla, lo cual se
describirá en detalle haciendo referencia a las figuras 5 a 7.
Las muelas abrasivas 81 y 83 pueden ser muelas
abrasivas motorizadas, que estén conducidas en rotación mediante
unos motores determinados tales como motores neumáticos, aunque
también es posible utilizar muelas abrasivas montadas libres y
conducidas en rotación por el efecto de fricción del contacto con la
cuchilla en forma de disco. La alimentación de aire comprimido a
los accionadores asociados con los tres pares de muelas abrasivas
81, 83 puede suministrarse mediante un distribuidor giratorio axial,
no representado y de tipo de por sí conocido.
Las dos muelas abrasivas 81, 83 de cada unidad
de afilado 80 están provistas asimismo de un movimiento paralelo a
sus ejes de rotación para ser llevadas alternativamente a entrar en
contacto con la respectiva cuchilla en forma de disco giratoria y a
separarse de la misma, puesto que el afilado no es continuo sino que
se realiza únicamente a intervalos regulares cuando la cuchilla se
embota y por lo tanto requiere ser afilada. La estructura de los
mecanismos que hacen que las muelas abrasivas giren y las hacen
avanzar hacia la respectiva cuchilla y separarse de la misma se
describirán haciendo referencia a las figuras 9 y 10. La disposición
de las dos muelas abrasivas 81, 83 de cada unidad de afilado 80 se
muestra en particular en el detalle ampliado de la figura 8.
Cada una de las cuchillas 19A, 19B, 19C está
diseñada tal como se muestra en las figuras 5 a 7, que representan
una cualquiera de las tres cuchillas 19A, 19B, 19C, designada
únicamente con el número de referencia 19.
La cuchilla 19 presenta un cuerpo en forma de
disco delimitado por dos caras planas 201A, 201B paralelas entre
sí, y un filo de corte circular 203. Por lo tanto, esencialmente
presenta un espesor comprendido entre 1,5 y 4 mm y preferentemente
entre 2 y 3 mm, en particular por ejemplo 2,5 mm.
El filo 203 representa el borde final de un
bisel de corte, designado en general mediante el número de
referencia 205. Este bisel de corte está delimitado por dos lados
207 y 209. El primer lado 207 se extiende radialmente (es decir en
la dirección del radio de la cuchilla en forma de disco) en una
medida mayor que la extensión radial del segundo lado 209, en
cualquier estado de desgaste de la cuchilla.
Por lo menos el lado 207 se ha sometido a un
tratamiento de endurecimiento superficial. En una forma de
realización práctica descrita en la presente memoria a título de
ejemplo, dicho tratamiento es un tratamiento térmico de nitruración
controlado, tal como un tratamiento particular Nitreg®. De hecho,
puede someterse la totalidad de la superficie de la cuchilla a este
tratamiento, puesto que es más sencillo y menos caro realizar el
tratamiento completo que enmascarar las partes de la cuchilla que
no requieran ser tratadas. Alternativamente, puede someterse a
tratamiento toda la superficie de la cuchilla, con la excepción del
lado del bisel de corte en el que actúa la muela abrasiva con el
grano mayor, destinada a realizar el afilado real. De esta manera,
se prolongará la duración de la muela abrasiva. El tratamiento de
nitruración termoquímico controlado penetra en el material de base
de la cuchilla en una profundidad T (figura 7), por ejemplo de
aproximadamente 100 micrómetros. De manera alternativa, tal como se
ha expuesto aquí anteriormente, puede proporcionarse el tratamiento
de endurecimiento superficial en forma de un depósito de un
material más duro sobre la superficie de la cuchilla, o incluso en
una zona deprimida del cuerpo de cuchilla prevista para ser
rellenada con dicho depósito.
La figura 6A muestra el bisel de la cuchilla
antes de la primera operación de endurecimiento con un tratamiento
superficial continuo a lo largo de toda su superficie. En este
estado inicial, el filo 203 se dispone en un plano de colocación PG
paralelo al plano medio PM de la cuchilla, que se representa
mediante el plano ortogonal al eje B-B de rotación
y equidistante de las caras 201A, 201B del cuerpo de la cuchilla. El
plano de colocación PG del filo 203 se varía, con respecto al plano
medio PM de la cuchilla, hacia el segundo lado 209 del bisel
205.
Aún en el estado de una cuchilla nueva,
representado en la figura 6A, el lado 207 está determinado por una
superficie cónica con un eje que coincide con el eje
B-B de rotación de la cuchilla y que presenta una
inclinación \alpha con respecto al plano de colocación PG del
filo 203. El ángulo \alpha puede ser por ejemplo de
aproximadamente 8º. El lado 209 presenta asimismo una forma cónica
coaxial al eje B-B y una inclinación \beta con
respeto al plano PG. El ángulo \beta es ligeramente mayor que el
ángulo \alpha y puede ser por ejemplo igual a 10º. Sin embargo,
no se excluye la posibilidad de que el ángulo \alpha sea 0º.
En la figura 6B se muestra la cuchilla en su
estado de máximo desgaste. Los lados 207, 209 aún tienen la misma
inclinación, aunque el lado 207 se extiende ahora en una dirección
radial en menor medida que el lado 209. Además, el plano de
colocación PG del filo 203 está desplazado con respecto al plano
medio PM hacia el primer lado 207 y no hacia el segundo lado 209.
Puesto que las dimensiones relativas de los dos lados varían a
medida que la cuchilla se gasta, a no ser que se especifique de
otro modo en el presente texto y en las reivindicaciones adjuntas,
se hace referencia generalmente a las dimensiones de la cuchilla
nueva, antes del desgaste producido por el afilado inicial.
La cuchilla se fabrica a partir de acero al
cromo-molibdeno, tal como el acero X150CrMo12, que
con tratamiento de Nitreg® alcanza incluso una dureza igual a
72-73 HRC para la profundidad de penetración del
tratamiento de nitruración controlado.
Tal como se muestra en particular en el detalle
ampliado en la figura 8, las dos muelas abrasivas 81 y 83 están
dispuestas con una inclinación igual y contraria con respecto al
plano de colocación PG del filo 203 de la cuchilla 19, es decir,
con respecto a un plano ortogonal al eje B-B de
rotación de la cuchilla 19. Más particularmente, las dos muelas
abrasivas están inclinadas en un ángulo \beta con respecto al
plano de colocación del filo de la cuchilla. Ello implica que la
muela abrasiva 83, que actúa en el lado 209, inclinada en un ángulo
\beta con respecto al plano PG, funciona paralela al lado y
realiza el afilado real de la cuchilla. La eliminación de material
del lado de la cuchilla mediante la segunda muela abrasiva 83 no
altera la forma cónica del lado 209 del bisel y su inclinación con
respecto a la inclinación original.
Por el contrario, la primera muela abrasiva 81,
que actúa en el lado 207 del bisel 205, únicamente toca el lado en
la zona más próxima al filo, debido a la diferencia en inclinación
entre el lado 207 (inclinado en un ángulo \alpha con respecto al
plano PG) y la muela abrasiva (inclinada en un ángulo \beta con
respecto a este plano). Las condiciones de contacto entre los lados
del bisel 205 y las dos muelas abrasivas se muestran en la
ampliación de la figura 7, en la que las dos muelas abrasivas 81, 83
se indican con una línea de trazos. Tal como puede apreciarse en la
figura 7, debido a la ligera diferencia entre la inclinación del
lado 207 y de la muela abrasiva 81, y debido a la considerable
profundidad T del tratamiento de endurecimiento superficial, el
filo 203 se produce totalmente en un espesor del material de la
cuchilla 19 sometido a este tratamiento. El filo 203 y las partes
de los lados del bisel inmediatamente adyacentes a dicho filo
permanecen siempre dentro del espesor que se ha sometido a
endurecimiento a pesar de la cantidad de desgaste en la cuchilla.
Por lo tanto, dicho filo se endurece en los dos lados. Además,
gracias a la disposición simétrica de las muelas abrasivas 81, 83,
presenta una sección simétrica con respecto a su plano de colocación
PG, con las consiguientes ventajas en términos de esfuerzo dinámico
en la cuchilla.
Las dos muelas abrasivas 81 y 83 presentan unas
características abrasivas notablemente distintas. De hecho, tal
como se ha mencionado anteriormente en la presente memoria, la
segunda muela abrasiva 83 se utiliza para la operación real de
afilado y por lo tanto presenta un tamaño de grano adecuado para
este fin. Por el contrario, la función de la muela abrasiva 81 es
soportar la cuchilla contra las tensiones ejercidas por la muela
abrasiva 83 y eliminar cualesquiera rebabas producidas a lo largo
del filo 203 por dicha muela abrasiva 83, aunque no realiza
realmente ninguna operación de afilado, sino que únicamente pule el
bisel. Por lo tanto, ésta tendrá un grano mucho más fino que la
muela abrasiva 83 y no desgastará la capa superficial del lado 207
que se ha sometido al tratamiento de endurecimiento, excepto en una
medida insignificante y únicamente en la proximidad del filo, que
es la parte superior del bisel 205.
Normalmente, haciendo referencia a las normas
DIN y a las normas ISO 6106-1979, la muela abrasiva
81 puede presentar granos de diamante o equivalentes y presentar un
grano "sumamente fino", que está comprendido entre 7 y 46
(normas ISO), y preferentemente próximo o igual al valor mínimo 7,
que corresponde a una dimensión de tamiz comprendida entre 37 y 44
micrómetros. Por el contrario, la muela abrasiva 83 puede fabricarse
con el mismo tipo de grano abrasivo y "fino" según la
clasificación DIN e ISO 6106-1979, que está
comprendida entre 45 y 91 (normas ISO), que corresponde a unas
mallas de tamiz con dimensiones comprendidas entre 53 y 74
micrómetros. Preferentemente, el tamaño de grano de esta muela
abrasiva está comprendido entre aproximadamente 70 y 80 (ISO).
Con esta disposición el desgaste de la cuchilla
producido por el afilado es muy limitado y se obtiene una vida útil
de la cuchilla considerablemente prolongada, mayor que la vida útil
de las muelas abrasivas tradicionales (en términos de números de
cortes realizados), con una variación limitada en el diámetro total
de la cuchilla, por ejemplo comprendida entre aproximadamente 15 y
20 mm para las cuchillas con diámetros iniciales comprendidos
habitualmente entre 500 y 600 mm.
Además de un coste inferior para los materiales
dilatables, dicha disposición también presenta la ventaja de
eliminar la necesidad de proporcionar a las muelas abrasivas un
movimiento para desplazarlas gradualmente hacia el eje de las
cuchillas con el fin de recuperar el desgaste, y ajustar la posición
de la cuchilla con respecto al eje de rotación de la unidad que la
soporta, puesto que la variación en diámetro resultante del
desgaste puede recuperarse mediante el simple desplazamiento hacia
la cuchilla y separándose de la misma, con el que se llevan
periódicamente las muelas abrasivas a la posición operativa y no
operativa respectivamente.
La figura 9 muestra una sección longitudinal de
una de las muelas abrasivas 81 y del correspondiente soporte axial
y del sistema de movimiento lateral y de rotación. La muela abrasiva
83 está montada y los movimientos de rotación y lateral se
controlan de la misma manera.
La muela abrasiva 81 está enchavetada en un eje
85 soportado por unos cojinetes 87 en un casquillo 89. El casquillo
se desliza en los asientos deslizantes 91 en el interior de un
manguito de soporte 93 unido de manera solidaria con el soporte
73C. En el extremo opuesto con respecto a la posición de la muela
abrasiva 81, el eje 85 está unido a un eje hueco 95 acoplado
mediante un acoplamiento de eje 97 al eje motriz 99 de un motor
neumático o equivalente 101.
El casquillo 89 presenta una ranura helicoidal
103 que se extiende a través de un arco de hélice sumamente
reducido e inclinado en gran medida con respecto al eje de rotación
C-C del eje 85 de la muela abrasiva 81. En la
ranura helicoidal 103 se acopla una rueda 105 montada libre en un
eje 106 soportado por el soporte 93. La disposición de dicha ranura
103 y de la rueda 105 puede invertirse, con la ranura solidaria con
el manguito de soporte 93 y la rueda solidaria con el casquillo
89.
Con esta disposición la oscilación angular
alrededor del eje C-C del casquillo 89 hace que éste
se deslice axialmente a lo largo del eje C-C
mediante el efecto de la rueda 105 que actúa como un tope de empuje
en el interior del canal helicoidal 103 que actúa como una leva
desmodrómica.
Se imparte un movimiento angular alrededor del
eje C-C del casquillo 89 mediante un par de
accionadores de pistón-cilindro 108A, 108B
paralelos entre sí, visibles en particular en la sección de la
figura 10. Los cilindros de estos accionadores forman parte
integrante del manguito de soporte 93, mientras que los vástagos se
extienden en el interior del manguito y sus extremos se asientan en
la superficie nivelada 110 producida en el casquillo 89.
Extendiendo uno de los dos accionadores 108A, 108B y retirando el
otro se produce una oscilación del casquillo 89 alrededor del eje
C-C y por lo tanto un desplazamiento axial del
casquillo y de la muela abrasiva soportada por el
mismo.
mismo.
Con una disposición de este tipo es posible
controlar, con gran precisión, la presión que ejerce cada una de
las dos muelas abrasivas 81, 83 en el lado respectivo de la
correspondiente cuchilla en forma de disco 19A, 19B, 19C. Esta se
obtiene regulando el fluido a presión en el interior de los
accionadores 108A, 108B. De esta manera puede controlarse con
precisión el afilado de las cuchillas, limitando el desgaste y al
mismo tiempo manteniendo un afilado óptimo.
Se comprenderá que el dibujo muestra únicamente
un ejemplo no limitativo de la invención, que puede variar en las
formas y disposiciones dentro del alcance de la invención tal como
se define mediante las reivindicaciones. Cualesquiera números de
referencia en las reivindicaciones adjuntas se proporcionan para
facilitar su lectura con respecto a la descripción anterior y a los
dibujos adjuntos, y no limitan el alcance de protección.
Claims (34)
1. Unidad de afilado para afilar una cuchilla
cortadora en forma de disco (19) que presenta un bisel (205) con un
filo circular continuo (203), que comprende una primera muela
abrasiva (81) y una segunda muela abrasiva (83) que actúan en un
primer lado (207) y en un segundo lado (209) de dicho bisel (205),
caracterizada porque dicha primera muela abrasiva (81)
presenta un grano más fino que dicha segunda muela abrasiva (83); la
inclinación de dicha primera muela abrasiva es tal que cuando la
unidad está en funcionamiento, dicha primera muela abrasiva está
colocada contra el primer lado (207) de la cuchilla con una
inclinación ligeramente mayor que la inclinación del primer lado,
con respecto al plano de colocación (PG) del filo de la cuchilla,
mientras que la inclinación de dicha segunda muela abrasiva (83) es
sustancialmente paralela al segundo lado (209) de dicho bisel, y
dicha segunda muela abrasiva está dispuesta y diseñada para afilar
el bisel de corte de la cuchilla, mientras que dicha primera muela
abrasiva está dispuesta y diseñada para aplicar una fuerza de
reacción a dicha cuchilla para impedir o reducir la flexión de la
cuchilla en la zona de afilado y eliminar cualesquiera rebabas
producidas por la segunda muela abrasiva del filo.
2. Unidad de corte según la reivindicación 1,
caracterizada porque dichas primera y segunda muelas
abrasivas están previstas con un movimiento para desplazarse hacia
la cuchilla y separarse de la misma según una dirección
esencialmente paralela a sus ejes de rotación.
3. Unidad de corte según la reivindicación 2,
caracterizada porque el movimiento para desplazar dichas
primera y segunda muelas abrasivas hacia la cuchilla está controlado
de manera que la primera muela abrasiva entra en contacto con el
primer lado de la cuchilla antes de que la segunda muela abrasiva
entre en contacto con el segundo lado de la cuchilla, y se separa
del contacto con dicho primer lado de la cuchilla una vez que la
segunda muela abrasiva se haya separado del contacto con el segundo
lado de la cuchilla.
4. Unidad de corte según la reivindicación 3,
caracterizada porque el movimiento para desplazar las muelas
abrasivas hacia la cuchilla y separarlas de la misma está controlado
de manera que la primera muela abrasiva se separa del contacto con
el primer lado de la cuchilla una vez que dicha cuchilla haya
realizado por lo menos una revolución alrededor de su eje
posteriormente a la separación de la segunda muela abrasiva del
segundo lado.
5. Unidad de afilado según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dichas primera y
segunda muelas abrasivas son motorizadas.
6. Unidad de corte según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las
inclinaciones de dichas primera y segunda muelas abrasivas son
iguales y opuestas con respecto al plano de colocación del filo de
la cuchilla, siendo dicho plano de colocación esencialmente
ortogonal al eje de rotación de la
cuchilla.
cuchilla.
7. Unidad de corte según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque dicha primera
muela abrasiva presenta un grano extremadamente fino, comprendido
entre 7 y 46 según las normas ISO, y preferentemente de
aproximadamente 7.
8. Unidad de afilado según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque dicha segunda
muela abrasiva presenta un grano fino, comprendido entre 45 y 91
según las normas ISO y preferentemente entre 70 y 80.
9. Máquina cortadora para cortar rollos de
material en banda enrollado, que comprende:
- \bullet
- por lo menos una cuchilla en forma de disco (19) que gira alrededor de un eje de rotación (B-B) y que presenta un bisel de corte (205), con un filo continuo (203), determinado por un primer lado (207) y por un segundo lado (209), presentando el primer lado una extensión radial mayor que el segundo lado, y presentando por lo menos dicho primer lado un tratamiento de endurecimiento superficial;
- \bullet
- por lo menos una unidad de afilado (80) para dicha cuchilla, por lo menos con una primera muela abrasiva (81) que actúa en dicho primer lado (207) y una segunda muela abrasiva (83) que actúa en el segundo lado (209);
caracterizada porque: dicha
unidad de afilado se realiza según una o varias de las
reivindicaciones 1 a
8.
10. Máquina cortadora según la reivindicación
9, caracterizada porque la inclinación de la primera muela
abrasiva (81) con respecto al primer lado (207) del bisel y el
espesor (T) de dicho tratamiento de endurecimiento permite que el
filo (203) de la cuchilla permanezca dentro del espesor que se ha
sometido al tratamiento de endurecimiento.
11. Máquina cortadora según la reivindicación 9
ó 10, caracterizada porque dichas primera y segunda muelas
abrasivas están equipadas con un movimiento para desplazarlas hacia
la cuchilla y separarlas de la misma según una dirección
esencialmente paralela a su respectivo eje de rotación, recuperando
también dicho movimiento el desgaste de la cuchilla producido por
los sucesivos afilados.
12. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque las
inclinaciones de dichas primera y segunda muelas abrasivas son
iguales y opuestas con respecto al plano de colocación (PG) del
filo (203) de la cuchilla (19), siendo dicho plano esencialmente
ortogonal al eje de rotación (B-B) de la cuchilla,
y porque las inclinaciones de dichos dos lados (207, 209) del bisel
(205) de la cuchilla son distintas con respecto al plano de
colocación (PG) del filo de la cuchilla, presentando dicho primer
lado (207), con respecto a dicho plano de colocación, una
inclinación menor que el segundo lado (209).
13. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque dicho primer
lado (207) es sustancialmente paralelo al plano de colocación (PG)
del filo de la cuchilla.
14. Máquina cortadora según la reivindicación
12, caracterizada porque la diferencia en inclinación entre
dicho primer lado y dicho segundo lado es por lo menos de 1º y
preferentemente está comprendida entre aproximadamente 1,5º y
aproximadamente 2,5º.
15. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque el espesor de
dicho tratamiento de endurecimiento de dicho primer lado es igual o
superior a 30 micrómetros y preferentemente igual o superior a 80
micrómetros y aún más preferentemente igual o superior a 90
micrómetros, y aún más preferentemente igual o superior a 100
micrómetros.
16. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizada porque por lo menos
dicho primer lado de la cuchilla presenta una dureza superficial
mayor de 70 HRC y preferentemente igual o superior a aproximadamente
72 HRC.
17. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizada porque dicha cuchilla
es de acero de aleación.
18. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 17, caracterizada porque por lo menos
dicho primer lado presenta un tratamiento superficial obtenido
mediante la penetración de moléculas o átomos dentro de la
estructura del material de base que forma la cuchilla.
19. Máquina cortadora según la reivindicación
18, en la que dicho tratamiento superficial es un tratamiento de
nitruración controlado.
20. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 17, caracterizada porque por lo menos
dicho primer lado presenta un tratamiento superficial que consiste
en un depósito de material que es más duro que el material de base
que forma la cuchilla.
21. Máquina cortadora según por lo menos la
reivindicación 17, caracterizada porque dicha cuchilla es de
acero al cromo que contiene molibdeno.
22. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 21, caracterizada porque la inclinación
de dicho primer lado es igual o inferior a 9º y preferentemente
igual a aproximadamente 8º con respecto a dicho plano de colocación
(PG).
23. Máquina cortadora según una de las
reivindicaciones 9 a 22, caracterizada porque dicha cuchilla
(19) presenta un cuerpo delimitado por dos planos (201A, 201B)
esencialmente paralelos entre sí y esencialmente ortogonales al eje
de rotación (B-B) de la cuchilla.
24. Procedimiento para el afilado de una
cuchilla en forma de disco (19), para cortar rollos de material en
banda, que gira alrededor de un eje de rotación
(B-B), presentando dicha cuchilla un bisel de corte
(205), con un filo continuo (203), determinado por un primer lado
(207) y por un segundo lado (209), presentando el primer lado una
extensión mayor en una dirección radial que el segundo lado, y
presentando por lo menos dicho primer lado un tratamiento de
endurecimiento superficial; en el que una primera muela abrasiva
(82) actúa en dicho primer lado y una segunda muela abrasiva (83)
actúa en dicho segundo lado,
caracterizado porque:
- -
- dicha primera muela abrasiva (81) presenta un grano más fino que dicha segunda muela abrasiva (83);
- -
- dicha primera muela abrasiva (81) está dispuesta contra el primer lado (207) de la cuchilla con una inclinación ligeramente mayor que la inclinación del primer lado, con respecto a una plano de colocación (PG) del filo de la cuchilla;
- -
- dicha segunda muela abrasiva (83) está dispuesta contra el segundo lado de la cuchilla con una inclinación que corresponde esencialmente a la inclinación de dicho segundo lado con respecto a dicho plano de colocación;
- -
- en el que dicha segunda muela abrasiva afila el bisel de corte, mientras que dicha primera muela abrasiva aplica una fuerza de reacción en dicha cuchilla para impedir o reducir la flexión de la cuchilla en la zona de afilado y elimina cualesquiera rebabas producidas por la segunda muela abrasiva del filo.
25. Procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado porque se utiliza en el mismo una cuchilla cuyo
tratamiento de endurecimiento superficial presenta un espesor de
por lo menos 30 micrómetros y preferentemente igual o superior a 80
micrómetros y aún más preferentemente igual o superior a 90
micrómetros y aún más preferentemente igual o superior a 100
micrómetros.
26. Procedimiento según la reivindicación 24 ó
25, caracterizado porque la inclinación de la primera muela
abrasiva (81) con respecto al primer lado (207) del bisel y el
espesor de dicho tratamiento de endurecimiento son tales que el
filo (203) de la cuchilla (19) permanece dentro del espesor afectado
por el tratamiento de endurecimiento.
27. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 24 a 26, caracterizado porque dichas primera
y segunda muelas abrasivas son motorizadas.
28. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 24 a 27, caracterizado porque dichas primera
y segunda muelas abrasivas se desplazan contra dicha cuchilla con
un movimiento esencialmente paralelo al eje de rotación respectivo,
recuperando también dicho movimiento el desgaste de la cuchilla
producido por los sucesivos afilados.
29. Procedimiento según la reivindicación 28,
caracterizado porque dicha primera muela abrasiva entra en
contacto con el primer lado de la cuchilla antes de que la segunda
muela abrasiva entre en contacto con el segundo lado (209) de la
cuchilla; y porque la primera muela abrasiva se separa del contacto
con dicho primer lado de la cuchilla una vez que la segunda muela
abrasiva se ha separado del contacto con el segundo lado de la
cuchilla.
30. Procedimiento según la reivindicación 29,
caracterizado porque el movimiento para desplazar las muelas
abrasivas hacia la cuchilla y separarlas de la misma está controlado
de manera que la primera muela abrasiva se separa del contacto con
el primer lado de la cuchilla una vez dicha cuchilla ha realizado
por lo menos una revolución alrededor de su eje posteriormente a la
separación de la segunda muela abrasiva del segundo lado.
31. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 24 a 30, caracterizado porque las
inclinaciones de dichas primera y segunda muelas abrasivas (83) son
iguales y opuestas con respecto a un plano de colocación del filo
(203) de la cuchilla (19), esencialmente ortogonal al eje de
rotación (B-B) de la cuchilla, y porque las
inclinaciones de dichos dos lados (207, 209) del bisel (205) de la
cuchilla con respecto al plano de colocación (PG) del filo de la
cuchilla son distintas, siendo el primer lado menos inclinado con
respecto a dicho plano de colocación que el segundo lado, y porque
dichas muelas abrasivas producen un filo simétrico con respecto al
plano de colocación de dicho filo.
32. Procedimiento según la reivindicación 31,
caracterizado porque la diferencia en inclinación entre dicho
primer lado y dicho segundo lado es de por lo menos 1º y
preferentemente está comprendido entre 1,5º y aproximadamente
2,5º.
33. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 24 a 32, caracterizado porque utiliza una
primera muela abrasiva con un grano extremadamente fino,
comprendido entre 7 y 46 según las normas ISO, y preferentemente
aproximadamente de 7.
34. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 24 a 33, caracterizado porque utiliza una
segunda muela abrasiva con un grano fino, comprendido entre 45 y 91
según las normas ISO y preferentemente comprendido entre 70 y
80.
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