ES2322478T3 - Sistema de control para una cuchilla de corte, concretamente para maquinas de corte de bobinas de material en banda. - Google Patents
Sistema de control para una cuchilla de corte, concretamente para maquinas de corte de bobinas de material en banda. Download PDFInfo
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Abstract
Máquina cortadora de bobinas de material en banda que presenta un dispositivo de control para una cuchilla de corte (1), que consta de: - unos medios de medición (15) capaces de medir valores de la deformación (*ril) en por lo menos una parte de dicha cuchilla de corte (1), Caracterizado porque consta adicionalmente de - unos medios de comparación (17, 26) para comparar el valor de la deformación ( ril) medido por dichos medios de medición (15) con por lo menos un valor de deformación umbral (* max, * min) establecido por un operario, - unos medios de actuación (20) para enviar, según las señales que provienen desde dichos medios de comparación (17, 26), señales de control (C1, C2) a la motorización (21) de la máquina, para ordenar detener o reiniciar el movimiento de la cuchilla hacia la bobina, deteniendo o reiniciando de esta manera el ciclo de trabajo.
Description
Sistema de control para una cuchilla de corte,
concretamente para máquinas de corte de bobinas de material en
banda.
La presente invención se refiere a un sistema
para el control de una cuchilla de corte, concretamente para
máquinas de corte de bobinas de material en banda.
En la producción de rollos de material en banda,
tales como papel, papel higiénico, tejido no tejido, materiales
plásticos, etc., inicialmente se producen bobinas o cilindros y
posteriormente se tienen que cortar en rollos de la longitud
deseada. Con este propósito, se utilizan máquinas cortadoras
especiales, que tienen uno o más discos de corte o sierras
giratorias de cinta que son cíclicamente descendidas sobre las
bobinas a cortar.
La cuchilla de corte se mueve hacia las bobinas
a cortar, que son transportadas en un transportador accionado por
una cadena que se extiende alrededor de unas ruedas locas.
Un problema que reduce las tasas de producción
en las máquinas cortadoras de sierra de cinta o de disco, incluso
de manera drástica, es el sobrecalentamiento y la consiguiente
deformación de la cuchilla de corte.
Puesto que la cuchilla de corte, para llevar a
cabo el corte de la bobina, debe tener una alta velocidad de
rotación durante el corte, se genera una elevada fricción entre la
superficie de la cuchilla y la de la bobina a cortar, lo que causa
un excesivo sobrecalentamiento de la cuchilla. Una vez que se ha
alcanzado una temperatura umbral, que varía según el material y la
forma del disco de corte, tienen lugar un aflojamiento y una
dilatación térmica del disco que llevan a la deformación del mismo.
Esta deformación es debida a las tensiones residuales inducidas en
el disco de corte durante su fabricación para hacer que su
superficie adquiera la planaridad deseada.
Por consiguiente, una vez que se ha alcanzado
una deformación umbral de la cuchilla, se debe interrumpir el corte
de la bobina para permitir el enfriamiento de la misma, de lo
contrario la cuchilla excesivamente caliente podría deformarse más,
resultando dañada o incluso pudiéndose romper.
Los tiempos de paro en máquina para permitir que
la cuchilla se enfríe se calculan, de manera totalmente empírica,
en base a la habilidad profesional del operario. Por consiguiente,
para evitar daños a la cuchilla, existe una tendencia a parar la
máquina dentro de límites de seguridad amplios, con el resultado de
un drástico descenso de la producción.
Las máquinas cortadoras según la técnica
anterior se pueden programar, por ejemplo, para realizar un
determinado número de cortes consecutivos y después parar por un
tiempo predeterminado para permitir que la cuchilla se enfríe. Como
se ha indicado anteriormente, el número de cortes consecutivos y el
tiempo de paro son determinados empíricamente por el operario,
según el tipo de producto a cortar.
Además, incluso cuando se opera con el mismo
producto, se pueden cortar bobinas de distintas densidades debido a
irregularidades en el gramaje del papel. Por consiguiente no resulta
fácil prever el momento del sobrecalentamiento excesivo de la
cuchilla, que depende de la densidad del material en banda del que
está hecha la bobina.
Para superar estos inconvenientes, por lo menos
en parte, el solicitante, como se describe en la patente italiana
nº 1.318.030, ha dispuesto el control continuo de la temperatura de
la cuchilla de corte mediante sensores de tempera-
tura.
tura.
Sin embargo, la temperatura no es un parámetro
fácil de medir con sensores, ya que el disco de acero de la
cuchilla suele estar sucio de lubricante, suele haber
revestimientos, por ejemplo de Teflón, en su superficie y la
superficie móvil brillante de la cuchilla no refleja con precisión
las señales emitidas por algunos tipos de sensores de temperatura.
Además, la temperatura umbral más allá de la cual no se garantiza el
correcto funcionamiento de la cuchilla varía según el tipo de
material utilizado para hacer las cuchillas y la calidad de dichas
cuchillas y, por tanto, resulta difícil de calcular con
precisión.
El documento US 4.567.798 describe un
dispositivo para maximizar la rigidez de la hoja de sierra, durante
el corte, que consta de una sonda de desplazamiento para medir la
deflexión de la cuchilla, un electroimán para desviar la cuchilla
y, dos serpentines de calentamiento para calentar la cuchilla.
El documento US 4.584.917, en el que se basa el
preámbulo de la reivindicación 1, describe una cuchilla giratoria
de disco para el corte de bobinas, provista de un sistema automático
de compensación del diámetro.
El objetivo de la invención es eliminar los
inconvenientes de la técnica anterior proporcionando un dispositivo
de control para la cuchilla de corte de una máquina cortadora de
bobinas de material en banda que resulte fiable, práctico,
económico y simple de fabricar.
Este objetivo se alcanza según la invención con
las características listadas en la reivindicación 1 independiente
adjunta.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para el control de la cuchilla de
corte de una máquina cortadora de bobinas de material en banda que
haga posible detectar el estado de la cuchilla de corte de manera
continua, para parar la máquina cuando las condiciones de la
cuchilla de corte sean inoperantes.
Este objetivo se alcanza según la invención con
las características listadas en la reivindicación 11 independiente
adjunta.
Las formas de realización ventajosas de la
invención se pondrán de manifiesto a partir de las reivindicaciones
dependientes.
El sistema de control de cuchillas para una
máquina cortadora, según la invención, dispone una medición continua
de la deformación de la cuchilla de corte mediante unos medios de
medición de la deformación.
Se establecen un valor de deformación umbral
máximo - por encima del cual la cuchilla podría sufrir daño - y un
valor de deformación umbral mínimo - en el que se indica un
funcionamiento del disco sin ningún riesgo de daño.
Durante el ciclo de trabajo, la deformación de
la cuchilla medida mediante los medios de medición de la
deformación se compara con el valor de deformación umbral máximo.
Cuando la deformación medida excede el valor de deformación umbral
máximo, se envía una señal de control que ordena la detención del
movimiento de la cuchilla hacia la bobina, parando de esta manera
el ciclo de trabajo de la máquina y dejando activa la motorización
que transmite el movimiento giratorio a la cuchilla. De este modo,
se permite que la cuchilla se refrigere cuando permanece inactiva
durante el período de parada de la máquina y que a continuación
vuelva a las condiciones iniciales en las que su deformación se
mantiene en un valor inferior al valor de deformación umbral.
Durante este período de descanso, la deformación
de la cuchilla durante la rotación medida mediante los medios de
medición de la deformación se compara con el valor de deformación
umbral mínimo establecido. Cuando la deformación medida cae por
debajo del valor de deformación umbral mínimo, se envía una señal de
control que ordena reiniciar la motorización general de la máquina
y de esta manera el ciclo de trabajo comienza nueva-
mente.
mente.
Este sistema de control de la deformación se
puede combinar con un sistema de refrigeración que consiste en
inyectar aire ventilado y/o comprimido y/o refrigerado y/o lubricado
sobre la cuchilla de corte para reducir los tiempos de
refrigeración de la misma y para llevar la cuchilla de nuevo a los
valores de deformación iniciales y por consiguiente para reducir
los tiempos de paro de la máquina.
Las ventajas del sistema según la invención
resultan evidentes. De hecho, con este sistema de control de la
deformación de la cuchilla, se pueden minimizar los tiempos de paro
en máquina necesarios para refrigerar la cuchilla. Los tiempos de
paro en máquina se calculan automáticamente mediante el sistema
según la invención, sin necesidad de confiar en la habilidad del
operario.
Las características adicionales de la invención
quedarán más claras mediante la descripción detallada que sigue, en
referencia a una forma de realización de la misma a simple modo de
ejemplo y por consiguiente no limitativa, ilustrada en los dibujos
adjuntos, en los que:
- La Figura 1 es una vista lateral parcialmente
en sección, que muestra el dispositivo de control de cuchillas
según la invención, montado sobre una cuchilla de disco de una
máquina cortadora;
- La Figura 2 es una vista tomada desde la
dirección de la flecha B en la Figura 1;
- La Figura 3 es un diagrama de bloques que
ilustra gráficamente el funcionamiento del sistema de control de
cuchillas según la invención.
Con la ayuda de los dibujos una forma de
realización del sistema de control de cuchillas según la invención,
aplicada a la cuchilla de corte de una máquina cortadora de bobinas
de material en banda es descrita.
En la presente memoria se hará referencia
específica a una cuchilla de disco, entendiéndose que el sistema de
control de cuchillas también se puede aplicar a una sierra de cinta
para máquinas cortadoras de bobinas de material en banda.
En referencia a las Figuras 1 y 2, se muestra
una cuchilla de corte 1 en forma de disco. La cuchilla 1 va montada
sobre un soporte 2 (Figura 2) conformado por dos medias carcasas en
forma de disco dispuestas en el mismo eje X que la cuchilla 1. El
soporte 2 va montado, de manera que puede girar, sobre un brazo
porta cuchilla 3 para permitir que la cuchilla 1 pueda girar sobre
su propio eje X.
El brazo porta cuchilla 3 hace un movimiento
básicamente elíptico o circular, según el tipo de máquina, para
acercar o alejar la cuchilla 1 del área de corte dentro del cual son
alimentadas las bobinas, para poder cortar las bobinas en rollos de
la longitud deseada.
Sobre el brazo porta cuchilla 3 va montado un
conjunto de muelas abrasivas 4 para afilar la cuchilla 1. El
conjunto de muelas abrasivas 4 tiene unas muelas abrasivas
afiladoras 5 básicamente en forma de disco, dispuestas ligeramente
inclinadas para tocar el filo cortante de la cuchilla 1.
Las muelas abrasivas 5 van apoyadas sobre un
soporte móvil 6, básicamente con sección en forma de L (Figura 1).
Montadas sobre el brazo porta cuchilla 3 van una guía 7 en forma de
biela dispuesta radialmente con respecto al disco 1 y un tornillo
roscado 8 dispuesto en paralelo con respecto a la guía 7. La guía 7
y el tornillo 8 encajan respectivamente en un agujero 9 y en un
agujero roscado 10 formados en el soporte móvil 6.
De este modo, haciendo girar el tornillo 8, el
soporte móvil 6 puede deslizarse a lo largo de la guía 7. La guía 7
tiene unos topes 11 y 12 dispuestos en sus extremos para evitar que
se salga el soporte móvil 6.
Los medios de medición (no mostrados), conocidos
per se, se disponen para medir el desgaste en la cuchilla 1,
es decir, la disminución del radio de la cuchilla 1. En base a dicho
valor medido del radio de la cuchilla 1, se envía una señal de
control al tornillo 8, que gira para mover el soporte móvil 6, de
manera que las muelas abrasivas 5 estén siempre sobre el filo
cortante de la cuchilla 1. De esta manera el movimiento del
conjunto de muelas abrasivas 4 sigue la disminución del radio de la
cuchilla 1.
En la Figura 1 se ha mostrado, a modo de
ejemplo, una situación en la que el disco 1 tiene un radio máximo,
el soporte móvil 6 está en el punto superior del final de carrera y
las muelas abrasivas 5 están sobre el filo cortante de la cuchilla
1.
Además, en la Figura 1 se muestra una situación
en la que la cuchilla de corte 1 está desgastada hasta el punto de
tener una cuchilla de corte 1' (mostrada con una línea fina) con un
diámetro de aproximadamente la mitad del diámetro de la cuchilla 1.
En esta situación el soporte móvil 6 del conjunto de muelas
abrasivas 4 (mostrado con una línea fina) está en el punto inferior
del final de carrera y las muelas abrasivas 5 están todavía sobre
el filo cortante de la cuchilla 1'.
Según la invención, un dispositivo de medición
de la deformación 15 va montado sobre el soporte móvil 6, en una
posición ligeramente por debajo de las muelas abrasivas 5. De este
modo el dispositivo de medición de la deformación 15 se sitúa en un
área periférica de la cuchilla de corte 1, ligeramente en el
interior del filo cortante que está situado en la dirección de las
muelas abrasivas 5.
El dispositivo de medición de la deformación 15,
estando montado sobre un soporte móvil 6, siempre detecta la
deformación en la misma área periférica de la cuchilla 1. De hecho,
como se ha descrito anteriormente, el soporte móvil 6 sigue la
disminución del diámetro de la cuchilla 1 debido al desgaste de la
misma.
El dispositivo de medición de la deformación 15
puede, por ejemplo, ser un dispositivo capaz de medir una
deformación de la planaridad de la superficie de la cuchilla, es
decir, la deformación lateral (torsión) de la cuchilla 1. Con este
propósito, el dispositivo de medición de la deformación 15 puede
ser, por ejemplo, un sensor de distancia, capaz de medir la
distancia entre éste y la superficie lateral de la cuchilla 1 para
tener una indicación de los cambios en la planaridad de la
cuchilla.
El sensor de distancia debe tener
preferentemente una resolución del orden de micrones y ser capaz de
llevar a cabo muestreos de lecturas del orden de milisegundos. Con
este propósito se puede utilizar una sonda láser provista de un
transmisor/emisor láser acoplado a un receptor/detector óptico.
Además se puede combinar el dispositivo de
control de la deformación de la cuchilla 1 con un dispositivo de
refrigeración de la cuchilla (no mostrado en las figuras). Este
dispositivo de refrigeración de la cuchilla proporciona un sistema
de ventilación, que inyecta chorros de aire ventilado y/o comprimido
y/o refrigerado y/o lubricado sobre la cuchilla para disminuir su
temperatura.
Como se muestra en la Figura 3, el dispositivo
de medición de la deformación 15 mide la deformación
\lambda_{ril} de la cuchilla de corte 1. El dispositivo de
medición de la deformación 15 consta de una salida analógica 16,
que emite un valor de voltaje eléctrico V_{OUT} (generalmente
comprendido entre 0 V y 10 V) que indica la deformación
\lambda_{ril} medida. El valor de la deformación puede obtenerse
en cada lectura o puede obtenerse calculando un valor promedio de
un muestreo de lecturas (media cuadrática, desviación máxima, media
aritmética de las desviaciones, y similares).
El valor de voltaje V_{OUT} es enviado a un
primer comparador 17, que lo compara con un valor de voltaje umbral
V_{max} indicativo de un valor de deformación umbral máximo
\lambda_{max}, por encima del cual la cuchilla 1 podría sufrir
daños durante el proceso de corte.
Si V_{OUT} es mayor que V_{max}, el
comparador 17 emite una señal S1 que es enviada a un actuador 20 de
la motorización general 21 de la máquina. Cuando la señal S1 es
recibida, el actuador 20 emite una señal de control C1, que detiene
la motorización 21, y de esta manera el ciclo de la máquina.
Nuevamente la señal de voltaje V_{OUT},
indicativa de la deformación medida \lambda_{ril}, es enviada a
un segundo comparador 26, en el que se compara con un valor de
voltaje umbral mínimo V_{min}, indicativo de un valor de
deformación umbral mínimo \lambda_{min}, en el que la máquina
cortadora puede funcionar de manera segura sin el riesgo de causar
daños a la cuchilla 1.
Si el valor V_{OUT} es menor que el valor de
umbral mínimo V_{min}, el comparador 26 emite una señal S2 que es
enviada al actuador 20. Cuando se recibe la señal S2, el actuador 20
emite una señal de control C2 que reinicia la motorización 21 de la
máquina.
Más adelante en la presente memoria se describe
el funcionamiento del sistema de control de la cuchilla de corte de
una máquina cortadora según la invención.
Antes de poner en marcha la máquina, el
operario, según el tipo de cuchilla de corte, el material en banda
de las bobinas y el diámetro de las bobinas, establece los valores
de deformación umbral \lambda_{max} y \lambda_{min}. A
continuación se pone en marcha la máquina y comienza el ciclo de
trabajo.
Después de una serie de cortes consecutivos,
aumentan la temperatura y la deformación de la cuchilla 1. Como
resultado, el valor de la deformación \lambda_{ril} medido por
el dispositivo de medición de la deformación 15 puede exceder el
valor de deformación umbral máximo \lambda_{max} establecido. En
este caso, el actuador 20 envía a la motorización 21 la señal de
control C1 que detiene la motorización general de la máquina.
Durante el período de descanso de la máquina, la
cuchilla giratoria 1 se enfría, también gracias a la intervención
del dispositivo de refrigeración. Como resultado, la deformación de
la cuchilla 1 también disminuye con el descenso de la temperatura.
De esta manera la deformación \lambda_{ril} medida por el
dispositivo de medición de la deformación 15, se vuelve menor que
el valor de deformación umbral mínimo \lambda_{min} establecido.
Por consiguiente, el actuador 20 envía a la motorización 21 la
señal de control C2 que reinicia la motorización 21 y de esta
manera reinicia un nuevo ciclo de trabajo.
Se pueden realizar numerosos cambios o
modificaciones de detalle a la presente forma de realización de la
invención dentro de las posibilidades de la persona experta en la
materia sin por ello alejarse del alcance de la invención según se
establece en las reivindicaciones adjuntas.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet IT 1318030
- \bullet US 4584917 A
\bullet US 4567798 A
Claims (13)
1. Máquina cortadora de bobinas de material en
banda que presenta un dispositivo de control para una cuchilla de
corte (1), que consta de:
- -
- unos medios de medición (15) capaces de medir valores de la deformación (\lambda_{ril}) en por lo menos una parte de dicha cuchilla de corte (1),
Caracterizado porque consta
adicionalmente de
- -
- unos medios de comparación (17, 26) para comparar el valor de la deformación (\lambda_{ril}) medido por dichos medios de medición (15) con por lo menos un valor de deformación umbral (\lambda_{max}, \lambda_{min}) establecido por un operario,
- -
- unos medios de actuación (20) para enviar, según las señales que provienen desde dichos medios de comparación (17, 26), señales de control (C1, C2) a la motorización (21) de la máquina, para ordenar detener o reiniciar el movimiento de la cuchilla hacia la bobina, deteniendo o reiniciando de esta manera el ciclo de trabajo.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de medición de la
deformación (15) constan de unos medios capaces de detectar una
deformación lateral de la cuchilla (1).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dichos medios de medición de la
deformación (15) constan de por lo menos un sensor de distancia
capaz de medir la distancia entre éste y una parte de la cuchilla
(1).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos medios de medición de la
deformación (15) constan de por lo menos una sonda láser.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
de medición (15) van montados sobre un conjunto de muelas abrasivas
(4) dispuesto para afilar la cuchilla de corte (1).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios de medición (15) van
montados sobre un soporte móvil (6) del conjunto de muelas
abrasivas (4) que se mueve según el desgaste de la cuchilla (1),
que causa una disminución del diámetro de la misma.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque dichos medios de medición (15) van
montados sobre dicho soporte móvil (6) en una posición tal que se
mide la deformación en un área periférica de la cuchilla de corte
(1).
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho por
lo menos un valor de deformación umbral establecido por el operario
proporciona un valor de deformación umbral máximo
(\lambda_{max}) por encima del cual la cuchilla de corte (1)
podría ser dañada y un valor de deformación umbral mínimo
(\lambda_{min}) en el que la cuchilla de corte (1) no corre
ningún riesgo de ser dañada.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque dichos medios de comparación constan de
dos comparadores (17, 26):
- -
- un primer comparador (17) para comparar una señal de voltaje (V_{OUT}) indicativa de dicha deformación (\lambda_{ril}) medida por los medios de medición (15), con una señal de voltaje umbral máximo (V_{max}) indicativa de dicho valor de deformación umbral máximo (\lambda_{max}), y
- -
- un segundo comparador (26) para comparar dicha señal de voltaje (V_{OUT}) indicativa de dicha deformación medida (\lambda_{ril}), con una señal de voltaje umbral mínimo (V_{min}), indicativa de dicho valor de deformación umbral mínimo (\lambda_{min}) establecido.
10. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque consta
adicionalmente de un dispositivo de refrigeración para la cuchilla
(1) capaz de inyectar aire ventilado y/o comprimido y/o refrigerado
y/o lubricado sobre la cuchilla (1).
11. Procedimiento para controlar la deformación
de una cuchilla de corte (1), de una máquina cortadora de bobinas
de material en banda, que consta de las siguientes etapas:
- -
- establecer por lo menos un valor de deformación umbral (\lambda_{max}, \lambda_{min}) de dicha cuchilla (1);
- -
- medir la deformación (\lambda_{ril}) en por lo menos una parte de dicha cuchilla de corte (1);
- -
- comparar dicha deformación medida (\lambda_{ril}) con dicho por lo menos un valor de la deformación (\lambda_{max}, \lambda_{min}) preestablecido;
- -
- según el resultado de la comparación, generar por lo menos una señal de control (C1, C2) a ser enviada a la motorización (21) de la máquina para ordenar detener o reiniciar el movimiento de la cuchilla hacia la bobina, deteniendo o reiniciando de esta manera el ciclo de trabajo.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque dicha etapa de establecimiento implica
que se preestablezcan un valor de deformación umbral máximo
(\lambda_{max}) - por encima del cual la cuchilla de corte (1)
podría ser dañada - y un valor de deformación umbral mínimo
(\lambda_{min}) - en el que la cuchilla de corte (1) no corre
ningún riesgo de ser dañada.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque dicha etapa de comparación implica que
dicha deformación medida (\lambda_{ril}) sea comparada con dicho
valor de deformación umbral máximo (\lambda_{max}) o con dicho
valor de deformación umbral mínimo (\lambda_{min}), y
porque:
- -
- si la deformación medida (\lambda_{ril}) es mayor que el valor de deformación umbral máximo (\lambda_{max}), se genera una señal de control (C1) para detener la motorización (21) de la máquina;
- -
- si la deformación medida (\lambda_{ril}) es menor que el valor de deformación umbral mínimo (\lambda_{min}), se genera una señal de control (C2) para iniciar la motorización (21) de la máquina.
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