WO2021123474A1 - Proceso automático de preparación de empalme y sistema para llevarlo a cabo - Google Patents

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Definitions

  • the present invention is related to the paper converting sector, and more specifically, to an automatic process concept of preparing the preferably butt splice of the paper between a new reel and a feed reel which is the one that is being finished. within the corresponding work process.
  • the masking tape must ensure that both strips of paper are attached without risk of breakage and must also ensure that it will withstand the stresses of the subsequent process.
  • the object of the invention is an automatic splice preparation process, preferably end-to-end, but perfectly compatible for other types of splicing, which guarantees the alignment of the paper webs preferably through the use of artificial vision cameras and which also ensures that the The preparation cut will meet the requirements of a minimum gap between 0 and 2mm preferably, but it may be different from that value if desired, the gap being the distance between the extreme edges of the two reels of paper to be spliced.
  • the only data that must be entered with each new coil are the diameter of the coil, the thickness of the paper, the width of the web and the direction of unwinding, in order to start the process that it develops automatically.
  • Another object of this invention is the system to carry out this process that is assisted by positioning equipment, controlled by a series of artificial vision equipment that helps in the positioning of the reels and in the performance of the preparation process.
  • controlled positioning actuators such as a robotic arm mounted on a rail along the machine center axis on which it moves on the "x" axis, to get closer to and away from the new coil and splicing unit.
  • This robotic arm has a head where different means and elements necessary for the development of the splicing process are incorporated.
  • gripping means for the paper web preferably constituted by areas with vacuum sectors, preferably three in number. Two of them, located at the ends, are capable of moving simultaneously towards or away from the central area, so that they can adapt to the width of the coil they need.
  • the vacuum sectors allow the paper to be trapped and adapted to the different coil and surface shapes, without wrinkling or bending the web.
  • each of these three zones is made up of a vacuum sector and a second sector of suction cups.
  • the suction cup sector is actuated with a cylinder for its outward and inward movement; so that these driven sectors can protrude from the other vacuum sectors and can capture the adhesive tape, however, if desired, this process could be carried out without removing these sectors of suction cups and using the same sectors of the adhesive tape to capture the adhesive tape. vacuum than those used to capture the paper, all depending on the type of adhesive tape and the definition of the splicing process.
  • the central zone is provided with two treading rollers, one above and one below, actuated by a cylinder that removes or collects them depending on the need of the process.
  • the machine vision cameras are also located in the head of the robotic arm, one of them mounted next to the central vacuum area, at an angle to a laser used to detect the edge of the new coil.
  • the other two cameras are mounted next to each lateral vacuum zone, and will move with them, so that for different bandwidths the cameras will see the same edges of the paper web without having to vary the focal length. These two cameras are responsible for the alignment of the belt and the verification of the length of the adhesive tape, as well as its correct position on the preparation table.
  • a row of vacuum suction cups is also arranged to capture the rest of the paper that will be discarded and two bolts that will verify the position of the head on the table where the cut is made.
  • the process starts from having a new coil ready for splicing, already loaded and raised in a conventional device that allows it to be rotated in both directions.
  • This new reel will have the beginning of the paper web in any unknown position, towards which the arm of the robotic arm will advance with its head in a vertical position and with the three previously described vacuum zones, facing the new reel.
  • the treading rollers occupy the position of the removed ones, so that they protrude from the surface of the vacuum sectors.
  • the head approaches up to a distance pre-established by the corresponding computer program, where the tread rollers rest on the surface of the new coil, but the vacuum sectors do not, leaving enough space for the field of vision established for the central chamber and for the laser, so that they detect the edge of the new coil.
  • the laser draws a line on the paper web of the new reel and the central camera plus the corresponding software is able to correctly discriminate the data, leaving only the variation of the laser that corresponds to the detection of the edge.
  • the new coil begins to rotate until the center camera detects the laser line break indicating that it has found the edge, then the rotation stops. At this time the pinch rollers are retracted back to their stable take-up position, allowing the reel to rewind causing the edge to move backward or forward (depending on how the reel has been positioned) and out of the area enclosed by the pinch rollers. When this happens, the coil stops again and then the head of the robotic arm approaches, posing the gripper rollers and, in turn, the vacuum zones. When the position is secured, the vacuum of the sectors is activated, guaranteeing that the upper layer of the paper web of the new reel has been captured and can be transported, knowing where the edge is.
  • the head moves it to a cutting table that is also a vacuum table.
  • the head of the robotic arm leaves the paper band of the new coil on the vacuum and cutting table; in such a way that a correct clamping is ensured and that the next step can be carried out, consisting of activating the vacuum of the table and deactivating that of the vacuum sectors of the robotic arm head.
  • the slitting process is the process of preparing the web edge of the new coil.
  • the cut must be such that it allows a butt joint with the required tolerances.
  • the robotic arm retracts to a position that allows you to rotate the head to the vertical position, where the dolly is at the bottom. .
  • the two bolts at the ends of the suction cup line are made to coincide in two housings located on the vacuum and cutting table, to verify that the head has been correctly positioned on the vacuum and cutting table.
  • the vacuum and cutting table itself has a cutting system with blades that cut the band against the nose of the head of the robotic arm.
  • the robotic arm After having removed the rest of the paper, the robotic arm places its head, arranging its widest face parallel to the corresponding adhesive tape that will be prepared in the corresponding support structure for said tape.
  • the adhesive tape in this case will be one-sided, because a butt splice is being made, but if it were an overlapped splice it would be a double-sided tape.
  • the tape must be pre-cut at the moment in which the head of the robotic arm is positioned on top, first to verify its length with the lateral artificial vision cameras, which, using a rule located along the deposited and cut tape , you can match the edge of the tape to the desired measurement.
  • the robotic arm will pull out the sectors of the suction cups of the vacuum zones that are actuated by cylinder and that are destined to catch the tape by the side that has the adhesive tape.
  • the adhesive tape is thus captured, it is carried to a second table that we will identify as the preparation and splicing table, which is also equipped with a vacuum.
  • the preparation and splicing table On this preparation and splicing table, the adhesive tape will be left properly centered and its position will be secured using the vision cameras.
  • the robotic arm moves to capture the paper web of the new reel that has been left with the prepared edge on the first preparation table. vacuum and cut. With the lateral cameras, the position of both corners of the cut edge of the new coil is observed to know its position, and when capturing it, it is possible to align it with the band of the feed coil and align it with the correct position of the edge on the adhesive tape, to that when it is going to be spliced with the supply coil the minimum possible gap is produced, or the one that is required. If the splice is overlapped the edge position does not have to be as precise, but band alignment is still very beneficial.
  • the robotic arm head When the robotic arm head has verified the current position and compares it with that of the feed belt, it captures the edge of the paper web from the new reel, so that it can correct the position if necessary and then move it over the second vacuum and preparation table, where the adhesive tape will be waiting. Using visual references for the cameras, the robotic arm centers the edge and deposits it on the adhesive tape. Subsequently, the head is placed perpendicularly to perform a fixation step on the union of both materials.
  • the second preparation and splicing table moves to the area where the feed reel band that is running out is located, to then carry out the corresponding splicing.
  • the new coil With the splice already made and through conventional means, the new coil will become the power coil and a new coil will be arranged to carry out the entire splicing process again when necessary.
  • the fastening tape can be applied in a similar way to the splicing tape or the device can be found in the head of the robotic arm and applied after the new paper web is placed on the splicing tape.
  • This fixation can be placed in cases where you want to hide the gap of one size such that it can pose a problem in post-splicing processes when the section of adhesive tape seen comes into contact with some element.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of the elements that are part of the splice system object of the present invention, according to a non-limiting example of practical implementation and that are formed by a vacuum and cutting table (1), a preparation and splicing table (2) and a robotic arm (3), the head (5) of the robotic arm (3) being represented on the vacuum and cutting table (1).
  • Figure 2 is the elevation view corresponding to Figure 1.
  • Figure 3 is a view like that of figure 1, but now with the head (5) positioned on the preparation and splicing table 2.
  • Figure 4 is the elevation view corresponding to Figure 1.
  • Figure 5 is a view like that of figure 1, but now with the two coils to be spliced (6 and 7) represented.
  • Figure 6 is the elevation view corresponding to Figure 1.
  • Figure 7 is a view like that of figure 3, but now with the two coils to be spliced (6 and 7) represented.
  • Figure 8 is the elevation view corresponding to Figure 7.
  • Figure 9 is an elevation view showing schematically the arm of the robotic arm (3) according to four working positions; the first with its head (5) in contact with the new coil (6); the second with the head (5) located on the vacuum and cutting table (1), the third with the head (5) located in correspondence with the preparation and splicing table (2) and the fourth with the head (5) in relation to the support structure (23) of the adhesive tape
  • Figure 10 is a perspective view of the robotic arm (3).
  • Figure 11 shows the head (5) of the robotic arm (3) in detail.
  • Figure 12 corresponds to a bottom plan view of the head (5).
  • Figure 13 is a front elevation view of the head (5).
  • Figure 14 corresponds to a top plan view of the head (5).
  • Figure 15 is a top plan view of the vacuum and cutting table (1).
  • Figure 16 is a schematic perspective view that shows the robotic arm (3) approaching the new coil (6) with the vacuum and cutting table (1) and the preparation and splicing table (2) having been removed, so as not to hinder vision. For the same reason, the supply coil (7) has not been represented.
  • Figure 17 is an elevation view like that of figure 10, but with the head (5) already in contact with the paper web (6.1) of the reel (6).
  • Figures 18 and 19 are respective details that show the treading rollers (1) in contact with the new coil (6) and separated from it respectively.
  • Figure 20 is a perspective view showing the head (5) of the robotic arm (3) depositing the paper web (6.1) of the new reel (6) on the vacuum and cutting table (1).
  • Figure 21 is an elevation view corresponding to Figure 20.
  • Figure 22 is a detail in perspective of the head (5) having deposited the paper web (6.1) of the new reel (6) on the vacuum and cutting table (1).
  • Figure 23 shows in perspective the cutting phase of the paper web (6.1) of the new reel (6).
  • Figure 24 is an elevation view of the same phase of the process represented in Figure 23.
  • Figure 25 is a perspective detail showing the head in the phase represented in Figures 23 and 24.
  • Figure 26 is a perspective detail showing the head (5) taking away the excess piece (22) of the paper web from the new reel (6) once the cut has been made.
  • the object of the invention is a process for the preparation and automatic splicing of two reels of paper identified in the attached drawings with the numerical references (6 and 7),
  • the joint that has been represented in the attached drawings is a butt joint, as this is the most complex, but the object of the invention is perfectly compatible for other types of joint.
  • this process guarantees the alignment of the paper bands and also ensures that the preparation cut will meet the requirements of a minimum gap between 0 and 2mm preferably, but can be different from that value if desired, being the gap the distance between the extreme edges of the two paper rolls (6 and 7) to be spliced.
  • the robotic arm (3) is mounted on rails (4) located along the center axis of machine on which it moves in the axis "x", to approach and move away from the new coil (6) and from the area of preparation, cutting and splicing.
  • This robotic arm (3) incorporates a head (5) where different means and elements necessary for the development of the splicing process are incorporated.
  • gripping areas On the front face of the head (5) of the robotic arm (3), there are defined gripping areas identified with the numerical reference (8), see figure 11, preferably arranged in number of three.
  • the two grip zones (8) located at the ends are capable of moving simultaneously towards or away from the central grip zone (8), so that they can adapt to the required coil width.
  • each of these three gripping zones (8) is constituted by a vacuum sector (8.1) and a suction cup sector (8.2).
  • the vacuum sectors (8.1) allow the paper to be trapped and adapted to the different coil and surface shapes, without wrinkling or bending the web.
  • both the vacuum sector (8.1) and the suction cups sector (8.2) are both constituted by suction cups, providing controlled movement only to the suction cups sector (8.2). That is to say, that the vacuum sectors (8.1) instead of having means that allow establishing a vacuum, to be able to catch the paper web, these means are replaced by suction cups that would fulfill the same function or any other conventional means that allows set that function.
  • each vacuum sector (8.1) is constituted by a perforated sponge to be able to carry out the necessary vacuum.
  • These orified sponges are mounted on a support coupled to the fixed structure of the head (5) by means of spring-loaded feet that establish an elastically cushioned mounting of the orified sponges, as shown in figures 11 to 14.
  • these vacuum sectors (8.1) do not have to be configured solely on the basis of orified sponges, and can be replaced by another type of vacuum medium whose function is the same as that of the orified sponges or by other conventional means that allow fulfill that role.
  • the sector of suction cups (8.2) is determined by small suction cups arranged on the lower edge of each vacuum sector (8.1). These suction cups, by means of the corresponding cylinders, can move between paths stable positions.
  • suction cups (8.2) As the sectors of suction cups (8.2) are actuated with cylinders, they can move outwards and inwards; so that these sectors of suction cups (8.2) can protrude from the other vacuum sectors (8.1) and can capture the corresponding adhesive tape (10) to be used in the splice. However, if desired, this process could be carried out without removing these suction cup sectors (8.2) and using the same vacuum sectors (8.1) to capture the adhesive tape (10) as those used to capture the paper, all this, depending on the type of adhesive tape (10) to be used.
  • the central area is provided with two treading rollers (11), one above and one below, actuated by cylinders (12) that remove or collect them depending on the need of the process.
  • the support of each of these tread rollers (11) is guided in its movements by means of respective cylindrical guides.
  • the robotic arm (3) there are also artificial vision cameras, preferably three in number, indicated with the numerical references (14, 15 and 16), of which the cameras (14 and 16) They are located on the sides and the camera (15) in the central area, as can be seen in figure 11.
  • the robotic arm (3) moves to the predetermined points by the corresponding computer program and the lateral artificial vision cameras (14 and 16) and the central camera (15) verify and correct if necessary the position of the robotic arm (3).
  • the central camera (15) is mounted next to the central gripping area (8), at an angle with a laser (17) that is used to detect the edge of the new coil (6).
  • the lateral cameras (14 and 16) are mounted next to each lateral grip zone (8), and will move with them, so that for different band widths the lateral cameras (14 and 16) will see the same paper edge without having to vary the focal length. These two lateral cameras (14 and 16) are in charge of the alignment of the paper web and the verification of the length of the adhesive tape (10).
  • a notch (18) for the preparation cut of the paper web (6.1) of the new reel (6).
  • suction cups (20) with vacuum see figures 12 and 13, to capture the rest of the paper (22) that will be discarded after cutting and two bolts (19) that by penetrating into respective seats of the table (1) not represented, they will verify the position of the head (5) on the table (1) where the cut is made, to verify that the head (5) has been positioned correctly on the table (1), see figures 23, 24 and 25.
  • Each suction cup (20) is mounted on a support shaft with a spring; so that an assembly of the suction cups (20) with an elastic damping is established.
  • the table (1) has a perforated strip (1.1) in its upper part, to create the corresponding vacuum through it and a slot (1.3) for the passage of the cutting blades. that cut the paper web (6.1) against the nose (18) of the head (5) of the robotic arm (3).
  • This figure 15 also shows the existence in the upper part of the table (1) of some vacuum spillways identified with the numerical reference (1.2), to adapt the length of the vacuum that is established through the orified strip (1.1 ) to the different widths of the paper web. In accordance with all this, this table (1) will be identified as a vacuum and cutting table (1).
  • the table (2) that we will call the preparation and splicing table (2) has a preparation bar (2.1), with vacuum, on which the adhesive tape (10) used for splicing is deposited.
  • the vacuum and cutting table (1) and / or the preparation and splicing table (2) can be mounted on conventional structures that allow their movement in a horizontal and / or vertical plane through known means.
  • an assembly has been provided on a double bridge structure (9) that can move in a horizontal plane and with the possibility that the vacuum and cutting table (1) and / or the preparation and splicing table (2 ) can ascend or descend along the vertical columns (13) of the bridge structure to approach or move away from the coils (6 and / or 7).
  • the tables (1 and 2) extend between the columns (13) of the double bridge structure (9) or that each of them protrude in a cantilever from a column (13).
  • the process starts from having a new coil (6) ready for splicing, already loaded and raised in a conventional device that allows it to be rotated in both directions.
  • This new coil (6) will have the beginning of the paper band (6.1) in any unknown position, towards which the arm of the robotic arm (3) will advance with its head (5) in a vertical position and with the three zones of grip (8), facing the new coil (6), as shown in figure 16.
  • the treading rollers (11) occupy the position of withdrawn, so that they protrude from the surface of the vacuum sectors (8.1).
  • the head (5) approaches up to a pre-established distance, where the treading rollers (11) rest on the surface of the new coil (6), but not the vacuum sectors (8.1), as can be seen in figure 17 and in the detail of figure 18, leaving enough space for the field of vision established for the central camera (15) and for the laser (17), so that they detect the edge of the new coil (6 ).
  • the laser (17) draws a line on the paper band (6.1) of the new coil (6) and the central chamber (15), plus the corresponding software is able to correctly discriminate the data, leaving only the variation of the laser (17) that corresponds to the detection of the edge of the paper web (6.1) of the new spool (6).
  • the new coil (6) begins to rotate until the central camera (15) detects the line break of the laser (17) which indicates that it has found the edge of the new coil (6), then the rotation ceases. At this moment, the holding rollers (11) are withdrawn back to their stable pick-up position, as shown in figure 19, allowing the reel (6) to rewind, making the edge move backwards or forwards (depending on how it is used). has positioned the spool (6)) and is outside the area enclosed by the pinch rollers (11). When this happens the coil (6) stops again and then the head of the robotic arm (5) the pressing rollers (11) and in turn the vacuum sectors (8.1) are approaching. When the position is secured, the vacuum of the sectors (8.1) is activated, guaranteeing that the upper layer of the paper web (6.1) of the new coil (6) has been captured and can be transported, knowing where the edge is. .
  • the cutting process is the process of preparing the edge of the new coil (6).
  • the cut must be such that it allows a butt joint with the required tolerances.
  • the vacuum is eliminated from the table (1) and with the vacuum activated from the line of suction cups (20) of the head (5) of the robotic arm (3), the rest is taken (22) of the paper web (6.1) after cutting, as shown in figure 26 so that the head (5) and the robotic arm (3) are removed to a pre-established position, to deposit this remainder (22) of paper as waste.
  • the robotic arm (3) places its head (5) arranging its widest face parallel to the corresponding adhesive tape (10) that will be prepared in the corresponding support structure (23) of said tape adhesive (10).
  • the adhesive tape (10) in this case will be one-sided, because a butt splice is being made, but if it were an overlapped splice it would be a double-sided tape.
  • the adhesive tape (10) must be pre-cut when the head (5) of the robotic arm (3) is positioned on top, first to verify its length with the lateral artificial vision cameras (14 and 16), which With the help of a ruler located along the deposited and cut adhesive tape (10), you can make the dimensions and edges of the tape (10) coincide with the desired measurement. For this work it is not necessary for the central chamber (15) to come into operation, but it could do so if necessary without this altering the essence of the invention in any way.
  • the robotic arm (3) will pull out the sectors of suction cups (8.2) from the gripping areas (8) that are actuated by cylinder and that are intended to catch the tape (10) on the face that has Adhesive tape.
  • the adhesive tape (10) is thus captured, it is taken to the preparation and splicing table (2), which is also provided with a vacuum.
  • the adhesive tape (10) will be left properly centered and its position will be secured by means of the side viewing cameras (14 and 16), optionally using the central camera (15).
  • the robotic arm (3) moves to capture the paper web (6.1 ) of the new coil (6) that has been left with the prepared edge on the vacuum and cutting table (1).
  • the side vision cameras (14 and 16) With the side vision cameras (14 and 16) the position of both corners of the cut edge of the new reel (6) is observed to know its position, and when capturing it to be able to align it with the paper band (7.1) of the reel of feed (7) and align it with the correct position of the edge on the adhesive tape (10), so that when it is to be spliced with the feed spool (7) the minimum possible gap is produced, or whatever is required. If the splice is overlapped the edge position does not have to be as precise, but band alignment is still very beneficial.
  • the head (5) of the robotic arm (3) When the head (5) of the robotic arm (3) has verified the current position and compares it with that of the paper web (7.1) of the feed spool (7), it captures the edge of the paper web (7.1) of the new coil (6), so that you can correct the position if it were necessary and then take it on the preparation and splicing table (2), where the adhesive tape (10) will be waiting. Using visual references for the central viewing camera (15) and / or the side viewing cameras (14 and 16), the robotic arm (3) centers the edge of the paper web (6.1) of the new roll (6) and deposits it on the adhesive tape (10) Subsequently, the head (5) is placed perpendicularly to perform a fixing step on the union of both materials, by means of the plunger (21).
  • the second vacuum and preparation table moves vertically to reach the area of the feed spool (7) that is running out and then make the corresponding splice.
  • the new coil (6) With the splice already made and through conventional means, the new coil (6) will become the feed coil (7) and a new coil will be arranged to carry out the entire splicing process again when necessary.
  • the application of the fixing tape can be carried out or in a similar way to the splicing adhesive tape (10) or the device can be found in the head (5) of the robotic arm (3) and applied after placing the paper band (6.1) of the new spool (6) on the adhesive tape (10).
  • This fixing tape can be placed in cases where you want to achieve a certain gap value in the space between the edges of the paper bands (6.1 and 7.1) of the reels to be spliced (6 and 7), do not contact the masking tape of the masking tape (10) with the rollers of the rest of the line.

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Abstract

Proceso automático de preparación de empalme, entre dos bobinas de un material en formato de banda, tal como papel y sistema para llevarlo a cabo, en el que el sistema de posicionamiento de la banda de papel de la nueva bobina se desplaza de manera automática mediante un brazo robótico (3), cuyo desplazamiento se verifica y corrige a través de unos medios de visión artificial, para localizar y capturar el borde de la banda de manera controlada. El brazo robótico (3) va provisto de un cabezal (5) que incorpora los medios de visión artificial y unas zonas de agarre (8); de manera que el movimiento del conjunto establecido por programa, se verifica y corrige si fuera preciso, a través de las señales generadas por los medios de sistemas de visión artificial que se componen preferentemente, de, al menos, tres cámaras de visión artificial (14, 15 y 16) posicionadas en la zona central y en los extremos de dicho cabezal (5).

Description

DESCRIPCIÓN
PROCESO AUTOMÁTICO DE PREPARACIÓN DE EMPALME Y SISTEMA PARA
LLEVARLO A CABO.
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con el sector del converting de papel, y más específicamente, con un concepto de proceso automático de la preparación del empalme preferiblemente a testa, del papel entre una bobina nueva y una bobina de alimentación que es la que se está terminando dentro del correspondiente proceso de trabajo.
Estado de la técnica
En el sector del converting de papel, llevan años tratando de conseguir una mayor automatización del proceso de empalme, de forma que este resulte más eficiente y seguro al no tener que depender de mano de obra para llevarse a cabo. En las líneas de converting conocidas, en el proceso de empalme hay que tener en cuenta que se deben realizar varias acciones como son: el preparado de la bobina nueva de reemplazo, aplicación de la cinta adhesiva, alineación de la banda de papel de la bobina nueva con la de la bobina de alimentación y el empalme propiamente dicho entre la bobina de alimentación y la nueva bobina.
En el proceso de preparación de bobina hay que coger la bobina nueva, pelarla si fuera necesario, y realizar un corte a la primera capa para aplicarle luego la cinta adhesiva de forma que el empalme sea lo más eficiente posible.
Para la realización de este pelado y/o corte del borde hay varias propuestas, como la recogida en la Patente US5322230, en la que el corte de preparación del borde se hace en la propia bobina, debiendo tener especial cuidado en la calibración de las cuchillas, u otro elemento que realice el corte, ya que las mismas podrían cortar más de una capa. En aplicaciones donde se quiere ser versátil con el tipo de gramaje del papel que se va a empalmar, abarcando desde grandes espesores, hasta otros muy finos, esto puede suponer un gran problema, ya que o bien sólo sirven estas soluciones para un tipo de papel, renunciando a la versatilidad, o se deberá calibrar manualmente la cuchilla para cada caso, traduciéndose en una disminución de la agilidad y de la rapidez del proceso de preparación de empalme. En otras soluciones, como las descritas en las Patentes US5386751 y US4821971 , el corte también se origina en la bobina nueva, pero con la pequeña variación de que se separa la primera capa para realizar el corte en voladizo. En este caso, se debería solventar el problema de corte de más de una capa, pero ello no es así y puede permanecer este problema si los papeles son muy finos y la bobina no está suficientemente compactada, de manera que al querer separar sólo la capa superficial de la bobina nueva y cortarla, en el proceso se vea afectada alguna capa inferior más que resulta igualmente cortada.
Otro problema de esta solución es el corte en voladizo en sí mismo, ya que no se garantiza que el corte vaya a ser paralelo al eje de la bobina, bien porque cuando se tiene el papel en el aire, al accionar el dispositivo de corte, la parte de papel que no está sujeta, no esté suficientemente rígida y resbale, bien porque se coja incorrectamente el papel y el corte no sea el deseado. También sucede a veces que, al carecer de sufridera para las cuchillas, en el caso de escoger cuchillas como el elemento de corte, dado que no se puede asegurar una distancia segura de la primera capa de papel en voladizo, la cuchilla puede llegar a dañar la capa inferior, pudiendo comprometer el papel y originando una parada futura en la línea por desgarro de este cuando se vea sujeto a una tensión suficiente para causarlo.
Otro de los puntos clave del proceso de preparación de empalme es la aplicación de la cinta adhesiva. La cinta adhesiva debe garantizar que ambas bandas de papel queden unidas sin riesgo de rotura y también debe garantizar que va a soportar las tensiones del proceso posterior.
En algunas propuestas, como la recogida en la Patente US5902448, se presenta una solución de aplicación de la cinta adhesiva simultánea al corte. Mientras se realiza el corte transversal, se van aplicando pestañas adhesivas. No obstante, este proceso restringe el tipo de cinta adhesiva que hay que utilizar a una solución muy concreta y hace que sea necesario la aplicación de una segunda tira de cinta adhesiva que se pone encima, cubriendo tanto el borde de la banda nueva como la parte de las pestañas adhesivas en contacto con dicho borde. Además, esta solución complicaría el elemento de aplicación de cinta adhesiva ya que tiene que ser capaz de dejar las pestañas de cinta adhesiva de tal forma que para cada ancho de papel queden centradas, lo que significaría que, o bien sólo se pueden usar unos anchos predefinidos o se tiene que redistribuir la disposición de las pestañas, para adecuarlas al ancho de cada papel, complicando el proceso.
En definitiva, hay soluciones para distintos tipos de preparación de bordes y aplicación de la cinta adhesiva, pero ninguna de las soluciones conocidas aporta una solución conjunta, con un proceso completamente automático desde el inicio hasta el final, con unos medios que permitan controlar el proceso, con la posibilidad de aplicación del proceso de empalme para un amplio abanico de bobinas y con una garantía de que el proceso posterior de empalme y tratamiento quedará con la alineación asegurada sin necesidad de tener que instalar alineadores que corrijan la posición de la banda.
Objeto de la invención
La invención tiene por objeto un proceso de preparación automática de empalme, preferiblemente a testa, pero perfectamente compatible para otros tipos de empalme, que garantiza la alineación de las bandas de papel preferiblemente mediante el uso de cámaras de visión artificial y que asegura también que el corte de preparación cumplirá con los requisitos de un gap mínimo entre 0 y 2mm preferiblemente, pero pudiendo ser distinto a ese valor si así se quiere, siendo el gap la distancia entre los bordes extremos de las dos bobinas de papel a empalmar.
Para llevar a cabo este proceso, los únicos datos que se deberán introducir con cada nueva bobina son el diámetro de la bobina, el espesor del papel, el ancho de la banda y el sentido de des bobinado, para poder poner en marcha dicho proceso que se desarrolla de manera automática.
Es también objeto de esta invención el sistema para llevar a cabo este proceso que se ayuda de un equipamiento de posicionado, controlado por una serie de equipos de visión artificial que ayudan en el posicionamiento de las bobinas y en el desempeño del proceso de preparación.
Forma parte también de este sistema uno o unos actuadores de posicionamiento controlado, tal como un brazo robótico montado en un carril a lo largo del eje de centro de máquina sobre el que se mueve en el eje “x”, para acercarse y alejarse de la bobina nueva y de la unidad de empalme. Este brazo robótico lleva un cabezal donde van incorporados distintos medios y elementos necesarios para el desarrollo del proceso de empalme.
En la cara frontal del cabezal del brazo robótico, se definen unos medios de agarre de la banda de papel, constituidos preferentemente por unas zonas con sectores de vacío, preferentemente en número de tres. Dos de ellas, situadas en los extremos, son capaces de moverse de forma simultánea acercándose o alejándose de la zona central, de forma que pueden adaptarse al ancho de bobina que necesiten. Los sectores de vacío permiten atrapar el papel y adaptarse a las distintas formas de bobina y de superficies, sin llegar a arrugar ni doblar la banda.
Según una realización práctica no limitativa, cada una de estas tres zonas se constituye por un sector de vacío y un segundo sector de ventosas.
El sector de ventosas está accionado con un cilindro para su movimiento hacia fuera y hacia dentro; de forma que estos sectores accionados pueden sobresalir de los otros sectores de vacío y pueden capturar la cinta adhesiva, sin embargo, si se desease, se podría realizar este proceso sin sacar estos sectores de ventosas y utilizando para capturar la cinta adhesiva los mismos sectores de vacío que los que se emplean para capturar el papel, todo ello, dependiendo del tipo de cinta adhesiva y de la definición del proceso de empalme.
De estas tres zonas de vacío, la zona central está provista de dos rodillos de pisado, uno encima y otro debajo, accionados mediante un cilindro que los saca o recoge en función de la necesidad del proceso.
En el cabezal del brazo robótico se sitúan también las cámaras de visión artificial, una de ellas montada junto a la zona de vacío central, en ángulo con un láser que se utiliza para la detección del borde de la bobina nueva. Las otras dos cámaras van montadas junto a cada zona de vacío lateral, y se moverán con ellas, de forma que para distintos anchos de banda las cámaras verán los mismos bordes de la banda de papel sin tener que ir variando la distancia focal. Estas dos cámaras se encargan de la alineación de la banda y de la verificación de la longitud de la cinta adhesiva, así como de su correcta posición en la mesa de preparación.
En el borde inferior del cabezal va dispuesta una sufridera, para el corte de preparación de la banda nueva. También va dispuesta una hilera de ventosas con vacío, para capturar el resto de papel que será desechado y dos bulones que verificarán la posición del cabezal sobre la mesa donde se realiza el corte.
En una configuración preferente de la invención, en el borde superior del cabezal se encuentra también un sector de goma de pisado, que por medio de la aplicación de presión sobre la zona de pegado afianzará la unión entre la banda de papel y la cinta adhesiva para asegurar su adhesión.
Según el objeto de esta invención el proceso parte de tener preparada para el empalme una bobina nueva, ya cargada y elevada en un dispositivo convencional que permite girarla en ambos sentidos. Esta bobina nueva tendrá el inicio de la banda de papel en una posición cualquiera desconocida, hacia la cual avanzará el brazo del brazo robótico con su cabezal en posición vertical y con las tres zonas de vacío anteriormente descritas, de cara a la bobina nueva.
En esta fase del proceso los rodillos de pisado ocupan la posición de sacados, de forma que sobresalgan de la superficie de los sectores de vacío.
El cabezal se acerca hasta una distancia preestablecida por el correspondiente programa informático, en dónde los rodillos de pisado se posan en la superficie de la bobina nueva, pero no así los sectores de vacío, dejando un espacio suficiente para el campo de visión establecido para la cámara central y para el láser, de manera que detecten el borde de la nueva bobina.
El láser dibuja una línea sobre la banda de papel de la nueva bobina y la cámara central más el software correspondiente es capaz de discriminar correctamente los datos, quedándose únicamente con la variación del láser que corresponda con la detección del borde.
La bobina nueva comienza a girar hasta que la cámara central detecta el salto de línea del láser que indica que ha encontrado el borde, entonces cesa el giro. En este momento los rodillos pisadores se retiran hacia atrás hasta su posición estable de recogidos, permitiendo que la bobina rebobine haciendo que el borde retroceda o avance (dependiendo de cómo se haya posicionado la bobina) y quede fuera del área encerrada por los rodillos pisadores. Cuando esto sucede vuelve a parar la bobina y entonces el cabezal del brazo robótico se acerca posando los rodillos pisadores y a su vez las zonas de vacío. Cuando se asegura la posición se activa el vacío de los sectores garantizando que la capa superior de la banda de papel de la nueva bobina ha quedado capturada y pueda ser transportada, conociendo dónde se encuentra el borde.
Cuando la banda de papel de la nueva bobina ha sido capturada por el cabezal del brazo robótico, dicho cabezal la traslada hasta una mesa de corte que también es una mesa de vacío. Llegado a este punto el cabezal del brazo robótico deja la banda de papel de la nueva bobina sobre la mesa de vacío y corte; de tal forma que se asegure una sujeción correcta y que pueda efectuarse el siguiente paso, consistente en activar el vacío de la mesa y desactivar el de los sectores de vacío del cabezal del brazo robótico.
El proceso de corte es el proceso de preparación del borde de la banda de la bobina nueva. El corte debe ser tal que permita un empalme a testa con las tolerancias requeridas. Cuando ha liberado el cabezal del brazo robótico a la banda de papel sobre la mesa de vacío y corte, el brazo robótico se retira hasta una posición que le permite rotar el cabezal hasta la posición vertical, en la que la sufridera queda en la parte inferior.
En esta posición se hace coincidir los dos bulones de los extremos de la línea de ventosas en dos alojamientos situados en la mesa de vacío y corte, para verificar que el cabezal se ha posicionado correctamente en la mesa de vacío y corte. En una configuración preferente de la invención, la propia mesa de vacío y corte posee un sistema de corte con cuchillas que cortan la banda contra la sufridera del cabezal del brazo robótico. Cuando se ha realizado el corte, se elimina el vacío de la mesa y con el vacío activado de la línea de ventosas del cabezal del brazo robótico, se coge el resto sobrante de la banda de papel después del corte; de manera que el cabezal y el brazo robótico se retiran hasta una posición preestablecida, para depositar este resto de papel como deshecho.
Después de haber retirado el resto de papel, el brazo robótico coloca su cabezal disponiendo su cara más amplia paralelamente a la correspondiente cinta adhesiva que estará preparada en la correspondiente estructura de soporte de dicha cinta. La cinta adhesiva en este caso será de una cara, porque se está realizando un empalme a testa, pero si fuera un empalme solapado sería una cinta de doble cara. La cinta deberá estar pre cortada en el momento en el que el cabezal del brazo robótico se posicione encima, primero para verificar su longitud con las cámaras de visión artificial laterales, que, ayudándose de una regla situada a lo largo de la cinta depositada y cortada, pueda hacer coincidir el borde de la cinta con la medida deseada.
En una fase posterior, el brazo robótico sacará hacia afuera los sectores de ventosas de las zonas de vacío que están accionados por cilindro y que están destinados para atrapar la cinta por la cara que tiene la cinta adhesiva. Cuando la cinta adhesiva está así capturada, es llevada a una segunda mesa que identificaremos como mesa de preparación y empalme, la cual también está dotada de vacío. Sobre esta mesa de preparación y empalme se dejará la cinta adhesiva debidamente centrada y se asegurará su posición mediante las cámaras de visión.
Cuando ya se ha asegurado la posición de la cinta adhesiva sobre una mesa de preparación, de esta segunda mesa, el brazo robótico se desplaza para capturar la banda de papel de la nueva bobina que se ha dejado con el borde preparado en la primera mesa de vacío y corte. Con las cámaras laterales se observa la posición de ambas esquinas del borde cortado de la bobina nueva para conocer su posición, y al capturarlo poder alinearlo con la banda de la bobina de alimentación y alinearlo con la posición correcta del borde sobre la cinta adhesiva, para que cuando se vaya a empalmar con la bobina de alimentación se produzca el mínimo gap posible, o el que se requiera. Si el empalme es solapado la posición del borde no tiene porqué ser tan precisa, pero sigue siendo muy beneficioso la alineación de bandas.
Cuando el cabezal del brazo robótico ha verificado la posición actual y la compara con la de la banda de alimentación, captura el borde de la banda de papel de la nueva bobina, de forma que pueda corregir la posición si fuera necesario para luego llevarla sobre la segunda mesa de vacío y preparación, en donde estará esperando la cinta adhesiva. Usando referencias visuales para las cámaras, el brazo robótico centra el borde y lo deposita sobre la cinta adhesiva. Posteriormente el cabezal se coloca perpendicularmente para realizar un pisado de fijación sobre la unión de ambos materiales.
Una vez realizado esto y según una realización práctica no limitativa, la segunda mesa de preparación y empalme se desplaza a la zona donde se encuentra la banda de la bobina de alimentación que se está acabando, para realizar entonces el correspondiente empalme.
Con el empalme ya realizado y a través de medios convencionales la nueva bobina pasará a ser la bobina de alimentación y se dispondrá una nueva bobina para llevar a cabo de nuevo todo el proceso de empalme cuando así sea necesario.
Queda a la opción del proceso, la posibilidad de usar o no una cinta de fijación. La aplicación de la cinta de fijación puede realizarse o de forma similar a la cinta adhesiva de empalme o encontrarse el dispositivo en el cabezal del brazo robótico y aplicarse después de colocar la banda de papel nuevo sobre la cinta de empalme.
Esta fijación se puede colocar en los casos en los que se quiera ocultar el gap de un tamaño tal que pueda suponer un problema en procesos posteriores al empalme al ponerse en contacto el tramo de cinta adhesiva visto con algún elemento.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una vista en perspectiva y esquemática de los elementos que forman parte del sistema de empalme objeto de la presente invención, según un ejemplo no limitativo de realización práctica y que están formados por una mesa de vacío y corte (1), una mesa de preparación y empalme (2) y un brazo robótico (3), estando representado el cabezal (5) del brazo robótico (3) sobre la mesa de vacío y corte (1).
La figura 2 es la vista en alzado correspondiente a la figura 1.
La figura 3 es una vista como la de la figura 1, pero ahora con el cabezal (5) situado sobre la mesa de preparación y empalme 2.
La figura 4 es la vista en alzado correspondiente a la figura 1.
La figura 5 es una vista como la de la figura 1 , pero ahora con las dos bobinas a empalmar (6 y 7) representadas.
La figura 6 es la vista en alzado correspondiente a la figura 1.
La figura 7 es una vista como la de la figura 3, pero ahora con las dos bobinas a empalmar (6 y 7) representadas.
La figura 8 es la vista en alzado correspondiente a la figura 7.
La figura 9 es una vista en alzado que muestra esquemáticamente al brazo del brazo robótico (3) según cuatro posiciones de trabajo; la primera con su cabezal (5) en contacto con la nueva bobina (6); la segunda con el cabezal (5) situado sobre la mesa de vacío y corte (1), la tercera con el cabezal (5) situado en correspondencia con la mesa de preparación y empalme (2) y la cuarta con el cabezal (5) en relación con la estructura de soporte (23) de la cinta adhesiva La figura 10 es una vista en perspectiva del brazo robótico (3).
La figura 11 muestra en detalle el cabezal (5) del brazo robótico (3).
La figura 12 corresponde a una vista en planta inferior del cabezal (5).
La figura 13 es una vista en alzado frontal del cabezal (5).
La figura 14 corresponde a una vista en planta superior del cabezal (5).
La figura 15 es una vista en planta superior de la mesa de vacío y corte (1).
La figura 16 es una vista en perspectiva y esquemática que muestra al brazo robótico (3) acercándose a la nueva bobina (6) habiéndose retirado la mesa de vacío y corte (1) y la mesa de preparación y empalme (2), para no dificultar la visión. Por la misma causa no se ha representado a la bobina de alimentación (7).
La figura 17 es una vista en alzado como la de la figura 10, pero con el cabezal (5) ya en contacto con la banda de papel (6.1) de la bobina (6).
Las figuras 18 y 19 son sendos detalles que muestran a los rodillos de pisado (1) en contacto con la nueva bobina (6) y separados de ella respectivamente.
La figura 20 es una vista en perspectiva que muestra al cabezal (5) del brazo robótico (3) depositando la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) sobre la mesa de vacío y corte (1).
La figura 21 es una vista en alzado correspondiente a la figura 20.
La figura 22 es un detalle en perspectiva del cabezal (5) habiendo depositado a la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) sobre la mesa de vacío y corte (1).
La figura 23 muestra en perspectiva la fase de corte de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6). La figura 24 es una vista en alzado de la misma fase del proceso representada en la figura 23.
La figura 25 es un detalle en perspectiva que muestra al cabezal en la fase representada en las figuras 23 y 24.
La figura 26 es un detalle en perspectiva que muestra al cabezal (5) llevándose el trozo sobrante (22) de la banda de papel de la nueva bobina (6) una vez realizado el corte.
Descripción detallada de la invención
La invención tiene por objeto un proceso de preparación y empalme automático de dos bobinas de papel identificadas en los planos adjuntos con las referencias numéricas (6 y 7),
Para llevara cabo este proceso, se utilizan unos medios y equipos que constituyen un sistema que, según un ejemplo no limitativo de realización práctica se representa en las figuras adjuntas y que se compone de dos mesas (1 y 2) y de un sistema de actuadores de posicionamiento controlado, tal como un brazo robótico (3), provisto de un cabezal (5), con las correspondientes herramientas, tal y como se aprecia en la figura 1; de manera que con este equipo se lleva a cabo de manera automática el empalme de las dos bobinas de papel (6 y 7), siendo la bobina (7) la que denominaremos de alimentación, por ser la que se está utilizando en el correspondiente proceso de trabajo; mientras que la bobina (6) la identificaremos como bobina nueva y es la que está preparada para ser empalmada a la anterior cuando está se esté acabando, ver figuras 5, 6, 7 y 8.
El empalme que se ha representado en los planos adjuntos es un empalme a testa, por ser este el más complejo, pero el objeto de la invención es perfectamente compatible para otros tipos de empalme. Como se verá después este proceso garantiza la alineación de las bandas de papel y asegura también que el corte de preparación cumplirá con los requisitos de un gap mínimo entre 0 y 2mm preferiblemente, pero pudiendo ser distinto a ese valor si así se quiere, siendo el gap la distancia entre los bordes extremos de las dos bobinas de papel (6 y 7) a empalmar.
El brazo robótico (3) va montado sobre unos carriles (4) situados a lo largo del eje de centro de máquina sobre el que se mueve en el eje “x”, para acercarse y alejarse de la bobina nueva (6) y de la zona de preparación, corte y empalme. Este brazo robótico (3) incorpora un cabezal (5) donde van incorporados distintos medios y elementos necesarios para el desarrollo del proceso de empalme.
En la cara frontal del cabezal (5) del brazo robótico (3), se definen unas zonas de agarre identificadas con la referencia numérica (8), ver figura 11 , dispuestas preferentemente en número de tres. Las dos zonas de agarre (8) situadas en los extremos, son capaces de moverse de forma simultánea acercándose o alejándose de la zona de agarre (8) central, de forma que pueden adaptarse al ancho de bobina que necesiten.
Según una realización práctica no limitativa, cada una de estas tres zonas de agarre (8) se constituye por un sector de vacío (8.1) y un sector de ventosas (8.2). Los sectores de vacío (8.1) permiten atrapar el papel y adaptarse a las distintas formas de bobina y de superficies, sin llegar a arrugar ni doblar la banda.
Se ha previsto la posibilidad de que tanto el sector de vacío (8.1) y el sector de ventosas (8.2) estén constituidos ambos por ventosas, dotando de movimiento controlado únicamente al sector de ventosas (8.2). Es decir, que los sectores de vacío (8.1) en lugar de tener unos medios que permiten establecer un vacío, para poder coger a la banda de papel, estos medios se sustituyan por ventosas que cumplirían una misma función o cualquier otro medio convencional que permita establecer esa función.
Según un ejemplo no limitativo de realización práctica, cada sector de vacío (8.1) se constituye por una esponja orificada para poder realizar el necesario vacío. Estas esponjas orificadas van montadas en un soporte acoplado a la estructura fija del cabezal (5) mediante unos pies con resorte que establecen un montaje elásticamente amortiguado de las esponjas orificadas, tal y como se aprecia en las figuras 11 a 14. Como se indicaba en el párrafo anterior, estos sectores de vacío (8.1) no tienen por qué configurarse únicamente en base a esponjas orificadas, pudiendo sustituirse por otro tipo de medio de vacío cuya función sea la misma que la de las esponjas orificadas o por otros medios convencionales que permitan cumplir esa función.
Tal y como se aprecia en la figura 13, el sector de ventosas (8.2) se determina por unas pequeñas ventosas dispuestas en el borde inferior de cada sector de vacío (8.1). Estas ventosas, mediante los correspondientes cilindros pueden desplazarse entre sendas posiciones estables.
Al estar accionados los sectores de ventosas (8.2) con unos cilindros pueden moverse hacia fuera y hacia dentro; de forma que estos sectores de ventosas (8.2) pueden sobresalir de los otros sectores de vacío (8.1) y pueden capturar la correspondiente cinta adhesiva (10) a utilizar en el empalme. Sin embargo, si se desease, se podría realizar este proceso sin sacar estos sectores de ventosas (8.2) y utilizando para capturar la cinta adhesiva (10) los mismos sectores de vacío (8.1) que los que se emplean para capturar el papel, todo ello, dependiendo del tipo de cinta adhesiva (10) a utilizar.
De estas tres zonas de agarre (8), la zona central está provista de dos rodillos de pisado (11), uno encima y otro debajo, accionados mediante cilindros (12) que los sacan o recogen en función de la necesidad del proceso. El soporte de cada uno de estos rodillos de pisado (11) es guiado en sus desplazamientos mediante respectivas guías cilindricas.
En el cabezal (5) del brazo robótico (3) se sitúan también unas cámaras de visión artificial, preferentemente en número de tres, señaladas con las referencias numéricas (14, 15 y 16), de las cuales las cámaras (14 y 16) están situadas en los laterales y la cámara (15) en la zona central, tal y como se aprecia en la figura 11. El brazo robótico (3) se mueve a los puntos predeterminados por el correspondiente programa informático y las cámaras laterales de visión artificial (14 y 16) y la cámara central (15) verifican y corrigen si es necesario la posición del brazo robótico (3).
La cámara central (15) va montada junto a la zona de agarre central (8), en ángulo con un láser (17) que se utiliza para la detección del borde de la bobina nueva (6). Las cámaras laterales (14 y 16) van montadas junto a cada zona de agarre lateral (8), y se moverán con ellas, de forma que para distintos anchos de banda las cámaras laterales (14 y 16) verán el mismo borde de papel sin tener que ir variando la distancia focal. Estas dos cámaras laterales (14 y 16) se encargan de la alineación de la banda de papel y de la verificación de la longitud de la cinta adhesiva (10).
En el borde inferior del cabezal (5) va dispuesta una sufridera (18), para el corte de preparación de la banda de papel (6.1) de la bobina nueva (6). También va dispuesta una hilera de ventosas (20) con vacío, ver figuras 12 y 13, para capturar el resto de papel (22) que será desechado después del corte y dos bulones (19) que mediante su penetración en respectivos alojamientos de la mesa (1) no representados, verificarán la posición del cabezal (5) sobre la mesa (1) donde se realiza el corte, para verificar que el cabezal (5) se ha posicionado correctamente en la mesa (1), ver figuras 23, 24 y 25.
Cada ventosa (20) va montada en un eje de soporte con un resorte; de manera que se establece un montaje de las ventosas (20) con una amortiguación elástica.
En el borde superior del cabezal (5), ver figuras 11 y 13, va dispuesto un sector de goma o pisador (21) que afianzará la unión entre la banda de papel (6.1) y la cinta adhesiva (10) para asegurar su adhesión.
La mesa (1) tal y como se aprecia en la figura 15, presenta en su parte superior una tira orificada (1.1), para realizar a través de ella el correspondiente vacío y una ranura (1.3) para el paso de las cuchillas de corte que cortan la banda de papel (6.1) contra la sufridera (18) del cabezal (5) del brazo robótico (3). En esta figura 15 se aprecia también la existencia en la parte superior de la mesa (1) de unos aliviaderos de vacío identificados con la referencia numérica (1.2), para adecuar la longitud del vacío que se establece a través de la tira orificada (1.1) a los diferentes anchos de la banda de papel. De acuerdo con todo ello esta mesa (1) se identificará como mesa de vacío y corte (1).
La mesa (2) que denominaremos mesa de preparación y empalme (2) tiene una barra de preparación (2.1), con vacío, sobre la que se deposita la cinta adhesiva (10) utilizada para el empalme.
Aunque por sencillez de explicación no se ha representado en las figuras 10 a 26 de los planos adjuntos, la mesa de vacío y corte (1) y/o la mesa de preparación y empalme (2) pueden ir montadas sobre estructuras convencionales que permitan su movimiento en un plano horizontal y/o vertical a través de medios conocidos. Por ejemplo, se ha previsto un montaje en una estructura en doble puente (9) que pueda desplazarse en un plano horizontal y con la posibilidad de que la mesa de vacío y corte (1) y/o la mesa de preparación y empalme (2) puedan ascender o descender a lo largo de las columnas verticales (13) de la estructura puente para acercarse o alejarse de las bobinas (6 y/o 7). Esta posible representación práctica es la representada en las figuras 1 a 9 en donde se aprecia como las mesas 1 y 2 se extienden entre las columnas (13) con posibilidad de desplazarse en altura a lo largo de ellas; de manera que en la fase de corte la mesa (1) pueda estar por encima de la mesa de empalme (2) y en la fase de empalme a la inversa. Además, y en el empalme entre las bobinas (6 y 7) la mesa de empalme (2) puede ascender en busca de la banda de papel (7.1) de la bobina (7).
Según este ejemplo no limitativo de realización práctica, incluso se ha previsto que las mesas (1 y 2) se extiendan entre las columnas (13) de la estructura en doble puente (9) o que sobresalgan en voladizo cada una de ellas de una columna (13).
Según el objeto de esta invención el proceso parte de tener preparada para el empalme una bobina nueva (6), ya cargada y elevada en un dispositivo convencional que permite girarla en ambos sentidos. Esta bobina nueva (6) tendrá el inicio de la banda de papel (6.1) en una posición cualquiera desconocida, hacia la cual avanzará el brazo del brazo robótico (3) con su cabezal (5) en posición vertical y con las tres zonas de agarre (8), de cara a la bobina nueva (6), tal y como se aprecia en la figura 16.
En esta fase del proceso los rodillos de pisado (11) ocupan la posición de sacados, de forma que sobresalgan de la superficie de los sectores de vacío (8.1).
El cabezal (5) se acerca hasta una distancia preestablecida, en dónde los rodillos de pisado (11) se posan en la superficie de la bobina nueva (6), pero no así los sectores de vacío (8.1), tal y como se aprecia en la figura 17 y en el detalle de la figura 18, dejando un espacio suficiente para el campo de visión establecido para la cámara central (15) y para el láser (17), de manera que detecten el borde de la nueva bobina (6).
El láser (17) dibuja una línea sobre la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) y la cámara central (15), más el software correspondiente es capaz de discriminar correctamente los datos, quedándose únicamente con la variación del láser (17) que corresponda con la detección del borde de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6).
La bobina nueva (6) comienza a girar hasta que la cámara central (15) detecta el salto de línea del láser (17) que indica que ha encontrado el borde de la nueva bobina (6), entonces cesa el giro. En este momento los rodillos pisadores (11) se retiran hacia atrás hasta su posición estable de recogidos, tal y como se aprecia en la figura 19, permitiendo que la bobina (6) rebobine haciendo que el borde retroceda o avance (dependiendo de cómo se haya posicionado la bobina (6)) y quede fuera del área encerrada por los rodillos pisadores (11). Cuando esto sucede vuelve a parar la bobina (6) y entonces el cabezal del brazo robótico (5) se acerca posando los rodillos pisadores (11) y a su vez los sectores de vacío (8.1). Cuando se asegura la posición se activa el vacío de los sectores (8.1) garantizando que la capa superior de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6), ha quedado capturada y pueda ser transportada, conociendo dónde se encuentra el borde.
Cuando la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) ha sido capturada por el cabezal (5) del brazo robótico (3), dicho cabezal (5) la traslada hasta la mesa de vacío y corte (1). Llegado a este punto el cabezal (5) del brazo robótico (3) deja la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) sobre la mesa de vacío y corte (1), tal y como se aprecia en las figuras 20 a 22 ; de manera que se asegure una sujeción correcta y que pueda efectuarse el siguiente paso, consistente en activar el vacío de la mesa (1) y desactivar el vacío de los sectores de vacío (8.1) del cabezal (5) del brazo robótico (3).
El proceso de corte es el proceso de preparación del borde de la bobina nueva (6). El corte debe de ser tal que permita un empalme a testa con las tolerancias requeridas. Cuando ha liberado el cabezal (5) del brazo robótico (3) a la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6), sobre la mesa de vacío y corte (1), el brazo robótico (3) se retira hasta una posición que le permite rotar el cabezal (5) hasta la posición vertical, en la que la sufridera (18) queda en la parte inferior.
En esta posición se hace coincidir los dos bulones (19) de los extremos de la línea de ventosas (20) en los dos correspondientes alojamientos situados en la mesa de vacío y corte (1). Estos alojamientos no se han representado para no complicar innecesariamente la representación de las figuras de los planos adjuntos. Con todo ello así dispuesto se verifica que el cabezal (5) se ha posicionado correctamente en la mesa de vacío y corte (1). La propia mesa de vacío y corte (1) a través de su sistema de corte con cuchillas que podría ser cualquier sistema de corte convencional, corta la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) contra la sufridera (18) del cabezal (5) del brazo robótico (3). Las cuchillas de corte asoman y discurren a lo largo de la ranura (1.3) de la parte superior de la mesa de vacío y corte (1), ver figuras 23 a 25.
Cuando se ha realizado el corte, se elimina el vacío de la mesa (1) y con el vacío activado de la línea de ventosas (20) del cabezal (5) del brazo robótico (3), se coge el resto sobrante (22) de la banda de papel (6.1) después del corte, tal y como se representa en la figura 26 de manera que el cabezal (5) y el brazo robótico (3) se retiran hasta una posición preestablecida, para depositar este resto (22) de papel como deshecho. Después de haber retirado el resto de papel, el brazo robótico (3) coloca su cabezal (5) disponiendo su cara más amplia paralelamente a la correspondiente cinta adhesiva (10) que estará preparada en la correspondiente estructura de soporte (23) de dicha cinta adhesiva (10). La cinta adhesiva (10) en este caso será de una cara, porque se está realizando un empalme a testa, pero si fuera un empalme solapado sería una cinta de doble cara. La cinta adhesiva (10) deberá estar pre cortada en el momento en el que el cabezal (5) del brazo robótico (3) se posicione encima, primero para verificar su longitud con las cámaras de visión artificial laterales (14 y 16), que, ayudándose de una regla situada a lo largo de la cinta adhesiva (10) depositada y cortada, pueda hacer coincidir las dimensiones y los bordes de la cinta (10) con la medida deseada. Para este trabajo no es necesario que entre en función la cámara central (15), pero podría hacerlo si fuera necesario sin que ello altere en nada la esencia de la invención.
En una fase posterior, el brazo robótico (3) sacará hacia afuera los sectores de ventosas (8.2) de las zonas de agarre (8) que están accionados por cilindro y que están destinados para atrapar la cinta (10) por la cara que tiene la cinta adhesiva. Cuando la cinta adhesiva (10) está así capturada, es llevada a la mesa de preparación y empalme (2), la cual también está dotada de vacío. Sobre esta mesa de preparación y empalme (2) se dejará la cinta adhesiva (10) debidamente centrada y se asegurará su posición mediante las cámaras de visión laterales (14 y 16), pudiendo opcionalmente utilizar la cámara central (15).
Cuando ya se ha asegurado la posición de la cinta adhesiva (10) sobre la barra de preparación (2.1), de esta mesa de preparación y empalme (2), el brazo robótico (3) se desplaza para capturar la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) que se ha dejado con el borde preparado en la mesa de vacío y corte (1). Con las cámaras de visión laterales (14 y 16) se observa la posición de ambas esquinas del borde cortado de la bobina nueva (6) para conocer su posición, y al capturarlo poder alinearlo con la banda de papel (7.1) de la bobina de alimentación (7) y alinearlo con la posición correcta del borde sobre la cinta adhesiva (10), para que cuando se vaya a empalmar con la bobina de alimentación (7) se produzca el mínimo gap posible, o el que se requiera. Si el empalme es solapado la posición del borde no tiene porqué ser tan precisa, pero sigue siendo muy beneficioso la alineación de bandas.
Cuando el cabezal (5) del brazo robótico (3) ha verificado la posición actual y la compara con la de la banda de papel (7.1) de la bobina de alimentación (7), captura el borde de la banda de papel (7.1) de la nueva bobina (6), de forma que pueda corregir la posición si fuera necesario para luego llevarla sobre la mesa de preparación y empalme (2), en donde estará esperando la cinta adhesiva (10). Usando referencias visuales para la cámara de visión central (15) y/o las cámaras de visión laterales (14 y 16), el brazo robótico (3) centra el borde de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) y lo deposita sobre la cinta adhesiva (10) Posteriormente el cabezal (5) se coloca perpendicularmente para realizar un pisado de fijación sobre la unión de ambos materiales, mediante el pisador (21).
Una vez realizado esto y según una realización práctica no limitativa, la segunda mesa de vacío y preparación se desplaza en verticalidad para llegar a la zona de la bobina de alimentación (7) que se está acabando y realizar entonces el correspondiente empalme.
Con el empalme ya realizado y a través de medios convencionales la nueva bobina (6) pasará a ser la bobina de alimentación (7) y se dispondrá una nueva bobina para llevar a cabo de nuevo todo el proceso de empalme cuando así sea necesario.
Queda a la opción del proceso, la posibilidad de usar o no una cinta de fijación. La aplicación de la cinta de fijación puede realizarse o de forma similar a la cinta adhesiva (10) de empalme o encontrarse el dispositivo en el cabezal (5) del brazo robótico (3) y aplicarse después de colocar la banda de papel (6.1) de la bobina nueva (6) sobre la cinta adhesiva (10). Esta cinta de fijación se puede colocar en los casos en los que se quiera conseguir que para un cierto valor de gap en el espacio entre los bordes de las bandas de papel (6.1 y 7.1) de las bobinas a empalmar (6 y 7), no se ponga en contacto la cinta adhesiva de la cinta adhesiva (10) con los rodillos del resto de la línea.
De esta forma, para poner en marcha el proceso de empalme de dos bobinas (6 y 7), los únicos datos que se deberán introducir con cada nueva bobina (6) son el diámetro de esta, el espesor del papel, el ancho de la banda y el sentido de des bobinado, para poder poner en marcha dicho proceso que se desarrolla de manera automática.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Proceso automático de preparación de empalme, entre bobinas (6 y 7) de un material en formato de banda, tal como papel, caracterizado porque el sistema de posicionamiento de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) se desplaza de manera automática mediante un sistema de actuadores de posicionamiento controlado, tal como un brazo robótico (3), cuyo desplazamiento se establece por programa y se verifica y corrige si es necesario a través de unos medios de visión artificial, utilizados también para localizar y capturar el borde de la banda de manera controlada.
2.- Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque el sistema de posicionamiento posiciona de manera automática y controlada a la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) sobre una zona de corte, para proceder a realizar un corte completo del tramo inicial de la banda de papel (6.1), en la dirección perpendicular a la dirección de des bobinado del material
3.- Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque de manera automática el sistema de posicionamiento, mediante los medios de visión artificial, procede al posicionamiento y colocación de la cinta adhesiva (10).
4 Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en la fase de posicionamiento de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) un cabezal (5) del brazo robótico (3) se acerca hasta una distancia preestablecida, de la nueva bobina (6), dejando un espacio suficiente para el campo de visión establecido para los medios de visión artificial; de manera que detecten el borde de la nueva bobina (6).
5.- Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque en la fase de posicionamiento de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6) , la nueva bobina (6) comienza a girar hasta que una cámara central (15) de los medios de visión artificial detectan el salto de línea de un láser (17) que indica que ha encontrado el borde de la nueva bobina (6), cesando entonces el giro de la nueva bobina (6) y porque cuando se ha asegurado la posición de la nueva bobina (6) el cabezal (5) del brazo robótico (3) captura la capa superior de la banda de papel (6.1) de la nueva bobina (6), y, conociendo dónde se encuentra su borde, la traslada hasta la zona de corte.
6.- Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la cinta adhesiva (10) estará pre cortada, en el momento en el que el cabezal (5) del brazo robótico (3) se posicione encima de ella, para verificar su longitud con los correspondientes medios de visión artificial, para hacer coincidir las dimensiones y los bordes de la cinta adhesiva (10) con la medida deseada.
7.- Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 6, caracterizado porque cuando ya se ha asegurado la posición de la cinta adhesiva (10), con los correspondientes medios de visión artificial del cabezal (5), se observa la posición de ambas esquinas del borde cortado de la nueva bobina (6), para conocer su posición, y al capturar esta zona del borde, poder alinearla con la banda de papel (7.1) de la bobina de alimentación (7) y respecto a la bobina nueva (6) y alinearla también con la posición correcta del borde sobre la cinta adhesiva (10).
8.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, caracterizado porque consta de un sistema de actuadores de posicionamiento controlado, tal como un brazo robótico (3) provisto de un cabezal (5) que incorpora unos medios de visión artificial y unos medios de agarre; de manera que el movimiento del conjunto se establece mediante el correspondiente programa y, se verifica y corrige, si es preciso, mediante las señales generadas por los medios de visión artificial.
9.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de visión artificial del cabezal (5) se componen preferentemente, de, al menos, tres cámaras de visión artificial (14, 15 y 16), de las cuales la cámara (15) está posicionada en la zona central y las cámaras (14 y 16) en los extremos de dicho cabezal (5).
10.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la cámara central (15) va dispuesta en ángulo con un láser (17) que se utiliza para la detección del borde de la bobina nueva (6).
11.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque el cabezal (5) dispone de unas zonas de agarre (8), preferentemente en número de tres, una de ellas situada en la parte central y las otras dos en los laterales.
12.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque según una realización preferente las zonas de agarre (8) pueden actuar independiente o conjuntamente y cada una de ellas se compone de un sector de vacío (8.1) y de unas ventosas (8.2).
13.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque en el borde inferior del cabezal (5) va dispuesta una sufridera (18) y una hilera de ventosas (20) con vacío, para capturar el resto de papel (22) que será desechado después del corte; mientras que, en su borde superior, va dispuesto un pisador (21).
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