ES2224765A1 - Procedimiento e instalacion para la fabricacion de paneles de materiales plasticos, termoconformados. - Google Patents
Procedimiento e instalacion para la fabricacion de paneles de materiales plasticos, termoconformados.Info
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Abstract
Procedimiento e instalación para la fabricación de paneles de materiales plástico, termoconformados. El procedimiento comprende una primera fase de alimentación de piezas laminares previamente extrusionadas y cortadas en un desarrollo plano, estando realizadas dichas piezas laminares en un material plástico, después de lo cual, pasan a una operación de calentamiento que comprende precalentamiento y calentamiento final, pasando a continuación a una operación de termoconformado en el que se consigue el estiramiento, adelgazamiento y corte perimetral local de la lámina de partida, pasando a continuación a una fase de troquelado de eventuales aberturas o taladros, después de lo cual se procede en otra fase al predoblado en caso de que las piezas lo requieran y al apilado de las cajas.
Description
Procedimiento e instalación para la fabricación
de paneles de materiales plásticos, termoconformados.
La presente invención está destinada a dar a
conocer un procedimiento y la instalación industrial
correspondiente para la fabricación de paneles de material plástico
termoconformados, que presentan múltiples características de
novedad y de actividad inventiva.
La presente invención va destinada en especial a
la fabricación de paneles termoconformados de grandes dimensiones,
especialmente destinados a conseguir piezas aplicables al sector
del envase y embalaje, como elementos para el envasado racional y
transporte de frutas y verduras, otras aplicaciones de estos
paneles se pueden dar en el sector del automóvil tales como
recubrimientos para puertas, bandejas de cierre o cubiertas de
maleteros u otras.
La presente invención se ha originado por el
deseo de conseguir elementos laminares termoconformados de grandes
dimensiones, realizados en materiales plásticos, que se puedan
utilizar una vez termoconformados y pretroquelados para permitir el
doblado posterior de los elementos de la pieza laminar para
constituir cajas de envasado de productos hortofrutícolas u
otros.
El objetivo citado ha sido planteado por los
inventores de la presente invención después de estudiar los medios
actualmente conocidos para la fabricación de los mencionados
elementos, que no permiten en modo alguno conseguir realizaciones
fácilmente industrializables, de elevadas características técnicas y
económicas.
En efecto, en la actualidad se conocen
realizaciones de piezas de materiales plásticos para panelería de
automóvil de dimensiones más o menos considerables, pero hasta el
momento sólo se conocía la fabricación de dichos paneles mediante
resinas con fibra de vidrio moldeadas individualmente, de forma
compleja, para obtener piezas individuales con la forma definitiva
en la operación de moldeo y procediendo posteriormente a las
diferentes operaciones de acabado de la pieza. Estos procedimientos
son engorrosos y muy caros, dando lugar además a piezas de peso
considerable.
En la fabricación de cajas para envasado de
artículos hortofrutícolas, se conocen procedimientos que parten de
paneles troquelados de cartón que presentan líneas de doblado y que
permiten el montaje de la caja con la introducción de dispositivos
especiales para la unión de las aristas y consiguiendo un conjunto
poco estable y no reciclable.
Frente a los inconvenientes conocidos en las
técnicas actuales, la presente invención permite fabricar los
mencionados elementos laminares por termoconformado de materiales
plásticos, en especial polipropileno, partiendo de láminas extruidas
de este material o capas de polipropileno mezcladas con componentes
de fibras vegetales.
Como resultado de la presente invención, se hará
posible conseguir elementos laminares termoconformados con elevadas
características mecánicas y con costes muy competitivos en
comparación con la fibra de vidrio u otros materiales
minerales.
El problema técnico más importante a resolver por
la presente invención consiste en la realización de las piezas
termoconformadas de grandes dimensiones (por ejemplo, 1200 mm por
1200 mm, y con un espesor comprendido entre 0,5 mm y 3 mm) en
condiciones de gran economía y elevadas características técnicas. Un
objetivo secundario de la presente invención consiste en permitir
la fabricación de los elementos laminares termoconformados sin
necesidad de fases posteriores de acabado, es decir, dando lugar a
piezas totalmente terminadas al final del proceso automatizado
objeto de la presente invención.
Para conseguir sus objetivos, la presente
invención comprende una primera fase de alimentación de piezas
laminares previamente extrusionadas y cortadas por sus bordes en un
desarrollo plano, con las características adecuadas de la pieza a
fabricar, estando realizadas dichas piezas laminares en un material
plástico, después de lo cual, las piezas laminares pasan a una
operación de calentamiento que comprende dos fases sucesivas, es
decir, un precalentamiento y calentamiento final, pasando a
continuación a una operación de termoconformado en el que se
consigue el estiramiento y adelgazamiento local de la lámina de
partida así como el corte perimetral de la pieza a fabricar y el
enfriamiento por contacto con el molde, pasando a continuación a
una fase de troquelado de eventuales aberturas o taladros, todo
ello en una sola fase, después de lo cual se procede en otra fase
al predoblado en caso de que las piezas lo requieran y al apilado de
las cajas.
El conjunto de las operaciones mencionadas, que
se explicarán en mayor detalle más adelante, se realiza en una sola
línea o en una disposición circular o carrusel que, aparte de las
características funcionales que se han indicado, debe cumplir con
los siguientes requisitos:
- \bullet
- Robustez, para permitir una capacidad adecuada para las exigencias del producto a fabricar.
- \bullet
- Flexibilidad, con facilidad de cambio de un modelo a otro de piezas a fabricar, debiendo tener como objetivo la utilización del mínimo tiempo posible en esta operación.
- \bullet
- Garantía de continuidad, con un elevado grado de utilización de la instalación, para permitir el mantenimiento de la cadencia de fabricación de piezas prevista.
- \bullet
- Procedimiento e instalación fácilmente comprensible y manejable por parte del personal destinado a su explotación, con instrucciones claras y concretas sobre su funcionamiento y sistemas de detección de averías o incidencias.
A continuación, se describirán de manera más
detallada las diferentes fases operativas del procedimiento así
como los medios técnicos de la instalación industrial objeto de la
invención.
La primera fase del procedimiento dispondrá de
dos estaciones, una de carga y otra de trabajo, con el fin de
garantizar la continuidad del proceso, es decir, evitar paros
debidos a los tiempos de carga por parte del operario encargado de
alimentar de láminas la instalación.
La estación de carga, constará de una plataforma
situada a nivel del piso, equipada de rodillos móviles para la
traslación automática de los palets cargados con las láminas
procedentes de la operación de extrusionado, a la estación de
trabajo.
La estación de trabajo estará formada por una
plataforma de rodillos de dimensiones idénticas a la estación de
carga, instalada en una plataforma regulable en altura por medio de
una tijera telescópica hidráulica, con el fin de mantener el nivel
de trabajo de la pieza o lámina superior a procesar, siempre a la
misma altura de trabajo.
La segunda estación del proceso que comprende el
centraje del elemento laminar procedente de la primera estación
comprende medios de transporte de la pieza en forma de un cabezal
manipulador aéreo, equipado en sus brazos con ventosas de vacío,
hasta una plataforma fija donde será depositada cada pieza para su
centrado.
El centrado tiene por objeto realizar el correcto
posicionamiento de la lámina, para que el sistema de sujeción de la
misma en las operaciones posteriores, consiga los resultados de
centraje adecuados a lo largo del carrusel, y se realiza mediante
un sistema de bajada neumática en diagonal quedando la pieza
laminar referenciada en las coordenadas
\hbox{X-Y.}
La recogida de la pieza laminar desde la estación
de centraje se realiza mediante un segundo dispositivo de ventosas
por vacío montadas en el mismo manipulador aéreo de la estación de
centrado, dejando la pieza laminar suspendida en el interior de las
guías de la línea o carrusel hasta ser recogida por otra batería de
pinzas neumáticas instaladas a uno y otro lado del sentido de
avance de la instalación. Estas baterías de pinzas se repiten para
cada una de las operaciones de la línea de fabricación o carrusel y
son las que producen el avance de las piezas laminares a lo largo de
la totalidad de la instalación mediante su desplazamiento
longitudinal de avance, liberación de la lámina en el instante en
que se produce cada operación y posterior retroceso a la operación
anterior para la recogida de la lámina siguiente, volviendo a
realizar el mismo ciclo.
El calentamiento de las piezas laminares tiene
lugar mediante un horno de precalentamiento y una segunda operación
en un horno de calentamiento. En el horno de precalentamiento, las
piezas laminares son desplazadas hasta situarse debajo de las
resistencias de onda corta, instaladas en la parte superior del
horno, con una potencia calorífica instalada prevista de
aproximadamente 100 Kw., donde es recogida por las pinzas estáticas
refrigeradas. Permaneciendo en esta posición hasta que por selección
del tiempo de calentamiento se consigue una temperatura de la
lámina de entre 80 y 100ºC.
El sistema constructivo del horno lleva
incorporado un sistema de circulación de aire y una campana
extractora de gases y humos producidos por la evaporación de
componentes volátiles del material.
Después de la fase de precalentamiento, las
piezas laminares son transportadas por el sistema anteriormente
mencionado de pinzas pasando a un horno de características
similares al de precalentamiento, en el que se consigue elevar la
temperatura de la lámina hasta la idónea de termoconformado, es
decir, entre 140 y 160ºC.
La correcta regulación del valor de la
temperatura de la lámina definirá la calidad posterior del
termoconformado, por esta razón este horno debe equiparse con un
sofisticado sistema para el control de la aportación de calor, de
forma que midiendo por medio de un sensor calorífico la temperatura
instantánea de la lámina, transmita información a los elementos de
control de las intensidades de alimentación de las resistencias de
calentamiento, para de esta forma compensar las elevaciones de
temperatura producidas por la inercia calorífica acumulada en el
interior del horno a lo largo del proceso.
Después del calentamiento de las piezas
laminares, se pasa al termoconformado de las mismas, de modo que
trasladada la lámina salida del horno, a la temperatura adecuada,
hasta esta estación, se produce su deformación para la obtención de
la pieza que se desea fabricar.
Esta estación representa el núcleo principal de
la línea o carrusel, ya que es en ella donde deben conjugarse la
idoneidad de los parámetros que en definitiva van a posibilitar la
correcta ejecución de la pieza. Consta de los elementos básicos
siguientes:
- \bullet
- Prensa oleohidráulica de termoconformado.
- \bullet
- Molde específico de cada pieza a obtener.
La prensa oleohidráulica tiene las dimensiones
adecuadas para la fijación en sus mesas, superior e inferior, de
los moldes construidos para la obtención de las diferentes
piezas.
Teniendo en cuenta las dimensiones de las piezas
a obtener, así como de la resistencia a la compresión de los
materiales a transformar (estimada en 16 Kg/cm^{2}), las
características básicas de la prensa a utilizar serían las
siguientes:
Potencia de cierre
\dotl150 Tm.
Distancia máx. entre platos
\dotl700 mm
Distancia mín. entre platos
\dotl400 mm
Velocidad de aproximación
\dotl250 mm/seg.
Velocidad de trabajo
\dotl13 mm/seg.
Velocidad de retroceso
\dotl300 mm/seg.
Paso útil entre columnas
\dotl1.600 mm
Los moldes de termoconformado son el utillaje
específico para cada pieza, mecanizado en base de aluminio de alta
resistencia, compuesto por dos medias mitades, que llevan
incorporado en cada una de ellas un sistema de refrigeración
integrado por un serpentín conectado a un circuito cerrado exterior,
de producción de agua a la temperatura de 10ºC.
Los objetivos del molde se concretan en:
- 1.
- Transferir al material de la lámina depositado en su interior, las formas de las piezas grabadas por la mecanización de los dos bloques de aluminio.
- 2.
- Originar el proceso de enfriamiento de la lámina por el contacto de ésta con las paredes del molde, por cuyo motivo es muy importante regular la temperatura del molde.
Si bien el molde puede considerarse un accesorio
en relación a la amplitud y dimensión del carrusel, debe
articularse una correcta armonización en el conjunto formado por la
prensa y el molde, teniendo en cuenta además que dado que para cada
pieza a fabricar debe disponerse de un molde específico, la
normalización y estandarización de los elementos constitutivos de
estos componentes, harán en su medida ser más competitiva la
instalación.
A continuación, se procederá a la refrigeración
de las láminas termoconformadas, en las que si bien se ha rebajado
su temperatura por el efecto de contacto con las paredes interiores
refrigeradas del molde, necesitan para la posterior operación de
troquelado, disponer de una estación de reposo que permita que
durante el tiempo que dura un ciclo del carrusel, se estén enfriando
por contacto con la temperatura ambiente.
Para ello, en esta fase se dispone de pinzas de
sujeción de tipo estático destinadas a retener cada una de las
láminas termoconformadas en posición de reposo y favorecer su
enfriamiento.
En la fase siguiente se procede al troquelado de
las piezas laminares termoconformadas para la obtención de las
piezas deseadas puesto que, como es evidente, la lámina
termoconformada lleva la pieza incorporada en su interior pero debe
procederse a la extracción de la misma y a la vez realizar en ella,
según los diseños de las piezas solicitadas, taladros u otro tipo de
perforaciones, para lo cual debe disponerse en esta estación de los
elementos siguientes:
- \bullet
- Prensa oleohidráulica de troquelar.
- \bullet
- Troquel específico de la pieza a obtener.
Por similitud con la prensa descrita
anteriormente en la operación de termoconformación, la prensa para
esta fase debe permitir la instalación en sus mesas, superior e
inferior, de los troqueles construidos para la obtención de las
diferentes piezas.
Las características principales son las
siguientes:
Potencia de cierre
\dotl150 Tm
Distancia máx. entre platos
\dotl900 mm
Distancia mín. entre platos
\dotl550 mm
Velocidad de aproximación
\dotl300 mm/seg.
Velocidad de trabajo
\dotl10 mm/seg.
Velocidad de retroceso
\dotl300 mm/seg.
Paso útil entre columnas
\dotl1.600 mm
El troquel específico de la pieza tiene por
misión separar efectuar taladros de formas adecuadas en el interior
de la pieza.
Su construcción consiste en dos partes, una parte
superior y otra inferior. La parte superior es la que lleva
incorporados los elementos de corte (punzones, etc.) que realizan
los taladros, ya sean estos redondos, o colisos, y/o los
correspondientes a las aberturas de las asas. La parte inferior, es
la que lleva incorporados los correspondientes casquillos de
corte.
Este conjunto, es especifico para cada modelo, de
pieza, pudiendo ser compatible entre varios modelos con ligeros
desplazamientos de punzones y casquillos.
Cada conjunto de troquel, va unido a la prensa de
troquelar, mediante una bancada fija situada en la parte superior
de la prensa, la cual permite, un perfecto y rápido centraje de los
troqueles mediante cuatro columnas guía que lleva incorporadas dicha
bancada. La unión sobre el plato inferior de la prensa se realiza
sobre dos placas longitudinales separadas entre sí, permitiendo la
ubicación de bandas transportadoras para la extracción de los
residuales procedentes del propio troquelado. La pieza troquelada
sale de esta estación conjuntamente con el retal de material
sobrante para ser separada del mismo en la fase siguiente. Los
fragmentos producidos por el corte de los taladros interiores son
recogidos por una pequeña cinta transportadora instalada entre la
parte inferior del troquel y la mesa de la prensa y conducidos al
molino para su posterior molido y reutilización como material de
aporte a la capa de carga del proceso de extrusión.
Después del troquelado se procederá a la
separación de la pieza de los retales sobrantes de la misma que se
evacuarán a una zona distinta de las piezas.
Para ello se dispone de una mesa plana con la
zona central en la que se dispone de la silueta de la pieza, para
que ésta, una vez centrada, sea empujada por un cilindro neumático,
equipado al final del vástago con un elemento que reproduzca la
silueta interior de la pieza.
Por el efecto de la presión del cilindro sobre la
pieza, ésta se desprende del retal, traspasa la zona central de la
mesa y se deposita en un palet de recepción de piezas, situado en
una plataforma de rodillos instalada sobre una plataforma hidráulica
de las mismas características que las mencionadas en la estación
3.2.1, con la finalidad de mantener constante la altura de caída de
la pieza y a la vez permitir la evacuación del palet procesado y
reponer el siguiente sin necesidad de interrumpir el normal
funcionamiento de la instalación.
El retal, cogido del borde por un grupo de pinzas
laterales, prosigue un paso más hasta depositarse, por simple
desactivación de la presión de las pinzas, en una cinta
transportadora que lo llevará hasta el molino de trituración, para
una vez molido ser recuperado para una nueva utilización en el
proceso.
Para el control de las diferentes fases
operativas del proceso se dispondrá de un armario eléctrico para
las funciones de potencia y control equipado con un autómata
programable con capacidad de entradas/salidas, suficientes para el
control del conjunto de la instalación, adecuándose todas las
señales y mando de la instalación de forma manual y automática y
disponiendo de un equipo de interface de comunicación desde los
manipuladores de carga y descarga con el resto de la
instalación.
Como resumen, la instalación para la fabricación
de paneles de materiales plásticos, termoconformados, según la
presente invención, comprende en la línea o carrusel tres secciones
de aparatos o máquinas en las que la primera sección comprende el
apilamiento, centraje y alimentación a la fase de calentamiento, la
segunda sección comprende las estaciones de calentamiento y
termoconformado, y la tercera comprende las estaciones de
enfriamiento, troquelado, predoblado y separación de los retales,
existiendo varios sistemas de guías para carros deslizantes de
transporte de piezas laminares mediante ventosas en los que el
primer sistema actúa por encima de las estaciones de la primera
sección, manipulando los elementos laminares en movimiento
ascendente y descendente; el segundo sistema de guías se extiende
desde la última estación de la primera sección hasta la primera
estación de la segunda sección; y el tercer sistema de guías se
extiende por las estaciones de la tercera sección.
La presente invención se extiende también al
panel laminar termoconformado, que consiste en especial en
elementos laminares termoconformados de grandes dimensiones, con un
espesor comprendido entre 0,5 y 3 mm, cuya estructura completa está
constituida por termoconformado, así como su corte del perfil
exterior, presentando aberturas realizadas por troquelado y
poseyendo líneas de vencimiento predobladas para determinar las
eventuales zonas de articulación de la pieza terminada.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título
de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de la
instalación objeto de la presente invención.
La figura 1 muestra una vista en alzado
esquematizada de la instalación completa objeto de la presente
invención.
La figura 2 muestra una vista en planta de la
propia instalación de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en alzado
esquemática a mayor escala de la sección A indicada en las figuras
1 y 2.
La figura 4 muestra una vista en alzado
esquematizada y a mayor escala de la sección B de las indicadas en
las figuras 1 y 2.
La figura 5 muestra una vista en alzado y a mayor
escala de la sección C de las indicadas en las figuras 1 y 2.
La figura 6 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación de centrado de las piezas.
La figura 7 muestra una vista en alzado
esquematizada de la estación de alimentación al prehorno y horno de
calentamiento.
La figura 8 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación de prehorno.
La figura 9 muestra una vista en alzado y a mayor
escala de la estación de horno de calentamiento.
La figura 10 muestra una sección esquemática en
alzado de la estación de termoconformación.
La figura 11 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación de conformación de las piezas.
La figura 12 muestra una vista en alzado y a
mayor escala de la estación de predoblado y apilado.
La figura 13 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación superior de evacuación de retales.
La figura 14 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación de salida de la instalación.
Las figuras 15, 16 y 17 son sendas vistas en
planta, esquematizadas, respectivamente de las secciones A, B y C
representadas en las figuras 1 y 2.
La figura 18 muestra una vista en planta a mayor
escala, de forma esquematizada, de la estación de centraje de las
piezas.
La figura 19 muestra una vista en alzado a mayor
escala de la estación de alimentación a prehorno y horno.
La figura 20 muestra una vista en planta
esquematizada y a mayor escala de la parte de prehorno.
La figura 21 es una vista en planta esquematizada
y a mayor escala de la estación de horno.
La figura 22 muestra un detalle a mayor escala y
en representación esquemática de la estación de
termoconformado.
La figura 23 muestra un detalle a mayor escala y
en representación esquemática de la estación de pinzas
estáticas.
La figura 24 muestra una vista en planta en mayor
detalle y representación esquemática de la estación de predoblado y
apilado.
La figura 25 muestra un detalle en planta y a
mayor escala, en representación esquemática, de una parte de la
estación de predoblado y apilado de cajas.
La figura 26 muestra una vista en planta en
representación esquemática y a mayor escala de la estación de
evacuación de retales.
Tal como se representa en las figuras, la
instalación comprende en conjunto las siguientes estaciones
sucesivas:
estación (1) de alimentación de las planchas;
estación (2) de centraje de las piezas;
estación (3) de alimentación a las estaciones de
calentamiento; estación (4) de prehorno; estación (5) de horno;
estación (6) de termoconformado; estación (7) de pinzas estáticas
para enfriamiento de las piezas; estación (8) de troquelado;
estación (9) de predoblado y apilado; y estación (10) de evacuación
de retales.
En la primera fase del procedimiento se realiza
el apilamiento de las piezas previamente acortadas (11) disponiendo
de dos estaciones (12) y (13) (figura 2), una de carga y otra de
trabajo, para garantizar la continuidad del proceso. La estación de
carga comportará una plataforma situada a nivel del piso dotada de
rodillos móviles para la traslación de los palets (14) cargados con
las láminas (11) procedentes de la operación de extrusionado y
corte. En la estación de trabajo, se dispondrá de una plataforma de
rodillos igual a la de la estación de carga instalada en una
plataforma regulable en altura por medio de una tijera telescópica
hidráulica para mantener el nivel de trabajo de la lámina superior y
procesar siempre la misma altura de trabajo.
El traslado de las piezas laminares (11) a las
estaciones siguientes se realizará mediante un cabezal (15)
portador de ventosas de retención (16), que tiene capacidad de
traslado a lo largo de guías (17) que permite el desplazamiento de
los diferentes cabezales portadores de las ventosas, que se
explicarán destinados a efectuar el traslado de las piezas de una
estación a otra.
La estación de centraje (2) comprenderá medios de
centraje de las piezas facilitadas desde la estación (1) por el
cabezal portaventosas (15), que se ha representado en dicha
estación con el numeral (15') y un centrador (19) de tipo
descendente y con accionamiento neumático, que efectúa el centraje
de cada una de las piezas laminares depositadas sobre la mesa (18)
sobre una diagonal, permitiendo su centraje en unos ejes
coordenados X-Y.
El traslado de las piezas laminares desde la
estación (2) a la estación (3) de alimentación a las estaciones de
calentamiento se realiza mediante un segundo cabezal portador de
ventosas (20) montado en el mismo conjunto manipulador aéreo que
comprende la guía (17) de las otras dos primeras estaciones (1) y
(2). Dicho cabezal (20) dejará la pieza laminar suspendida en el
interior de las guías de la línea o carrusel hasta ser recogida por
otra batería de pinzas neumáticas que se han representado
esquemáticamente con los numerales (21), (22), (23) y (24) en la
figura 2, para uno de los lados, y con los numerales (21'), (22'),
(23') y (24') para el otro lado. Estas baterías de pinzas se
repetirán para cada una de varias zonas de trabajo o secciones a lo
largo de la línea de fabricación, formada cada una de ellas por
diferentes estaciones de trabajo. En los dibujos se ha representado
un total de tres secciones, formada la primera por las estaciones
(1) a (3), la segunda, que se solapa con la estación (3), se
extiende también a las estaciones (4), (5) y (6), y la tercera,
aparte del solape con la anterior, se extiende a las estaciones
(7), (8), (9) y (10).
La función de estas estaciones de baterías
consiste en producir el avance de las piezas laminares a lo largo
de la totalidad de la instalación mediante su desplazamiento
longitudinal de avance, liberación de la pieza laminar en el momento
en que se produce cada operación y posterior retroceso a la
operación anterior para la recogida de la pieza laminar siguiente,
volviendo a realizar el mismo ciclo.
El calentamiento de las piezas laminares tiene
lugar en dos estaciones, la estación (4) de precalentamiento o
prehorno y la estación (5) de calentamiento u horno. En la estación
de precalentamiento (4), las piezas laminares son desplazadas hasta
situarse debajo de los cabezales de calentamiento, instalados en la
parte superior del horno, con una potencia calorífica instalada de
unos 100 Kw, siendo recogida cada pieza por pinzas estáticas
refrigeradas. Esta fase de precalentamiento se extiende hasta el
momento en que, por elección del tiempo de precalentamiento, se
consigue una temperatura de la pieza laminar comprendida entre 80 y
100ºC. El horno de precalentamiento llevará incorporado un sistema
de circulación de aire, esquemáticamente representado con el numeral
(25), así como una campana extractora de gases y humos producidos
por la evaporación de componentes volátiles del material de la
pieza laminar, que no se ha representado.
Después de la fase de precalentamiento, las
piezas laminares serán transportadas por el conjunto o sistema de
pinzas anteriormente mencionado, pasando a un horno de
características similares al de precalentamiento, en el que se eleva
la temperatura de la pieza laminar hasta la temperatura de
termoconformado, comprendida aproximadamente entre 140 y 160ºC.
También en esta estación se ha representado el sistema (26) de
circulación de aire, existiendo asimismo una campana de evacuación
de vapores y gases que no ha sido representada. La calidad de la
pieza termoconformada dependerá en buena medida de la regulación
correcta del valor de la temperatura, por lo que el horno quedará
dotado de un sistema para el control de la aportación de calor que
se basará en la medición de la temperatura instantánea de la pieza
laminar a partir de un detector de temperatura, transmitiendo
información a los elementos de control para regular la intensidad
de alimentación de las resistencias de calentamiento.
Después del calentamiento de la pieza laminar a
la temperatura de termoconformado, el procedimiento prevé el paso a
la operación de termoconformado propiamente dicha, realizada en la
estación (6). En esta estación se produce la deformación de la
pieza laminar para la obtención de la pieza conformada. Esta
estación presenta como elementos principales una prensa
oleohidráulica (27) que, mediante moldes específicos indicados
esquemáticamente con el numeral (28), destinados a cada pieza a
conformar, permitirá conseguir las piezas termoconformadas.
Los moldes comprenderán como es habitual un
semimolde inferior y otro semimolde superior para conseguir la
forma completa de la pieza termoconformada. Esta disposición no se
ha mostrado en detalle en los dibujos.
La prensa oleohidráulica tendrá las
características adecuadas a las dimensiones de las piezas a
termoconformar y a la resistencia a la compresión de los
materiales, que se estima aproximadamente en 160 Kg/cm^{2}. En un
caso preferente se podrá tratar de una prensa de 150 Toneladas, que
tiene las características detalladas que anteriormente se han
explicado.
Los semimoldes que determinan de forma conjugada
la estructura de la pieza termoconformada, quedarán preferentemente
realizados a base de aluminio de alta resistencia y cada uno de
ellos poseerá un sistema de refrigeración mediante un fluido
circulante, por ejemplo, agua a una temperatura predeterminada, por
ejemplo, unos 10ºC.
En la operación de termoconformación se
comprenderá la fase de deformación de la pieza laminar por
adaptación entre los dos semimoldes de aluminio y también el inicio
del enfriamiento de la pieza laminar por el contacto de ésta con las
paredes del molde refrigerado.
A continuación, la línea comprenderá el
enfriamiento de las piezas laminares termoconformadas en la
estación (7) puesto que, si bien la temperatura de las piezas
laminares se habrá reducido por el contacto de las mismas con las
paredes interiores del molde, para la posterior operación de
troquelado requieren una temperatura predeterminada, por lo que en
la estación (7) quedarán dispuestas las piezas en pinzas estáticas
representadas esquemáticamente por los conjuntos (29) y (29'), para
permitir el reposo de las piezas en el tiempo necesario para
favorecer su enfriamiento natural.
La estación siguiente, de troquelado, se ha
indicado con el numeral (8) y en ella se procederá al trabajo con
una prensa hidráulica para efectuar los taladros u otro tipo de
aberturas, que fundamentalmente se llevan a cabo en frío, mediante
troqueles específicos. La prensa hidráulica se ha representado en
este caso con el numeral (30) en su conjunto, debiéndose comprender
que la misma poseerá, de manera similar a la prensa para la
operación de termoconformado, los troqueles superior e inferior
para la operación de troquelado, no habiéndose representado en
detalle en los dibujos. Preferentemente, el troquel presentará una
parte superior plana de acero con todos los punzones y elementos de
corte incorporados, y una parte inferior también de acero, con los
casquillos correspondientes incorporados, esta placa ira apoyada
sobre unas placas en los extremos laterales, la cual queda situada
como un puente que permita la caída de los fragmentos, sobre unas
cintas transportadoras que evacuan dichos recortes a un
deposito.
Esta estación presentará un conjunto de pinzas
neumáticas de sujeción lateral, tales como las indicadas en la
figura 2, con los numerales (31), (32) y (33) para uno de los lados
y las correspondientes (31'), (32') y (33') para el otro lado. De
manera similar a la anteriormente explicada para las otras
secciones, se efectuará el traslado de las placas laminares
termoconformadas hacia la estación de troquelado y desde ésta a la
siguiente estación de predoblado y apilado (9). La pieza laminar,
después de la operación de troquelado, llevará conjuntamente los
retales de material sobrante, que serán separados en la estación
(9). En ésta se dispondrá de una mesa plana, esquemáticamente
representada con el numeral (34), con una zona central que dispondrá
de la silueta de la pieza, para que ésta una vez centrada sea
empujada por un cilindro neumático, no representado, que poseerá un
elemento que reproducirá la silueta interior de la pieza,
desprendiendo el retal o sobrante, traspasando la zona central de la
mesa y depositando la pieza en un palet de recepción de piezas
indicado esquemáticamente con el numeral (35), situado en una
plataforma de rodillos (36) que está montada sobre una plataforma
hidráulica que se ha representado esquemáticamente con el numeral
(37) y que tiene por función mantener constante la altura de caída
de las piezas y permitir la evacuación de los palets con las piezas
fabricadas.
El retal, no representado, será recogido por el
borde por una serie de pinzas laterales y será depositado, por
desactivación de la presión de las pinzas, en la estación (10) de
evacuación de los retales, siendo transportada hasta un molino
triturador la recuperación del material, para un nuevo proceso.
El control de las diferentes fases del proceso en
la instalación objeto de la invención se controla fundamentalmente
mediante un armario eléctrico (38), figura 2, dotado de un autómata
programable con capacidad de entradas/salidas para el control del
conjunto de la instalación, adecuándose las señales de mando de la
instalación tanto manuales como automáticas y disponiendo de un
equipo de interfaz de comunicación desde los manipuladores de carga
y descarga con sus correspondientes conjuntos de pinzas, con el
resto de la instalación.
Todo cuanto no afecte, altere, cambie o modifique
la esencia del procedimiento descrito, será variable a los efectos
de la presente invención.
Claims (15)
1. Procedimiento para la fabricación de paneles
de materiales plásticos, termoconformados, caracterizado por
partir de láminas planas extrusionadas y precortadas que son
sometidas a calentamiento, procediendo a continuación a una etapa de
termoconformación mediante un conjunto de molde y contramolde para
producir los adelgazamientos de material y estirado del mismo para
transformar de modo estable la forma de la lámina plana en la forma
conjugada de dichos molde y contramolde, así como conseguir el
corte perimetral quedando los retales unidos por pequeños puentes
de conexión al núcleo central de la pieza, pasando a continuación a
una fase de enfriamiento previa a una fase de troquelado para
conseguir por corte los taladros y aberturas requeridos, la cual
pasa posteriormente a una fase de separación de los retales por
empuje del núcleo interno con respecto a los mismos así como el
predoblado por las aristas de vencimiento en caso de que existan y,
procediéndose finalmente al apilado de las piezas terminadas y a la
retirada de los retales.
2. Procedimiento para la fabricación de paneles
de materiales plásticos, termoconformados, según la reivindicación
1, caracterizado porque el calentamiento comprende una etapa
de precalentamiento a una temperatura comprendida aproximadamente
entre 80 y 100ºC.
3. Procedimiento para la fabricación de paneles
de materiales plásticos, termoconformados, según la reivindicación
2, caracterizado porque después de la fase de
precalentamiento se procede a una fase de calentamiento de la pieza
laminar para llevar a ésta a una temperatura final comprendida entre
140 y 160ºC.
4. Procedimiento para la fabricación de paneles
de materiales plásticos, termoconformados, según la reivindicación
1, caracterizado porque en la fase de termoconformado se
inicia simultáneamente la fase de enfriamiento a través del molde y
contramolde refrigerados.
5. Instalación para la fabricación de paneles de
materiales plásticos, termoconformados, caracterizada por
comprender, en forma de línea única o carrusel, tres secciones de
una serie de estaciones de trabajo sucesivas, de las que la primera
comprende el apilamiento, centraje y alimentación al calentamiento,
la segunda sección comprende las estaciones de calentamiento y de
termoconformado, y la tercera comprende las estaciones de
enfriamiento, troquelado/predoblado y separación de retales,
disponiéndose varios sistemas de guías para carros deslizantes de
transporte de las piezas laminares mediante ventosas, de los que el
primer sistema de guías actúa por encima de las estaciones de la
primera sección manipulando los elementos laminares en movimiento
ascendente y descendente; el segundo sistema de guías se extiende
desde la última estación de la primera sección hasta la primera
estación de la tercera sección, y dispone de guías paralelas con
carros portaventosas para la sujeción de los elementos laminares
por sus aristas laterales, mientras que el tercer sistema de guías
comprende guías horizontales que se extienden a ambos lados de las
estaciones de la tercera sección con carros portaventosas
destinados a la sujeción de los elementos laminares por sus bordes
laterales.
6. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque los carros portaventosas son
desplazables a lo largo de las guías de modo programado para la
recogida de las piezas laminares en una estación, procediendo a su
traslado y liberación en la estación siguiente de la línea, y
regresando a la estación de partida para efectuar un nuevo
ciclo.
7. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la primera estación de trabajo de la
primera sección de la instalación comprende una zona de carga y una
zona de trabajo, comportando la primera una plataforma a nivel del
piso de la instalación dotada de rodillos móviles para trasladar
automáticamente las plataformas cargadas con las piezas laminares
procedentes de la estación de extrusionado y poseyendo la zona de
trabajo una plataforma de rodillos de iguales dimensiones a la de
carga instalada en una plataforma regulable en altura por medio de
una tijera telescópica hidráulica, con el final de mantener el
nivel de trabajo de la pieza o lámina superior siempre en la misma
altura de trabajo para facilitar su recogida por el cabezal
portaventosas superior.
8. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la segunda estación comprende una mesa
receptora de las piezas laminares procedentes de la primera
estación, poseyendo medios de centraje de la pieza en diagonal para
su referenciado sobre un eje de coordenadas
X-Y.
9. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la tercera estación de la primera
sección de la instalación está constituida por los extremos de las
guías instaladas a uno y otro lado de la sección de calentamiento y
termoconformado, manteniendo las piezas en espera de su recogida
por los carros portapinzas que se desplazan a lo largo de dichas
guías para su traslado a las siguientes estaciones de la
instalación.
10. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la estación de calentamiento de la
pieza a termoconformar comprende una subestación de calentamiento
previo y una segunda subestación de calentamiento final, efectuando
en conjunto un calentamiento progresivo de la pieza y poseyendo cada
una de dichas subestaciones medios de calentamiento progresivo de
los elementos laminares, así como medios de impulsión de aire y
medios de recogida y extracción de los vapores y gases
generados.
11. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la estación de termoconformado
comprende una prensa con semimoldes superior e inferior que
reproducen en conjunto la forma externa de la pieza laminar
termoconformada, poseyendo medios de refrigeración para realizar
conjuntamente el termoconformado, la refrigeración de la pieza
laminar y corte perimetral dejando los retales comunicados por
pequeños puentes.
12. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque después de la estación de
termoconformado queda dispuesta una estación de refrigeración dotada
de pinzas de sujeción lateral de las piezas laminares de tipo
estático, destinadas a retener cada una de las láminas
termoconformadas en posición de reposo durante su enfriamiento.
13. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque la estación de troquelado que comprende
una prensa hidráulica con troquel y contra troquel para realizar la
apertura de los orificios y otras aberturas de la pieza.
14. Instalación, según la reivindicación 5,
caracterizada porque después de la estación de troquelado
queda dispuesta una estación de separación de los retales que
comprende una mesa plana con una zona central delimitadora de la
silueta de la pieza, poseyendo un empujador con un cilindro
neumático para separar la parte interior de la pieza laminar de los
retales, así como su predoblado por las líneas de vencimiento si
éstas existen, poseyendo medios para depositar las piezas en una
plataforma de recepción de altura variable para mantener constante
la altura de caída de la pieza y permitir la retirada de la
plataforma posterior, sin interrumpir el funcionamiento de la
instalación.
15. Panel laminar, termoconformado,
caracterizado por comprender un elemento laminar de un
material plástico con un espesor comprendido entre 0,5 y 3 mm, cuya
estructura completa de forma está constituida por termoconformado y
recorte de perfil, presentando aberturas realizados por troquelado y
presentando líneas de vencimiento predobladas para determinar las
zonas de articulación.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ES200102464A ES2224765B1 (es) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | Procedimiento e instalacion para la fabricacion de paneles de materiales plasticos, termoconformados. |
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- 2001-11-08 ES ES200102464A patent/ES2224765B1/es not_active Expired - Fee Related
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