ES2834738B2 - Proceso automatico de preparacion de empalme y sistema para llevarlo a cabo - Google Patents

Proceso automatico de preparacion de empalme y sistema para llevarlo a cabo Download PDF

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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 (10).
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 llevar a 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 cilíndricas.
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 y16) 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 (11)

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, 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).
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) , 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.
5. - 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.
6. - Proceso automático de preparación de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 5, 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).
7. - 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, caracterizado porque los medios de visión artificial del cabezal (5) se componen de unas cámaras de visión artificial, estando una de ellas posicionada en la zona central del cabezal (5), y 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).
8. - Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de visión artificial del cabezal (5) se componen 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).
9. - Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con las reivindicaciones 7 y 8, 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.
10. - Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 9, 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).
11.- Sistema para llevar a cabo el proceso automático de empalme, en todo de acuerdo con la reivindicación 7, 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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