WO2010072857A1 - Máquina de perfilado por rodillos - Google Patents

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José Maria VALLE CAYON
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Valle Perfiladoras Y Lineas Especiales, S.L.
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D5/083—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers for obtaining profiles with changing cross-sectional configuration

Definitions

  • the present invention relates to a roller profiling machine that has several roller stations arranged in moving heads and that allows the manufacture of metal profiles with variable section.
  • the profiling machines base their operation on the forming of sheet metal by means of several shaped roller stations. Normally, the stations are composed of pairs of rollers mounted on horizontal axes, although other configurations are also applied.
  • the sheet when passing between the rollers, is subjected to a deformation that, progressively, when passing through several stations, shapes the material until the profile with the desired section is achieved.
  • This type of machines are designed to offer large-scale productions, since they have the capacity to manufacture a large amount of profile with constant section.
  • the versatility of the profiling machines lies in the possibility of mounting several sets of rollers on the same machine. Another method to achieve flexibility is the use of "swap" type rapid exchange structures where the roller stations are mounted. Other machine structures such as the "revolver” type or the one that offers automated changes are less used.
  • profiling machines allow the integration, in the same production line, of other tools that act on the metallic material to carry out operations such as punching, stamping, punching, bending, welding, cutting, marking, etc. In this way you can get, in continuous process, finished parts and adjusted to the specifications.
  • the present invention aims at obtaining profiles by roller profiling, where the section of said profiles is variable in length.
  • a profiler of this type has several heads equipped with servo-controlled movement in at least two directions, rotation and horizontal and perpendicular translation to the direction of the profile.
  • a conrorma ⁇ o station is installed, which has two parallel axes to accommodate an ⁇ e ro ⁇ iuos shaped couple.
  • a motor-reducer provides the lower axis with the turning movement and by means of a simple gear system, it is transmitted to the upper one.
  • Each forming station can have an independent structure that houses the upper axis.
  • This structure is constructed symmetrically to allow two assemblies, one at 180 ° from the other. This allows the installation of an axle with an outlet on both sides and, in each of them, to install an upper roller that, for example, allows the processing of two different material thicknesses.
  • This system saves, adjustment processes or assembly of new parts.
  • the head is arranged with some inclination with respect to the horizontal to avoid collisions between the rollers and the profiled material when turning.
  • the whole set of servo motors is commanded by a numerical control that is responsible for defining and controlling the position and movements of each head.
  • a detection system of piece start which is used to establish the origin reference of the variable path.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the assembly of a profiler for manufacturing profiles with variable section.
  • FIG. 2 shows an elevation view of a profiling head from the point of view of the workpiece entry.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the detail of the counting wheels used for the pre-cut format process
  • FIG. 1 shows a roller profiling machine according to the present invention, wherein said machine comprises at least one main bed (1) consisting of a platform, a plurality of legs and a plurality of base plates, on which a plurality of heads (2) that support the different forming stations are located.
  • main bed (1) consisting of a platform, a plurality of legs and a plurality of base plates, on which a plurality of heads (2) that support the different forming stations are located.
  • the roll profiling machine comprises eleven independent heads (2) connected at its bottom to the bed (1).
  • the material to be profiled runs, according to figure 1, from left to right, leaving the finished piece at the right end.
  • each head (2) In the lower area of each head (2) are located the servomotors that provide the rotation movement (3) and translation (4) horizontal and perpendicular to the direction of advance of the profile. Each of these servomotors comprises an internal encoder to know at all times in what position the head (2) is. In the upper part of said heads (2) the motor-reducer (5) is distinguished, which is responsible for transmitting the rotational movement to the rollers.
  • Figure 2 shows a head (2) mounted on the main bed (1) where the translation servo motor (4) is fixed to the main plate of the main bed and transmits, through the spindle, the linear movement of translation (from left to right according to figure 2) to the plate that supports the head (14).
  • This plate (14) in turn, sits on linear guides (10).
  • the support plate (14) houses the turning stump (9) which, in its lower part, has an auger system operated by the turning servomotor (3).
  • the turntable (15) is fixed to the stump (9) and is the one that supports the forming station.
  • This forming station is arranged with an inclination with respect to the horizontal such that it avoids the collision between the forming rollers and the material to be profiled. This possible collision would occur when making the necessary rotation to profile perpendicular to the defined path.
  • the forming station is divided into two structures.
  • the first one is the one that supports the lower roller shaft (8).
  • This axis is the one that receives, from the motor-reducer (5) the rotation movement necessary to pass the profiling material between the rollers.
  • Each motor-reducer is commanded in turn by a frequency inverter.
  • the second structure located on the first, supports the axis of the upper roller. The rotational movement of the lower axis is transmitted, through gears (11) to the upper axis.
  • the upper structure shown in Figure 2 has the particularity of being constructed symmetrically in terms of the position of the gear (11) and the seats. This allows you to have two mounting possibilities, one 180 ° from the other. In this way, and by mounting an upper axle with double side outlet, two upper rollers can be mounted (6.7). Thus, for example, the machine could be provided with the profiling capacity of two different thicknesses of material by mounting a top roller or another depending on the particular needs.
  • the union between both structures, upper and lower, is done by means of a plurality of fast clamping flanges.
  • Figure 3 shows a view of the initial part of the profiler. In it you can see the system of counting wheels (13), in this case three of them are visible. With dashed lines, simulating transparency, the first forming head is represented. The arrangement of several counting wheels is necessary to profile formats already cut in length.
  • the function of these wheels is twofold, since on the one hand they serve as support for the forming material that is left on the outside of the profiling rollers, while on the other hand they are responsible for recording the movement of the forming material to its I pass through the machine.
  • This material is caused by an adjustment with one or more rollers to ensure that there is no skating between it and the counting wheels. It is possible to place as many wheels as deemed necessary to have a reliable measurement of the piece from the moment its head enters the first forming station until the tail leaves the last.
  • the counting wheels are supported on a lateral structure (16) facing the forming stations. On the back of the figure, on the side structure, there is a system of pulleys in solidarity with each wheel and synchronized by belts. In turn, this belt system is responsible for transmitting the movement to an encoder, which sends the speed and position signal to the numerical control. The accuracy of this measurement is vital to the trajectory that defines each head that fits precisely ⁇ to the requirements.
  • the machine object of the invention allows its use autonomously or integrated within a production line that adds other operations on the forming material. In turn, it can perform the functions of feeder that makes the advances and stops of necessary material so that other tools, located before or after forming, can perform other operations.

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Abstract

Máquina de perfilado por rodillos que comprende una pluralidad de estaciones de conformado, las cuales progresivamente van dando forma a un determinado material hasta conseguir un perfil prediseñado cuya sección variable a lo largo de su longitud, donde cada estación de conformado está situada, a su vez, sobre un cabezal (2) que comprende al menos: - unos primeros medios configurados para un movimiento de translación horizontal y perpendicular al sentido de avance del perfil; y - unos segundos medios configurados para un movimiento de giro; donde dicho cabezal está inclinado según un cierto ángulo (α) respecto de la horizontal, estando dicho ángulo configurado para que se eviten las colisiones entre el material y los rodillos, donde, además, la máquina comprende al menos una rueda horizontal (13) instalada en una estructura lateral enfrentada a las estaciones de conformado (2) y configurada para apoyar al material de conformado que sobresale de la línea de rodillos y registrar el movimiento y la velocidad del material de conformado al efectuar su paso, estando dicho movimiento sincronizado y transmitido a medios propios de medida, donde la información de los medios de medida y de los primeros y segundos medios de movimiento es recibida por medios de control configurados para calcular la posición de cada cabezal (2) en todo el proceso de perfilado y dar las órdenes de posición a cada uno de dichos medios.

Description

MÁQUINA DE PERFILADO POR RODILLOS
La presente invención está referida a una máquina de perfilado por rodillos que dispone de varias estaciones de rodillos dispuestas en cabezales móviles y que permite la fabricación de perfiles metálicos con sección variable.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las máquinas perfiladoras basan su funcionamiento en el conformado de chapa metálica por medio de varias estaciones de rodillos con forma. Normalmente, las estaciones están compuestas por parejas de rodillos montados sobre ejes horizontales, aunque también se aplican otras configuraciones. La chapa, al pasar entre los rodillos, es sometida a una deformación que, progresivamente, al pasar por varias estaciones, va dando forma al material hasta conseguir el perfil con la sección deseada.
Este tipo de máquinas están concebidas para ofrecer producciones a gran escala, ya que poseen capacidad para fabricar gran cantidad de perfil con sección constante. La versatilidad de las perfiladoras reside en la posibilidad de montar, en una misma máquina, varios juegos de rodillos. Otro método para conseguir flexibilidad es la utilización de estructuras de intercambio rápido tipo "cásete" donde van montadas las estaciones de rodillos. Otras estructuras de máquina como el tipo "revólver" o la que ofrece cambios automatizados son menos usadas.
Las perfiladoras permiten la integración, en la misma línea productiva, de otros utillajes que actúan sobre el material metálico para efectuar operaciones como troquelado, estampado, punzonado, curvado, soldadura, corte, mareaje, etc. De esta forma se pueden conseguir, en proceso continuo, piezas terminadas y ajustadas a las especificaciones.
Desde el sector de la automoción principalmente, se está produciendo una cada vez mayor demanda de perfiles cuya sección es variable en la longitud de dicho perfil. Este tipo de piezas se obtienen con otros procesos de deformación metálica, principalmente la estampación en prensa mediante conjuntos de pisador y matriz. A pesar de ser este un sistema muy conocido y empleado industrialmente, picscmα uiiυ» valores extremadamente bajos de versatilidad, ya que cualquier cambio de la pieza final implica el uso de un utillaje distinto. La ventaja de la producción constante del mismo perfil supone también la mayor limitación que tienen las máquinas perfiladoras.
DESCRIPCIÓMDE LA INVENCIÓN
Para solucionar el problema técnico que representa la fabricación de perfiles metálicos de sección variable a lo largo de la longitud de dicho perfil, se presenta la máquina de perfilado por rodillos objeto de la presente patente de invención.
La presente invención tiene por objeto la obtención de perfiles mediante perfilado por rodillos, donde la sección de dichos perfiles es variable en su longitud. Una perfiladora de este tipo dispone de varios cabezales dotados de movimiento servo- controlado en, al menos, dos sentidos, giro y traslación horizontal y perpendicular al sentido de avance del perfil. Sobre cada cabezal, además, se instala una estación de conrormaαo que αispone de dos eje paralelos para alojar una pareja αe roαiuos con forma. Un motor-reductor proporciona al eje inferior el movimiento de giro y mediante un sistema de engranajes simples, se transmite al superior.
Cada estación de conformado, opcionalmente, puede disponer úe una estructura independiente que alberga el eje superior. Esta estructura está construida de forma simétrica para permitir dos montajes, uno a 180° del otro. De esta manera se permite la instalación de un eje con salida a ambos lados y, en cada uno de ellos, instalar un rodillo superior que, por ejemplo, permita el procesado de dos espesores de material distintos. Este sistema ahorra, procesos de ajuste o de montaje de nuevas piezas. El cabezal se dispone con cierta inclinación con respecto a la horizontal para evitar colisiones entre los rodillos y el material perfilado al efectuar el giro. Todo el conjunto de servo-motores es comandado por un control numérico que se encarga de definir y controlar la posición y los movimientos de cada cabezal.
Se dispone, además, de un sistema de múltiples ruedas contadoras que, por contacto, registran el movimiento del material según se va perfilando. La sincronización mediante correas del movimiento de todas estas ruedas dota á la máquina de la capacidad para procesar formatos cortados. En el caso de que la fabricación fuese a partir de banda continua desde bobina, bastaría con una sola rueda contadora. En cualquiera αe ios casos, el movimiento de la o las ruedas contadoras se transmite a un encoder que pasa la información al control numérico.
En el caso del perfilado de formatos precortados, se utiliza un sistema de detección de inicio de pieza, que sirve para establecer la referencia de origen de la trayectoria variable.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus vanantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
FIG. 1 muestra una vista en perspectiva del conjunto de una perfiladora para fabricar perfiles con sección variable.
FIG. 2 muestra una vista en alzado de un cabezal de perfilado desde el punto de vista de la entrada de la pieza.
FIG. 3 muestra una vista en perspectiva del detalle de las ruedas contadoras utilizadas para el proceso de formatos precortadoí
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La representación en perspectiva de la figura 1 muestra una máquina de perfilado por rodillos de acuerdo con la presente invención, donde dicha máquina comprende, al menos, una bancada principal (1) que consiste en una plataforma, una pluralidad de patas y una pluralidad de placas base, sobre las que se sitúan una pluralidad de cabezales (2) que soportan las distintas estaciones de conformado.
En el ejemplo representado en la figura la máquina de perfilado por rodillos comprende once cabezales (2) independientes unidos por su parte inferior a la bancada (1). El material a perfilar discurre, según la figura 1, de izquierda a derecha, saliendo la pieza terminada por el extremo derecho.
En la zona inferior de cada cabezal (2) se ubican los servomotores que proporcionan el movimiento de giro (3) y de traslación (4) horizontal y perpendicular al sentido de avance del perfil. Cada uno de estos servomotores comprende un encoder interno para conocer en todo momento en qué posición se encuentra el cabezal (2). En la parte superior de dichos cabezales (2) se distingue el motor-reductor (5) que se encarga de transmitir el movimiento de rotación a los rodillos.
En la figura 2 se representa un cabezal (2) montado .sobre la bancada principal (1) donde el servomotor de traslación (4) va fijado a la placa base de la bancada principal y transmite, a través del husillo, el movimiento lineal de traslación (de izquierda a derecha según la figura 2) a la placa que sirve de soporte del cabezal (14). Esta placa (14), a su vez, se asienta sobre unas guías lineales (10). Por otro lado, la placa soporte (14) aloja el muñón de giro (9) que, en su parte inferior, lleva un sistema de sinfín- corona actuado por el servomotor de giro (3). La placa giratoria (15) va fijada al muñón (9) y es la que soporta la estación de conformado. Esta estación de conformado está dispuesta con una inclinación respecto a la horizontal tal que evita la colisión entre los rodillos de conformado y el material a perfilar. Esta posible colisión se produciría al efectuar el giro necesario para perfilar perpendicularmente a la trayectoria definida.
La estación de conformado está dividida en dos estructuras. La primera de ellas es la que soporta el eje del rodillo inferior (8). Este eje es el que recibe, desde el motor- reductor (5) el movimiento de rotación necesario para hacer pasar el material de perfilado entre los rodillos. Cada motor-reductor está comandado a su vez por un variador de frecuencia. La segunda estructura, situada sobre la primera, soporta el eje del rodillo superior. El movimiento de rotación del eje inferior es transmitido, a través de unos engranajes (11) al eje superior.
La estructura superior representada en la figura 2, tiene la particularidad de estar construida de forma simétrica en cuanto a la posición del engranaje (11) y de los asientos. Esto permite que tenga dos, posibilidades de montaje, una a 180° de la otra. De esta forma, y montando un eje superior con doble salida lateral, se pueden montar sendos rodillos superiores (6,7). Así se podría, por ejemplo, dotar a la máquina de la capacidad de perfilado de dos espesores distintos de material montando un rodillo superior u otro en función de las necesidades particulares. La unión entre ambas estructuras, superior e inferior, se realiza mediante una pluralidad de bridas de amarre rápido. En la figura 3 se representa una vista de la parte inicial de la perfiladora. En ella se puede apreciar el sistema de ruedas contadoras (13), en este caso son visibles tres de ellas. Con trazo discontinuo, simulando transparencia, se representa el primer cabezal de conformado. La disposición de varias ruedas contadoras se hace necesaria para perfilar formatos ya cortados en longitud.
La función de estas ruedas es doble, ya que por una parte sirven de apoyo al material de conformado que queda por la parte de fuera de los rodillos de perfilado, mientras que por otra parte se encargan de registrar el movimiento del material de conformado a su paso por la máquina. A este material se le provoca un ajuste con uno o varios rodillos para asegurar que no se produzca patinaje entre él y las ruedas contadoras. Cabe la posibilidad de colocar tantas ruedas como se considere necesario para tener una medición fiable de la pieza desde que su cabeza entra en la primera estación de conformado hasta que la cola sale de la última. Las ruedas contadoras van soportadas en una estructura lateral (16) enfrentada a las estaciones de conformado. En la parte posterior de la figura, en la estructura lateral, se'dispone de un sistema de poleas solidarias a cada rueda y sincronizadas mediante correas. A su vez, este sistema de correas se encarga de transmitir el movimiento a un encoder, que envía la señal de velocidad y posición al control numérico. La precisión de esta medida es vital para la trayectoria que define cada cabezal se ajuste con precisiónΛa los requerimientos.
En el caso de que el material de conformado sea perfilado de manera continua a partir de una bobina, por ejemplo, una única rueda contadora con transmisión directa al encoder, sería suficiente.
La máquina objeto de la invención permite su uso de forma autónoma o integrada dentro de una línea de producción que añada otras operaciones sobre el material de conformado. A su vez, puede hacer las funciones de alimentador que efectúe los avances y paradas de material necesario para que otros utillajes, situados antes o después del conformado, puedan ejecutar otras operaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Máquina de perfilado por rodillos que comprende una pluralidad de estaciones de conformado, las cuales progresivamente van dando forma a un determinado material hasta conseguir un perfil prediseñado cuya sección es variable a lo largo de su longitud caracterizada porque cada estación de conformado, a su vez, está situada sobre un cabezal (2) que comprende, al menos: unos primeros medios configurados para un movimiento de translación horizontal y perpendicular al sentido de avance del perfil; y unos segundos medios configurados para un movimiento de giro; donde, además, dicho cabezal (2) está inclinado un cierto ángulo (α) respecto de la horizontal; y porque comprende, además, al menos una rueda horizontal (13) instalada en una estructura lateral enfrentada a las estaciones de conformado (2) y configurada para apoyar al material de conformado que sobresale de la línea de rodillos y registrar el movimiento y la velocidad del material de conformado al efectuar su paso, estando dicho movimiento sincronizado, siendo además transmitido a medios propios de medida, y porque, además, la información de los medios de medida y de los primeros y segundos medios de movimiento es recibida por medios de control configurados para efectuar los cálculos de posición de cada cabezal (2) en todo el proceso de perfilado y dar las órdenes de posición a cada uno de dichos medios.
2.- Máquina de acuerdo con la reivindicación 1 donde los primeros medios configurados para un movimiento de translación horizontal y perpendicular al sentido de avance del perfil comprenden un primer accionamiento (3), el cual transmite su movimiento a una placa soporte (14) montada sobre una pluralidad de guías (10).
3.- Máquina de acuerdo con la reivindicación 1 y 2 donde los segundos medios configurados para un movimiento de giro comprenden un segundo accionamiento (4), el cual transmite su movimiento a un muñón de giro (9) que soporta la placa base (15).
4.- Máquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores donde los cabezales (2) reposan sobre la placa base (15).
5.- Máquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores donde el cabezal (2) comprende a su vez unos ejes montados sobre estructuras independientes, donde la estructura inferior soporta un accionamiento (5) que dota de movimiento al eje inferior, mientras que la estructura superior alberga el eje superior y está construida y configurada para albergar al menos dos montajes diferentes, donde dichos montajes, a su vez están configurados para albergar una pluralidad de rodillos superiores.
6.- Máquina de acuerdo con la reivindicación 5 donde cada uno de los rodillos superiores (6,7) son utilizados para perfilar una pluralidad de espesores distintos de material, donde cada posición correspondería al ajuste necesario para cada espesor.
7.- Máquina de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 6 donde dicha estructura superior está amarrada a la estructura inferior por medio de un sistema de amarre rápido para reducir los tiempos de ajuste de la máquina.
8.- Máquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores donde una pluralidad de ruedas (13) permite el procesado de material de conformado previamente cortado en su longitud.
9.- Máquina de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7 donde una rueda única (13) permite el procesado de material en continuo a partir de una bobina.
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