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ES2990162T3 - Máquina estiradora para perfiles extruidos - Google Patents

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ES2990162T3
ES2990162T3 ES20179458T ES20179458T ES2990162T3 ES 2990162 T3 ES2990162 T3 ES 2990162T3 ES 20179458 T ES20179458 T ES 20179458T ES 20179458 T ES20179458 T ES 20179458T ES 2990162 T3 ES2990162 T3 ES 2990162T3
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Alessandro Mario Galli
Mattia Merlini
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Danieli and C Officine Meccaniche SpA
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Danieli and C Officine Meccaniche SpA
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Abstract

Una máquina estiradora (1) para perfiles extruidos comprende un cabezal estirador (3) capaz de trasladarse a lo largo de una dirección predeterminada (X) sobre una base (2) y medios de accionamiento (51, 52, 53) para accionar en traslación el cabezal estirador (3) con respecto a la base (2). Los medios de accionamiento (51, 52, 53) comprenden un accionamiento mecánico que comprende al menos un elemento motor (51), que es solidario con uno de dichos cabezales estiradores (3) y dicha base (2), y al menos un elemento accionado (52), conectado operativamente con el al menos un elemento motor (51) e solidario con el otro de dichos cabezales estiradores (3) y dicha base (2), y un motor eléctrico (53) conectado operativamente con el elemento motor (51) del accionamiento mecánico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina estiradora para perfiles extruidos
Campo de la invención
La presente invención se refiere al sector de la producción de perfiles extruidos. En particular, la invención se refiere a una máquina estiradora para perfiles metálicos extruidos, en particular barras perfiladas de aluminio.
Técnica anterior
Se sabe que el proceso de producción de perfiles metálicos por extrusión proporciona típicamente un enfriamiento rápido del perfil por chorros de aire o agua después de que sale de la prensa de extrusión. Como resultado de tal operación y a menudo formas de sección transversal asimétricas, se crean tensiones internas en el perfil recién extruido que causan una deformación, particularmente en la dirección longitudinal, de modo que el perfil recién extruido toma una forma curvada longitudinalmente, por ejemplo, en forma de plátano o serpiente.
Para eliminar dicha deformación y restaurar un curso recto, el perfil se estira en máquinas de estiramiento especiales, que pueden aplicar una fuerza de tracción en los extremos del perfil que exceda el límite elástico del material, para provocar el enderezamiento permanente del propio perfil.
Las máquinas de estiramiento de perfiles extruidos conocidas para perfiles extruidos comprenden sustancialmente una base sobre el que se monta un cabezal estirador y un contracabezal, ambos equipados con un tornillo de sujeción para sujetar el perfil en sus extremos longitudinales y aplicar la fuerza de estiramiento al mismo. El cabezal estirador puede trasladarse sobre la base a lo largo de una dirección fija, definiendo la dirección de estiramiento. Durante el funcionamiento, el cabezal estirador se acciona en traslación lejos del contracabezal, que se mantiene fijo, de modo que se aplica una fuerza de tracción longitudinalmente sobre el perfil sujeto entre ellos adaptado para determinar el enderezamiento permanente del perfil. La reacción a la fuerza de estiramiento aplicada se transfiere desde el cabezal estirador al contracabezal a través de la base.
Típicamente, en las máquinas de estirar perfiles extruídos conocidas, el cabezal de estirar se mueve por medio de un cilindro hidráulico que tiene una varilla de accionamiento conectada al cabezal de estirar y una carcasa integral con la base. Tal modo de funcionamiento, aunque capaz de proporcionar las fuerzas de tracción necesarias para lograr el estiramiento, tiene sus inconvenientes.
De hecho, los sistemas de accionamiento hidráulico requieren un circuito hidráulico especial para la circulación del fluido operativo presurizado, además del propio accionador hidráulico. Esto aumenta la complejidad del sistema y los costes de mantenimiento de las máquinas de estiramiento de perfiles extruidos conocidas, así como es una fuente adicional de posibles averías, y por lo tanto tiene un impacto negativo en los costes de construcción y operación de tales máquinas.
Además, los sistemas de accionamiento hidráulicos consumen especialmente energía, porque las bombas necesarias para mantener el fluido de funcionamiento presurizado y para hacer circularlo siempre están en funcionamiento, independientemente del estado de tensión del componente accionado. Este inconveniente se siente particularmente cuando se requieren altas fuerzas de accionamiento y, por lo tanto, presiones de fluido operativo correspondientemente altas, como es el caso para el accionamiento del cabezal estirador de una máquina estiradora para perfiles extruidos, en donde la presión del fluido operativo que controla el cilindro de accionamiento hidráulico debe ser típicamente del orden de unos pocos cientos de bares. Esto tiene también un impacto negativo sobre los costes de funcionamiento de las máquinas de estiramiento de perfiles extruidos conocidas.
Finalmente, otro inconveniente de los sistemas de accionamiento hidráulico es la posibilidad de fugas de fluido operativo en condiciones accidentales o durante el mantenimiento de los propios sistemas, lo que hace que el entorno en donde se instalan las máquinas de estiramiento de perfiles extruidos conocidas sea más propenso a ensuciarse y contaminarse. Ejemplos de máquinas estiradoras según la técnica anterior se conocen a partir del documento de la técnica anterior EP 3335813.
Compendio de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar una máquina estiradora para perfiles extruidos que supere las desventajas mencionadas anteriormente de las máquinas de estiramiento de perfiles extruidos conocidas, siendo el rendimiento el mismo.
Más específicamente, el objeto de la presente invención es proporcionar una máquina estiradora para perfiles extruidos que tenga una estructura más simple, menores costes de construcción y operación y que sea más fiable y limpia que las máquinas de estiramiento conocidas de perfiles extruidos de igual potencia.
Según la invención, tales objetos se logran mediante una máquina estiradora para perfiles extruidos que tiene las características expuestas en la reivindicación 1 adjunta.
En la máquina estiradora de la invención, el cabezal estirador es accionado por un sistema de accionamiento electromecánico formado por un accionamiento mecánico y un motor eléctrico. Un sistema de accionamiento de este tipo no requiere un fluido operativo presurizado como medio de transmisión de la fuerza y, por lo tanto, todos los componentes accesorios requeridos para mantener el fluido operativo presurizado y para hacerlo circular, en particular, la totalidad de las tuberías que forman el circuito hidráulico del fluido operativo y la unidad de potencia hidráulica respectiva. Esto hace que la estructura de la máquina estiradora de la invención sea más sencilla que las máquinas de estirar de la técnica anterior y, en consecuencia, hace que su construcción, instalación y mantenimiento sea más fácil y rentable.
Un diseño más sencillo y robusto del sistema de accionamiento de cabezal estirador también reduce la probabilidad de fallo del sistema y, por lo tanto, aumenta la fiabilidad de la máquina estiradora de la invención en su conjunto.
Además, en la máquina estiradora de la invención, el motor eléctrico del sistema de accionamiento electromecánico, a diferencia de los medios de bombeo de un sistema de accionamiento hidráulico, solo está activo mientras el cabezal estirador se mueve o aplica la fuerza de tracción sobre el perfil. El resultado es una reducción en el consumo de energía de la máquina estiradora y por lo tanto en sus costes operativos globales.
Finalmente, la ausencia de un fluido operativo presurizado circulante evita la posible fuga del mismo en caso de fallo, mantenimiento o incluso durante el funcionamiento normal de la máquina estiradora. Esto permite mantener un entorno más limpio y más sano en donde se instala la máquina estiradora.
Las configuraciones preferidas de la máquina estiradora de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido se incorpora en su totalidad en la presente memoria por referencia.
Breve descripción de las figuras
Otras características y ventajas de la presente invención serán más evidentes a la luz de la descripción detallada de una realización preferida, pero no exclusiva, de la misma, ilustrada a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
la Fig. 1 muestra esquemáticamente una vista lateral de una realización preferida de una máquina estiradora para perfiles extruidos según la invención;
la Fig. 2 muestra esquemáticamente una vista lateral en sección parcial del cabezal estirador y una parte de la base de la máquina estiradora de la Fig. 1;
la Fig. 3a muestra esquemáticamente una vista en perspectiva del cabezal estirador y una parte de la base de la máquina estiradora de la Fig. 1 y
la Fig. 3b muestra esquemáticamente una vista en perspectiva similar a la de la Fig. 3a, en donde se han retirado partes del cabezal estirador por motivos de visibilidad.
Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención
La Fig. 1 muestra esquemáticamente una realización preferida de una máquina estiradora para perfiles extruidos según la presente invención, indicada en conjunto por el número de referencia 1.
La máquina estiradora 1 se usa preferiblemente aunque no exclusivamente para estirar perfiles metálicos, en particular barras perfiladas de aluminio, después de su extrusión. La máquina estiradora 1 aquí descrita en detalle se configura en particular para trabajar en una línea de procesamiento separada de la línea de extrusión de perfiles. Los perfiles extruidos se transfieren desde la línea de extrusión a la máquina estiradora por medios de transporte conocidos, por ejemplo, transportadores de rodillos. Alternativamente, la máquina estiradora 1 también puede colocarse en la línea de extrusión, aguas abajo de la prensa de extrusión.
La máquina estiradora 1 comprende una base en forma de viga 2 con un eje longitudinal que define una dirección de estiramiento X de la máquina estiradora 1. La longitud de la base 2 se elige según la longitud de los perfiles extruidos que se van a estirar. Por ejemplo, en el caso de barras perfiladas de aluminio, la longitud de la base 2 puede estar típicamente entre aprox. 10 m y aprox. 70 m.
Un cabezal estirador 3 y un contracabezal 4, destinados a sujetar extremos longitudinales opuestos de un perfil extruido que se va a estirar, se montan en la base 2, en sus extremos longitudinales.
El cabezal estirador 3 es la parte móvil de la máquina estiradora 1 y durante el proceso de estirado, se traslada sobre el soporte 2 en la dirección de estirado X por medio de medios de accionamiento especiales, descritos con más detalle a continuación, para aplicar la fuerza de estirado deseada al perfil extruido que se va a estirar.
El contracabezal 4 es la parte estacionaria de la máquina estiradora 1 y se mantiene fijo durante el proceso de estirado. Preferiblemente, la posición del contracabezal 4 en la base 2 con respecto al cabezal estirador 3 es ajustable, de manera continua o discontinua. De esta manera, la misma máquina estiradora 1 puede usarse ventajosamente para estirar perfiles extruidos de diferentes longitudes.
Con la excepción de las unidades de accionamiento previstas para la manipulación del cabezal estirador 3, este último y el contracabezal 4 tienen una configuración sustancialmente similar.
En particular, el cabezal estirador 3 y el contracabezal 4 comprenden una abrazadera o tornillo de sujeción 31, 41 respectivos, adaptados para sujetar un extremo longitudinal de un perfil extruido, para aplicar la fuerza de estiramiento a este último. Los tornillos de tornillo de sujeción 31 y 41 son estructural y funcionalmente los mismos. Sus características serán descritas, por lo tanto, más adelante con particular referencia al tornillo de sujeción 31 del cabezal estirador 3, entendiéndose que esto también se aplica al tornillo de sujeción 41 del contracabezal 4, cuyos componentes están numerados en consecuencia.
El tornillo de sujeción 31 se define en una cavidad longitudinal, esencialmente en forma de U, de un bastidor del cabezal estirador 3. La cavidad longitudinal está abierta preferiblemente en tres lados del cabezal estirador 3, en particular, un lado transversal frontal orientado hacia el contracabezal 4, y preferiblemente dos lados longitudinales opuestos. En virtud de esta configuración, la carga/descarga de perfiles extruidos en/desde la máquina estiradora 1 puede tener lugar lateralmente, en particular en una dirección perpendicular a la dirección de estiramiento X, lo que es particularmente ventajoso en casos en donde la máquina estiradora 1 está en una línea de procesamiento separada y paralela con respecto a la línea de extrusión.
El tornillo de sujeción 31 comprende preferiblemente una superficie de soporte fija 32, unida al bastidor del cabezal estirador 3 y un elemento de sujeción 33 que es móvil entre una posición operativa o de sujeción, mostrada en la Fig. 1, y una posición no operativa, mostrada en las Figs. 2, 3a y 3b. En la realización preferida de la máquina estiradora 1 mostrada aquí, el elemento de sujeción 33 se configura como un elemento rotatorio que pivota alrededor de un eje de rotación perpendicular al eje longitudinal de la máquina estiradora, es decir, a la dirección de estiramiento X. La rotación del elemento de sujeción 33 es controlada preferiblemente por uno o más accionadores lineales dedicados 34, que se conectan operativamente al elemento 33 de sujeción, por ejemplo, cilindros hidráulicos. Alternativamente, los elementos de sujeción 33 pueden hacerse rotar entre las posiciones de funcionamiento y no funcionamiento mediante un motor de relación montado directamente en el eje de rotación de los propios elementos.
Como se ha mencionado anteriormente, el cabezal estirador 3 puede moverse longitudinalmente, es decir, en la dirección de estiramiento X, sobre la base 2 con respecto al contracabezal 4, para aplicar una fuerza de estiramiento deseada sobre un perfil extruido.
Un carril de guía rectilíneo 21 se forma o aplica preferiblemente sobre al menos un tramo extremo de la base 2 para guiar el movimiento del cabezal estirador 3. El cabezal estirador 3 coopera con el carril de guía 21 a través de bloques de patines 35 u otros elementos deslizantes o rodantes equivalentes.
La carrera de traslación del cabezal estirador 3 se relaciona sustancialmente con la longitud de los perfiles extruidos que se van a estirar. Típicamente, tal carrera es aproximadamente el 3 % de la longitud del perfil extruido que se va a estirar.
El movimiento del cabezal estirador 3 se controla a través de medios de accionamiento de tipo electromecánico.
En particular, los medios de funcionamiento del cabezal estirador 3 comprenden un accionamiento mecánico que comprende un elemento motor 51 integral con el cabezal estirador 3 y un elemento accionado 52 integral con la base 2 y conectado operativamente al elemento motor 51. El elemento motor 51 del accionamiento mecánico es accionado por un motor eléctrico 53.
Como se muestra, en particular, en las Figs. 2, 3a y 3b, el accionamiento mecánico a través del que se traslada el cabezal estirador 3 es un accionamiento de cremallera y piñón. El elemento motor 51 se forma por un piñón integral con el cabezal estirador 3 y que tiene un eje de rotación perpendicular a la dirección de estiramiento X de la máquina estiradora 1, es decir, el eje longitudinal de la base 2, y el elemento accionado 52 se forma por una cremallera integral con la base 2 fija y que se extiende longitudinalmente en la dirección de estiramiento X de la máquina estiradora 1.
Un accionamiento mecánico de piñón y cremallera es una solución particularmente simple y robusta para mover el cabezal estirador 3 y generar la fuerza de estiramiento requerida. Además, esta solución es fácilmente escalable, ya que la fuerza de estiramiento puede aumentarse aumentando el número de piñones activos en la cremallera.
Preferiblemente, el elemento de motor o piñón 51 se conecta operativamente al motor eléctrico 53 con la interposición de un engranaje reductor 54 (véanse las Figs. 3a, 3b), preferiblemente un engranaje planetario.
Para reducir las dimensiones globales de la máquina estiradora 1, el motor eléctrico 53 tiene un eje de rotación perpendicular al eje de rotación del elemento motor 51. En este caso, el engranaje reductor 54 interpuesto entre el elemento de motor 51 y el motor eléctrico 53 es preferiblemente un engranaje planetario angular. Más preferiblemente, el eje del motor eléctrico 53 también es perpendicular a la dirección de estiramiento X de la máquina estiradora 1. En otras palabras, con referencia a la disposición de instalación de la máquina estiradora 1 mostrada en las figuras, el motor eléctrico 53 tiene preferiblemente un eje de rotación vertical.
En una realización alternativa de la máquina estiradora 1, que no forma parte de la presente invención y no se muestra, en el accionamiento mecánico de cremallera y piñón descrito anteriormente, el piñón, junto con el motor eléctrico 53 y el engranaje reductor 54, es integral con la base 2, y por lo tanto estacionario, y la cremallera es integral en traslación con el cabezal estirador 3, y por lo tanto móvil.
En otra realización alternativa, que tampoco forma parte de la presente invención y no se muestra, el accionamiento mecánico puede ser un husillo de bola, un husillo de rodillo de recirculación o un accionamiento de husillo de rodillo satélite, en donde un elemento de husillo forma el elemento de motor 51 del accionamiento y un elemento de husillo de tuerca forma el elemento accionado 52 del accionamiento.
También en esta realización, puede proporcionarse que el elemento de tornillo sea integral con el cabezal estirador 3 y el elemento de tornillo de tuerca sea integral con la base 2, o viceversa.
En todos los casos, la invención proporciona una máquina estiradora para perfiles extruidos en la que el movimiento del cabezal estirador tiene lugar sin el uso de sistemas de accionamiento hidráulico, y que, por lo tanto, tiene una estructura más sencilla, costes de construcción y funcionamiento más bajos y que es más fiable y más limpia que las máquinas estiradoras conocidas de los perfiles extruidos de igual potencia.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Una máquina estiradora (1) para perfiles extrusionados que comprende:
    - un cabezal estirador (3) capaz de trasladarse a lo largo de una dirección predeterminada (X) sobre una base (2),
    - medios de accionamiento (51, 52, 53, 54) para accionar en traslación el cabezal estirador (3) con respecto a la base (2), comprendiendo dichos medios de accionamiento (51, 52, 53, 54) un accionamiento de cremallera y piñón, caracterizada por que:
    - el piñón (51) es solidario con dicho cabezal estirador (3) y la cremallera (52), conectada operativamente a dicho piñón (51), es solidaria con dicho base (2), y
    - un motor eléctrico (53) se conecta operativamente al piñón (51), en donde el piñón (51) forma un elemento de transmisión y la cremallera (52) forma un elemento accionado, en donde el motor eléctrico (53) se conecta operativamente al piñón (51) con la interposición de un engranaje reductor (54), y tiene un eje de rotación perpendicular a un eje de rotación del piñón (51).
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