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19 OFICINA ESPA ˜NOLA DE
PATENTES Y MARCAS ESPA ˜NA
N´umero de publicaci´on:
2 155 309
k 21N´umero de solicitud:009702040
k 51Int. Cl.7:B26D 1/62
k 12SOLICITUD DE PATENTE
A1
k22Fecha de presentaci´on: 30.09.1997 k
71 Solicitante/s: Manuel Torres Mart´ınez
C/ Sancho el Fuerte, 21 31007 Pamplona, Navarra, ES
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43Fecha de publicaci´on de la solicitud: 01.05.2001 k
72 Inventor/es: Torres Mart´ınez, Manuel
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43 Fecha de publicaci´on del folleto de la solicitud:
01.05.2001
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74 Agente: Buceta Facorro, Luis
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54T´ıtulo: Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento.
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57Resumen:
Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, formada por sendos rodillos (2 y 3) paralelos, los cuales comportan respectivas cuchi-llas de bordes coincidentes para la realizaci´on de los cortes, comprendiendo cada uno de los rodillos un cuerpo fijo central (5) y una cubierta exterior girato-ria (6), cuyo cuerpo fijo (5) determina una c´amara interior (11), con entradas (12) para introducir aire a presi´on y conductos radiales (13) para la salida del aire a presi´on en funciones de lubricaci´on neum´atica entre el cuerpo (5) y la cubierta (6); en tanto que dicha cubierta (6) se constituye por un tubo laminar de cromo duro, sobre el cual se incorpora un recubri-miento laminar de n´ıquel, con incorporaci´on de una capa de fibra de carbono en el exterior.
ES
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155
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DESCRIPCION
Cortadora rotativa transversal para bandas la-minares en desplazamiento.
En procesos de utilizaci´on de bandas lamina-res suministradas en continuo, como por ejemplo en la fabricaci´on de cart´on con bandas de papel, es necesario el corte de las bandas utilizadas cuan-do el proceso lo requiere, lo cual en casos exige la realizaci´on de cortes repetitivos, que deben efec-tuarse a la propia velocidad del desplazamiento de las bandas, que puede ser muy elevada.
Se utilizan para ello cortadoras rotativas for-madas por dos rodillos paralelos provistos con sendas cuchillas que act´uan correspondientemen-te realizando una acci´on de cizalla, lo cual plantea un importante problema para conseguir a grandes velocidades una actuaci´on adecuada, ya que es ne-cesario salvar la inercia de los rodillos en un giro con precisi´on y sincronizado de los mismos.
El sincronismo de los rodillos se consigue f´ a-cilmente mediante una relaci´on de engrane entre ellos; en tanto que para vencer la inercia se utili-zan conjuntos de varios motores de accionamiento en actuaci´on conjunta, lo cual sin embargo no es por s´ı solo suficiente, a muy elevadas velocidades, para conseguir la precisi´on adecuada.
La soluci´on al respecto consiste en reducir el peso de los elementos giratorios y en tal sentido se han desarrollado soluciones basadas en la for-maci´on de los rodillos con un cuerpo central fijo y una camisa o cubierta exterior giratoria.
En tal sentido la Patente USA 4.548.112 pre-senta una soluci´on en la que los rodillos se for-man con una cubierta exterior giratoria de muy poco grosor, la cual resulta de poca inercia, pero sin embargo es f´acilmente deformable por los es-fuerzos radiales hacia adentro que ejerce en la realizaci´on de los cortes la cuchilla sobrepuesta por fuera, por lo que entre dicha cubierta girato-ria y el cuerpo central fijo se incluyen rodamien-tos de apoyo, los cuales dan lugar a rozamienrodamien-tos que influyen negativamente, adem´as de constituir puntos de transmisi´on calor´ıfica que hacen que el cuerpo interior pueda llegar a alcanzar por acu-mulaci´on temperaturas inaceptables, a ra´ız del calor que adquiere la cuchilla en los cortes.
Se han ensayado tambi´en soluciones a bases cubiertas de fibras sint´eticas, las cuales son por naturaleza muy ligeras, pero, para que por si so-las su resistencia resulte adecuada deben ser ne-cesariamente de un grosor bastante considerable, de manera que el peso resulta elevado.
De acuerdo con la presente invenci´on se pro-pone una nueva cortadora rotativa del tipo indi-cado, la cual se basa en un concepto de realizaci´on constructiva que la hace de unas caracter´ısticas funcionales muy ventajosas.
Esta cortadora objeto de la invenci´on se com-pone igualmente de dos rodillos paralelos con res-pectivas cuchillas coincidentes para la realizaci´on de los cortes, constituy´endose en este caso dichos rodillos con una cubierta giratoria formada por un tubo de cromo duro de 0’05 mil´ımetros de gro-sor, sobre el cual se incorpora un revestimiento de n´ıquel de 0’3 mil´ımetros de grosor, disponi´endose por encima una capa de fibra de carbono de 4-5 mil´ımetros de grosor. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Se obtiene as´ı una cubierta giratoria de los ro-dillos de muy poco peso, con la cual se puede con-seguir el accionamiento con precisi´on a muy gran-des velocidagran-des, resultando dicha cubierta ade-m´as de una rigidez que permite soportar los es-fuerzos radiales que ocasiona la cuchilla en los cortes, por lo que no son necesarios apoyos inter-medios con respecto al cuerpo fijo interior.
De un modo particular el cuerpo central de los rodillos se constituye ligeramente holgado con res-pecto al interior de la cubierta, determin´andose seg´un una realizaci´on hueca con una entrada para suministro de aire a presi´on y con unas salidas radiales, a trav´es de las que el aire a presi´on de-termina una lubricaci´on neum´atica entre dicho cuerpo central y la cubierta giratoria, haciendo pr´acticamente nulo el rozamiento. Esa lubrica-ci´on neum´atica, junto con la propia naturaleza aislante de la capa de fibra de carbono, evitan adem´as la transmisi´on del calor de la cuchilla has-ta el cuerpo central.
Para vencer adecuadamente la inercia que a pesar de todo ofrecen las cubiertas giratorias de los rodillos, en cada uno de los rodillos la respec-tiva cubierta se dispone acoplada por uno y otro extremo a sendos motores de accionamiento, lo cual, teniendo en cuenta el engrane de sincroni-zaci´on entre ambas cubiertas de los rodillos, pro-porciona un accionamiento desde cuatro puntos activos, con una ´optima efectividad.
Se obtiene de esta manera una cortadora ro-tativa que ofrece caracter´ısticas muy ventajosas para la funci´on de los cortes de bandas laminares a grandes velocidades, adquiriendo vida propia de por s´ı y car´acter preferente respecto de las cor-tadoras existentes que se utilizan para la misma funci´on.
La figura 1 representa el conjunto de los rodi-llos de una cortadora ya conocida seg´un la realizaci´on de la Patente USA 4.548.112. La figura 2 es una vista en alzado lateral del
con-junto de una cortadora seg´un el objeto de la invenci´on, con uno de los rodillos total-mente seccionado, y el otro con una secci´on parcial.
La figura 3 es un detalle ampliado del conjunto constitutivo de la pared de uno de los rodi-llos en esa cortadora objeto de la invenci´on, seg´un la zona III indicada en la figura ante-rior.
La figura 4 es una vista en perfil seccionado de los rodillos de la cortadora en una po-sici´on correspondiente al instante de inicio del corte de una banda laminar.
La figura 5 es una vista como la anterior, con los rodillos en la posici´on correspondiente al instante del seccionamiento de la banda laminar.
La invenci´on se refiere a una cortadora rota-tiva destinada para el corte transversal de bandas laminares (1) en movimiento, como pueden ser las bandas de papel suministradas en los procesos de fabricaci´on de cart´on u otras aplicaciones seme-jantes.
Dicha cortadora se prev´e de acuerdo con unas caracter´ısticas que permitan realizar con efectivi-dad y precisi´on los cortes a grandes velocidades, componi´endose de dos rodillos paralelos (2) y (3), en los que van incorporadas respectivas cuchillas (4), las cuales al incidir de un modo correspon-diente efect´uan una acci´on de cizalla que da lu-gar al corte de la banda (1) pasante por la zona intermedia.
Para que la banda (1) no sufra alteraci´on en su desplazamiento, la acci´on de los cortes se ha de producir con un acompa˜namiento de la l´ınea del corte en el sentido del mencionado desplaza-miento de la banda (1) y a su misma velocidad, de forma que los rodillos (2) y (3) han de girar sincronizados a la velocidad necesaria para que la incidencia entre las cuchillas (4) se produzca precisamente en un recorrido de desplazamiento coincidente con la banda (1) y a la misma veloci-dad que ´esta.
Ello requiere la actuaci´on a velocidad a veces muy elevada, siendo necesario vencer la inercia de la masa giratoria de los rodillos (2) y (3), para lo cual se han desarrollado ya soluciones, como la de la Patente USA 4.548.112, conforme la repre-sentaci´on de la figura 1, a base de constituir los rodillos (2) y (3) con un cuerpo central fijo (5) y alrededor de ´el una cubierta giratoria (6) de pared delgada, la cual resulta de poca inercia, pudiendo ser f´acilmente accionada a las velocidades necesa-rias, pero resultando de poca resistencia frente a los esfuerzos radiales que ejerce la cuchilla (4) co-rrespondiente en los cortes, por lo que es necesario intercalar apoyos con respecto al cuerpo central fijo (5), solucion´andose este aspecto mediante ro-damientos intercalados (7), los cuales sin embargo constituyen puntos de rozamiento en contra de la libertad del giro de la cubierta (6).
En la cortadora que ahora se preconiza, los rodillos (2) y (3) portadores de las cuchillas (4) de corte, se constituyen igualmente con un cuerpo central fijo (5), a cuyo alrededor se dispone asi-mismo una cubierta giratoria (6) sobre la que se incorpora la cuchilla (4) correspondiente.
Dicha cubierta giratoria (6) se constituye de acuerdo con la invenci´on por un tubo laminar (8) de cromo duro, cuya pared se prev´e de un grosor de 0’05 mil´ımetros, sobre el cual se incorpora un revestimiento (9) de n´ıquel, cuyo grosor se prev´e de 0’3 mil´ımetros, disponi´endose luego alrededor una capa (10) de fibra de carbono, que se prev´e de un grosor de 4-5 mil´ımetros.
Esa capa (10) de fibra de carbono puede efec-tuarse mediante encintado directo sobre el reves-timiento (9) de n´ıquel; o bien mediante fabrica-ci´on por separado de un tubo con la mencionada fibra de carbono, determin´andose en este caso el mencionado tubo con un di´ametro interior lige-ramente menor que el di´ametro exterior del re-vestimiento (9) de n´ıquel, para mediante una ex-pansi´on por aire a presi´on, efectuar el montaje, de forma que al eliminar el aire a presi´on la propia contracci´on del tubo de fibra de carbono establece una solidarizaci´on sobre el elemento tubular for-mado por el revestimiento (9) de n´ıquel y el tubo laminar (8) de cromo duro, constituyendo un todo ´
unico.
La cuchilla (4) correspondiente puede ir
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plemente pegada sobre la respectiva cubierta (6), pero debido a las grandes velocidades de trabajo previstas, se establece una sujeci´on de mayor se-guridad mediante pasadores de tipo tornillo o re-mache, pasantes a trav´es de la cubierta (6). Di-chos pasadores de sujeci´on puede incluirse atra-vesando a toda la cubierta (6), pero debido a la dificultad que supone el taladrado del cromo duro (8) se prev´e una disposici´on de los mencionados pasadores a trav´es s´olo de la capa de fibra (10), lo cual ´unicamente resulta posible mediante la realizaci´on de la referida capa de fibra (10) en un tubo independiente incorporable luego al con-junto constitutivo de la cubierta (6).
En cualquier caso, las tiras de fibra constituti-vas de la capa (10) se prev´en incorporables en una disposici´on entrecruzada oblicuamente a 45◦ en las sucesivas capas, con lo cual se obtiene una es-tructuraci´on capaz de soportar, sin ser afectada, las dilataciones de la cuchilla (4) por causa del calor que ´esta adquiere en la realizaci´on de los cortes.
El cuerpo fijo central (5) se determina por su parte en realizaci´on hueca, determinando una c´ a-mara interior (11), con unas entradas (12) hacia la misma para introducir aire a presi´on mientras que en la periferia quedan definidos conductos ra-diales (13), a trav´es de los cuales el aire a presi´on sale al intermedio entre el mencionado cuerpo (5) y la cubierta giratoria (6), la cual se halla prevista con una ligera holgura respecto de dicho cuerpo central (5).
De esta forma entre el cuerpo (5) y la cubierta (6) se establece una capa laminar de aire (14), por la cual se determina a modo de una lubricaci´on neum´atica que permite el giro de la mencionada cubierta (6) sin rozamiento, a la vez que supone un aislamiento que evita el paso del calor de la cubierta (6) hasta el mencionado cuerpo central (5).
Para favorecer el deslizamiento en cualquier eventual roce, la periferia del cuerpo (5) se prev´e recubierta con una capa cer´amica (15); mientras que alrededor de los conductos radiales (13) de salida de aire a presi´on quedan definidos unos re-bajes (16), los cuales favorecen la formaci´on de la capa neum´atica (14) de lubricaci´on para el giro de la cubierta (6).
Con la realizaci´on constructiva antes descrita, la cubierta giratoria (6) resulta de una ligereza que permite su accionamiento con precisi´on a grandes velocidades, pero a la vez de una consis-tencia r´ıgida que la permite soportar los esfuerzos radiales que ocasiona la cuchilla (4) en los cortes. No obstante, cualquier tendencia a la defor-maci´on radial hacia adentro que pueda sufrir la mencionada cubierta (6), resulta compensada por la capa de lubricaci´on neum´atica (14) que reac-ciona en contra. Es decir que, por ejemplo, si en la c´amara interior (11) del cuerpo (5) se introducen 6 kg de presi´on, a trav´es de los conductos (13) se establece en la capa neum´atica (14) una presi´on de unos 2 kg, suficiente para la lubricaci´on del giro de la cubierta (6), pero cuando ´esta tiende a deformarse hacia adentro, establece un cierre con respecto al cuerpo (5), de manera que la presi´on en el punto correspondiente se eleva a los 6 kg existentes en la c´amara (11), lo que determina
un empuje sobre la mencionada cubierta (6), que evita su deformaci´on.
Las cubiertas giratorias (6) de ambos rodillos (2) y (3) de la cortadora, se establecen relacio-nadas mediante engranes (17), lo cual establece sin m´as el sincronismo necesario para que la in-cidencia de las cuchillas (4) se produzca con la precisi´on adecuada en cada una de las vueltas.
De un modo particular, los extremos de las mencionadas cubiertas giratorias (6) se prev´en con un reborde (19) hacia afuera, mediante el cual se favorece el amarre de sujeci´on de dichas cubier-tas giratorias (6) con respecto a los engranes (17) con una total seguridad.
Para vencer eficazmente la inercia que pese a
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todo ofrecen las cubiertas giratorias (6), con el fin de conseguir que los cortes se produzcan con absoluta precisi´on incluso a muy grandes veloci-dades, cada uno de ambos rodillos (2) y (3) se prev´en asociados en una relaci´on accionadora me-diante al menos un motor (18) por cada uno de los extremos, con lo que el conjunto resulta ac-cionado desde cuatro puntos, consigui´endose una gran efectividad. Sobre cada uno de los rodillos (2) y (3) se prev´e adem´as la incorporaci´on de un contrapeso (19), con el cual se favorecen las ace-leraciones y deceace-leraciones para los cambios de velocidad necesarios en los giros entre la zona de realizaci´on de los cortes y el recorrido entre el fi-nal y el inicio de dicha zona de corte.
REIVINDICACIONES
1. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, del tipo formado por dos rodillos paralelos (2) y (3) portadores de sendas cuchillas (4) correspondientemente coinci-dentes para la realizaci´on de los cortes, compren-diendo cada rodillo (2) y (3) un cuerpo fijo central (5) y una cubierta exterior (6) giratoria,
carac-terizadaporque el cuerpo fijo (5) se constituye
con una c´amara interior (11) provista con entra-das (12) para introducir aire a presi´on yendo pro-vista en la periferia con conductos radiales (13), a trav´es de los cuales el aire a presi´on crea una capa de aire (14), a modo de lubricaci´on neum´atica, en-tre el mencionado cuerpo fijo (5) y la respectiva cubierta giratoria (6).
2. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la primera reivindicaci´on, caracterizada
porque la cubierta giratoria (6) de cada rodillo (2) y (3), se constituye por un tubo laminar inte-rior (8) de cromo duro, sobre el cual se incorpora un recubrimiento (9) de n´ıquel, tambi´en laminar, disponi´endose sobre ese conjunto una capa (10) de fibra de carbono.
3. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la segunda reivindicaci´on, caracterizada
porque el tubo laminar (8) de cromo duro se prev´e de un grosor de 0’05 mil´ımetros.
4. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la segunda reivindicaci´on, caracterizada
porque el recubrimiento (9) de n´ıquel se prev´e de un grosor de 0’3 mil´ımetros.
5. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la segunda reivindicaci´on, caracterizada
porque la capa (10) de fibra de carbono se prev´e de un grosor de 4-5 mil´ımetros.
6. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la segunda y quinta reivindicaciones,
carac-terizadaporque la capa (10) de fibra de carbono
se constituye por un encintado de formaci´on di-rectamente aplicado sobre el conjunto tubular for-mado por el tubo (8) de cromo duro y el recubri-miento (9) de n´ıquel.
7. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo
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con la segunda y quinta reivindicaciones,
carac-terizadaporque la capa (10) de fibra de carbono
se constituye por un tubo formado independien-temente con un di´ametro interior ligeramente me-nor que el di´ametro exterior del conjunto formado por el tubo (8) de cromo duro y el recubrimiento (9) de n´ıquel, incorpor´andose dicho tubo consti-tutivo de la mencionada capa (10) en un montaje con expansi´on mediante aire a presi´on, de forma que al comprimir cuando se quita el aire a presi´on ci˜ne solidariamente al conjunto del tubo (8) con el recubrimiento (9), formando un todo ´unico.
8. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la segunda, quinta, sexta y s´eptima reivindi-caciones, caracterizada porque la capa (10) de fibra de carbono se forma mediante un encintado oblicuamente entrecruzado en sucesivas capas de las tiras de fibra constitutivas, preferentemente en una disposici´on a 45◦ de las mencionadas tiras.
9. Cortadora rotativa transversal para bandas laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la primera reivindicaci´on, caracterizada
porque en el exterior del cuerpo (5) se definen unos rebajes (16) alrededor de los respectivos con-ductos radiales (13), favoreciendo la formaci´on de la capa de aire (14) de lubricaci´on neum´atica.
10. Cortadora rotativa transversal para ban-das laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la primera reivindicaci´on,
caracte-rizadaporque la superficie perif´erica del cuerpo
(5) se recubre con una capa cer´amica (15) favo-recedora del deslizamiento de la cubierta (6) en cualquier roce que pueda producirse.
11. Cortadora rotativa transversal para ban-das laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la primera reivindicaci´on,
caracte-rizada porque las cubiertas (6) de ambos
rodi-llos (2) y (3), que se establecen giratoriamente relacionadas entre s´ı mediante engranes (17), in-corporan accionamientos respectivos mediante al menos un motor (18) en cada extremo, determi-nando un conjunto accionador simult´aneo desde cuatro puntos.
12. Cortadora rotativa transversal para ban-das laminares en desplazamiento, en todo de acuerdo con la primera a und´ecima
reivindicacio-nes, caracterizada porque las cubiertas
girato-rias (6) se prev´en con un reborde (19) en los ex-tremos, mediante el cual se favorece la sujeci´on con seguridad respecto de los engranes (17).
OFICINA ESPA ˜NOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPA ˜NA k 21 N.◦ solicitud:
009702040
k22 Fecha de presentaci´on de la solicitud: 30.09.1997
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32 Fecha de prioridad:
INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
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51 Int. Cl.7: B26D 1/62
DOCUMENTOS RELEVANTES
Categor´ıa Documentos citados Reivindicaciones
afectadas
A PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Volumen 014, N´umero 307 (M-993), 1 03.07.1990 & JP 02-100895 A (KOBAYASHI SEISAKUSHO KK), 12.04.1990
A US 4548112 A (THOMAS) 22.10.1985 1
Categor´ıa de los documentos citados X:
Y: A:
de particular relevancia
de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categor´ıa
refleja el estado de la t´ecnica
O: P: E:
referido a divulgaci´on no escrita
publicado entre la fecha de prioridad y la de presentaci´on de la solicitud
documento anterior, pero publicado despu´es de la fecha de presentaci´on de la solicitud
El presente informe ha sido realizado
× para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n◦:
