Kit de mejora de motor para una prensa mecánica.

Kit de mejora de motor de accionamiento (1) para adaptar una prensa mecánica del tipo accionado por volante de inercia a una servoprensa,

comprendiendo dicha prensa mecánica un motor de accionamiento (20) y un tren de transmisión existente (34, 27, 7, 29), comprendiendo dicho kit:

- un servomotor (22) adaptado para accionar dicha prensa mecánica, y

- un aparato de transmisión de accionamiento (9, 5) conectado al servomotor (22) y adaptado para su acoplamiento con al menos un engranaje de dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica, no requiriendo dicho acoplamiento ninguna modificación de dicho tren de transmisión existente, y

- un accesorio estructural (4) en el que el servomotor y el aparato de transmisión de accionamiento están dispuestos para su fijación en una parte estructural de la prensa mecánica,

caracterizado por que dicho kit comprende además un medio de control configurado para limitar la potencia pico total, tanto positiva como negativa, del motor de accionamiento (20) y del servomotor (22) a un valor que es igual o inferior a la potencia pico de solo el servomotor.

Kit de mejora de motor para una prensa mecánica Campo técnico.

La presente invención se refiere a un aparato de conversión y a un método para una prensa mecánica. En particular, describe un kit de piezas de mejora de motor eléctrico para adaptar una prensa mecánica del tipo accionado por volante de inercia y convertirla en una servoprensa. El kit puede ser utilizado de manera ventajosa para convertir una prensa mecánica existente, o una prensa mecánica fabricada de acuerdo con un diseño de volante de inercia tradicional existente, en una servoprensa, preferiblemente del tipo servohíbrido y proporcionar así un mayor control sobre un ciclo de producción de la prensa existente o prensa hecha de acuerdo con un diseño tradicional.

Antecedentes técnicos

Normalmente, se utilizan prensas mecánicas para formar productos industriales tales como piezas de automóviles que se estampan o prensan a partir de preformas o piezas de trabajo de acero. Hoy en día, las grandes prensas mecánicas son accionadas más a menudo por un volante de inercia. La función del volante de inercia es almacenar la energía necesaria para ejecutar una operación de prensado, estampado, punzonado, etc. Un motor acciona el volante de inercia de manera que antes del inicio de una operación de prensado, el volante de inercia está girando a la velocidad a la que se producirá el prensado.

En tales prensas, se prensan piezas entre un troquel superior y un troquel inferior. El troquel superior está conectado al carro de prensa, que se mueve hacia arriba y hacia abajo por las guías de deslizamiento, mientras que el troquel inferior está fijo o montado sobre una cama. El movimiento de deslizamiento es accionado por el mecanismo de prensa, que se encuentra en la parte superior de la prensa, conocido como la corona. El mecanismo de prensa consta de engranajes de reducción de velocidad y de un mecanismo que transforma el movimiento de rotación de los engranajes en un movimiento lineal del carro. Esta trasformación puede ser un mecanismo excéntrico relativamente simple o un mecanismo "link-drive" más complicado. Los engranajes hoy en día son accionados por el volante de inercia, que está conectado al denominado árbol principal (o árbol de alta velocidad) a través de un embrague. Un freno también está conectado a este mismo árbol.

En una prensa mecánica convencional, la prensa sigue girando después de completarse cada etapa de prensado hasta que su rueda excéntrica haya girado una vuelta completa. Durante esta segunda etapa posterior al prensado, el motor que acciona el volante de inercia aumentará lentamente la velocidad de rotación y recuperará la velocidad de prensado normal. Al final de la operación, el embrague se desacopla y un freno se utiliza para detener el movimiento de la prensa. En la solución mecánica tradicional, la velocidad de la prensa es fija y proporcional a la velocidad del volante de Inercia durante la operación completa. De este modo, si el prensado tiene que hacerse a baja velocidad (por razones de calidad o por otras razones técnicas), la operación completa se producirá a baja velocidad. Esto se traduce en un tiempo de ciclo largo, y por tanto, una tasa de producción baja. Para abordar el problema de velocidades bajas en la etapa de no prensado de un ciclo de producción de prensado, se han desarrollado prensas con motores de accionamiento de velocidad variable, conocidos como servoprensas o servoprensas híbridas. Por ejemplo, el documento US2004/003729, titulado Unidad de accionamiento y método de accionamiento para prensa, cuyo titular es Komatsu, describe una unidad de accionamiento de prensa con un primer sistema de accionamiento para accionar un volante de Inercia con un motor principal y un segundo sistema de accionamiento para accionar el árbol motor a velocidad variable con un motor secundario.

Para proporcionar una servoprensa, una opción es diseñar mecánica de prensa completamente nueva e integrar un servomotor y la transmisión asociada a este nuevo diseño. Esta opción, un nuevo diseño de prensa, es la opción que puede proporcionar un diseño que es el más adecuado para la servo operación, ya que el diseño se puede optimizar. Por ejemplo, puede diseñarse para conseguir una controlabilidad óptima de la prensa durante la fase de prensado, o para conseguir una productividad lo más alta posible. Sin embargo, esta opción tiene un alto riesgo tanto para los fabricantes de prensas como para sus clientes: el diseño será nuevo y por tanto no probado, y más a menudo los fabricantes y los clientes tienen, por el momento, pocos o ningún detalle claro sobre cómo debe funcionar tal diseño. Como resultado de ello, es probable que diferentes fabricantes ofrezcan diseños muy diferentes de servoprensa, algunos más lentos que las prensas mecánicas existentes, algunos con requisitos de potencia extremadamente altos, y en general con funcionamientos muy diferentes que pueden ser impredecibles durante una larga vida de servicio. Servoprensas, tales como las prensas descritas en el documento de solicitud de patente US 60/765183, a veces descritas como que tienen una configuración de cadena de transmisión directa, no tienen un volante de Inercia y un embrague grandes. Un servomotor acciona la prensa directamente. Al comienzo de la operación, el motor acelera la prensa a una velocidad alta, más alta que la velocidad de prensado. A continuación, antes del impacto, el motor desacelera la prensa a la velocidad de prensado. De ese modo, el prensado se produce en torno a la misma velocidad que con la solución mecánica. Tan pronto como se completa el prensado, el motor acelera una vez más la prensa a alta velocidad. Cuando la prensa se ha abierto lo suficiente para que entre un robot descargador en la misma, el motor empieza desacelerar la prensa. La servoprensa puede así llegar a un tiempo de ciclo muy mejorado a velocidades de prensado bajas, debido a su capacidad para funcionar a alta velocidad durante

el resto del ciclo. Sin embargo, la servoprensa requiere un motor grande y un convertidor de potencia (aproximadamente cinco veces más grande que la prensa mecánica completa).

El documento US2005/145117, titulado "prensa mecánica con mecanismo controlable" describe una prensa mecánica con un motor principal que funciona a velocidad constante y un segundo motor, por ejemplo un servomotor, que funciona a velocidad variable. El segundo motor (servomotor) se conecta al tren de transmisión de la prensa mediante un mecanismo de conexión para alterar el perfil de movimiento del pistón mediante el control de un solo motor, el servomotor. El documento EP0941832 titulado "Prensa excéntrica con movimiento de deslizamiento variable" cuyo titular es Schuler GmbH, describe una prensa provista de dos motores. La prensa comprende una disposición de servoaccionamiento que tiene una conexión de accionamiento permanente a un elemento excéntrico 9. El servomotor se puede programar libremente para ajustar la característica de tiempo de desplazamiento, es decir, para alterar la geometría del elemento excéntrico y así cambiar el perfil de movimiento de la prensa. El documento US5468194 titulado "Transmisión de potencia para prensa mecánica" y cuyo titular es Ishikawajima Harima Heavy Ind (JP), describe una transmisión de potencia para una prensa mecánica con un motor principal y un servomotor. Describe una mejora que comprende una disposición de transmisión de potencia dividida en secciones de árbol primera y segunda que son adyacentes a dicho volante de inercia y a dicho engranaje de toma de fuerza, respectivamente, y un engranaje planetario entre las dos secciones de árbol adaptado para ser accionado por un servomotor. El documento JP 11 058091 titulado "Prensa accionada por servomotor" y cuyo titular es Alda Eng Ltd describe una prensa accionada por servomotor con un motor principal 22 que acciona un volante de inercia 21 con un primer árbol de entrada 10. Un servomotor 24 está dispuesto para alimentar energía a través de una correa de sincronización 23B a un árbol de entrada 20. Tanto el segundo árbol de entrada 20 como el primer árbol de entrada 10 procedentes del motor principal están conectados a un mecanismo diferencial 8 basado en un engranaje planetario que transfiere potencia adicionalmente a través de un árbol de salida 11 al carro 26. El documento EP1640145 da a conocer un kit de mejora de motor de accionamiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen de la invención

De acuerdo con la presente Invención, se describe un kit de mejora de motor de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con una realización de la presente invención, se describe un kit de mejora de motor de accionamiento para la adaptación de una prensa mecánica... [Seguir leyendo]

1. Kit de mejora de motor de accionamiento (1) para adaptar una prensa mecánica del tipo accionado por volante de inercia a una servoprensa, comprendiendo dicha prensa mecánica un motor de accionamiento (20) y un tren de transmisión existente (34, 27, 7, 29), comprendiendo dicho kit:

- un servomotor (22) adaptado para accionar dicha prensa mecánica, y

- un aparato de transmisión de accionamiento (9, 5) conectado al servomotor (22) y adaptado para su acoplamiento con al menos un engranaje de dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica, no requiriendo dicho acoplamiento ninguna modificación de dicho tren de transmisión existente, y

- un accesorio estructural (4) en el que el servomotor y el aparato de transmisión de accionamiento están dispuestos para su fijación en una parte estructural de la prensa mecánica,

caracterizado por que dicho kit comprende además un medio de control configurado para limitar la potencia pico total, tanto positiva como negativa, del motor de accionamiento (20) y del servomotor (22) a un valor que es igual o inferior a la potencia pico de solo el servomotor.

2. Kit de mejora de motor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el aparato de transmisión de accionamiento está adaptado para su acoplamiento con un engranaje intermedio (7) o con una rueda excéntrica o un engranaje excéntrico (29) de dicho tren de transmisión existente.

3. Kit de mejora de motor de acuerdo con la reivindicación 1 o cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado por el accesorio estructural (4) sobre el que están dispuestos el servomotor y el aparato de transmisión de accionamiento para montar el servomotor en una parte externa de dicha prensa mecánica y así conectar el servomotor (22) a través del aparato de transmisión de accionamiento (9, 5) a una parte de dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica.

4. Kit de mejora de motor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el accesorio estructural fija el servomotor al lado, sobre la parte superior de la corona (T) o por encima de la corona (T) de dicha prensa mecánica para su acoplamiento a través del aparato de transmisión de accionamiento (9, 5) con dicho tren de transmisión existente (34, 27, 29) de dicha prensa mecánica.

5. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el servomotor(22) se conecta a un freno entre el servomotor y los engranajes de prensa existentes para frenar o retener el servomotor (22).

6. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el servomotor (22) se conecta a un embrague o a otro medio de acoplamiento / desacoplamiento entre el servomotor (22) y dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica

7. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1 o 6, caracterizado por que el servomotor (22) se conecta a un embrague y a un freno combinados en una unidad interpuesta entre el servomotor y dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica y provista de medios para desconectar mecánicamente el servomotor para que la prensa pueda funcionar sin que el servomotor proporcione energía.

8. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende dos o más servomotores en el kit de mejora (1).

9. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un medio de control para un medio de alimentación de potencia (21c) con funciones de control para el servomotor (22).

10. Kit de mejora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por estar dispuesto para alimentar potencia con una conexión a al menos dos inversores conectados a un solo rectificador y a una unidad de control o a un sistema de control dispuestos de manera adecuada para controlar el motor del volante de inercia y su inversor existente o su nuevo inversor para limitar la potencia pico total, tanto positiva como negativa, de los dos motores (20, 22) a un valor que es igual a o menor que la potencia pico del servomotor, usando el volante de inercia como un búfer de energía.

11. Prensa mecánica del tipo accionado por volante de inercia que comprende un kit de mejora de motor de accionamiento (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Prensa mecánica de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada por estar dispuesta para controlar mediante una unidad de control que es cualquiera de entre el grupo de: un controlador de robot, un PLC de prensa.

13. Método para adaptar una prensa mecánica del tipo accionado por volante de inercia a una servoprensa, comprendiendo dicha prensa mecánica un motor de accionamiento (20) y un tren de transmisión existente (34, 27, 7, 29), comprendiendo el método las etapas de:

- proporcionar un kit de mejora que comprende un servomotor (22), un aparato de transmisión de accionamiento

5 (9,5) y un accesorio estructural (4) en el que el servomotor y el aparato de transmisión de accionamiento están

dispuestos para su fijación en una parte estructural de la prensa mecánica, y

- montar el kit de mejora sobre dicha prensa mecánica y acoplar el aparato de transmisión de accionamiento con al menos un engranaje de dicho tren de transmisión existente de dicha prensa mecánica,

caracterizado por limitar la potencia pico total, tanto positiva como negativa, del motor de accionamiento (20) y del 10 servomotor (22) aun valor que es igual o menor que la potencia pico de solo el servomotor.