Descripción

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Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema automático y máquina para la extracción 10 de piezas de chapa metálica, cortadas por láser, de su esqueleto en el cual las piezas procesadas se separan automáticamente del esqueleto de la chapa original, presentando unas características técnicas que implementan mejoras en las máquinas existentes en el mercado y en el estado de la técnica.

15 Sector de la técnica

Esta invención se encuadra en el sector metalúrgico, y concretamente resuelve la extracción de las piezas de chapa metálica que una vez cortadas mediante tecnología láser deben ser recogidas automáticamente para luego poder clasificarlas 20 ordenadamente.

Estado de la técnica

La tecnología láser es una de las más utilizadas en el corte de chapa metálica por su 25 alta precisión, versatilidad, eficiencia y rapidez, consiguiendo separar piezas procesadas con la geométrica y morfologías requeridas de la chapa original. Sin embargo, las máquinas láser necesitan la carga y descarga continua de las chapas a cortar y de las piezas cortadas, lo que supone desplazamiento de materiales desde el punto de almacenamiento hasta las máquinas de corte y un nuevo desplazamiento del 30 esqueleto de la chapa restante a un punto de reciclaje o de eliminación y de las piezas procesadas a un punto de clasificación.

Todo este proceso supone un empleo de tiempo y mano de obra sustancial cuando se realiza de forma manual, como suele ser habitual en pequeñas industrias

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La mayoría de los fabricantes de maquinaria ofrecen soluciones diversas para la extracción de las piezas cortadas en chapa metálica, pero ninguna de ellas aporta una solución completa y convincente. De hecho, no hay muchas soluciones implantadas y las que se ofrecen están adaptadas para dar solución a tipos de producción muy específicos. Por ejemplo, en la máquina Trumpf L6050, la extracción del esqueleto de la chapa cortada se consigue mediante ganchos, de modo que las piezas cortadas quedan sueltas y se retiran de forma manual o mediante grúas si son muy pesadas.

Por su parte, Starmatik es un sistema de evacuación de las piezas cortadas mediante robots antropomórficos y software específicos, dotados con sistemas automáticos de cambio de medio de sujeción.

Otras máquinas utilizan, una vez cortada la chapa, gas a presión (oxígeno, nitrógeno o CO2) para extraer las piezas procesadas.

En referencia propiedad industrial, se cita el expediente ES2303101T3 que se refiere a una “Instalación de corte por láser que comprende soporte de chapas a cortar con elementos de rejilla paralelos separados y una unidad de descarga de piezas cortadas que comprende un par de conjuntos de horquillas opuestos." Comprende una “unidad de descarga para elevar las piezas cortadas del soporte de chapas a cortar y transportarlas hasta una estación de evacuación incluye un batiente que sostiene de manera móvil un par de conjuntos de horquillas opuestos, un alojamiento para horquillas que sostiene el batiente y encierra un conjunto de transmisión para desplazar dichos conjuntos de horquillas entre una posición abierta y una posición cerrada. Los conjuntos de horquillas están separados en la posición abierta y en la posición cerrada tienen sus extremos opuestos en relación adyacente. La unidad de descarga presenta un alojamiento de soporte en el que está montado el alojamiento para horquillas a fin de realizar un movimiento vertical, y un medio de transmisión para efectuar el movimiento vertical del alojamiento para horquillas con respecto al batiente de máquina y al soporte de chapas a cortar. La unidad de descarga se puede desplazar entre una posición de funcionamiento adyacente al soporte de chapas a cortar y la estación de evacuación. Se proporciona un medio de transmisión para desplazar la unidad de descarga entre la posición de funcionamiento y la estación de evacuación, y un controlador puede funcionar para desplazar la unidad de descarga entre la estación de evacuación y dicha posición de funcionamiento, desplazar los conjuntos de horquillas hasta la posición abierta, desplazar el alojamiento para horquillas hacia abajo para colocar los dedos teniendo en cuenta un movimiento en el espacio entre los elementos de rejilla, desplazar los conjuntos de horquillas a la posición cerrada por debajo de la superficie superior del soporte de chapas a cortar, desplazar la unidad de descarga hacia arriba para elevar las piezas cortadas y el esqueleto del soporte de chapas a cortar y evacuar las piezas cortadas y el esqueleto en la unidad de descarga de la estación de evacuación. Los conjuntos de horquillas están formados por una pluralidad de horquillas dimensionadas de manera cooperativa para desplazarse al espacio que hay entre dichos elementos de rejilla y por debajo de las piezas cortadas y el esqueleto de la superficie superior de los elementos de rejilla. El conjunto de transmisión comprende un motor y una transmisión por cadena conectada a los conjuntos de horquillas. Las piezas cortadas y el esqueleto se depositan en la estación de evacuación desplazando los conjuntos de horquillas a la posición abierta. La pared trasera vertical del batiente tiene una pluralidad de entrantes que se abren adyacentes al soporte de chapas a cortar y en los que se puede desplazar un conjunto de horquillas cuando los conjuntos de horquillas se desplazan a su posición abierta. La posición abierta permite a los conjuntos de horquillas desplazarse hacia abajo en lados opuestos del soporte de chapas a cortar hasta una posición en la que las horquillas pueden desplazarse entre los elementos de rejilla cuando los conjuntos de horquillas se desplazan hasta la posición cerrada."

El problema técnico aparentemente solucionado por esta propuesta - cargar y descargar la mesa de corte de la chapa antes y después de ser cortada - supone una solución técnica de alta complejidad al involucrar una pluralidad de elementos móviles para sujetar las piezas cortadas en un movimiento de pinza para atrapar, trasladar y soltar dichas piezas. Y los sistemas utilizados en la práctica habitual, como se ha expuesto anteriormente, suponen una manipulación manual de las piezas procesadas que limita la completa automatización del proceso de corte aun cuando se utilicen medios robóticos para trasladar las piezas al punto de clasificación y almacenaje.

La oferta actual queda lejos de cubrir un porcentaje interesante de la demanda de las empresas, principalmente dedicadas al corte subcontratado, las cuales tienen un tipo de producción muy vanado con gran variedad de materiales, espesores, formas y tamaños de pieza.

Los solicitantes no tienen conocimiento de que exista un sistema con las ventajas del que se propone, en el que la extracción de las piezas cortadas del esqueleto de la chapa se realiza de una forma rápida y con medios de agarre directo de dichas piezas sin movilidad al estar integrados en un único soporte o bastidor que se traslada en unos desplazamientos mínimos, siendo todo el proceso automatizado. ;¡ón de la invención

La invención desarrolla un sistema automático para la extracción de piezas de chapa metálica, cortadas por láser, de su esqueleto, en el cual se consigue que, en lugar de sacar manualmente las piezas procesadas del esqueleto de la chapa, las mismas se liberen por la acción de unos empujadores apoyados en unos resortes situados en un módulo superior, quedando las piezas, ya liberadas de su esqueleto, encima de un módulo inferior para ser posteriormente recogidas y ordenadas mediante sistemas ya conocidos de automatización, consiguiendo automatizar todo el proceso de corte.

Este sistema comprende una máquina formada básicamente de dos módulos (uno superior y otro inferior) de perímetro conocido, normalmente rectangular, donde cada uno de ellos alberga un número determinado de cilindros de longitud conocida que ocupan la práctica totalidad de la superficie del módulo, perfectamente coincidentes al enfrentar ambos módulos con una referencia de base común a los mismos.

Los cilindros del módulo superior disponen de un orificio longitudinal de diámetro conocido y en su extremo inferior, coincidente con los del módulo inferior, disponen de un acabado de caucho o goma o material equivalente también con orificio para sellar la succión que se produce en el proceso de extracción de las piezas cortadas / procesadas. Por su parte, los cilindros del módulo inferior son ciegos, carecen de orificio y en una realización preferente no incorporan el acabado en caucho mencionado al no ser necesario para su funcionamiento. Se puede plantear dicho acabado en caucho en caso de tener que evitar que la huella de los cilindros quede marcada en las piezas cortadas por la presión ejercida en el conjunto.

El módulo superior, que tiene capacidad de movilidad, incorpora interiormente un sistema de vacío con el cual están conectados, globalmente, los orificios de todos los cilindros de dicho módulo superior. Por su parte, el módulo inferior, fijo, sin capacidad de movilidad, incorpora medios que permiten el empuje y enclave temporal de aquellos cilindros que, en el proceso del sistema, deban activarse

La máquina descrita tiene por objeto separar las piezas cortadas por láser del esqueleto de la chapa restante y para ello, los módulos descritos, con sus respectivos cilindros y medios técnicos integrados, actúan de forma distinta, interactuando entre ellos. El módulo superior se encarga de situar la chapa sobre el cilindro inferior, sujetándola mediante su sistema de vació y la succión ejercida por sus cilindros. En este proceso, al bajar dicho módulo superior, ejerce una determinada presión que empuja la chapa hacía abajo, empujando consecuentemente los cilindros del módulo inferior, los cuales quedan enclavados en el esqueleto de la chapa, que queda preparada en la mesa de corte por láser, según las directrices del software que corresponda.

Una vez cortadas las piezas y con su posición y perímetro determinados por el software programado, se bloquean mediante un mecanismo magnético/mecánico o el que corresponda aquellos cilindros del módulo inferior que se encuentran en el interior del área definida por el material sobrante de la chapa o esqueleto, mientras que las piezas cortadas bajan a un nivel inferior en una distancia determinada ante la presión recibida de los cilindros del módulo superior, actuando éstos como empujadores al comprender muelles apoyados en una placa y siendo esta presión de empuje de los cilindros mayor que la resistencia por fricción de los cilindros del módulo inferior. Una vez las piezas cortadas están en ese nivel inferior, hundidas, el módulo superior se eleva hasta la altura inicial que toca la chapa, succiona de nuevo, atrae el material restante, es decir, el esqueleto, y lo retira. A continuación, los cilindros del módulo inferior, coincidentes y situados bajo las piezas cortadas, suben ante la presión y empuje ejercido por el mecanismo integrado en dicho módulo inferior y situado debajo de los mismos. Como resultado, todas las piezas cortadas, ya elevadas y liberadas de su esqueleto, quedan encima del módulo inferior, en la misma posición que estaban antes de ser extraídas del esqueleto de la chapa original, listas para ser retiradas por medios automatizados ya conocidos.

El sistema incorpora un software programadle que permite, entre otras acciones, determinar la posición y perímetro de cada una de las piezas cortadas en la chapa y regular el movimiento de los cilindros del módulo inferior acuerdo con la morfología de dichas piezas.

Ambos módulos - superior e inferior - están soportados en unas placas guidas móviles, cada una con cilindros extremos vinculados a medios de empuje que actúan sobre dichas placas que, al moverse, arrastran consigo los módulos citados. De acuerdo con lo ya expuesto, en el caso del módulo superior, cuando la placa superior guiada móvil baja, presiona todos sus cilindros. En el caso del módulo inferior, la placa inferior guiada móvil baja para liberar los cilindros para que puedan ser presionados y cuando el módulo superior retira llevándose el esqueleto, succionado por el sistema de vacío, esta placa inferior sube, aprieta por debajo todos los cilindros, con lo cual los deja en su posición inicial, preparados para una nueva acción de extracción.

Para una mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos, los cuales deben ser analizados y considerados únicamente a modo de ejemplo y sin ningún carácter limitativo ni restrictivo.

Figura 1.- Vista en perspectiva del módulo superior

Figura 2.- Vista en perspectiva del módulo inferior

Figura 3.- Vista en perspectiva del módulo superior con detalle de los cilindros

Figura 4.- Vista en perspectiva del módulo inferior con detalle de los cilindros

Figura 5.- Vista en perspectiva del módulo inferior con la chapa metálica y las piezas cortadas, sin separar.

Figura 6.- Vista en perspectiva del módulo superior una vez ha descendido sobre el módulo inferior, presionando la chapa metálica contra el mismo.

Figura 7.- Vista en perspectiva del módulo inferior con detalle del esqueleto, destinado a ser succionado por el módulo superior (no visible), y las piezas cortadas situadas a un nivel inferior

Figura 8.- Vista en perspectiva del módulo inferior con detalle de las piezas cortadas y el esqueleto ya retirado.

Realización preferente de la invención

De acuerdo con estos dibujos, el objeto de esta invención es un sistema automático para la extracción de piezas de chapa metálica, cortadas por láser, de su esqueleto, el cual comprende una máquina que consta de dos piezas básicas concretadas en un módulo superior (1) y un módulo inferior (2) destinados a quedar enfrentados uno con otro, teniendo el módulo superior (1) capacidad de desplazamiento al menos en sentido ascendente y descendente.

En las figuras 1 y 3, y 2 y 4 se muestran, respectivamente, los módulos superior (1) e inferior (2), de igual perímetro conocido, normalmente rectangular, albergando cada uno de ellos una pluralidad de cilindros (11) (22) en un número determinado, todos ellos de longitud conocida y de igual diámetro, los cuales están distribuidos en modo matriz ocupando la práctica totalidad de la superficie de cada uno de los módulos respectivos (1) (2). Gracias a esta distribución, se consigue que, al enfrentar ambos módulos (1) (2), sus respectivos cilindros (11) (22) quedan en una posición coincidentes.

Todos los cilindros (11) (22) tienen capacidad de movimiento vertical, en sentido ascendente y descendente, es decir, suben y bajan según requiere el funcionamiento de la máquina aunque dicho movimiento vertical responde y se activa en base a diferentes medios técnicos.

De igual modo, ambos grupos de cilindros (11) (22) tienen distintas características técnicas en base al módulo (1) (2) en que están implantados y al modo en que funcionan.

Como se muestra en la figura 3, los cilindros (11) del módulo superior (1) tienen un orificio longitudinal (3) de diámetro conocido e incorporan en su extremo inferior, coincidente con el externos superior de los cilindros (22) del módulo inferior (2) cuando están enfrentados, un acabado de caucho o goma o material equivalente asimismo con un orificio. Estos orificios (3) están globalmente conectados con un sistema o bomba de vacío integrado interiormente en dicho módulo superior (1) y son justamente estos orificios (3) los que permiten la acción se succión que interviene de forma decisiva en el funcionamiento de la máquina. Su movilidad vertical responde a la presión ejercida por muelles.

Por su parte, los cilindros (22) del módulo inferior (2) son ciegos y sin orificio alguno y su movilidad vertical responde a medios técnicos integrados interiormente en dicho módulo inferior (2), los cuales, al activarse, permiten el empuje, enclave temporal y retroceso de aquellos determinados cilindros que, según cada proceso de corte, sean coincidente scon las piezas cortadas (B), tal y como se explica en párrafos posteriores. Dichos medios pueden ser diversos: electromecánico, magnético/mecánico, hidráulico, etc., con su correspondiente cableado, cuadro eléctrico, etc.

Señalar que cada módulo (1) y (2) incorpora una placa perimetral intermedia (4) a modo de guía para controlar la posición de los cilindros (11) (22). En las figuras 5 a 8 se muestra el funcionamiento del sistema que se reivindica, conjuntamente con el comportamiento de los módulos superior (1) e inferior (2), con sus respectivos cilindros (11) (22), que conforman la máquina que ejecuta tal sistema.

El sistema o proceso de extracción o liberación de las piezas cortadas (B) y procesadas es el que se expone a continuación, con diferentes fases en las cuales interviene la movilidad y capacidad de succión del módulo superior (1), el cual está soportado y guiado por una estructura cartesiana que define sus diferentes desplazamientos y posiciones respeto del módulo inferior (2), siendo tales posiciones las siguientes:

Posición 1.- El módulo superior (1) está en una posición prestablecida de reposo (posición de parking)

Posición 2.- El módulo superior (1) está en posición de recogida de chapa (A)para cortar

Posición 3.- El módulo superior (1) está en posición encima de la mesa de corte para dejar la chapa

Posición 4.- El módulo superior (1) está en posición sobre el módulo estático inferior Posición 5.- El módulo superior (1) está en posición sobre el contenedor de retales de la chapa

Las fases del proceso son las siguientes.

Fase a)

Al iniciar el proceso el módulo superior (1) se desplaza desde su posición inicial (posición 1) a la posición 2, en donde se mueve verticalmente hasta contactar con la chapa, activándose su bomba de vacío integrada y succionando dicha chapa (A) mediante los orificios de sus cilindros (11).

Fase b)

A continuación se eleva verticalmente y se traslada a la mesa de corte (posición 3), bajando verticalmente hasta tener contacto con la mesa, desactiva el vacío y suelta la chapa (A) para poder ser cortada, y se desplaza de nuevo a la posición 1 , es decir, la zona de parking.

Fase c) Una vez cortadas las piezas, el módulo superior (1) se desplaza de nuevo a la mesa de corte, desciende hasta contactar con la chapa (A) y con todas las piezas cortadas (B), activa la succión y transporta el conjunto chapa (A) y piezas cortadas (B) a la posición 4, es decir, se sitúa sobre el módulo inferior (2), descendiendo hasta contactar el mismo (2). En este momento, los cilindros (11) (22) de ambos módulos (1) (2), dimensionalmente coincidentes, están encarados unos con otros, siendo visible en la figura 6 la chapa (A) interpuesta entre ambos módulos (1) (2) y en contacto directo con los cilindros (11) (22). Para una mejor comprensión del proceso, en la figura 5 se muestra únicamente el módulo inferior (2) con la chapa (A) y las piezas (B) cortadas, sin separar una de las otras, tras el proceso de corte.

Fase d)

Una vez encarados ambos módulos, se desactiva la bomba de vacío y la succión del módulo superior (1), que libera el conjunto de chapa (A) y piezas cortadas (B) sobre el módulo inferior (2), presionándolas con su propio peso sobre el mismo, y en base a la información del software programado y conociendo la posición y perímetro de cada una de las piezas cortadas (B) en la chapa (A), se producen una serie de acciones concatenadas

- se bloquean temporalmente, mediante el mecanismo integrado en el módulo inferior (2), los cilindros (22) que se encuentran en el interior del área definida por el material sobrante de la chapa (A), es decir, el esqueleto, quedando enclavados

- los cilindros (11) del módulo superior (1) enfrentados a los cilindros (22) del módulo inferior (2) se ven obligados a comprimirse mediante sus resortes.

- Por el contrario, los cilindros (22) coincidentes con el área de las piezas cortadas (B) ceden ante el empuje de los cilindros (11) correspondientes del módulo superior (1), tal y como se muestra en la figura 7.

- Como consecuencia, las piezas cortadas (B) bajen a un nivel inferior ante la presión que reciben por parte de dichos cilindros (11) del módulo superior (1), unos cilindros (11) que trabajan como empujadores al tener muelles apoyados en una placa. Fase e)

A continuación, el módulo superior (1) se eleva hasta la posición inicial de contacto de la chapa (A), activa la bomba de vacío y succiona únicamente el esqueleto de la chapa (A) puesto que al estar las piezas cortadas (B) hundidas en el módulo inferior (2), los cilindros (11) del módulo superior (1) no las alcanzan y las mismas no son succionadas, tal y como se muestra en la figura 8.

Fase f)

Para finalizar el proceso, el módulo superior (1) se desplaza con el esqueleto de la chapa (A) hasta la posición 5 donde desactiva el vacío y dicho esqueleto cae en un contenedor.

Fase g)

Por su parte, el módulo inferior (2), a su vez, empuja o propulsa de nuevo los cilindros (22) hundidos hacia el exterior, dejando las piezas cortadas (B) en la misma posición en que se habían programado para el corte, ya extraídas o liberadas del esqueleto de la chapa (A), para posteriormente retirarlas y ordenarlas mediante una automatización al uso.

En base a todo lo descrito, son obvias las ventajas que implica el uso de sistema automático para la extracción de piezas de chapa metálica cortadas que se reivindica en todo el proceso de corte por láser para obtener unas piezas procesadas.

No hay duda de que una máquina láser necesita cargar chapa metálica para su corte y extraer las piezas procesadas de forma continua. La retirada manual de estas piezas procesadas supone el paro de la máquina y un tiempo de manipulación y clasificación, lo que implica unos costes económicos importantes. El nuevo sistema supone la carga y descarga automática, industrializando todo el proceso, con el ahorro de mano de obra y tiempo de paro de máquina que ello supone

Por sus características técnicas, es un sistema polivalente, apto para trabajar con cualquier material aun cuando esté concebido para chapa metálica, adaptable a chapas de diferente volumetría, es decir, chapas de espesor fino, medio, grueso, etc. y con piezas de diversas tipologías.

Da una solución óptima y eficaz no sólo a la extracción de las piezas procesadas / mecanizadas sino también a la retirada del esqueleto, es decir, los restos o retales de la chapa original para un posterior uso o utilización, siendo un sistema de alta precisión, versatilidad, rapidez y eficacia.

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento. Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.