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UD2. MEDIOS PRODUCTIVOS
2.1. Prensas. (p.3)
2.1. Sistemas de alimentación. (p.21)
2.1. Sistemas de seguridad. (p.31)
2.1. Sistemas de expulsión. (p.43)
2
Medios productivos.
Para la transformación de la chapa existen múltiples máquinas
adaptadas a funciones específicas; cómo plegadoras, cizallas,
curvadoras, etc; sin embargo, para la mayoria de operaciones
básicas de corte, doblado y embutición, se aplican útiles, troqueles o
estampas accionados mediante prensas. Así pues , centraremos
éste apartado en las prensas, con la intención de realizar un mero
repaso a su clasificación y principales características.
INTRODUCCIÓN.
2.0 Medios productivos.
3
Prensas.
Las prensas son máquinas capaces de proporcionar una gran
presión aprovechando la energía mecánica o hidráulica que genera
un movimiento rectilíneo alternativo. Generalmente trabajan
proporcionando un impacto o con una presión continuada.
Atendiendo a su sistema de accionamiento, se pueden clasificar en
prensas mecánicas, hidráulicas o eléctricas. Las prensas más
habituales son las mecánicas de excéntrica y las hidráulicas pero
también se utilizan de fricción, de palanca y de husillo para trabajos
más manuales. En los dos casos principales, pueden presentarse
con una disposición de simple efecto, de doble o triple efecto.
Prensas.
2.0 Medios productivos.
4
Prensas.
Se construyen en una amplia gama de
tamaños y potencias que permiten, por
ejemplo, aplicar fuerzas desde 5 a 5000
Tm para trabajar chapas desde 0,05
hasta 12 mm de espesor con velocidades
desde 15 a 1200 golpes por minuto.
Fig. 2.1.1
Prensas.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de prensa de excéntrica
5
Prensas.
La mayoría disponen al menos de los siguientes dispositivos:
Dispositivo de regulación de la puesta a punto en altura
Escalas graduadas para la elección de carreras de trabajo
Conexiones de aire para la extracción de piezas
Las prensas están formadas por un bastidor robusto, una mesa fija
o desplazable y una corredera que se desplaza verticalmente.
Prensas.
2.0 Medios productivos.
6
Prensas.
En este caso, el movimiento circular del motor de
accionamiento se transforma en un movimiento
rectilíneo mediante una excéntrica. El motor mueve
un volante que acumula la energía para cederla en el
momento de deformación o corte de la chapa. En el
mismo eje se dispone una excéntrica que, mediante
una biela desplaza el carro o mesa superior de la
prensa a lo largo de unas guías , y en la que se fija
la parte correspondiente del troquel o estampa.
Prensas mecánicas.
2.0 Medios productivos.
Detalle de excéntrica y biela.
Fig. 2.1.2
7
Prensas.
En el árbol principal, se dispone
también de un freno para absorber
energía en el retroceso.
En las prensas de simple efecto
existe un solo carro, mientras en las
de doble efecto existe uno interior
al otro cuyo movimiento va
desfasado con retardo.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de prensa de
excéntrica.
Fig. 2.1.3
8
Prensas.
Según la forma constructiva hay
diversidad de prensas; muy
habitualmente las prensas de
excéntrica se conocen cómo
prensas de cuello de cisne con
volante lateral, más robustas
existen las de dos montantes, pero
también las hay frontales, o de
rodilla.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de
prensa frontal.
Fig. 2.1.4
9
Prensas.
Las prensas de montantes son de
mayor potencia, disponen de una
estructura de doble columna y
pueden tener más de una
excéntrica para el movimiento del
carro, actuando sincronizadamente
o de manera independiente; lo cual
es útil para la transformación en
fases sucesivas.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de prensa de
doble montante.
Fig. 2.1.5
10
Prensas.
Existen también combinaciones de prensas
electromecánicas o eléctricas, en que se elimina
el embrague y el volante de inercia obteniendo
toda su energía de uno o varios servomotores
acoplados al eje o incluso máquinas híbridas con
servomotor, volante y embrague. Ésta evolución
de las prensas mecánicas ha permitido la
implantación de ciclos de funcionamiento que
pueden llegar a sustituir incluso a las prensas
hidráulicas según el caso.
Servo Prensas.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de mecanismo
de servoprensa y prensa
eléctrica.
Fig. 2.1.6
11
Prensas.
Un caso específico de prensa para su
aplicación es la conocida por prensa transfer,
de transferencia o de cabezales múltiples.
Constan de un cabezal de gran longitud
donde se pueden instalar cierto número de
juegos de matrices, uno a continuación del
otro y que se pueden ajustar por separado.
Prensas transfer.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de prensa
transfer.
Fig. 2.1.7
12
Prensas.
En el caso de las prensas
hidráulicas el accionamiento se
consigue por la presión de un
fluido, normalmente aceite, que
hace mover un émbolo en el eje del
cual se fijan las estampas. Existen
de simple, doble o triple efecto, con
colchón hidráulico o sin él.
Prensas hidráulicas.
2.0 Medios productivos.
Prensa hidráulica.Fig. 2.1.5
13
Prensas.
Las principales diferencias de las prensas hidráulicas respecto
a las de excéntrica se indican a continuación:
Facilidad de regulación de la carrera de la corredera.
Regulación de la velocidad de descenso de la corredera.
Presión constante en toda la carrera
Elevadas potencias (p.e. 10-10000 Tm)
Velocidades de trabajo inferiores a las excéntricas
2.0 Medios productivos.
14
Prensas.
Lo que las convierte en especialmente aptas para piezas de
tamaño importante y en especial para los procesos que
requieren regulación de la velocidad de trabajo cómo las piezas
con operaciones de embutición.
Por otro lado, se ha comentado la posibilidad de la
configuración de prensas con cojín hidroneumático; que
consiste en un mecanismo independiente que actuará cómo
sujetador o extractor con la ventaja de ejercer una fuerza
constante independientemente del recorrido.
2.0 Medios productivos.
15
Prensas.
La elección de una prensa para una aplicación determinada,
depende de la fuerza necesaria para esa aplicación.
Así, para el corte de chapa, basta con que la fuerza nominal sea
ligeramente superior a la fuerza de corte, hasta un 20% más. En el
caso de la embutición, si el recipiente requiere una carrera H,
entonces es necesario que la prensa proporcione a una altura h = H,
la fuerza necesaria para la embutición.
2.0 Medios productivos.
Prensas.
16
Prensas.
El trabajo absorbido por el corte será:
T = Ft • e / 2 (Kg • mm)
El trabajo absorbido por la embutición se calcula como una media ya
que depende de la fuerza, que es máxima al iniciar la deformación y
luego decrece,
Como F '= Fe • n siendo n el coeficiente:
2.0 Medios productivos.
d / D n
0,55 0,8
0,6 0,77
0,65 0,74
0,7 0,7
0,75 0,67
0,8 0,64
For. 2.1.1
For. 2.1.2
Tab. 2.1.1
17
Prensas.
entonces el trabajo absorbido por la embutición será:
Te = Fe • n • h (Kg mm) siendo h la altura de embutición
al que hay que añadir el trabajo absorbido por el prensa chapas:
Tp = Fp • h (Kg mm)
Por lo tanto el trabajo total de embutición es:
T = Te + Tp = (Fe • n + Fp) h (Kg mm)
En el caso del doblado el trabajo se puede considerar proporcional a la
mitad de la fuerza de doblado:
T = Fd · (R+r+e) · ½
2.0 Medios productivos.
For. 2.1.3
For. 2.1.4
For. 2.1.5
For. 2.1.6
En las prensas, se puede realizar la
alimentación de la materia prima o pieza a
conformar, de manera manual o automática,
y según la pieza y función, de manera
unitaria o en continuo.
Centrándonos en los procesos
automatizados, se suele alimentar tira de
chapa en bobina o en su caso, pieza a pieza.
Esta función es realizada por accesorios; de
rodillos, de pinzas, rotativos, etc.. 18
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Sistemas de alimentación.
Ejemplo de sitema de
alimentación compuesto
por devanadora y
alimentador.
Fig. 2.1.6
Los alimentadores de rodillos se emplean para el avance de la tira de
acuerdo con la longitud del paso necesario para la ejecución de la
pieza en producción. Pueden actuar por empuje de la chapa a la
entrada de la prensa o por estiramiento a la salida; incluso de manera
combinada; no obstante, es habitual sustituir el devanado de salida
por un sistema de corte por cizalla de la tira, reduciendo el volumen
de desperdicio y facilitando su manipulación. En útiles progresivos, se
requiere cierto aflojamiento de la tira justo antes de la acción de los
elementos activos del útil, para facilitar el posicionamiento y centrado
de la tira. 19
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Alimentadores de rodillos.
También debe considerarse la
necesidad de enderezar la tira a
su entrada a la prensa, dada la
tendencia, más acusada en unos
materiales que en otros, de
mantener la deformación adquirida
en la bobina. Para ello existen
alimentadores que incorporan esta
función facilitando la correcta
transformación de la chapa
reduciendo el espacio de la línea. 20
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de alimentador con enderezador instalado
en prensa.
Fig. 2.1.7
Estos accesorios para prensas permiten la utilización en un intervalo
de anchura del fleje y sección transversal, ( por ejemplo ancho de
banda hasta 2000mm y de 0,2 a 16 mm de espesor) flexibilizando su
uso a múltiples útiles. De regulación electrónica, aportan control por
CNC y precisiones de 0,1 mm. La velocidad de trabajo deberá
escogerse según las necesidades productivas y la capacidad de
prensa sin olvidar las especificaciones de pieza.
21
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de alimentador por rodillos .
Fig. 2.1.8
Estos alimentadores actúan cómo una pinza y presentan la limitación
del avance, por lo que se deberán seleccionar teniendo en cuenta no
sólo el intervalo de anchura de banda, el espesor de fleje y la
velocidad de trabajo, sinó también el paso requerido para la pieza en
cuestión.
22
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de alimentador por pinza
pneumática.
Fig. 2.1.9
Alimentadores pneumáticos.
De coste más acequible, presentan
menor intervalo de trabajo en
cuestión de espesores, (por
ejemplo de 0,2 a 4 mm) además de
la limitación en el avance (por
ejemplo, hasta 1000mm) con
precisiones de 0,1 mm.
23
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de alimentador por pinza
pneumática en prensa.
Fig. 2.1.10
En ambos casos de alimentadores,
pueden acoplarse accesorios para
la lubricación de la tira de fleje, ya
sea por rodillos, o bien por
pulverización; sistemas de corte por
cizalla; sistemas de contaje; etc…
aumentando la automatización y la
reducción de los ciclos de trabajo.
24
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de sistemas de lubricación
acoplables al sistema de
alimentación.
Fig. 2.1.11
Este tipo de alimentadores suele usarse para
la transformación de formas de operaciones
previas, especialmente embutidas, evitando la
manipulación del operario en la zona de
trabajo, en caso de posicionado manual.
Consisten en general, en un disco giratorio
que aloja una serie de huecos equidistantes,
para el posicionado de las piezas en el
troquel. La rotación del mismo se sincroniza
con la velocidad de la prensa. 25
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de alimentador rotativo.
Fig. 2.1.12
Alimentadores rotativos.
Por otro lado, existen sistemas
automáticos de transporte de piezas
individuales de una estación a otra
dentro de la matriz. Estos sistemas son
de tipo mecánico o electrónico,
sincronizados con la prensa, que
basados en un sistema de pinzas, son
capaces de trasladar los estadios
intermedios de transformación de la
pieza a los pasos siguientes. 26
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplos de transferización.
(a) Fagor_Arrasate. (b) Misati.
Fig. 2.1.13
Sistemas de transferización.
a
b
Estos sistemas transfer pueden combinarse con una alimentación y
expulsión robotizada. Y dado el caso, se disponen de lineas de
fabricación de transferencia robotizada, especialmente para grandes
conformados, con la ventaja de flexibilizar la adaptación a diferentes
tipos de pieza.
27
Alimentación.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de transfer con
alimentación y expulsión
robotizada.
Fig. 2.1.14
Con la configuración, las fuerzas y las velocidades de trabajo de las
prensas se hace totalmente necesario disponer de sistemas de
seguridad para velar por la integridad de las personas que deben
trabajar tanto en el desarrollo de la producción como en el cambio de
utillajes y el mantenimiento; así como asegurar la continuidad de la
producción en condiciones controladas de calidad.
Por ello, tanto las prensas como las matrices disponen de sistemas
de seguridad: en la misma prensa
en las matrices
dispositivos de bloqueo 28
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Seguridad en prensas y útiles.
En la prensa; y atendiendo a los requisitos a cumplir por estos
equipos para asegurar el uso seguro, se protegen los peligros por
contacto mecánico de los elementos móviles; así, todos los
mecanismos, volantes, engranajes y partes móviles deben ser
protegidos con resguardos para evitar el contacto. Estos resguardos
pueden ser fijos o móviles con dispositivo de enclavamiento y
bloqueo. Se aplican también dispositivos sensibles de protección que
provocan el paro si se sobrepasa el límite del espacio de seguridad
cómo células fotoeléctricas, cortinas fotoeléctricas o suelos sensibles.
29
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Además, se aplican medidas en el sistema de accionamiento y
puesta en marcha, en el sistema de mando, en los paros y
emergencias, etc. , con el fin de proteger de cualquier peligro al
operario de producción, al preparador o ajustador o al técnico en las
operaciones de mantenimiento.
30
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Así, por ejemplo, debe estar previsto un fallo en la alimentación de
energía que podría causar la caída del plato móvil de una prensa
hidráulica por pérdida de la presión de pilotaje, de la presión de la
bomba o por un fallo en la tensión de mando de las válvulas
direccionales.
En las matrices; pueden
rodearse de verjas de tela
metálica que permita la visión y la
entrada y salida de la banda, pero
impida el contacto a modo de
resguardos o bien actuar sobre el
accionamiento por medios ópticos
(barreras fotoeléctricas) , menos
engorrosos y con mayor
adaptabilidad.31
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de resguardo de un troquel con alimentación
por fleje
Fig. 2.1.15
dispositivos de bloqueo, en casos de
alimentación manual o en el montaje o
el mantenimiento, a menudo las
protecciones deben ser retiradas,
entonces, se necesitan dispositivos de
bloqueo que impidan el movimiento de
las partes móviles en determinadas
condiciones. Los bloqueos pueden ser:
mecánicos
eléctricos
electrónicos 32
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de dispositivo de retención del carro durante el
mantenimiento.
Fig. 2.1.16
Los bloqueos mecánicos y eléctricos
pueden consistir por ejemplo en el doble
accionamiento de seguridad para evitar
que el operario disponga de las manos
libres en el momento de accionar la
prensa o bien un dispositivo de retención
del carro durante el mantenimiento.
Los electrónicos se basan en sensores
de tipo fotoeléctrico y permiten mayor
comodidad a los operarios de las
máquinas. 33
Seguridad.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de dispositivo de protección
de doble pulsador y protecciones
físicas u ópticas en una prensa.
Fig. 2.1.17
Desde el punto vista productivo,
es importante, además del control
de la alimentación y el paso de la
banda de chapa, los sistemas de
expulsión y evacuación de las
piezas, y también el conteo de
piezas, el control de esfuerzos ...
que suele conseguirse con
sensores mecánicos y ópticos.36
Sistemas de expulsión.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de transportadores lineales
para evacuación, limitador de
esfuerzo, y contador de piezas.
Fig. 2.1.18
Sistemas de expulsión y auxiliares.
La expulsión de las piezas o los recortes de
desperdicio del proceso, puede estar prevista en la
misma matriz, en la mayoría de casos por
gravedad y que, en un proceso automático pueden
ser recogidas por una cinta transportadora para su
posterior tratamiento. En el caso de extracción
difícil debido al diseño de pieza, las matrices serán
provistas con extractores o sistemas de extracción.
Estos extractores pueden ser de accionamiento
mecánico, neumático o incluso robotizado, en las
grandes líneas de producción. 37
Sistemas de expulsión.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de sistema con extracción
robotizada.
Fig. 2.1.19
Los extractores mecánicos pueden basarse en mecanismos de
palanca o mecanismos de doble efecto (similarmente a las prensas
de doble efecto, con ejes coaxiales, cuyo interior va accionado por
una excéntrica fijada al carro móvil)
En los casos en que se opta por una expulsión de la pieza o del
recorte de tipo neumática; la expulsión puede ser realizada por
salidas focalizadas de aire a presión, evitando elevados costes,
siempre que el diseño de pieza lo permita.
38
Sistemas de expulsión
2.0 Medios productivos.
No se debe confundir el sistema de extracción o
expulsión de piezas en los útiles con el sistema de
extracción de la matriz. El propiamente llamado
sistema de extracción de la parte superior de las
matrices, tiene la función de evitar el arrastre de la
chapa en el retroceso de los punzones en
terminarse la operación de conformado de la chapa.
A menudo se efectúa por medio de elementos
elásticos de la misma matriz: muelles de matriceria,
bloques de adiprene (muelles de poliuretano) o bien,
por varillas extractoras accionadas por la "cruceta" . 39
Sistemas de expulsión.
2.0 Medios productivos.
Placa extractora en matriz de corte.
JM.Casals. All rights reserved.
Fig. 2.1.20
Para la evacuación de piezas o retales, puede procederse según
convenga; habitualmente se aprovecha la caída por gravedad,
siempre que sea posible y la instalación de rampas hacia los
contenedores habilitados. En caso necesario se optará por sistemas
de transporte que en las aplicaciones de mayor automatización y
eficiencia, pueden permitir la centralización de las piezas en
almacén o bien de los retales a la zona de residuos, incluso
realizando su separación por tipo de materiales durante el período
de transporte.
40
Sistemas de expulsión.
2.0 Medios productivos.
Evacuación.
41
Sistemas de expulsión.
2.0 Medios productivos.
Ejemplo de evacuación de retales en una matriz progresiva
mediante rampa acoplada a un vibrador.
Fig. 2.1.21
42
Autoevaluación.
2.0 Medios productivos.
Fin de la UD.2.