Cambio de paradigma en la tecnología de corte de los soportes para cuchillas

Los sistemas convencionales de corte, que constan de soportes para cuchillas de montaje mecánico y con accionamiento neumático (Mech/Pneu) han existido por cerca de 60 años. Aunque los soportes para cuchillas cizalla y los sistemas de localización han avanzado en esta época, algunos requerimientos básicos de funcionamiento permanecen limitados en eficiencia y utilidad respecto a las funciones de control del computador.

Con los soportes Mech/Pneu no existe la posibilidad de suministrar retroalimentación para el diagnóstico de los ajustes de los soportes de las cuchillas y de la ejecución del corte. Tampoco es posible hacer, en tiempo real, ajustes en línea para corregir los efectos negativos de los terminados.

Este artículo presentará una visión general básica de las diferencias físicas de funcionamiento entre los soportes Mech/ Pneu y los soportes controlados por servomotores o por computador (Serv/Com).

También se abordarán los efectos negativos sobre las terminaciones de los artículos de rollo, por una organización inadecuada de los cuatro requisitos básicos del corte con cizalla, para los soportes de las cuchillas. Los requerimientos de funcionamiento incluyen: 1) superposición de las cuchillas cizallas superior e inferior; 2) fuerza de contacto de carga lateral, de la cuchilla superior con la cuchilla inferior; 3) ajuste del ángulo de la cizalla de la cuchilla superior, y 4) correspondencia de la velocidad de la cuchilla superior con la sobrevelocidad de la cuchilla inferior.

Finalmente, se esbozará una comparación entre las características de funcionamiento y las posibilidades de los soportes para cuchillas Mech/Pneu con soportes para cuchillas Serv/Com con microservomotores incrustados y computadores.

Los cilindros neumáticos pueden suministrar fuerza y velocidad altas, pero resultan limitados debido a un escaso control proporcional. Son altamente no lineales y no prácticos debido a su tamaño, costo y dificultad para controlar la presión del aire con suficiente precisión y exactitud. No es realista que los cilindros neumáticos controlen el montaje de los chips pequeños del computador en una placa madre, o la posición de puertas y ventanas para carros sobre la estructura de un automóvil rápida y regularmente, para fines de ensamblaje.

En un circuito cerrado, un servomotor es altamente lineal y tiene un tiempo muy rápido de respuesta para cambios de posición, velocidad (aceleración y amortiguación) y precisión. Los comerciales de televisión exhiben esto frecuentemente, cuando realzan chips de computador y áreas de ensamblaje de la manufactura de automóviles.

Requerimientos básicos de funcionamiento
Las cuatro áreas clave de comparación de la operación de corte son: 1) superposición de las cuchillas cizallas superior e inferior, 2) fuerza de contacto de carga lateral, de la cuchilla superior con la cuchilla inferior, 3) ajuste del ángulo de la cuchilla superior de la cizalla, y 4) consistencia de la velocidad de la cuchilla superior.

1. Superposición de la cuchilla Lo más crítico y lo más m empleado, es el montaje de la cuchilla superior superpuesta a la cuchilla inferior. La mala comprensión de los efectos negativos de la superposición excesiva o inadecuada, con frecuencia causa un gran daño a los convertidores y al personal del departamento de terminaciones de la fábrica de papel. Los operadores calculan la cantidad de superposición, y luego hacen una adaptación manual/ mecánica. El error más común, colocar la cuchilla superior mucho más allá de la cuchilla inferior, da como resultado unos excesivos niveles de superposición.

Una superposición deficiente de la cuchilla superior puede resultar en daño en el corte, salto de la cuchilla y destrucción de la cuchilla. Una excesiva superposición afecta el proceso de corte de tres maneras:

• Tiempo excesivo en el que el material de corte permanece en contacto con la hoja de la cuchilla superior.
• El nivel de desplazamiento del material al que está sometida la banda.
• Un cambio de localización del "punto de corte".

Los efectos negativos de la superposición sobre un rollo terminado son (ver tabla 1 ):

• Borde ondulado.
• Borde difuso⁄ poco definido.
• Curvatura del borde de la cortadora.
• Polvo en el rodillo.
• Borde agrietado.

2. Fuerza de la carga lateral de la cuchilla Los operadores son responsables de establecer la cantidad correcta de fuerza de contacto de la carga lateral de la cuchilla, el segundo error más frecuente.

Un ajuste típico manual hace que los operadores ubiquen los bordes cortantes de la cuchilla inferior a una distancia fijada entre las cuchillas para establecer las amplitudes del material de corte. Luego, la cuchilla superior debe colocarse en el puesto donde el pistón vertical descendente del soporte de la cuchilla limpie la cuchilla inferior y se pose dentro de una ventana de distancia de desplazamiento horizontal corto, necesaria para garantizar el contacto de la cuchilla superior con la inferior.

La cantidad de distancia de desplazamiento horizontal antes que suceda el contacto de la cuchilla, puede afectar en gran medida la cantidad de carga lateral debido a la influencia del resorte mecánico de devolución/retorno. Entre más corta sea la distancia del desplazamiento, mayor será la fuerza de carga lateral; entre más lejos, más baja la fuerza.

Una fuerza de contacto liviana que limite la acción del corte usualmente se adapta a niveles de fuerza más allá de la necesaria para cortar el material efectivamente. El material se corta con éxito, pero a costa de la vida de la cuchilla superior y del tiempo de producción. No hay manipulación manual del ajuste de la fuerza de carga lateral. Los niveles de fuerza muy por encima de 10 libras son frecuentes.

Dos operadores, o incluso el mismo operador, ajustarán la fuerza de carga lateral consistentemente a través de un sistema de corte. Las variaciones de fabricación de los soportes son también un factor de consistencia.

Los efectos negativos de una carga lateral insuficiente sobre un rollo terminado incluyen (ver tabla 2 ):

• Borde difuso⁄poco definido.
• Salto de la cortadora.

Los efectos negativos de una carga lateral excesiva sobre un rollo terminado son:

• Desgaste prematuro de la hoja de la cuchilla.
• Abrasión prematura del soporte.

3. Ángulo de la cizalla El tercer efecto del ajuste del soporte de las cuchillas sobre los rollos terminados, es la medida del ángulo de la cizalla de la cuchilla superior requerido para cortar la banda. Ángulos de la cizalla excesivos e insuficientes tienen una influencia directa en la calidad del corte del material de la banda y, por consiguiente, en la terminación del rollo. Los soportes Mech/Pneu se suministran con ángulos de la cizalla predeterminados. Algunos de estos ángulos resultan inexactos porque las herramientas de ajuste de los ángulos son de ajuste flojo. Algunas suministran la colocación de separadores de ángulo o hacen el ángulo a máquina dentro de los cuerpos de los soportes y de los ajustadores del montaje.

Los ángulos de la cizalla usados son comúnmente fijados en la fábrica, disponibles en 1/2°; ángulos de 1/4° y 3/4° se suministran con menos frecuencia. Por lo general, los soportes de cuchillas Mech/ Pneu tienen una flexibilidad extremadamente limitada y una retroalimentación de cero absoluto respecto al verdadero ángulo de la cizalla. Los efectos de los ángulos de la cizalla inadecuados se conocen, pero las soluciones rápidas son difíciles y, o, consumen mucho tiempo para implementarse. Los operadores no tienen control del ángulo de las cuchillas de la cizalla. Los efectos negativos del ángulo de la cizalla sobre un rollo terminado, son (ver tabla 3 ):

• Borde difuso.
• Salto de la cortadora.
• Polvo en el rollo.

4. Consistencia de la velocidad de la cuchilla superior El deslizamiento de la hoja de la cuchilla superior es un fenómeno del corte que, con frecuencia, no se tiene en cuenta en las operaciones de corte, hasta cuando se presenta un problema grave. Puede originarse en el aumento de la densidad del material de la banda, en los empalmes de la banda que se mueven debajo de la línea, o en los "abultamientos" del material en proceso.

Las cuchillas inferiores se conducen, por norma general, de 3% a 5% más rápido que la banda entrante, para asegurar que las cuchillas superiores se mantengan girando mínimamente con la velocidad de la banda desde la fuerza de contacto de carga lateral; sobrevelocidades hasta de 10% o incluso de 20% se han visto en algunas operaciones de conversión.

Las cuchillas superiores que funcionan por debajo de la velocidad de la banda pueden causar "amontonamiento" y desgarramiento de la banda, que suelen resultar en una ruptura de la banda. Los efectos negativos de la inconsistencia de la velocidad de la cuchilla son (ver tabla 4 ):

• Borde difuso/poco definido.
• Polvo en el rollo.
• Borde agrietado.
• Marcas.