BR112020017137A2 - rolo de planeza, sistema de medição de planeza e linha para operações de laminagem associados - Google Patents

Abstract

  ROLO DE PLANEZA, SISTEMA DE MEDIÇÃO DE PLANEZA E LINHA PARA OPERAÇÕES DE LAMINAGEM ASSOCIADOS. A presente invenção refere-se a um rolo de planeza (18) que compreende um corpo (20) que compreende pelo menos uma cavidade (28) que desemboca em uma superfície externa (24) do corpo (20) através de uma pluralidade de fendas (30), duas fendas (30) definindo entre si uma lamela (32), cada lamela (32) sendo ligada ao corpo (20) por dois encastramentos, o rolo de planeza (18) compreendendo também pelo menos uma fibra ótica (54) que compreende pelo menos um sensor de deformação (22) que apresenta um eixo de medição, cada sensor de deformação (22) sendo alojado dentro de uma cavidade (28) ao nível de um encastramento de uma lamela (32), o eixo de medição formando um ângulo inferior ou igual a 20º com um plano ortogonal a um eixo de revolução (X-X) do corpo (20), cada sensor de deformação (22) sendo configurado para emitir uma onda ótica de resposta representativa de uma deformação do sensor de deformação (22) de acordo com seu eixo de medição.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ROLO DE PLANEZA, SISTEMA DE MEDIÇÃO DE PLANEZA E LINHA PARA OPERAÇÕES DE LAMINAGEM ASSOCIADOS".

DESCRIÇÃO DOMÍNIO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um rolo de planeza que compreende um corpo de forma cilíndrica que se estende ao longo de um eixo de revolução e que é delimitado radialmente por uma superfície externa.

[0002] A invenção também se refere a um sistema de medição de planeza que compreende um tal rolo de planeza, e a uma linha para operações de laminagem que compreende um tal sistema de medição de planeza.

[0003] A invenção se aplica ao domínio da laminagem, notadamente à laminagem de chapas metálicas tais como chapas metálicas finas, em especial à laminagem a frio de chapas metálicas finas. A invenção também se aplica à laminagem de tiras de papel ou de plástico.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0004] É conhecido recorrer à laminagem para realizar chapas metálicas de pequena espessura (tipicamente da ordem de 0,1 mm a 1 mm), ditas “chapas finas”.

[0005] Por exemplo, no domínio da embalagem, o recurso a tais chapas finas é destinado a reduzir o volume de detritos a reciclar. No domínio dos transportes, a utilização de chapas finas é motivada por uma vontade de redução dos custos de fabricação, mas também de redução do peso dos veículos, que se traduz por uma redução do consumo e da poluição dos ditos veículos.

[0006] Uma linha para operações de laminagem 1 clássica é esquematicamente ilustrada pela figura 1.

[0007] Em uma tal linha para operações de laminagem , um material 2 é encaminhado, de acordo com o sentido da flecha, na direção de uma gaiola de laminador 4. O material é, por exemplo, um metal, pasta de papel ou plástico. Dentro da gaiola de laminador 4, o material 2 é comprimido entre dois cilindros de trabalho 6 em rotação e separados por uma distância chamada de “espaçamento de laminagem”. Os cilindros de trabalho 6 são eles próprios tomados entre dois cilindros de sustentação 8. A chapa 10 na saída da gaiola de laminador 4, também chamada de “tira”, é em seguida enrolada sob o efeito de uma bobinadeira 12.

[0008] É conhecido que a laminagem, em especial a laminagem de chapas finas, favorece geralmente o aparecimento de defeitos de planeza da chapa 10 na saída da gaiola de laminador 4. Tais defeitos nascem principalmente de um relaxamento de tensões internas devidas a uma inomogeneidade dos esforços aplicados pelos cilindros de trabalho 6, que resulta de uma irregularidade do espaçamento em uma direção axial dos cilindros de trabalho 6, causada por deformações elásticas de achatamento e de flexão dos cilindros de trabalho 6. Tais defeitos resultam geralmente de deformações elásticas de achatamento e de flexão dos cilindros da gaiola de laminador. Tais deformações dos cilindros da gaiola de laminador são ainda mais críticas visto que o produto é fino e duro. A planeza de uma chapa laminada constitui um critério de qualidade fundamental da geometria de uma chapa laminada.

[0009] É conhecido executar um processo de controle em linha para operações de laminagem, no decorrer do qual os dados provenientes de um sistema de medição de planeza na saída de gaiola de laminador 4 são utilizados, em um circuito de regulação, para comandar bicos 14 destinados a regar localmente os cilindros 6, 8 da gaiola de laminador 4 para modificar localmente o estado de deformação dos mesmos, ou ainda para comandar acionadores 16 destinados a agir sobre os cilindros 6, 8 da gaiola de laminador 4 para modificar a flexão dos mesmos, e portanto modificar a distribuição de esforço no material 2 em decorrer de laminagem.

[0010] O sistema de medição de planeza compreende, por exemplo, um rolo de planeza 18.

[0011] Um tal rolo de planeza 18 é um rolo que se estende paralelamente aos cilindros de trabalho 6, disposto na saída da gaiola de laminador 4, e contra o qual a chapa 10 é deliberadamente colocada em contato e em flexão de acordo com um ângulo , dito “ângulo de incorporação”, a fim de gerar sobre o rolo de planeza 18, através de um esforço de tração sobre a chapa, um esforço médio de valor controlado.

[0012] Sensores que equipam o rolo de planeza 18 medem nesse caso um perfil de esforço aplicado pela tira 10 sobre a superfície do rolo de planeza 18, e mais especificamente ao longo de uma “geratriz”, que é uma porção da superfície do rolo de planeza 18 alongada ao longo de um eixo paralelo ao eixo do rolo de planeza 18.

[0013] A distribuição dos esforços diferenciais sobre a geratriz, em relação a um esforço médio, é representativa da planeza da chapa 10 Uma tal distribuição, chamada de “vetor de planeza”, constitui o dado utilizado no circuito de regulação precedentemente descrito.

[0014] No entanto, os rolos de planeza do estado da técnica não dão inteira satisfação.

[0015] De fato, no caso das chapas fina, os rolos de planeza do estado da técnica apresentam geralmente uma resolução espacial ao longo de cada geratriz, uma sensibilidade, quer dizer uma resolução em esforço, uma dinâmica e uma banda passante insuficientes para fornecer um vetor de planeza suficientemente preciso para garantir um comando eficaz por regulação da linha para operações de laminagem 1.

[0016] Por outro lado, a fabricação e a manutenção de tais rolos de planeza são geralmente onerosas.

[0017] Um objetivo da invenção é portanto, propor um rolo de planeza que não apresente pelo menos alguns desses inconvenientes.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

[0018] Com essa finalidade, a invenção tem como objeto um rolo de planeza do tipo precitado, no qual o corpo compreende pelo menos uma cavidade que se estende paralelamente ao eixo de revolução, cada cavidade desembocando radialmente na superfície externa através de uma pluralidade de fendas que se estendem cada uma delas em um plano respectivo ortogonal ao eixo de revolução, dentre as quais duas fendas sucessivas ao longo de um eixo paralelo ao eixo de revolução que definem entre si uma lamela, cada lamela sendo ligada ao corpo por duas extremidade circunferenciais opostas da lamela, cada extremidade circunferencial formando um encastramento, as lamelas alinhadas de acordo com uma direção paralela ao eixo de revolução formando uma geratriz, o rolo de planeza compreendendo, por outro lado, pelo menos uma fibra ótica que compreende pelo menos um sensor de deformação, cada sensor de deformação apresentando um eixo de medição, cada sensor de deformação sendo associado a uma lamela, cada sensor de deformação sendo alojado dentro de uma cavidade correspondente e fixado à lamela correspondente ao nível de um encastramento da lamela, cada sensor de deformação sendo disposto de modo que o ângulo entre o eixo de medição correspondente e um plano ortogonal ao eixo de revolução X-X seja inferior ou igual a 20º, de preferência inferior ou igual a 10º, cada fibra ótica sendo configurada para receber um sinal de interrogação, cada sensor de deformação de cada fibra ótica sendo configurado para emitir, em função do sinal de interrogação recebido pela fibra ótica correspondente, uma onda ótica de resposta representativa de uma deformação do sensor de deformação ao longo do eixo de medição correspondente.

[0019] De fato, as lamelas sendo separadas por fendas, os efeitos dos acoplamentos laterais entre lamelas são bastante reduzidos em relação ao caso no qual tais lamelas não estivessem separadas na direção longitudinal.

[0020] Por outro lado, para uma lamela dada, os encastramentos constituindo as zonas da lamela que apresentam os maiores valores de deformação ortorradial para um esforço radial dado aplicado sobre a lamela, a disposição de cada sensor de deformação ao nível de um encastramento da lamela é a disposição que confere a maior sensibilidade para a medição de deformação ortorradial.

[0021] Por outro lado, o recurso a uma pluralidade de sensores dispostos sobre uma mesma fibra ótica permite um levantamento simultâneo de deformação para cada lamela ao longo de uma geratriz do rolo de planeza.

[0022] Por outro lado, o fato de que cada sensor de deformação seja disposto de modo que o ângulo entre o eixo de medição correspondente e um plano ortogonal ao eixo de revolução X-X seja inferior ou igual a 20º, de preferência inferior ou igual a 10º, se traduz por uma maior deformação do sensor de deformação do que no caso em que o sensor de deformação estivesse disposto a um ângulo superior, o que melhora a sensibilidade.

[0023] Tais características conferem uma sensibilidade suficiente para atingir os desempenhos exigidos em matéria de detecção de gradiente de deformação na tira, tipicamente 50 microdeformações para espessuras muito finas de tira (da ordem de 0,1 mm).

[0024] De acordo com outros aspectos vantajosos da invenção, o rolo de planeza compreende uma ou várias das características seguintes, tomada(s) isoladamente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis:

[0025] – pelo menos uma lamela apresenta uma espessura constante;

[0026] – pelo menos uma cavidade apresenta, em um plano ortogonal ao eixo de revolução, uma seção circular;

[0027] – cada lamela é configurada para apresentar uma deformação circunferencial compreendida entre 1 e 50 microdeformações por newton de esforço radial aplicado à lamela;

[0028] – cada geratriz apresenta uma densidade de fendas variável, a densidade de fendas em pelo menos uma zona periférica da geratriz sendo, de preferência, superior à densidade de fendas em uma zona intermediária da geratriz;

[0029] – o corpo é formado por uma pluralidade de segmentos dispostos ponta com ponta axialmente, cada segmento sendo associado a pelo menos uma fibra ótica própria com a qual o conjunto dos sensores de deformação são fixados às lamelas do dito segmento;

[0030] – o corpo compreende pelo menos uma parte cheia disposta radialmente para dentro em relação a pelo menos uma cavidade e/ou circunferencialmente entre duas cavidades;

[0031] – cada cavidade é cheia com um elastômero disposto para assegurar uma estanqueidade da cavidade;

[0032] – o rolo de planeza compreende pelo menos uma porção transparente, a porção transparente sendo própria para transmitir pelo menos parcialmente uma onda eletromagnética que pertence a uma gama de frequências predeterminada;

[0033] – cada sensor de deformação é uma rede de Bragg foto- inscrita em fibra.

[0034] Por outro lado, a invenção tem como objeto um sistema de medição de planeza que compreende um rolo de planeza tal como definido acima e uma unidade de detecção, a unidade de detecção sendo configurada para emitir o sinal de interrogação com destino a cada fibra ótica e para receber, em proveniência de cada fibra ótica, um sinal de medição formado pelas ondas óticas de resposta geradas pelos sensores de deformação da fibra ótica, a unidade de detecção sendo também configurada para medir um ângulo de rotação do corpo em relação a uma posição de referência, cada geratriz sendo associada a um ângulo de contato, a unidade de detecção sendo configurada para adquirir o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica quando o ângulo de rotação do corpo é igual ao ângulo de contato, a unidade de detecção sendo, por outro lado, configurada para calcular um vetor de planeza em função de cada sinal de medição adquirido.

[0035] De acordo com outros aspectos vantajosos da invenção, o sistema de medição de planeza compreende uma ou várias das características seguintes, tomada(s) isoladamente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis:

[0036] – cada geratriz é também associada a um ângulo na entrada de contato e um ângulo na saída de contato, o ângulo de contato sendo compreendido entre o ângulo na entrada de contato e o ângulo na saída de contato, a unidade de detecção sendo configurada para adquirir o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica quando o ângulo de rotação do corpo é igual a cada um deles dentre o ângulo na entrada de contato e o ângulo na saída de contato, a unidade de detecção sendo, por outro lado, configurada para utilizar o sinal de medição adquirido para cada um deles dentre o ângulo na entrada de contato, o ângulo de contato e o ângulo na saída de contato para calcular um vetor de planeza corrigido de efeitos da temperatura sobre as lamelas da geratriz por ocasião da rotação do corpo entre o ângulo na entrada de contato e o ângulo na saída de contato correspondentes;

[0037] – o corpo do rolo de planeza é metálico e compreende um entalhe central, a unidade de tratamento sendo pelo menos em parte alojada no entalhe central.

[0038] Por outro lado, a invenção tem como objeto uma linha para operações de laminagem que compreende um sistema de medição de planeza tal como definido acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0039] A invenção será melhor compreendida com o auxílio da descrição que vai se seguir, dada unicamente a título de exemplo não limitativo e feita fazendo-se referência aos desenhos anexos nos quais:

[0040] – a figura 1, já descrita, é uma vista esquemática de lado de uma linha para operações de laminagem ;

[0041] – a figura 2 é uma representação esquemática de um primeiro modo de realização de um sistema de medição de planeza de acordo com a invenção, um rolo de planeza do sistema de medição de planeza sendo representado em seção de acordo com um plano que contém um eixo de revolução do rolo de planeza;

[0042] – a figura 3 e uma vista em seção do rolo de planeza da figura 2, em um plano ortogonal ao eixo de revolução;

[0043] – a figura 4 é uma vista de cima de um corpo do rolo de planeza da figura 2, que mostra uma geratriz do rolo de planeza;

[0044] – a figura 5 é um detalhe da vista em seção da figura 3;

[0045] – as figuras 6A, 6B e 6C correspondem à vista em seção da figura 3 quando uma geratriz do rolo de planeza se encontra respectivamente em uma posição angular igual a um ângulo na entrada de conato predeterminado, um ângulo de contato predeterminado e um ângulo na saída de contato predeterminado;

[0046] – a figura 7 é uma representação esquemática de um segundo modo de realização de um sistema de medição de planeza de acordo com a invenção, um rolo de planeza do sistema de medição de planeza sendo representado em seção de acordo com um plano que contém um eixo de revolução do rolo de planeza;

[0047] – a figura 8 é uma representação esquemática de um terceiro modo de realização de um sistema de medição de planeza de acordo com a invenção, um rolo de planeza do sistema de medição de planeza sendo representado em seção de acordo com um plano que contém um eixo de revolução do rolo de planeza; e

[0048] – a figura 9 é uma vista em seção de uma variante do rolo de planeza da figura 2, em um plano ortogonal ao eixo de revolução.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO ESPECIAIS

[0049] Um sistema de medição de planeza 19 de acordo com a invenção é ilustrado pela figura 2.

[0050] O sistema de medição de planeza 19 compreende um rolo de planeza 18 e uma unidade de detecção 21.

[0051] O rolo de planeza 18 é destinado a receber a chapa 10 metálica (ou a tira de papel ou de plástico) da qual a planeza deve se medida, e a fornecer pelo menos um sinal de medição representativo da planeza da chapa 10.

[0052] A unidade de detecção 21 é configurada para receber cada sinal de medição e para determinar, a partir do sinal de medição, pelo menos uma grandeza relativa à planeza da chapa 10.

[0053] O rolo de planeza 18 compreende um corpo 20, sensores 22 e dois dispositivos de extremidade 23.

[0054] O corpo 20 é destinado a entrar em contato com a chapa 10 para ser submetido a um esforço exercido pela chapa 10 sobre o corpo 10, quando o rolo de planeza 18 rolo de planeza 18 opera dentro da linha para operações de laminagem 1.

[0055] Os sensores 22 são configurados para medir uma grandeza representativa do esforço exercido pela chapa 10 sobre o corpo 20. Como será descrito ulteriormente, os sensores 22 são sensores de deformação (também chamados de “strain sensors” em inglês).

[0056] Os dispositivos de extremidade 23 são, entre outras coisas destinados a sustentar o corpo 20.

[0057] O corpo 20 vai agora ser descrito em referência às figuras 2 a 5.

[0058] O corpo 20 apresenta a forma de um cilindro de revolução que se estende ao longo de um eixo de revolução X-X. Como será descrito ulteriormente, o eixo de revolução X-X é também um eixo de rotação do rolo de planeza 18.

[0059] O corpo 20 é delimitado radialmente por uma superfície externa 24.

[0060] O corpo 20 é realizado de uma só peça, ou então formado por uma pluralidade de segmentos solidários entre si e dispostos ponta com ponta axialmente.

[0061] No exemplo da figura 2, o cilindro 20 é formado por um primeiro segmento 26A cilíndrico solidário de um segundo segmento 26B cilíndrico, cada um deles apresentando o eixo de revolução X-X como eixo de revolução próprio.

[0062] O corpo 20 compreende pelo menos uma cavidade 28 e, para cada cavidade 28, uma pluralidade de fendas 30 correspondentes e uma pluralidade de lamelas 32 correspondentes. Por outro lado, o corpo 20 compreende partes cheias 29 dispostas radialmente para dentro em relação às cavidades 28 e/ou circunferencialmente entre as cavidades 28.

[0063] Cada cavidade 28 é disposta no corpo 20 e desemboca na superfície externa 24 pela pluralidade de fendas 30 correspondentes. Por outro lado cada lamela 32 é definida entre, quer dizer delimitada por, duas fendas 30 que são sucessivas ao longo de uma direção paralela ao eixo de revolução X-X.

[0064] Cada cavidade 28 se estende de acordo com um eixo respectivo paralelo ao eixo de revolução X-X.

[0065] Por exemplo, o corpo 20 compreende quatro cavidades 28 decaladas umas das outras na direção circunferencial do corpo 20 e que se estendem cada uma delas de acordo com um eixo respectivo paralelo ao eixo de revolução X-X.

[0066] Vantajosamente, as cavidades 28 são dispostas de modo que o centro de gravidade do corpo 20 se encontre sobre o eixo de revolução X-X, de modo que o rolo de planeza 18 não apresente desequilíbrio por ocasião de sua rotação em torno do eixo de revolução X-X. Por exemplo, o corpo 20 é invariante por uma rotação de ângulo predeterminado em torno do eixo de revolução X-X. Nesse caso, as cavidades 28 são também invariantes pela dita rotação de ângulo predeterminado em torno do eixo de revolução X-X.

[0067] No exemplo da figura 3, o corpo 20 é invariante por uma rotação de 90º (graus) em torno do eixo de revolução X-X.

[0068] De preferência, cada cavidade 28 é tal que, em pelo menos um plano transversal III-III que é um plano ortogonal ao eixo de revolução X-X, a cavidade 28 apresenta uma extensão angular β, por referência ao eixo de revolução X-X, que é inferior a 180º, de preferência inferior a 120º, por exemplo inferior a 90º.

[0069] Por “extensão angular da cavidade 28”, é entendido, no sentido da presente invenção, o ângulo do menor setor angular formado a partir do eixo de revolução X-X e que engloba a integralidade da cavidade 28. Trata-se, dito de outro modo, do setor angular do qual os dois segmentos são tangentes à cavidade 28.

[0070] Por exemplo, cada cavidade 28 apresenta uma extensão angular β que vale cerca de 40º.

[0071] Cada cavidade 28 desemboca radialmente na superfície externa 24 através da pluralidade de fendas 30 correspondentes.

[0072] Cada fenda 30 se estende e um plano respectivo ortogonal ao eixo de revolução X-X. Cada fenda 30 apresenta duas extremidades circunferenciais de fenda 31.

[0073] De preferência, duas fendas 30 sucessivas ao longo de um eixo paralelo ao eixo de revolução X-X são separadas por uma distância inferior ou igual a 50 mm, vantajosamente inferior ou igual a 25 mm, por exemplo inferior ou igual a 5 mm.

[0074] De preferência, as fendas 30 são idênticas.

[0075] Cada lamela 32 é axialmente definida entre duas fendas 30 sucessivas ao longo de um eixo paralelo ao eixo de revolução X-X. Por outro lado, cada lamela 32 é radialmente definida entre a superfície externa 24 e a cavidade 28 correspondente.

[0076] Cada lamela 32 compreende uma face externa 34, uma face interna 36 e duas extremidades circunferenciais 38 opostas.

[0077] A face externa 34 é definida como uma parte da superfície externa 24 do corpo 20. A face externa 34 é convexa.

[0078] A face interna 36 é orientada para o lado oposto à face externa 34. A face interna 36 contribui assim para delimitar a cavidade 28 que corresponde à lamela 32.

[0079] De preferência, a face interna 36 é côncava.

[0080] Por outro lado, cada lamela 32 é conectada ao corpo 20 por suas duas extremidades circunferenciais 38, que são definidas no alinhamento axial, quer dizer o alinhamento ao longo de um eixo paralelo ao eixo de revolução X-X, das extremidades circunferenciais de fenda 31 das duas fendas que delimitam a dita lamela 32.

[0081] As extremidades circunferenciais 38 também são chamadas de “encastramentos”.

[0082] Por exemplo, cada lamela 32 é moldada solidariamente com o corpo 20. Em variante, cada lamela 32 é adaptada e é fixada ao corpo 20 por meio de suas extremidades circunferenciais 38.

[0083] Vantajosamente, cada lamela 32 apresenta uma espessura constante.

[0084] Por “espessura” de uma lamela 32, é entendida, no sentido da presente invenção, a distância radial entre a face interna 36 e a face externa 34 da lamela 32 em relação ao eixo de revolução X-X.

[0085] A espessura das lamelas 32 é inferior ou igual a uma espessura predeterminada. A espessura predeterminada é, notadamente, escolhida em função de propriedades mecânicas da chapa 10 da qual os defeitos de planeza devem ser medidos, assim como de uma sensibilidade em esforço procurada.

[0086] A espessura predeterminada é, de preferência, inferior ou igual a 10 mm, vantajosamente inferior a 5 mm, por exemplo inferior ou igual a 2 mm.

[0087] Por exemplo, no caso de uma cavidade 28 de seção biconvexa, notadamente uma seção em escudo como na figura 5, a lamela 32 apresenta uma espessura constante.

[0088] Por “cavidade de seção biconvexa”, é entendida, no sentido da presente invenção, uma cavidade 28 tal que a interseção de um plano transversal com a cavidade 28 define um contorno biconvexo, nesse caso convexo ao mesmo tempo quando a cavidade é vista a partir de um lado radial exterior, quer dizer mais afastado do eixo X-X do que a cavidade, e quando a cavidade é vista a partir de um lado radial interno, quer dizer menos afastado do eixo X-X do que a cavidade.

[0089] De acordo com um outro exemplo, a cavidade 28 tem uma seção circular, como ilustrado pela figura 9.

[0090] Nesse caso, para cada lamela 32, os encastramentos 38 correspondem às duas partes da lamela 32 que estão localizadas em duas posições angulares situadas de um lado e de outro de uma parte mediana da lamela 32, por referência ao eixo de revolução X-X e para as quais a lamela 32apresenta uma deformação ortorradial máxima para um esforço radial dado aplicado sobre a lamela 32. Nesse caso, e como será descrito na sequência, cada um dentre os sensores 22 de deformação é colocado em uma dentre partes de lamelas 32 suscetíveis de apresentar uma deformação circunferencial pelo menos igual a um quarto de uma deformação circunferencial máxima sofrida pela lamela 32 por ocasião da aplicação de um esforço radial dado sobre a lamela 32, por exemplo pelo menos igual à metade de uma deformação circunferencial máxima sofrida pela lamela 32 por ocasião da aplicação de um esforço radial dado sobre a lamela 32.

[0091] De preferência, todas as lamelas 32 do rolo de planeza 18 apresentam a mesma espessura.

[0092] O conjunto das lamelas 32 dispostas ao longo de um mesmo eixo paralelo ao eixo de revolução X-X forma uma geratriz 40 do rolo de planeza 18 (figura 4).

[0093] Por exemplo, a geratriz 40 compreende várias zonas que se sucedem de acordo com a direção do eixo de revolução X-X e que se distinguem umas das outras por uma densidade de fendas 30, quer dizer um número de fendas 30 por unidade de comprimento ao longo da geratriz 40. A geratriz 40 compreende assim, por exemplo, duas zonas periféricas 42 separadas por uma zona intermediária 44.

[0094] De preferência, nas zonas periféricas 42, a distância entre fendas 30 sucessivas é superior à distância entre fendas 30 sucessivas da zona intermediária 44. Isso confere uma maior resolução de medição ao nível das zonas periféricas da chapa 10, quer dizer ao nível das bordas da chapa 10, que são zonas nas quais os gradientes de tensões internas na chapa 10 são as maiores, e nas quais deformações da chapa 10 são suscetíveis de apresentar extensões espaciais menores do que em uma parte intermediária da chapa 10.

[0095] Por exemplo, a distância entre fendas sucessivas da zona intermediária 44 é compreendida entre 10 mm e 40 mm, de preferência ente 15 mm e 30 mm. Por outro lado, a distância entre fendas sucessivas dentro de cada uma das zonas periféricas 42 é, por exemplo, compreendida entre 1 mm e 15 mm, de preferência entre 3 mm e 10 mm.

[0096] As fendas das zonas periféricas 42 são, de preferência,

regularmente espaçadas. Por outro lado, as fendas da zona intermediária 44 são, de preferência regularmente espaçadas.

[0097] Vantajosamente, o corpo 20 compreende, por outro lado, um entalhe central 46 (figuras 2 e 3).

[0098] O entalhe central 46 se estende, de preferência, ao longo do eixo de revolução X-X. Nesse caso, o corpo 20 compreende, vantajosamente, aberturas transpassantes 48 que colocam em comunicação o entalhe central 46 com cada uma das cavidades 28.

[0099] No caso em que o corpo 20 é formado por segmentos, os segmentos 26 compreendem, em suas extremidades em contato mútuo, meios de centragem recíproca, por exemplo uma parte macho 50 e uma parte fêmea 52 destinadas a operar juntas uma com a outra. Por outro lado, o corpo 20 compreende meios de bloqueio, por exemplo uma chaveta, destinados a impedir uma rotação relativa dos segmentos em torno do eixo de revolução X-X.

[00100] Os sensores 22 (figura 5) são configurados para medir uma grandeza representativa de um esforço exercido sobre o corpo 20. Em especial, cada sensor 22 é associado a uma lamela 32 e configurado para medir uma grandeza representativa de um esforço exercido sobre a lamela 32 correspondente.

[00101] Cada sensor 22 é um sensor ótico. Mais precisamente, cada sensor 22 é um segmento de uma fibra ótica 54 no qual é inscrita uma rede de Bragg, de modo que o sensor 22 é uma rede de Bragg foto- inscrita em fibra (também chamada de “fiber Bragg grating” em inglês). Uma mesma fibra ótica 54 é suscetível de compreender uma pluralidade de sensores 22, tipicamente várias dezenas de sensores 22.

[00102] Cada sensor 22 é configurado para receber, em proveniência de uma extremidade de entrada-saída 55 da fibra ótica 54 correspondente, uma onda ótica que forma um sinal de interrogação.

[00103] Por outro lado, cada sensor 22 é configurado para emitir,

na direção da extremidade de entrada-saída 55 da fibra ótica 54 correspondente, uma onda ótica de resposta. O conjunto das ondas óticas de resposta fornecida pelos sensores 22 forma o sinal de medição da fibra ótica 54.

[00104] Cada sensor 22 apresenta um comprimento de onda de reflexão λ respectivo. Um tal comprimento de onda de reflexão λ, também chamado de “comprimento de onda de ressonância” ou de “comprimento de onda de Bragg”, é definido como o comprimento de onda para o qual o coeficiente de reflexão da rede de Bragg é máximo. Daí resulta que, para cada fibra ótica 54, o sinal de medição apresenta um espectro assimilável a um pente, cada pico do espectro sendo associado a um sensor 22 da fibra ótica 54.

[00105] A uma temperatura de referência dada, quando nenhuma deformação é sofrida pelo sensor 22, o comprimento de onda de reflexão do sensor 22 é chamado de “comprimento de onda de reflexão em repouso” e anotado λ0.

[00106] Os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ0 dos sensores 22 que pertencem a uma mesma fibra ótica 54 são doía a dois distintos.

[00107] Cada sensor 22 apresenta um eixo de medição, tomado como sendo um eixo tangente ao meio do segmento de fibra ótica que forma o dito sensor 22.

[00108] Cada sensor 22 é tal que uma deformação ao longo do eixo de medição correspondente, quer dizer um alongamento relativo (de origem mecânica e/ou térmica) ou um encurtamento relativo (de origem mecânica e/ou térmica), se traduz por uma variação δλ do comprimento de onda de reflexão λ do sensor 22 em relação ao comprimento de onda de reflexão em repouso λ0. Nesse caso, cada sensor 22 é um sensor de deformação.

[00109] Vantajosamente, para cada fibra ótica 54, o menor afastamento entre os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ 0 dos sensores 22 é estritamente superior ao dobro da variação máxima δλmax sentido por cada sensor 22.

[00110] Em funcionamento, no sinal de medição proveniente de uma fibra ótica 54 dada, cada pico é associado a um sensor 22 e é localizado a um comprimento de onda igual à soma do comprimento de onda em repouso λ0 correspondente e da variação δλ que resulta da deformação do sensor 22 ao longo do eixo de medição correspondente.

[00111] Cada fibra ótica 54 é alojada dentro de uma cavidade 28 correspondente, de modo que cada sensor 22 seja fixado, por exemplo colado, à lamela correspondente 32.

[00112] Mais precisamente, o sensor 22 é fixado à face interna 36 da lamela 32 correspondente, ao nível de um dos encastramentos 38 da lamela 32.

[00113] Mais precisamente, o sensor 22 é fixado à face interna 36 da lamela 32 correspondente, em uma parte da lamela 32 suscetível de apresentar uma deformação circunferencial pelo menos igual a um quarto de uma deformação circunferencial máxima sofrida pela lamela 32 por ocasião da aplicação de um esforço radial dado sobre a lamela 32, por exemplo pelo menos igual à metade de uma deformação circunferencial máxima sofrida pela lamela 32 por ocasião da aplicação de um esforço radial dado sobre a lamela 32.

[00114] Em outros termos para um esforço radial dado sobre a lamela 32, cada ponto da lamela 32 é submetido a uma deformação circunferencial dada (quer dizer um deslocamento circunferencial em relação a uma situação na qual nenhum esforço é exercido sobre a dita lamela 32). O valor dessa deformação circunferencial é máximo para um ou vários pontos especiais da lamela 32, e é chamada de “deformação circunferencial máxima da lamela. O sensor 22 é fixado em uma parte da lamela 32 da qual os pontos, nas mesmas condições, são submetidos a uma deformação pelo menos igual à metade da deformação máxima precitada.

[00115] Cada lamela 32 é configurada para apresentar uma deformação ortorradial, quer dizer circunferencial, compreendida entre 1 e 50 microdeformações por newton de esforço radial aplicado à lamela 32.

[00116] Por “microdeformação”, é entendida, no sentido da presente invenção, uma deformação que corresponde a um alongamento relativo, quer dizer um deslocamento adaptado a um comprimento de amostragem, igual a 1.10-6

[00117] Por outro lado, cada lamela 32 é configurada para ser submetida a uma deformação elástica para qualquer esforço radial do qual o valor é compreendido entre 0,1 N e 100 N. Nesse caso, cada lamela 32 é configurada para apresentar uma deformação ortorradial compreendida entre cerca de uma microdeformação e cerca de mil microdeformações, e mesmo compreendida entre uma microdeformação e três mil microdeformações no caso de uma lamela 32 realizada em um aço de alto limite elástico.

[00118] Por exemplo, no caso de uma cavidade 28 de seção em escudo, o sensor 22 é fixado à lamela 31, afastado de um plano se simetria da lamela 32 que contém o eixo de revolução X-X.

[00119] Por outro lado, cada sensor 22 é disposto de modo que o ângulo entre o eixo de medição correspondente e um plano ortogonal ao eixo de revolução X-X seja inferior ou igual a 20º, por exemplo inferior ou igual a 10º.

[00120] Por “ângulo entre o eixo de medição e o plano ortogonal ao eixo de revolução X-X”, é entendido, no sentido da presente invenção, o menor ângulo entre um vetor diretor do eixo de medição e um vetor diretor de uma reta que pertence ao dito plano ortogonal ao eixo de revolução X-X.

[00121] De preferência, cada fibra ótica 54 é enrolada em hélice circular em torno de um eixo paralelo ao eixo de revolução X-X.

[00122] Vantajosamente, cada fibra ótica 54 é introduzida em uma abertura transpassante 48 associada de modo que a extremidade de entrada-saída 55 correspondente se encontre no entalhe central 46.

[00123] Vantajosamente, cada cavidade 28 é cheia com um elastômero destinado a assegurar a estanqueidade da cavidade 28, notadamente a impedir que eventuais líquidos (água, óleos) penetrem dentro da cavidade 28.

[00124] O elastômero é escolhido de modo a apresentar uma elasticidade tal que, para lamelas 32 vizinhas, o efeito sobre a deformação das lamelas 32 que seria devido a um acoplamento lateral por intermédio do elastômero seja insignificante com relação à sensibilidade dos sensores 22.

[00125] Um tal elastômero é, por exemplo, um elastômero silicone.

[00126] Cada dispositivo lateral 23 compreende uma chapa 56 e um mancal 58.

[00127] Pelo menos um dos dois dispositivos de extremidade 23 compreende uma junta giratória ótica 60. Por outro lado, um dos dois dispositivos de extremidade 23 compreende um codificador angular 62.

[00128] Cada chapa 56 é disposta em uma extremidade respectiva do corpo 20 e fixada à dita extremidade para fechar, de preferência hermeticamente, o corpo 20.

[00129] Cada mancal 58 compreende um rotor 58A, fixado à chapa 56, e um estator 58B, destinado a ser fixado a uma estrutura da linha para operações de laminagem 1, móveis em rotação um em relação ao outro em torno de um eixo de rotação correspondente. O eixo de rotação de cada mancal 58 é confundido com o eixo de revolução X-X do corpo 20.

[00130] Cada junta giratória ótica 60, também chamada de “fiber optic rotatory joint” em inglês, é configurada para permitir uma circulação ininterrupta de ondas óticas entre o rolo de planeza 18 e a unidade de detecção 21, que o rolo de planeza 18 esteja em rotação (linha para operações de laminagem em funcionamento) ou não (linha para operações de laminagem parada).

[00131] A junta giratória ótica 60 compreende um número inteiro M de vias, M sendo igual ao número de fibras óticas às quais é conectada a junta giratória ótica 60. Por exemplo, na figura 2, cada junta giratória ótica 60 compreende duas vias.

[00132] Cada via da junta giratória ótica 60 compreende uma primeira extremidade 60A e uma segunda extremidade 60B.

[00133] Cada primeira extremidade 60A da junta giratória ótica 60 é conectada à unidade de detecção 21. Mais precisamente, cada primeira extremidade da junta giratória ótica 60 é conectada a uma porta de entrada-saída de um circulador correspondente.

[00134] Por outro lado, cada segunda extremidade 60B da junta giratória ótica 60 é conectada na extremidade de entrada-saída 55de uma fibra ótica 54 correspondente.

[00135] A junta giratória ótica 60 é configurada para receber o sinal de interrogação em proveniência da unidade de detecção 21, e para encaminhar o sinal de medição com destino a cada fibra ótica 54.

[00136] Por outro lado, a junta giratória ótica 60 é configurada para receber o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica 54, e para encaminhar o sinal de medição com destino à unidade de detecção 21.

[00137] Vantajosamente, a junta giratória ótica 60 apresenta uma qualificação IP64 ou IP65, quer dizer que confere uma proteção total contra as poeiras, e uma proteção contra as projeções líquidas qualquer que seja o ângulo de incidência das mesmas.

[00138] O codificador angular 62 é configurado para medir uma posição angular do rolo de planeza 18 em relação a uma posição angular de referência predeterminada.

[00139] O codificador angular 62 é conectado à unidade de detecção 21 para transmitir, com destino à unidade de detecção 21, a posição angular medida do rolo de planeza 18.

[00140] O codificador angular 62 é, vantajosamente, de tipo absoluto, de uma volta.

[00141] A unidade de detecção 21 compreende uma fonte ótica 64, meios de roteamento 65, um módulo de análise espectral 66 e um computador 68.

[00142] A fonte ótica 64 é configurada para gerar a onda ótica que forma o sinal de interrogação dos sensores 22 de cada fibra ótica 54.

[00143] A fonte ótica 64 compreende K saídas, K sendo igual à soma do número M de via das juntas giratórias óticas 60.

[00144] Cada saída da fonte ótica 64 é conectada a uma primeira extremidade correspondente da junta giratória ótica 60. Mais precisamente, cada saída da fonte ótica 64 é conectada a uma porta de entrada do circulador associada à primeira extremidade correspondente da junta giratória ótica 60.

[00145] Vantajosamente, o sinal de interrogação apresenta uma extensão espectral estritamente superior ao maior afastamento entre os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ0 dos sensores 22.

[00146] Por exemplo, a fonte ótica 64 é configurada para emitir um sinal de interrogação centrado em torno de 820 nm e que apresenta, por exemplo, uma extensão espectral de 30 nm. Nessa gama de comprimentos de onda, a sensibilidade usual dos sensores 22 é da ordem de 0,65 pm/microdeformação. Nesse caso, o menor afastamento entre os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ0 dos sensores 22 é, por exemplo, igual a 1,6 nm.

[00147] De acordo com um outro exemplo, a fonte ótica 64 é configurada para emitir um sinal de interrogação do qual o espectro é compreendido entre 1525 nm e 1565 nm, e mesmo entre 1525 nm 3 1625 nm, ou ainda entre 1460 nm e 1625 nm. Nessa gama de comprimentos de onda, a sensibilidade usual dos sensores 22 é da ordem de 1,2 ´m/microdeformação. Nesse caso, o menor afastamento entre os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ0 dos sensores 22 é, por exemplo, igual a 3 nm.

[00148] Em variante, a fonte ótica 64 é uma fonte de laser sintonizável.

[00149] Os meios de roteamento 65 são ligados ao codificador angular 62.

[00150] Os meios de roteamento 65 são também oticamente conectados a junta giratória ótica 60`. Em especial, os meios de roteamento 65 são conectados a uma porta de saída de cada circulador para receber o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica 54.

[00151] Os meios de roteamento 65 são também oticamente conectados ao módulo de análise espectral 66 para encaminhar seletivamente, para o módulo de análise espectral 66, os sinais de medição que provêm das fibras óticas 54 de uma mesma geratriz 40, quer dizer a ou as fibras óticas 54 cujos sensores 22 são fixados às lamelas 32 da geratriz. Mais precisamente, os meios de roteamento 65 são configurados para encaminhar seletivamente, para o módulo de análise espectral 66, os sinais de medições que provêm das fibras óticas 54 de uma mesma geratriz 40 unicamente quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 pertence a uma faixa predeterminada associada à dita geratriz 40.

[00152] De preferência, as faixas predeterminadas são duas a duas disjuntas.

[00153] O módulo de análise espectral 66 é configurado para analisar, no decorrer do tempo, o sinal de medição recebido em proveniência de cada fibra ótica 54.

[00154] Devido à natureza dos sensores 22, a análise pelo módulo de análise espectral 66, a um momento dado, de um sinal de medição fornecido por uma fibra ótica 54 equivale a uma análise simultânea das ondas óticas de resposta do conjunto dos sensores 22 que pertencem à fibra ótica 54.

[00155] Por outro lado, o recurso aos meios de roteamento 65 é tal que o módulo de análise espectral 66 é próprio para analisar simultaneamente, a um momento dado, as ondas óticas de resposta do conjunto dos sensores 22 de uma geratriz 40.

[00156] Por outro lado, o módulo de análise espectral 66 é configurado para fornecer um sinal de análise representativo do comprimento de onda de cada pico no sinal de resposta recebido em proveniência de cada fibra ótica 54. Em outros termos, o sinal de análise é representativo do espectro da onda ótica de resposta de cada um dos sensores 22 da geratriz 40.

[00157] O módulo de análise espectral 66 é, por exemplo, um espectrômetro de rede côncava, associado a uma matriz de fotodetectores. Nesse caso, a intensidade relativa entre os sinais elétricos fornecidos pelos fotodetectores é representativa do espectro do sinal de medição.

[00158] O computador 68 é conectado ao codificador angular 62 para receber a posição angular medida do rolo de planeza 18.

[00159] Por outro lado, o computador 68 é conectado ao módulo de análise espectral 66 para adquirir o sinal de análise gerado em função de cada sinal de medição.

[00160] O computador 68 é configurado para estocar, para cada geratriz 40, um ângulo 0 dito “ângulo de contato”, que corresponde a uma posição na qual a geratriz 40 é considerada estar em contato com a chapa 10, por ocasião da rotação do rolo de planeza 18. Nesse caso,

o computador 68 é configurado para adquirir o sinal de análise quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 é igual ao ângulo de contato 0. Um tal ângulo de contato 0 está por exemplo, representado na figura 6B.

[00161] Para uma geratriz 40 dada, o ângulo de contato 0 pertence à faixa predeterminada associada à geratriz.

[00162] Por outro lado, o computador 68 é configurado para estocar, para cada fibra ótica 54, o comprimento de onda de reflexão em repouso λ0 dos sensores 22 correspondentes.

[00163] O computador 68 é também configurado para determinar, a partir do sinal de análise, o comprimento de onda de reflexão associado a cada pico no espectro de medição.

[00164] O computador 68 é também configurado para associar cada comprimento de onda de reflexo determinado ao sensor 22 correspondente.

[00165] Por exemplo, para cada fibra ótica 54, o computador 68 é configurado para associar um comprimento de onda medido ao sensor 22 que apresenta o comprimento de onda de reflexão em repouso λ0 mais próximo do dito comprimento de onda medido. Um tal processo de associação apresenta um baixo nível de erro no caso em que o menor afastamento entre os comprimentos de onda de reflexão em repouso λ 0 dos sensores 2 é estritamente superior ao dobro da variação máxima δλmax de comprimento de onda de reflexão suscetível de ser sentida por cada sensor 22.

[00166] Por outro lado, o computador 68 é configurado para calcular, para cada sensor 22, a variação de comprimento de onda δλ que resulta da deformação do sensor 22 ao longo do eixo de medição correspondente, como a diferença entre o comprimento de onda medido e o comprimento de onda de referência:

[00167] δλ = λm,0 – λ0

[00168] onde λm,0 é o comprimento de onda medido quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 é igual ao ângulo de contato 0.

[00169] Por outro lado, o computador 68 é configurado para calcular o esforço aplicado à lamela 32 associada a um sensor 22 dado de acordo com a fórmula:

[00170] onde δσ é o esforço aplicado sobre a lamela 32 (em newton N);

[00171] δλ é a variação de comprimento de onda do sensor 22 (em pm);

[00172] S é a sensibilidade do sensor 22 (em pm/N) determinada no decorrer de uma etapa de aferição descrita ulteriormente; e

[00173] C é um limite de detecção do sensor 22 (em N).

[00174] A determinação do limite de detecção será descrita ulteriormente.

[00175] De preferência, o computador 68 é também configurado para estocar, para cada geratriz 40, um ângulo -, dito “ângulo na entrada contato”, que corresponde a uma posição na qual a geratriz 40 é considerada ainda não ter entrado em contato com a chapa 10, por ocasião da rotação do rolo de planeza 18, como ilustrado pela figura 6A. Nessa figura 6A, assim como nas figuras 6B e 6C, a flecha em arco de círculo representa o sentido de rotação do rolo de planeza.

[00176] De preferência, o computador é também configurado para estocar, para cada geratriz 40, um ângulo +, dito “ângulo na saída de contato”, que corresponde a uma posição na qual a geratriz 40 é considerada não estar mais em contato com a chapa 10, por ocasião da rotação do rolo de planeza 18, como ilustrado pela figura 6C.

[00177] O ângulo na entrada de contato - e o ângulo na saída de contato + são tais que o ângulo de contato 0 é compreendido entre o ângulo na entrada de contato - e o ângulo na saída de contato +. Isso aparece, por exemplo, nas figuras 6A a 6C.

[00178] Por outro lado, para uma geratriz 40 dada, ângulo na entrada de contato - e o ângulo na saída de contato + pertencem à faixa predeterminada associada à geratriz.

[00179] Nesse caso, o computador 68 é também configurado para adquirir o sinal de análise quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 é igual ao ângulo na entrada de contato - e ao ângulo na saída de contato +, e para associar cada comprimento de onda medido pelo módulo de análise espectral 66 ao sensor 22 correspondente.

[00180] Por outro lado, o computador 68 é configurado para calcular, para cada sensor 22, a variação de comprimento δλ que resulta da deformação do sensor 22 ao longo do eixo de medição correspondente e que é corrigida dos efeitos da temperatura, de acordo com a fórmula seguinte:

[00181] na qual λm,0- é o comprimento de onda medido quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 é igual ao ângulo na entrada de contato ; e

[00182] λm,0+ é o comprimento de onda medido quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 é igual ao ângulo na saída de contato +.

[00183] Para uma geratriz 40 dada, o perfil de esforço calculado constitui o vetor de planeza.

[00184] O computador 68 é também configurado para comparar cada vetor de planeza com um perfil alvo.

[00185] Vantajosamente, o computador 68 é também configurado para gerar, em função da diferença entre o vetor de planeza e o perfil alvo, instruções de comando dos bicos 14 e/ou dos acionadores 16.

[00186] O funcionamento do sistema de medição de planeza 19 vai agora ser descrito.

[00187] No decorrer de uma etapa de inicialização, para cada fibra ótica 54, o valor do comprimento de onda de reflexão em repouso λ0 de cada sensor 22 da fibra ótica 54 é registrado na unidade de tratamento 21.

[00188] Por outro lado, para cada geratriz 40, o valor do ângulo de contato 0 e vantajosamente, o valor do ângulo na entrada de contato - e do ângulo na saída de contato + são registrados na unidade de tratamento 21.

[00189] No decorrer de uma etapa de aferição, um esforço predeterminado é aplicado sobre a face externa 34 de cada lamela 32.

[00190] A variação do comprimento de onda de reflexão de cada sensor 22 em função do esforço é medido, e um modelo que liga a dita variação do comprimento de onda de reflexão ao esforço aplicado à lamela é determinado. E depois, o modelo determinado é registrado na unidade de tratamento 21. Um tal modelo é, por exemplo, o modelo afim precedentemente descrito:

[00191] No caso em que os valores dos parâmetros do modelo variam com o sensor 22, os valores do modelo determinado para cada sensor 22 são registrados na unidade de tratamento 21 em relação com o sensor 22 correspondente.

[00192] E depois o rolo de planeza 18 é inserido na linha de operações de laminação 1.

[00193] A chapa 10 aciona o rolo de planeza 18 em rotação.

[00194] O codificador angular 62 mede a posição angular do rolo de planeza 18.

[00195] A fonte ótica 64 gera o sinal de interrogação, e a junta giratória ótica 60 encaminha o sinal de interrogação com destino a cada fibra ótica 54.

[00196] Cada fibra ótica 54 reenvia, com destino ao módulo de análise espectral 66, o sinal de medição correspondente.

[00197] Quando o ângulo medido pelo codificador angular 62 pertence a uma faixa predeterminada associada a uma geratriz 40 dada, os meios de roteamento 65 transmitem, com destino ao módulo de análise espectral 66, os sinais de medição provenientes das fibras óticas 54 da dita geratriz 40.

[00198] Para a dita geratriz 40, o módulo de análise espectral 66 analisa, no decorrer do tempo, o sinal de medição recebido em proveniência de cada fibra ótica 54 correspondente. Por outro lado, o módulo de análise espectral 66 fornece, no decorrer do tempo, o sinal de análise representativo do comprimento de onda de cada pico no sinal de resposta recebido em proveniência de cada fibra ótica 54.

[00199] Para o ângulo de contato 0 associado à geratriz 4, o computador 68 adquire o sinal de análise. Vantajosamente, o computador 68 adquire também o sinal de análise para o ângulo na entrada de contato - e para o ângulo na saída de contato + associados à geratriz 40.

[00200] E depois, o computador 68 determina o comprimento de onda de reflexão corrente para cada sensor 22.

[00201] E depois, o computador 68 calcula, para cada sensor 22, a variação de comprimento de onda de reflexão δλ associada ao comprimento de onda de reflexão λ corrente determinado, e o comprimento de onda de reflexão em repouso λ0.

[00202] E depois, para cada sensor 22, o computador 68 determina, a partir da variação de comprimento de onda de reflexão δλ calculada o esforço aplicado à lamela 32 associada ao sensor 22. O vetor formado pelo esforço aplicado a cada uma das lamelas 32 da geratriz40 forma o vetor de planeza associado à geratriz 40.

[00203] E depois, o computador 68 compara o vetor de planeza com o perfil alvo.

[00204] E depois, o computador 68 gera, em função das diferenças entre o vetor de planeza e o perfil alvo, instruções de comando dos bicos 14 ou dos acionadores 16.

[00205] As operações executadas pelo módulo de análise espectral 66 e pelo computador 68, descritas precedentemente, são repetidas a cada vez que o ângulo medido pelo codificador angular 62 pertence à faixa predeterminada associada a uma nova geratriz 40.

[00206] Um segundo modo de realização do sistema de medição de planeza 19 de acordo com a invenção é ilustrado pela figura 7.

[00207] O sistema de medição de planeza 19 da figura 7 difere do sistema de medição de planeza 19 da figura 2 unicamente pelo fato de que ele é desprovido de junta giratória ótica.

[00208] Nesse caso, a fonte ótica 64, os meios de roteamento 65 e o módulo de análise espectral 66 são dispostos no entalhe central 46 do rolo de planeza 18 para formar um conjunto de interrogação Bragg 70.

[00209] O rolo de planeza 18 compreende também uma junta giratória de alimentação 72, configurada para assegurar o transporte de energia elétrica ao conjunto de interrogação Bragg 70 a partir de uma fonte de energia elétrica externa ao rolo de planeza 18.

[00210] O rolo de planeza 18 compreende, por outro lado, uma junta giratória de comunicação 64, configurada para assegurar uma comunicação entre o conjunto de interrogação Bragg 70 e o computador68, notadamente para assegurar o transporte do sinal de análise a partir do módulo de análise espectral 66 para o computador

68.

[00211] Por exemplo, a junta giratória de comunicação 74 é uma junta giratória Ethernet.

[00212] Um terceiro modo de realização do sistema de medição de planeza 19 de acordo com a invenção é ilustrado pela figura 8.

[00213] O sistema de medição de planeza 19 da figura 8 difere do sistema de medição de planeza 19 da figura 7 unicamente pelo fato de que o rolo de planeza 18 é desprovido de junta giratória de alimentação. Nesse caso, uma bateria 76, representada esquematicamente na figura 8, é disposta no entalhe central 46 para alimentar o conjunto de interrogação Bragg 70 com energia elétrica.

[00214] Vantajosamente, um dos dispositivos de extremidade 23 do rolo de planeza 18 compreende um alternador 78, eletricamente ligado à bateria 76.

[00215] O alternador 76 é configurado para converter uma parte da energia mecânica que provém da rotação do rolo de planeza 18 em energia elétrica para recarregar a bateria 76.

[00216] Por exemplo, o alternador 78 compreende um induzido 80, solidário do corpo 20, e um indutor 82, destinado a ser fixado à estrutura que recebe o rolo de planeza 18. O induzido é configurado para girar, relativamente ao indutor, em torno do eixo de revolução X-X.

[00217] O indutor 82 compreende, por exemplo, uma pluralidade de ímãs permanentes. Por outro lado, o induzido 80 compreende, por exemplo, uma pluralidade de espiras dispostas dentro do campo magnético gerado pelos ímãs do indutor.

[00218] De acordo com uma variante dos sistemas de medição de planeza 19 das figuras 7 ou 8, o módulo de análise espectral 66 é externo ao rolo de planeza 18. Nesse caso, o rolo de planeza 18 compreende uma junta giratória ótica que é unicamente destinada a encaminhar os sinais de resposta a partir das fibras óticas 54 para o módulo de análise espectral 66 externo. Por outro lado, nesse caso, o rolo de planeza 18 é desprovido de junta giratória de comunicação.

[00219] De acordo com uma variante dos sistemas de medição de planeza 19 das figuras 7 ou 8, o rolo de planeza 18 é desprovido de junta giratória de comunicação. Nesse caso, o rolo de planeza 18 compreende um emissor de ondas eletromagnéticas, configurado para emitir, com destino ao computador 67, ondas eletromagnéticas codificadas pelo sinal de análise fornecido pelo módulo de análise espectral 66.

[00220] O computador 68 é configurado para receber as ondas eletromagnéticas emitidas pelo emissor de ondas eletromagnéticas e para decodificar as ditas ondas eletromagnética a fim de determinar o comprimento de onda de reflexão de cada sensor 22.

[00221] Por outro lado, o rolo de planeza 18 compreende pelo menos uma porção transparente na gama de frequência de emissão do emissor de ondas eletromagnéticas para permitir a propagação das ondas eletromagnéticas a partir do emissor de ondas eletromagnéticas para o computador 68.

[00222] Por exemplo, o emissor de ondas eletromagnéticas é um módulo transmissor Wi-Fi (norma IEEE 802.11). Por exemplo, a porção transparente é uma janela disposta em uma das chapas 56 do rolo de planeza 18. Por exemplo, a janela é realizada em polimetacrilato de metila (PMMA), em policarbonato (PC) ou em material compósito vidro- epóxi (também chamado “glass fiber reinforced plastics” em inglês).

[00223] De modo geral, o rolo de planeza 18 compreende pelo menos uma porção transparente, a porção transparente sendo própria para transmitir pelo menos parcialmente uma onda eletromagnética que pertence a uma gama de frequências predeterminada, por exemplo que pertence às micro-ondas, às ondas óticas, ao ultravioleta próximo ou ao infravermelho próximo.

[00224] Nesse caso, o computador 68 é suscetível de ser disposto no entalhe central 46, de modo que o emissor de ondas eletromagnéticas seja utilizado para transmitir diretamente as instruções de comando dos bicos 14 e/ou dos acionadores 16 pelo computador 68.

[00225] A presença das fendas 30 impede o aparecimento acoplamentos laterais ao longo de cada geratriz 40.

[00226] Por “acoplamento lateral” (“cross-talk” em inglês), é entendido, no sentido do presente pedido, o aparecimento de tensões axiais ao longo de uma geratriz uma tensão radial é aplicada sobre o rolo de planeza 18. Em outros termos, no caso de um acoplamento lateral, uma tensão aplicada em um ponto dado da geratriz 40 se traduz pelo aparecimento de uma tensão em pontos vizinhos, notadamente pontos vizinhos que pertencem à geratriz, mesmo na ausência de esforço radial exercido sobre os ditos pontos.

[00227] Tais acoplamentos laterais exigem geralmente cálculos pesados para ser compensados. Por outro lado, os resultados obtidos no final de tais cálculos não apresentam geralmente uma precisão suficiente. Isso se traduz por uma degradação dos desempenhos do circuito de regulação.

[00228] A presença das fendas 30 reduz substancialmente a propagação de esforços axiais ao longo da geratriz 40. Tais cálculos não são mais necessários, e os desempenhos do circuito de regulação são melhorados.

[00229] O fato de que o eixo de medição de cada sensor 22 forma, com qualquer plano ortogonal ao eixo de revolução X-X, um ângulo inferior ou igual a 10º, leva a que cada sensor 22 meça unicamente ou essencialmente uma componente circunferencial, quer dizer ortorradial, da deformação da lamela 32 correspondente. Ora, a requerente constatou que, por ocasião da aplicação de um esforço radial sobre uma lamela 32, a componente circunferencial da deformação da lamela 32 é a deformação que apresenta, em valor absoluto, a maior amplitude. Daí resulta que uma tal disposição dos eixos de medição dos sensores 22 maximiza a amplitude da elongação dos sensores 22, e portanto maximiza a sensibilidade do rolo de planeza 18.

[00230] O recurso a tais sensores 22 com rede de Bragg em fibra é vantajoso, na medida em que a sensibilidade dos mesmos, quer dizer a amplitude da respostados mesmos, para um sinal de interrogação de amplitude constante, é independente da temperatura nas faixas de temperaturas usuais no domínio da laminagem, em especial da laminagem a frio.

[00231] O recurso a tais sensores 22 óticos é vantajoso, em especial em um ambiente metalúrgico, por exemplo siderúrgico, centro de perturbações eletromagnéticas geradas pela presença de fornos de indução e de máquinas giratórias, na medida em que tais sensores são insensíveis a tais perturbações eletromagnéticas.

[00232] Por outro lado, o recurso a tais sensores 22 em associação às lamelas 32 confere ao rolo de planeza 18 uma grande sensibilidade, uma grande dinâmica e uma grade robustez. De fato, em funcionamento, o corpo 20 suporta a maior parte do esforço exercido pela chapa 10 sobre o rolo de planeza 18. Por outro lado, tais sensores 22 são suscetíveis de ser submetidos a uma grande faixa de esforços, da ordem de três ordens de grandeza, sem risco de destruição. Por outro lado, tais sensores, mesmo quando eles são submetidos a um grande esforço médio (por exemplo 2000 N) são suscetíveis de detectar variações ínfimas de esforço (por exemplo 2 N).

[00233] O recurso a tais sensores 22 óticos é também vantajoso, na medida em que a multiplexação em comprimento de onda sobre uma mesma fibra ótica 54 permite uma análise simultânea das ondas óticas de resposta de cada sensor 22. A medição é nesse caso síncrona em uma geratriz, eliminando os meios indiretos de medição ligados a fenômenos de irregularidades, excentricidades de bobinadeira, etc. Daí resulta um ganho considerável em precisão de medição comparativamente aos dispositivos do estado da técnica com sensores eletromecânicos, que exigem geralmente uma aquisição sequencial e não fornecem, portanto, uma medição síncrona verdadeira.

[00234] Uma tal aquisição simultânea é também vantajosa na medida em que uma aquisição sequencial dos sensores, durante a rotação do rolo de planeza 18, é suscetível de mascarar irregularidades potenciais ligadas a eventuais flutuações periódicas de esforço ao nível da gaiola de laminador 4.

[00235] O recurso a tais sensores 22 é também vantajoso na medida em que o custo dos mesmos é geralmente menor do que o custo dos sensores eletromecânicos usuais.

[00236] O recurso a tais sensores 22 óticos é também vantajoso na medida em que as pequenas dimensões dos mesmos permitem a realização de lamelas 32 de pequena extensão axial, o que aumenta a resolução espacial do sistema de medição de planeza 19 ao longo de cada geratizn40. Isso é especialmente vantajoso no domínio da laminagem de chapas finas, onde a resolução axial (quer dizer a resolução de acordo com o eixo de revolução do rolo de planeza 18) exigida é da ordem de alguns milímetros, notadamente ao nível das bordas laterais da chapa 10, quer dizer as bordas destinadas a exercer um esforço sobre as zonas periféricas 42 de cada geratriz 40

[00237] Por outro lado, o recurso a um corpo 20 formado por vários segmentos 26A, 26B permite uma instalação mais simples das fibras óticas 54, na medida em que cada segmento 26A, 26B é suscetível de ser equipado com as fibras óticas 54 correspondentes, antes da montagem do corpo 20. De fato, em razão das dimensões do corpo 20, a instalação das fibras óticas 54 em um corpo 20 monobloco é suscetível de apresentar dificuldades.

[00238] O recurso a um corpo 20 formado por vários segmentos 26A, 26B facilita também os consertos do rolo de planeza 18, na medida e que somente o segmento que corresponde a uma zona defeituosa do rolo de planeza 18é substituído, e não o rolo de planeza em sua integralidade.

[00239] A presença das partes cheias 29 no corpo 20 assegura uma retomada dos esforços exercidos pela chapa 10, o que confere ao corpo 20 uma maior rigidez do que os dispositivos do estado da técnica.

[00240] Por outro lado, o corpo 20 sendo metálico, a disposição da totalidade ou de parte dos órgãos da unidade de tratamento 21 (dentre os quais a fonte ótica 64, o módulo de análise espectral 66 ou o computador 68) dentro do corpo 20 confere ao corpo 20 uma função de proteção contra as perturbações eletromagnéticas, dita de “blindagem eletromagnética”. Uma tal proteção é especialmente vantajosa em um ambiente metalúrgico, por exemplo siderúrgico, centro de perturbações eletromagnéticas geradas pela presença de fornos de indução e de máquinas giratórias.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Rolo de planeza (18) que compreende um corpo (20) de forma cilíndrica que se estende ao longo de um eixo de revolução (X-X) e que é delimitado radialmente por uma superfície externa (24), caracterizado pelo fato de que o corpo (20) compreende pelo menos uma cavidade (28) que se estende paralelamente ao eixo de revolução (X-X), cada cavidade (28) desembocando radialmente na superfície externa (24) através de uma pluralidade de fendas (30) que se estendem cada uma delas em um plano respectivo ortogonal ao eixo de revolução (X-X), dentre as quais duas fendas (30) sucessivas ao longo de um eixo paralelo ao eixo de revolução (X-X) que definem entre si uma lamela (32), cada lamela (32) sendo ligada ao corpo (20) por duas extremidade circunferenciais (38) opostas da lamela (32), cada extremidade circunferencial (38) formando um encastramento, as lamelas (32) alinhadas de acordo com uma direção paralela ao eixo de revolução (X-X) formando uma geratriz (40), o rolo de planeza (18) compreendendo, por outro lado, pelo menos uma fibra ótica (54) que compreende pelo menos um sensor de deformação (22), cada sensor de deformação (22) apresentando um eixo de medição, cada sensor de deformação (22) sendo associado a uma lamela (32), cada sensor de deformação (22) sendo alojado dentro de uma cavidade (28) correspondente e fixado à lamela (32) correspondente ao nível de um encastramento da lamela (32), cada sensor de deformação (22) sendo disposto de modo que o ângulo entre o eixo de medição correspondente e um plano ortogonal ao eixo de revolução (X-X) seja inferior ou igual a 20º, de preferência inferior ou igual a 10º,

cada fibra ótica (54) sendo configurada para receber um sinal de interrogação, cada sensor de deformação (22) de cada fibra ótica (54) sendo configurado para emitir, em função do sinal de interrogação recebido pela fibra ótica (54) correspondente, uma onda ótica de resposta representativa de uma deformação do sensor de deformação (22) ao longo do eixo de medição correspondente.

2. Rolo de planeza (18) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma lamela (32) apresenta uma espessura constante.

3. Rolo de planeza (18) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma cavidade (28) apresenta, em um plano ortogonal ao eixo de revolução (X-X), uma seção circular.

4. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que cada lamela (32) é configurada para apresentar uma deformação circunferencial compreendida entre 1 e 50 microdeformações por newton de esforço radial aplicado à lamela (32).

5. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada geratriz (40) apresenta uma densidade de fendas (30) variável, a densidade de fendas (30) em pelo menos uma zona periférica (42) da geratriz (40) sendo, de preferência, superior à densidade de fendas (30) em uma zona intermediária (44) da geratriz (40).

6. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o corpo (20) é formado por uma pluralidade de segmentos (26A, 26B) dispostos ponta com ponta axialmente, cada segmento sendo associado a pelo menos uma fibra ótica (54) própria com a qual o conjunto dos sensores de deformação (22) são fixados às lamelas (32) do dito segmento (26A,

26B).

7. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o corpo (20) compreende pelo menos uma parte cheia (29) disposta radialmente para dentro em relação a pelo menos uma cavidade (28) e/ou circunferencialmente entre duas cavidades (28).

8. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que cada cavidade (28) é cheia com um elastômero disposto para assegurar uma estanqueidade da cavidade (28).

9. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma porção transparente, a porção transparente sendo própria para transmitir pelo menos parcialmente uma onda eletromagnética que pertence a uma gama de frequências predeterminada.

10. Rolo de planeza (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada sensor de deformação (22) é uma rede de Bragg foto-inscrita em fibra.

11. Sistema de medição de planeza (19) caracterizado pelo fato de que compreende um rolo de planeza (18), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10 e uma unidade de detecção (21), a unidade de detecção (21) sendo configurada para emitir o sinal de interrogação com destino a cada fibra ótica (54) e para receber, em proveniência de cada fibra ótica (54), um sinal de medição formado pelas ondas óticas de resposta geradas pelos sensores de deformação (22) da fibra ótica (54), a unidade de detecção (21) sendo também configurada para medir um ângulo de rotação do corpo (20) em relação a uma posição de referência, cada geratriz (40) sendo associada a um ângulo de contato

(0), a unidade de detecção (21) sendo configurada para adquirir o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica (54) quando o ângulo de rotação do corpo (20) é igual ao ângulo de contato (0), a unidade de detecção (21) sendo, por outro lado, configurada para calcular um vetor de planeza em função de cada sinal de medição adquirido.

12. Sistema de medição de planeza (19) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada geratriz (40) é também associada a um ângulo na entrada de contato (-) e um ângulo na saída de contato (+), o ângulo de contato (0) sendo compreendido entre o ângulo na entrada de contato (-) e o ângulo na saída de contato (+), a unidade de detecção (21) sendo configurada para adquirir o sinal de medição em proveniência de cada fibra ótica (54) quando o ângulo de rotação do corpo (20) é igual a cada um deles dentre o ângulo na entrada de contato (-) e o ângulo na saída de contato (+), a unidade de detecção (21) sendo, por outro lado, configurada para utilizar o sinal de medição adquirido para cada um deles dentre o ângulo na entrada de contato (-), o ângulo de contato (0) e o ângulo na saída de contato (+) para calcular um vetor de planeza corrigido de efeitos da temperatura sobre as lamelas (32) da geratriz (40) por ocasião da rotação do corpo (20) entre o ângulo na entrada de contato (-) e o ângulo na saída de contato (+) correspondentes.

13. Sistema de medição de planeza (19) de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o corpo (20) do rolo de planeza (18) é metálico e compreende um entalhe central (46), a unidade de tratamento (21) sendo pelo menos em parte alojada no entalhe central (46).

14. Linha para operações de laminagem (1) caracterizada pelo fato de que compreende um sistema de medição de planeza (19), como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13.