ES2197277T3 - Procedimiento y dispositivo para la medicion del grosor de piezas de trabajo de forma no redonda y alargada y desplazadas hacia delante en la direccion de su eje longitudinal con una posicion angular cualquiera y modificable. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la medicion del grosor de piezas de trabajo de forma no redonda y alargada y desplazadas hacia delante en la direccion de su eje longitudinal con una posicion angular cualquiera y modificable.Info
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Abstract
METODO PARA MEDIR EL GROSOR DE PIEZAS OVALADAS Y DESPLAZADAS EN LA DIRECCION DE SU EJE LONGITUDINAL DESDE UNA POSICION ANGULAR LIBRE Y MODIFICABLE, QUE SE CARACTERIZA POR INCLUIR LAS SIGUIENTES FASES: SE MIDEN LOS VALORES DEL GROSOR DE LA PIEZA A LO LARGO DE UNA ZONA DE ANGULO DE GIRO PREFIJADO Y DE FORMA SIMULTANEA CON TRES SISTEMAS DE MEDIDA QUE GIRAN JUNTOS ALREDEDOR DEL EJE LONGITUDINAL DE LA PIEZA Y A LO LARGO DE LOS TRES EJES DE MEDIDA (PRINCIPAL Y AUXILIARES) DECALADOS ENTRE SI EN UN ANGULO PEQUEÑO. LAS MEDIDAS DEL GROSOR SE ENVIAN A UN ORDENADOR QUE, A PARTIR DE LAS MISMAS, CALCULA EL VALOR MINIMO Y EL VALOR MAXIMO. LOS SISTEMAS DE MEDIDA SE GIRAN HASTA UNA POSICION (POSICION CERO DE MEDIDA) EN LA QUE LOS EJES DE MEDIDA DEL SISTEMA INTERMEDIO DE MEDIDA (EJE PRINCIPAL) ARROJAN APROXIMADAMENTE UN MINIMO O UN MAXIMO. POR MEDIO DE UN ALGORITMO DEL ORDENADOR SE INTERRELACIONAN LOS TRES VALORES DE LOS TRES SISTEMAS DE MEDIDA Y SE DETERMINA EN QUE MEDIDA VARIA LA POSICION ANGULAR DEL VALORMINIMO Y DEL VALOR MAXIMO, LA MAGNITUD DEL MINIMO Y DEL MAXIMO EN LA POSICION ANGULAR MODIFICADA Y CUAL HA SIDO EL SENTIDO DE GIRO DE LA MODIFICACION DE LA POSICION ANGULAR.
Description
Procedimiento y dispositivo para la medición del
grosor de piezas de trabajo de forma no redonda y alargada y
desplazadas hacia delante en la dirección de su eje longitudinal con
una posición angular cualquiera y modificable.
La invención trata de un procedimiento y de un
dispositivo para la medición del grosor de piezas de trabajo de
forma no redonda y alargada y desplazadas hacia delante en la
dirección de su eje longitudinal con una posición angular
cualquiera y modificable.
En el estado actual de la técnica, es habitual en
los trenes de laminación para productos planos (chapa gruesa, fleje
laminado en caliente) llevar a cabo la regulación de la ranura
entre los rodillos mediante un sistema de regulación cerrado. Con
este fin, se dispone detrás de la última caja de laminación un
sistema de medición que mide de forma continua el grosor y, dado el
caso, la planitud del producto laminado y, de ese modo, pone a
disposición del sistema de regulación el valor real, el cual regula
posteriormente a través de los actores correspondientes la altura y
la geometría de la ranura del rodillo con el objetivo de mantener
las medidas y la planicidad del producto.
Se intenta que también sea posible usar en los
trenes de laminación para productos redondos los sistemas cerrados
de regulación. Hasta el momento, este objetivo ha fracasado por el
hecho de que faltaba un sistema de medición que mida la altura y la
anchura verdaderas de la barra laminada cuando hay una tasa de
medición elevada, independientemente de cualquier posible
retorcimiento.
Es de todos conocido cómo se usan en los trenes
de laminación para alambres y barras de acero los sistemas de
medición oscilantes y rotativos de un solo eje o los sistemas de
medición de dos ejes con posición angular regulable. El sistema
rotativo de medición es capaz de proporcionar como valor real hasta
cuatro valores de diámetro medidos en unas posiciones angulares que
se pueden elegir a voluntad. Sin embargo, si debido al
retorcimiento la posición de la altura y anchura verdaderas de la
barra difiere de la posición angular definida anteriormente,
entonces se proporcionarán valores de medición incorrectos. Por
esta razón, para conseguir un bucle de regulación cerrado no se
puede usar un procedimiento de medición de ese tipo.
Por el documento DE 39 33 912 se conoce un
procedimiento para el reconocimiento de la anchura y del ángulo de
retorcimiento de secciones redondas durante la laminación. Con este
procedimiento, se registra la evolución de la temperatura a lo
largo del contorno mediante el uso de un pirómetro que se mueve de
manera oscilante o rotativa alrededor del objeto de medición y, al
mismo tiempo, se lleva a cabo una medición del grosor en dos planos
situados perpendicularmente entre sí.
En otro sistema conocido de medición se han
previsto dos sistemas de medición dispuestos en ángulo recto el uno
respecto al otro con una posición angular que se puede regular
conjuntamente. Un sistema de medición de este tipo se podría usar
para la regulación si el retorcimiento del producto laminado fuera
conocido y constante. Con este sistema de medición conocido es
posible averiguar en un corto espacio de tiempo el contorno total
del producto laminado. Así, un operario podría averiguar
posteriormente la posición de los ejes de altitud y anchura del
producto laminado a partir del diagrama y determinar la cabeza de
medición en esa posición. No obstante, al hacerlo sería una
desventaja que no es posible distinguir entre la modificación del
grado de llenado del calibre de laminado y un retorcimiento del
producto laminado. En efecto, si se modificase el ángulo de
retorcimiento mientras persiste el relleno insuficiente, la anchura
que se mide aumentaría en apariencia si el sistema de medición
estaba al principio en la posición óptima. Pero el aumento del
valor de medición produciría un comportamiento de regulación de todo
el sistema completamente defectuoso. Por el contrario, el retroceso
de la barra de una posición incorrecta a la posición correcta
tendría como consecuencia una disminución aparente de la anchura, y
esto tendría de nuevo como consecuencia una reacción incorrecta de
la regulación.
Otro procedimiento conocido usa un sistema de
medición de un solo eje que se posiciona en ángulos elegibles a
voluntad, por ejemplo, en el ancho de una barra retorcida. En caso
de producirse un aumento del valor de medición, el sistema de
medición ejecuta un pequeño movimiento de búsqueda hacia delante y
hacia atrás para determinar si se ha producido una modificación del
grado de llenado real que ocasiona el aumento del valor de medición
o solamente una modificación del ángulo de retorcimiento. Si se ha
producido la segunda posibilidad el sistema de medición se
posiciona sobre el ángulo en el cual se ha medido el diámetro
mínimo. Un sistema de medición de este tipo tampoco es apropiado
para llevar a cabo una regulación, ya que cuando se produce una
modificación del ángulo de retorcimiento el valor real medido
oscila con el ritmo del movimiento de búsqueda.
La invención tiene como objetivo crear un
procedimiento y un dispositivo para la medición del grosor de
piezas de trabajo de forma no redonda y alargadas y desplazadas
hacia delante en la dirección de su eje longitudinal con unas
posiciones angulares cualesquiera y modificables para garantizar
una elevada tasa de medición en los valores de medición
independientes del ángulo de retorcimiento, de modo que la
invención sea apropiada ante todo para su uso en sistemas de
regulación.
Este objetivo se consigue, de acuerdo con la
invención, mediante las características de las reivindicaciones 1 y
8.
Con el procedimiento conforme a la invención se
miden simultáneamente los valores del grosor de la pieza de trabajo
por medio de tres sistemas de medición que realizan conjuntamente
un barrido horizontal a lo largo del eje longitudinal de la pieza
de trabajo por tres ejes de medición desplazados entre sí en un
pequeño ángulo (eje principal y ejes auxiliares) dentro de un
intervalo angular de barrido horizontal predeterminado. Este
proceso, que también se puede denominar barrido de búsqueda, hace
que sea posible llevar a cabo la medición del grosor, por ejemplo,
en un ángulo de \pm 45%, empezando el barrido de búsqueda en una
posición cero predeterminada y llevándose a cabo primero en un
sentido de giro y después en el otro. Dentro de un ángulo de 90º se
puede llevar a cabo, por ejemplo, con el sistema de medición
central (eje principal) una determinación del diámetro de la pieza
de trabajo y, ese modo, también del contorno en ese intervalo. A
partir de los valores de medición, por ejemplo para el eje
principal, se puede calcular con ayuda de un ordenador el tamaño y
la posición angular de un valor mínimo o de un valor máximo. A
continuación, los sistemas de medición realizan conjuntamente un
barrido horizontal hacia una posición angular en la que los valores
de medición del sistema de medición central (es decir, el del eje
principal) tienen un resultado próximo al mínimo o al máximo.
Durante el avance posterior de la pieza de trabajo, por ejemplo una
barra laminada, se produce una medición del diámetro en la posición
que ocupe (posición de medida cero). Si, por ejemplo, se modifica
el diámetro medido en el eje principal, esto puede estar ocasionado
por el hecho de que se haya realizado una compensación debido al
bucle de regulación, por ejemplo, el rellenado multiplicado del
calibre del laminador. Por otro lado, una modificación del valor de
medición también puede producirse por el hecho de que, en
comparación con la posición de medición cero, se haya producido un
retorcimiento de la barra laminada. Sin medidas adicionales, estos
fenómenos no se pueden discriminar. Según la invención, se ha
previsto en el ordenador un algoritmo por esta razón con el cual se
pueden poner en relación mutua los valores de medición provenientes
de los tres sistemas de medición. Es posible calcular en qué medida
se ha modificado la posición angular del mínimo o máximo real y en
qué dirección de giro. Además, con ello también es posible
determinar el valor del mínimo o máximo verdadero. Dentro de un
intervalo angular limitado (intervalo de captura), en la que el
mínimo o máximo verdadero pueda haberse desplazado respecto a la
posición de medición cero, las relaciones de los valores de
medición de los tres sistemas de medición están predeterminadas y
se pueden calcular matemáticamente. Dentro de ese intervalo de
captura, que por ejemplo puede ser de \pm 3º con un
descentramiento angular de los ejes de los tres sistemas de
medición de 5º, se puede determinar posteriormente calculándolo el
verdadero mínimo o máximo, sin que sea necesario un seguimiento de
los sistemas de medición. En este caso, el mínimo o máximo calculado
pone posteriormente a disposición el valor real para el sistema de
regulación. Fuera del intervalo de captura, que empieza por una
pieza de trabajo que posee una sección transversal prácticamente
circular, cuando un sistema de medición auxiliar produce un valor
constante, no es posible calcular de modo unívoco las relaciones
matemáticas. En este caso, es necesario realizar un seguimiento de
los sistemas de medición. Por esta razón, una de las ejecuciones de
la invención prevé que los sistemas de medición realicen un barrido
a partir de la posición de medición cero en un intervalo prefijado
en la dirección de la modificación de la posición angular del mínimo
o máximo real, si la modificación ha alcanzado un valor
predeterminado. Este valor predeterminado puede alcanzar, por
ejemplo, la mitad de la anchura de un intervalo de captura, en el
caso indicado alrededor de 3º.
Por medio del procedimiento según la invención,
es posible calcular también la modificación de los valores del
diámetro mediante el ángulo de giro, es decir, el ángulo en que se
ha modificado el mínimo o máximo. De este modo, también es posible
detectar el contorno de la pieza de trabajo mediante el intervalo
del ángulo de giro. Cuando se usa con barras laminada redondas,
esto es esencial, por ejemplo, para reconocer un descentramiento de
los rodillos. Si los rodillos laminadores tienen un descentramiento
determinado, es bien conocido que esto produce dos mitades
desplazadas entre sí en su sección transversal. De modo similar, es
posible detectar un desgaste de los rodillos, que como es sabido,
aparece, en especial, en forma de flancos o resaltes de
calibración.
Ya se ha mencionado que el barrido de búsqueda se
produce a partir de una posición cero en direcciones de giro
opuestas y cada vez con un ángulo predeterminado. Si el mínimo o
máximo medido aparece desplazado respecto a la posición de salida
cero, entonces la longitud del desplazamiento angular total hasta
el posicionamiento del sistema de medición en el cual el mínimo o
máximo de los valores de medición del sistema de medición principal
está situado en el centro del intervalo de captura (posición de
medición cero) depende de la dirección de giro de los sistemas de
medición al principio del barrido de búsqueda. Por esta razón, una
configuración de la invención prevé que el barrido de búsqueda
empiece a través del intervalo angular predeterminado en la
dirección opuesta a aquella en la que se ha desplazado la posición
angular del mínimo o máximo de los valores de medición. De este
modo, se consigue una optimización de la trayectoria para el
barrido de búsqueda y, con ello, una reducción de la duración del
posicionamiento.
Según otra configuración de la invención, es
posible medir un cuarto valor de medición por medio de un cuarto
dispositivo de medición, concretamente a lo largo de un eje de
medición que discurre ortogonalmente respecto al eje del sistema de
medición central de los tres anteriores (eje principal). El cuarto
valor de medición se pone en relación con los valores de medición
tomados a lo largo del eje principal. Esto es deseable, por
ejemplo, cuando hay que verificar el mantenimiento de las medidas
de regulación del calibre.
Durante el desarrollo de la medición puede y debe
ocurrir que se generen valores de medición que ya no sean
evaluables, es decir que el contorno deseado, por ejemplo el
contorno redondo, se ha alcanzado prácticamente. Por esta razón,
una configuración de la invención prevé que se lleve a cabo un
nuevo barrido de búsqueda cuando durante un período predeterminado
los valores de medición de todos los ejes de medición sean
prácticamente iguales. Este nuevo barrido de búsqueda excluye
cualquier riesgo de un posicionamiento erróneo.
Para realizar el procedimiento según la
invención, la invención prevé un dispositivo conforme a la
reivindicación 8. Dicho dispositivo contiene tres sistemas de
medición del grosor que están colocados a cierta distancia en la
dirección del eje de la pieza de trabajo y desplazados uno respecto
al otro en un pequeño ángulo en la dirección del contorno. Los
sistemas de medición están dispuestos sobre un soporte común que
está colocado de modo que pueda desplazarse a lo largo del eje
longitudinal de la pieza de trabajo. Además, también se ha previsto
un accionamiento para el posicionamiento angular del soporte. Para
la medición del grosor se pueden usar todos los sistemas de medición
habituales. Los sistemas de medición especialmente ventajosos
trabajan según el procedimiento de proyección de sombra o como
micrómetros de barrido por láser. En principio, todos los sistemas
de medición de grosor conocidos tienen en común que poseen un
emisor y un receptor que están situados uno frente al otro
diametralmente. El accionamiento para el posicionamiento angular es
imprescindible para llevar a cabo el barrido de búsqueda, así como
el descentramiento de la posición angular en la que aparecen el
mínimo o máximo real de los valores para los sistemas de medición
principal (intervalo de captura). Además, el accionamiento efectúa
un seguimiento de los sistemas de medición tan pronto como se
abandona el intervalo de captura arriba mencionado.
El ángulo entre los ejes principal y auxiliar de
los sistemas de medición tiene, preferiblemente, un valor situado
entre 2 y 10º. Habitualmente, los valores situados fuera de este
intervalo angular no se evalúan.
Con el procedimiento según la invención o con el
dispositivo según la invención, es posible calcular de un modo
sencillo el ángulo de retorcimiento y su dirección, así como la
forma circular de una barra a través de la medición de la elevación
de los valores del diámetro mediante el ángulo de giro. Como ya se
ha mencionado, es posible realizar para un intervalo angular
predeterminado (desviación de la posición cero de retorcimiento) una
determinación matemática del mínimo o máximo verdadero del grosor,
de modo que a pesar de la desviación de la posición teóricamente
correcta se sigan recibiendo valores de medición válidos sin
interrupciones y que, por ejemplo, se puedan poner a disposición
para una regulación de la caja de laminación. Si la modificación
del ángulo de giro de la pieza laminada tiene tendencia a abandonar
el intervalo de captura, entonces se realiza un seguimiento de toda
la disposición de medición mediante un giro para garantizar en
cualquier caso que el eje de anchura permanece dentro del intervalo
angular de ambos ejes principal y auxiliar.
En particular, cuando se regula la laminación de
barras es posible regular posteriormente y de una manera sencilla y
segura el llenado insuficiente o excesivo y averiguar el
descentramiento o el desgaste de los rodillos. Se puede memorizar
la evolución del retorcimiento para una serie de piezas de trabajo
con el fin de registrar el llamado historial de retorcimiento.
Además de lo anterior, a partir del historial se puede realizar una
predicción del valor de retorcimiento mediante un cálculo si no se
dispone de ningún contorno evaluable matemáticamente. En su
conjunto, todo el proceso de medición del contorno, evaluación
matemática y posicionamiento en el ángulo calculado puede realizarse
en un tiempo muy breve, es decir en un plazo máximo de 3
segundos.
La invención se describe a continuación con más
detalle mediante unos dibujos.
Figura 1 muestra esquemáticamente una disposición
de medición del grosor para una barra con un perfil ovalado.
Figura 2 muestra la disposición de medición según
la figura 1 para un perfil ovalado que se ha girado 90º.
Figura 3 muestra esquemáticamente una disposición
de medición según la invención.
Figura 4 muestra un gráfico para aclarar la
evolución de los valores de medición de los tres sistemas de
medición según la figura 1.
Figura 5 muestra un corte realizado a través de
la ranura de laminación con dos rodillos incluyendo la barra
laminada.
La invención se describe con ayuda de una
regulación de la ranura de los rodillos de laminación. No obstante,
se entiende que no está limitada a lo anterior, sino que en
principio se puede usar para la regulación del contorno o del
grosor de las piezas de trabajo mencionadas en la reivindicación
1.
En la figura 5 se han indicado dos rodillos 10,
12 de una caja de laminación para la formación de perfiles redondos
con un perfil de forma semicircular 14 ó 16, que forman
conjuntamente una ranura de laminación de forma circular. Cuando se
lleva a cabo la laminación se intenta alcanzar una forma circular
ideal, pero ésta es difícil de conseguir. O bien se produce el
llamado llenado insuficiente, es decir, que la superficie de la
sección transversal circular no se llena completamente de material.
Esto se indica mediante la línea discontinua 18. O bien se produce
el caso contrario y se encuentra demasiado material entre los
rodillos 10, 12 y el material intenta escaparse hacia fuera a
través de la ranura 20 situada entre los rodillos. Este fenómeno se
conoce como llenado excesivo. En el caso ideal, la anchura b de la
barra, que se indica con el número 22, y la altura h son iguales.
Las desviaciones del perfil redondo también surgen cuando los
perfiles huecos de forma semicircular 14, 16 se desgastan y cuando
los rodillos 10, 12 están descentrados uno respecto al otro. Con un
procedimiento de medición apropiado se intenta detectar las
desviaciones mencionadas y eliminarlas mediante la regulación de la
caja de laminación o de la velocidad de avance de la barra 10 para
conseguir un perfil lo más redondo posible.
En la figura 1 se ha indicado una barra laminada
22a, que tiene una sección transversal desviada de la forma
circular. La ovalidad que se muestra proporciona un ejemplo de
llenado insuficiente. Un sistema de medición del diámetro o del
grosor, compuesto de un emisor 26 y un receptor 28, determina el
grosor de la barra 22a, que corresponde a la altura h de la figura
5. El dispositivo de medición del grosor o del diámetro puede
trabajar según el procedimiento de proyección de sombra siendo, por
ejemplo, el emisor 26 una fuente de luz que envía unos rayos de luz
paralelos a un receptor 28 óptico, y este último mide la longitud
de la sombra que produce la barra 22a. Como alternativa, también se
puede usar un procedimiento de barrido por láser. Los dispositivos
de este tipo pertenecen desde hace mucho tiempo al estado de la
técnica.
En la figura 2 se ha indicado una barra laminada
22b, cuyo grosor se mide igualmente mediante el dispositivo de
medición representado en la figura 1. La figura 2 indica como
ejemplo un estado de llenado insuficiente.
En la figura 3 se han indicado tres sistemas de
medición x, y, z de los que cada uno está compuesto de un emisor
30, 34, 38 y de un receptor 32, 36, 40 en correspondencia con los
sistemas de medición según la figura 1 o la figura 2. El sistema de
medición central x mide a lo largo de un eje principal que está
situado verticalmente sobre el grosor d1 de la barra 22b. Los ejes
auxiliares de los sistemas y, z están situados verticalmente a los
grosores d2 o d3. Los sistemas de medición x, y, z están
desplazados uno respecto al otro en la dirección del eje
longitudinal de la barra 22b, de modo que no se superponen. Los
sistemas de medición x, y, z están dispuestos sobre un soporte
común no representado que está colocado de modo que pueda girar
sobre un eje que coincide con el eje longitudinal de la barra 22b.
El soporte ésta accionado por un accionamiento de posicionamiento
angular, que tampoco se muestra, para descentrar la disposición de
los sistemas de medición x, y, z en un ángulo predeterminado y
regulable de forma relativamente exacta.
Si se observa la representación que se muestra en
la figura 3 resulta evidente que cada uno de los receptores 32, 36,
40 calcula un valor de medición diferente para el grosor de la
barra 22b, representado por los grosores d1 a d3. Si los sistemas
de medición x, y, z se gira conjuntamente se genera un valor del
grosor que se modifica respectivamente según la posición angular de
los sistemas de medición respecto a la barra 22b. Esto se puede
observar en el gráfico de la figura 4.
En la figura 4 se han representado las curvas de
valores de medición de los tres sistemas de medición x, y, z cuando
dichos sistemas se descentran conjuntamente en un ángulo de giro
que, en este caso, oscila entre 0 y -10º y 0 y + 10º. Las curvas de
medición representadas en la figura 4 m, l, r no reproducen, sin
embargo, los resultados de la medición tal y como son producidos por
la barra 22b, sino por la barra 22a según la figura 1 o en una
posición de la barra 22b girada 90º o con un giro de 90º de los
sistemas de medición x, y, z. Esto se puede reconocer porque en una
posición angular de los sistemas de medición x, y, z se genera
respectivamente un mínimo, como se indica en 42, 44 ó 46. Esto se
produce, por ejemplo, cuando el eje principal, es decir el eje del
sistema de medición x, está situado verticalmente respecto al eje
del grosor b de la figura 5 y existe un llenado insuficiente. El
valor del grosor ideal deseado en el caso que se indica en la
figura 4 es, por ejemplo, de 18 cm. Si la barra tiene ese grosor en
un ángulo, se produce un valor constante independientemente del
ángulo de descentramiento. Como los sistemas de medición x, y, z
están dispuestos en un cierto ángulo uno respecto al otro situado,
por ejemplo, entre 2 y 10º, estando situados los sistemas de
medición auxiliares y, z, preferiblemente, de forma simétrica
respecto al sistema de medición principal x, resulta claro que
cuando los sistemas de medición giran conjuntamente se produce un
valor de medición mínimo cuando existe respectivamente un ángulo de
giro diferente. En el caso que nos ocupa, el ángulo de giro con el
que se mide el valor de medición mínimo 42 se indica con un cero.
En consecuencia, los valores de medición mínimos para los sistemas
de medición auxiliares y, z son de 5º.
Por lo tanto, con 0º los sistemas de medición x,
y, z miden unos valores diferentes siendo iguales los valores de
medición de los sistemas de medición y, z. Con un ángulo diferente
de 0º, se producen respectivamente tres valores de medición
diferentes, excepto en un caso que en la figura 4 se sitúa en 2,5 o
-2,5. Se ha constatado recientemente que es posible deducir una
relación matemática determinada entre los valores de medición de
cada uno de los ángulos de giro. Si, por ejemplo, se conocen el
valor de medición 42 y el valor de medición 44 que resulta del
cruce de las curvas l y r, se puede extrapolar mediante las
relaciones matemáticas correspondientes cómo se componen los valores
de medición si los sistemas de medición x, y, z se giraran dentro
de un intervalo angular limitado. No obstante, una predicción
matemática clara sólo es posible dentro de un intervalo angular
limitado. En el momento en que los valores de medición de un
sistema de medición dejan de modificarse, se producen
indeterminaciones matemáticas. El intervalo en la que los valores
de medición de los sistemas de medición x, y, z tienen una relación
matemática se ha denominado en la figura 4 intervalo de
captura.
La interrelación de los valores de medición de
cada uno de los sistemas de medición x, y, z tiene importancia en
tanto en cuanto al llevar a cabo un posicionamiento de los sistemas
de medición x, y, z en un ángulo de giro determinado puede
producirse una modificación del grosor medido por el sistema de
medición principal, pero no se puede saber si dicha modificación ha
sido ocasionada porque debido a una intervención automática o
fortuita de otra clase se han modificado los parámetros de la caja
de laminación, por ejemplo, una disminución del llenado
insuficiente, o se ha producido un retorcimiento de la barra 22b.
En los procesos de laminación descritos no se puede evitar
habitualmente un retorcimiento. Sin embargo, dicho retorcimiento no
es ni predecible ni constante y conduciría, si no se le tuviera en
cuenta, a un falseamiento de los resultados de la medición, lo que
impediría una regulación de la caja de laminación, ya que una
regulación satisfactoria sólo se puede conseguir si los valores
reales generados no son valores aparentes.
Cuando se produce una disminución del grado de
llenado insuficiente, el mínimo del valor de medición 42 se reduce,
es decir que el valor de medición 42 se aproxima al valor de
medición ideal de 18 cm. Esto no conlleva, no obstante, una
modificación fundamental de los valores de medición 44. Por el
contrario, si se produjera un retorcimiento, el mínimo también
experimentaría una aproximación similar al valor de medición ideal
de 18 cm, pero al mismo tiempo conduciría a una modificación
significativa de los valores de medición del sistema de medición y,
z, como resulta evidente si se observan las curvas de la figura 4.
Con una desviación de 1º, es decir con un ángulo de retorcimiento
de 1º, los valores de medición de las curvas l y r difieren
considerablemente; concretamente, con -1º, el valor de medición de
la curva r es mayor que el de la curva l, y con un ángulo de
retorcimiento de +1º, el valor de medición de la curva l es mayor
que el de la curva r. Por este motivo, mediante el algoritmo
correspondiente usado en un ordenador en el que se han introducido
los valores de medición de los sistemas de medición x, y, z, es
posible calcular a partir de la relación de los valores de medición
en qué dirección se ha producido un retorcimiento y cuál es su
magnitud. Si el retorcimiento ha alcanzado una magnitud
determinada, que en el caso que nos ocupa es, por ejemplo, mayor de
3º, entonces es imprescindible realizar un seguimiento de los
sistemas de medición x, y, z de modo que el mínimo 42 vuelva a estar
situado aproximadamente en el centro del intervalo de captura. El
descentramiento ocurrido en los sistemas de medición se puede
registrar en función del ángulo. Por lo tanto, dicho descentramiento
indica el ángulo de retorcimiento de la barra 22b.
Al llevar a cabo el procedimiento de regulación
de la calibración de barras laminadas, los sistemas de medición x,
y, z se configuran, por ejemplo, de modo que, como ya se ha
mencionado, el eje principal esté situado verticalmente respecto al
grosor b de la barra laminada, lo que en caso de un llenado
insuficiente significa que el mínimo de los valores de medición
está situado aproximadamente en el centro del intervalo de captura,
como se indica en la figura 4. Al realizar la regulación del perfil
de barras laminadas se intenta conseguir que se mantenga un llenado
insuficiente antes que un llenado excesivo. No obstante, al iniciar
el proceso se puede producir de inmediato un retorcimiento, de modo
que la configuración descrita no indique la posición de medición
ideal. Por esta razón, al principio se produce un así llamado
barrido de búsqueda, en el cual los sistemas de medición x, y, z se
descentran cada uno en un ángulo de, por ejemplo, 45º partiendo de
un ángulo de giro casi igual a cero hacia la izquierda y hacia la
derecha. A continuación, la evolución de los valores de medición se
produce en correspondencia con las curvas m, l, r según la figura
4. No obstante, en los casos habituales, como ya se ha mencionado,
el mínimo 42 no estará situado en el centro del intervalo de
captura. Para la posición de medición de los sistemas de medición
x, y, z a la que se deba llegar a continuación, los sistemas de
medición x, y, z se giran hasta que el mínimo 42 (sistema de
medición x) esté situado dentro del intervalo de captura. Por esta
razón, mediante el proceso descrito es posible calcular varios
parámetros, en concreto la captación del contorno total después de
la introducción de la barra. A partir de esto se puede determinar
si se ha producido un descentramiento de los rodillos o un desgaste
de los mismos que haga necesaria la sustitución de un rodillo.
Además, es posible determinar el ángulo de retorcimiento. Durante
el proceso subsiguiente de avance de la barra se intenta, mediante
una regulación correspondiente que no se muestra en el dibujo,
minimizar el llenado insuficiente o hacer que el contorno de la
barra se aproxime a la forma circular. Sobre la base del
comportamiento de los resultados de medición se puede distinguir
entonces si se ha producido una modificación de los valores de
medición del sistema de medición principal x debido a la regulación
o debido a un retorcimiento adicional de la barra.
El proceso de medición del contorno aquí
descrito, incluyendo la evaluación matemática y el posicionamiento
de los sistemas de medición x, y, z cuando se introduce cada una de
las nuevas barras requiere, como máximo, 3 segundos. En este
proceso, también es posible llevar a cabo una optimización de la
trayectoria, es decir, que el camino que debe recorrer el sistema de
medición después del barrido de búsqueda para llegar a la posición
cero determinada en relación con el retorcimiento se puede mantener
tan pequeño como sea posible si se conoce con antelación en qué
lado de la posición cero de salida original está situado el
retorcimiento. Normalmente, el retorcimiento no se modificará tanto
de una barra a la siguiente como para que en un caso tenga un
ángulo positivo y en el otro uno negativo. Como consecuencia de lo
anterior, el barrido de búsqueda, es decir la rotación de los
sistemas de medición x, y, z, empieza de modo que primero se realiza
un barrido en la dirección opuesta al ángulo de retorcimiento
(hipotético), ya que después de terminar el barrido de búsqueda se
tiene que recorrer hacia atrás un ángulo de barrido más corto para
llegar a la posición de medición cero que en el caso contrario.
En el transcurso del proceso de laminación, como
ya se ha mencionado, puede y debe producirse un contorno que, en
última instancia, ya no se puede evaluar para el algoritmo de
seguimiento, es decir un contorno lo más perfectamente redondo que
sea posible. En dicho caso, los sistemas de medición x, y, z
permanecen durante un periodo de tiempo elegible en la última
posición válida. Si durante ese periodo no se produce ningún llenado
insuficiente o excesivo que se pueda medir, entonces se puede
llevar a cabo otro barrido de búsqueda para excluir cualquier
riesgo de posicionamiento erróneo.
Claims (11)
1. Procedimiento para la medición del grosor de
piezas de trabajo de forma no redonda y alargadas y desplazadas
hacia delante en la dirección de su eje longitudinal con una
posición angular cualquiera y modificable, con los siguientes pasos
de procedimiento:
Se miden simultáneamente los valores del grosor
de la pieza de trabajo por medio de tres sistemas de medición que
se pueden descentrar alrededor del eje longitudinal de la pieza de
trabajo y, de ese modo, en la dirección de su contorno, y que están
dispuestos en un soporte común, a lo largo de tres ejes de medición
desplazados el uno respecto al otro en un pequeño ángulo a través
de un intervalo angular de descentramiento predeterminado;
Los valores de medición del grosor se introducen
en un ordenador que calcula los valores mínimo o máximo partiendo
de los mismos;
El soporte se descentra hacia una posición cero
de medición en la que el sistema de medición central proporciona un
resultado para los valores del grosor muy próximo a un mínimo o a
un máximo, y
Con ayuda de un algoritmo que se desarrolla en un
ordenador se calcula a partir de los tres valores respectivos de
medición del grosor de los tres sistemas de medición en qué medida
se modifica la posición del valor del mínimo o el valor del máximo
en la dirección del contorno, cuál es el tamaño del mínimo o el
máximo en la posición modificada en la dirección del contorno y en
qué sentido de giro ha tenido lugar la modificación de la posición
en la dirección del contorno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los sistemas de medición se descentran
con el soporte a partir de la posición cero de medición en una
cantidad predeterminada en la dirección de modificación de la
posición del mínimo o del máximo en la dirección del contorno, si
la modificación ha alcanzado un valor angular predeterminado.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque con ayuda del algoritmo también se
calcula la modificación de los valores del grosor a través del
ángulo de giro en el que sea modificado el mínimo o máximo.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el intervalo
angular de descentramiento predeterminado en un barrido de búsqueda
se produce a través de un intervalo angular de \pm45º, partiendo
de una posición cero de salida.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el intervalo
angular de descentramiento predeterminado en un barrido de búsqueda
para todas las piezas de trabajo que siguen a la primera pieza de
trabajo empieza en la dirección opuesta a la dirección en la que se
ha desplazado la posición del mínimo o máximo en la dirección del
contorno.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se mide un
cuarto valor de medición para el grosor de la pieza de trabajo
mediante un cuarto sistema de medición cuyo eje de medición
discurre ortogonalmente al eje del sistema de medición central de
los tres sistemas de medición existentes, y los valores de medición
se ponen en relación en un ordenador con los valores de medición de
los restantes sistemas de medición.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se lleva a cabo
un nuevo barrido de búsqueda si durante un periodo de tiempo
predeterminado la relación de los valores de medición es
prácticamente igual.
8. Dispositivo para la ejecución del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7,
Con tres sistemas de medición del grosor (x, y,
z) cuyos ejes de medición están desplazados entre sí en un pequeño
ángulo en la dirección del contorno de la pieza de trabajo
(22b),
Con un soporte conjunto para los sistemas de
medición (x, y, z) que está colocado de modo que se pueden
descentrar alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo
(22b) y, de ese modo, en la dirección de su contorno,
Con un accionamiento de posicionamiento angular
para hacer girar el soporte y
Con un ordenador que está configurado de manera
que averigua y calcula a partir de los tres valores de medición del
grosor respectivos de los tres sistemas de medición (x, y, z) los
valores del mínimo o del máximo, en qué medida se modifica la
posición del valor del mínimo o del valor del máximo en la
dirección del contorno, cuál es el tamaño del mínimo o del máximo
en la posición modificada en la dirección del contorno y en qué
dirección de giro ha tenido lugar la modificación de la posición en
la dirección del contorno.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el eje de dos sistemas de medición (y,
z) está situado de forma simétrica al eje del tercer sistema de
medición (x).
10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque el ángulo entre los dos sistemas de
medición (y, z) y el tercer sistema de medición (x) está situado
entre 2º y 10º.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
8 a 10, caracterizado porque se ha dispuesto un cuarto
sistema de medición sobre el soporte con un eje de medición que
está situado ortogonalmente al eje del tercer sistema de medición
(x).
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