ES2312786T3 - Rodillo macizo para determinar variaciones en la planitud. - Google Patents

Abstract

Rodillo macizo para la comprobación de desviaciones de la planitud, durante el tratamiento de producto en forma de cinta, en especial de cinta metálica, con sensores (7) dispuestos en escotaduras y que son accesibles axialmente, caracterizado porque los sensores (7) están dispuestos en taladros (3) paralelos al eje.

Description

Rodillo macizo para determinar variaciones en la planitud.

La invención se refiere a un rodillo macizo para la comprobación de desviaciones de la planitud, durante el tratamiento de producto en forma de cinta, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Tales rodillos macizos se emplean en el laminado en frío y en caliente de cinta metálica, y se conocen, por ejemplo, por el documento DE 42 36 657 A1.

Para la medición convencional de la planitud durante el laminado de cintas se emplean en lo esencial procedimientos en los que la cinta se guía con un cierto arco abrazado, sobre un rodillo de medición equipado con sensores.

De este modo, en el rodillo de medición descrito en el documento DE 42 36 657 A1, se llega a un contacto entre transductores dinamométricos o sus cubiertas, que están dispuestos en taladros radiales abiertos hacia la superficie del rodillo, y la cinta. Entre los sensores sujetos en el fondo de su escotadura, y la pared del taladro que los rodea, se encuentra una rendija cilíndrica. Esta rendija puede estar cerrada obturando el resalto con una junta tórica, u obturando frontalmente con una capa de plástico, para impedir la penetración de suciedad, por ejemplo, abrasivo de la cinta y agente lubricante en la rendija anular entre sensor y cuerpo del rodillo. También es posible, como está representado en el documento DE 42 36 657 A1, en la figura 1c, emplazar el transductor en una escotadura del rodillo macizo, la cual se cubre después con una membrana incorporada.

La disposición de los sensores (transductores dinamométricos) distanciados de la pared que los rodea, y el cierre de la rendija anular con ayuda de una junta tórica, o de un plástico suficientemente elástico (documento DE 196 16 980 A1), impide que durante la laminación, fuerzas transversales activas en el cuerpo del rodillo, repercutan perturbando, sobre los transductores dinamométricos o sobre el resultado de la medición. Tales fuerzas perturbadoras son la consecuencia de la tracción de la cinta que actúa sobre el rodillo de medición, y de una flexión del rodillo vinculada con ella. Su sección transversal adopta aquí la forma de una elipse cuyo eje mayor discurre paralelo a la cinta. La flexión del rodillo aparenta para el transductor dinamométrico, una desigualdad de la cinta, cuando se transmite al transductor por derivación de la fuerza. Una derivación semejante de fuerza no se puede impedir completamente al utilizar una junta en la rendija anular, puesto que las fuerzas de obturación actúan forzosamente sobre el sensor.

Por el documento DE 198 38 457 A1 se conoce ya también un rodillo de medición con un revestimiento cerrado en forma de un tubo, que cubre la superficie del rodillo. En este rodillo de medición, los sensores están asimismo dispuestos o sujetos en taladros abiertos radialmente. No obstante, es difícil instalar un tubo semejante de revestimiento sobre el rodillo equipado con los transductores. Esto se hace en general por zunchado de un tubo previamente calentado. No obstante, esto lleva consigo el peligro de un dañado de los sensores (transductores) debido al calor del tubo. Porque los sensores conocidos trabajan normalmente con un cuarzo piezoeléctrico en cuya superficie cristalina, la fuerza a medir produce las cargas que sirven como magnitud a medir. Tales sensores poseen desde luego una elevada sensibilidad de respuesta, una gran frecuencia propia y estabilidad, para pequeñas dimensiones, y permiten compensar cargas iniciales sin menoscabo del resultado de la medición. No obstante, no se puede hacer frente a temperaturas superiores a unos 200ºC, porque a mayores temperaturas, se produce una carga inducida por la fuerza a medir, que se mantiene en cada caso según la duración de la carga térmica, y conduce a un falseamiento del resultado de la medición. Por lo tanto, los sensores piezoeléctricos no son apropiados, sin medidas especiales, ni para el zunchado en caliente de un tubo de revestimiento, ni para la medición de la distribución de presión durante la laminación de cinta en caliente.

Además, en el zunchado de un tubo calentado, es necesaria una mecanización superficial del tubo de revestimiento. Problemas similares se producen cuando se zunchan, no un tubo de revestimiento, sino una multitud de anillos de revestimiento sobre el cuerpo del rodillo. Agréguese que en las unturas de los anillos, no se pueden formar surcos circulares ningunos que puedan conducir a un menoscabo de la calidad superficial de la cinta guiada sobre el rodillo de medición.

Otro inconveniente de la utilización de tubos o anillos de revestimiento, se deduce de la diferente flexión y dilatación térmica, en comparación con el cuerpo del rodillo, que pueden conducir a tensiones internas no deseadas, así como al aflojamiento del rodillo de revestimiento o de los anillos de revestimiento.

Los conocidos rodillos de medición -con independencia del tipo y de la disposición de los sensores en los taladros radiales del rodillo- presentan el inconveniente de que la utilización de una junta tórica, o el cierre de la rendija anular de unos 0,5 mm de anchura, con un plástico, es costoso, y en ultimo término tampoco produce una superficie completamente cerrada del rodillo. Además, ya a temperaturas superiores a unos 230º Celsius, existe el peligro de que se destruya la junta tórica o el relleno de plástico, y entonces penetre abrasivo metálico y/o agente lubricante en la rendija anular.

A mayor abundamiento se produce el peligro de que en el rectificado final normal del rodillo de medición, pueden presentarse altas temperaturas de rectificado que pueden conducir en las cubiertas con las que normalmente están provistos los sensores, a una transformación de la microestructura. Por lo tanto, las temperaturas de rectificado se tienen que mantener bajas.

Finalmente existe la necesidad de mejorar la resistencia al desgaste de los rodillos de medición mediante un temple de la superficie. Puesto que en el calentamiento vinculado con el temple, y en el enfriamiento brusco subsiguiente de la superficie del rodillo, puede llegarse fácilmente a grietas por tensiones, normalmente los rodillos se templan primeramente y a continuación se incorporan los taladros para los sensores. Esto condiciona altos costes de fabricación, a la vista de la necesidad de herramientas especiales para el taladrado.

Por consiguiente, la invención se fundamente en el problema de, en un rodillo macizo del tipo citado al comienzo, evitar las dificultades condicionadas por la existencia de una rendija anular en la superficie del rodillo, sin tener que utilizar un tubo de revestimiento o anillos de revestimiento.

Esta misión se resuelve mediante las notas características significativas en la reivindicación 1.

En las escotaduras se puede tratar de taladros o también de canales con sección transversal cuadrada, por ejemplo, fabricados mediante avellanado por electroerosión. El concepto taladros incluye, por tanto, en lo que sigue, todas las secciones transversales y procedimientos que puedan tomarse en cuenta para su fabricación.

La accesibilidad axial de las escotaduras para los sensores, está proporcionada, por ejemplo, en un rodillo con taladros paralelos al eje, que discurren de cara frontal a cara frontal, o que están configurados como taladros ciegos. Entonces los sensores se pueden emplazar en los taladros desde la cara frontal, con profundidad diferente, de manera que los sensores individuales estén dispuestos escalonados en taladros situados unos junto a otros, en una línea helicoidal que se extiende a todo lo ancho del rodillo. No obstante, también se pueden disponer varios sensores en un taladro, distanciados unos de otros.

Los sensores deberían de estar fijados o arriostrados en los taladros, por ejemplo, acuñados. Si al arriostrarlos aparecen tensiones previas diferentes, estas se pueden compensar sin más conforme a la técnica de la metrología. Pero por otra parte, también se puede dosificar a propósito la tensión previa para compensar tolerancias de fabricación, tanto de los sensores, como también de los taladros. Aquí, sensores con superficies plano paralelas, pueden estar dispuestos entre piezas de sujeción de forma de cuña, por ejemplo, entre cuñas de sujeción que se mueven unas respecto a otras hasta que el sensor esté aprisionado inamovible, entre las piezas de sujeción.

Una de las dos piezas de sujeción está dispuesta estacionaria, normalmente allí donde debe de emplazarse el sensor, mientras que la otra pieza de sujeción para la fijación del sensor, se desplaza en el taladro. Esto se puede hacer con ayuda de un tornillo tensor que se apoya en el cuerpo del rodillo, y actúa mediante un casquillo distanciador sobre la pieza móvil de sujeción.

Especialmente favorable es la disposición de varios sensores en piezas corredizas móviles radialmente, que se fijan en el taladro con ayuda de una regleta de cuñas. Las piezas corredizas pueden estar dispuestas en una regleta distanciadora, y apretarse radialmente hacia fuera con ayuda de salientes de sujeción de forma de cuña, de una regleta tensora, y así se arriostran el rodillo macizo.

Para alojar con seguridad las conducciones que van a los sensores, los taladros pueden estar unidos con canaletas que discurren paralelas. No obstante, alternativamente los taladros pueden estar unidos también mediante un canal transversal, con un taladro central para cables en el rodillo. El canal transversal puede discurrir en el cuerpo del rodillo, o como canal abierto en la superficie frontal del rodillo y, después estar cerrado con una cubierta.

Para guiar las piezas de sujeción para los sensores, o las regletas en los taladros, pueden estar provistas con un nervio longitudinal que se encaja en una ranura complementaria de guía en el cuerpo del rodillo.

Cuando los taladros paralelos al eje están dispuestos a poca distancia de, por ejemplo, 1 a 30 mm, de preferencia 5 a 10 mm, por debajo de la superficie del rodillo, se produce por encima de los sensores empotrados, una viga delgada de flexión que actúa tanto más favorablemente sobre el resultado de la medición, cuanto menor sea su espesor, porque prácticamente no absorbe fuerzas transversales ningunas, o en el mejor de los casos, muy pequeñas.

Una ventaja especial del rodillo macizo según la invención, resulta de que el cuerpo del rodillo sólo requiere dos fases de mecanización, y precisamente por una parte la incorporación de los taladros o canales longitudinales y, por otra parte, el emplazamiento de los sensores en sus taladros. Aquí se pueden incorporar los taladros paralelos al eje (escotaduras) en el cuerpo del rodillo, con un gasto de fabricación relativamente bajo, antes del temple. De este modo se genera un rodillo de medición de una sola pieza, con superficie lateral completamente cerrada y, por tanto, sin suciedades que falseen el resultado de la medición o menoscaben la calidad superficial del material de la cinta. Además, con la superficie cerrada está vinculada la ventaja de que el rodillo se puede emplear también como cilindro de trabajo, por ejemplo, en el laminado en frío o en caliente de cinta metálica.

La superficie del rodillo, cerrada en sí misma, permite un revestimiento de la superficie lateral con materiales resistentes al desgaste, metálicos o no metálicos o cerámicos, por ejemplo, con wolframio, molibdeno y tantalio, así como con sus aleaciones, o con carburos, nitruros, boruros, siliciuros y óxidos. Por lo demás, la superficie lateral o también el revestimiento, se puede proveer con una textura, para estructurar la superficie del material de forma de cinta, conducido sobre el rodillo.

A continuación se explica en detalle la invención, de la mano de ejemplos de realización representados en el dibujo. En el dibujo se muestran:

Figura 1 El alzado lateral de un rodillo de medición, parcialmente en corte.

Figura 2 Un rodillo de medición con canales para cables, en representación en perspectiva.

Figura 3 Un fragmento de una vista frontal del rodillo de medición según la figura 2

Figura 4 Un rodillo de medición con un taladro axial con sensor empotrado radialmente en él.

Figura 5 La vista en perspectiva de un rodillo de medición con sensores escalonados dispuestos a lo largo de una línea helicoidal.

Figura 6 Un rodillo de medición con dos sensores situados opuestos uno a otro.

Figura 7 Una parte de un rodillo con un sensor en una carcasa de varias piezas.

Figura 8 Una vista en planta desde arriba, del taladro según la figura 7.

Figura 9 Una regleta distanciadora en unión con una regleta correspondiente de cuñas, antes del tensado previa de los sensores.

Figura 10 Las dos regletas de la figura 9, con los sensores tensados previamente.

Figura 11 Un rodillo de medición con las dos regletas en la situación según la figura 10, y

Figura 12 Una vista en planta desde arriba por el lado frontal, de una parte del rodillo según la figura 11, con una escotadura de sección transversal rectangular.

El rodillo 1 de medición según la invención, con un muñón 2, posee taladros 3 paralelos al eje, dispuestos en forma circular muy cerca por debajo de su superficie, de los que, cerca de su cara frontal, parten canales 4 transversales, y conducen a un canal 5 central para cables. Los taladros están cerrados con una cubierta 6, ó cada uno individualmente con cubiertas, y contienen sensores 7 desde cada uno de los cuales está guiado hacia fuera, un cable 8 por el taladro 3, el canal 4 transversal y el canal 5 central.

El rodillo 9 de medición representado esquemáticamente en perspectiva en las figuras 2 y 3, posee canales 10, 11 para cables, situados opuestos uno a otro, paralelos a cada taladro 3, para conducciones guiadas hacia fuera por el canal 4 transversal y el canal 5 central.

En el rodillo 1 de medición representado en la figura 4, los sensores 7 están dispuestos en un taladro 3 con una placa 12 frontal, entre una pieza de sujeción en forma de una cuña 13 tensora estacionaria, y una pieza de sujeción desplazable en dirección axial, en forma de una cuña 14 suelta. En la cuña 14 suelta se apoya un casquillo 15 distanciador. El tornillo 16 tensor está provisto con una rosca exterior que está atornillada en la rosca 17 interior del taladro 3 taladrado escalonado. Tanto el casquillo distanciador, como también el tornillo tensor, poseen un canal 18 para el paso de cables. Con ayuda de una llave ajustada a la cabeza 19 del tornillo 16 tensor, se pueden mover el casquillo 15 distanciador y la cuña 14 suelta, más profundamente en el taladro 3, y aquí arriostran radialmente el sensor 7 entre las dos cuñas 13, 14.

Como está representado en las figuras 5 y 6, los taladros pueden partir de las dos caras frontales del rodillo 1, y como taladros ciegos, poseen una profundidad diferente. Esto conduce a que los sensores individuales estén dispuestos a lo largo de una línea 20 helicoidal, es decir, escalonados y abarcan en total toda la anchura del rodillo 1.

Como está representado en las figuras 7, 8, los taladros 3 pueden estar unidos también con una ranura 21 longitudinal, en la que se guía la parte 22 inferior de una cuña 14 tensora suelta, y cuya superficie oblicua actúa en combinación con una superficie oblicua de una carcasa 23. Durante el arriostrado radial de la carcasa 23 con la cuña 14 tensora guiada en la ranura 21 longitudinal, se asegura que la carcasa 23 no se puede girar en el taladro 3.

En el rodillo 1 de medición representado, el sensor 7 está dispuesto en una carcasa 23 de cuatro piezas, con superficies 24, 25 paralelas de sujeción, opuestas una a otra, y dos placas 26, 27 frontales.

Los sensores 7 pueden estar dispuestos también en piezas 28 corredizas móviles radialmente, de una regleta 29 distanciadora que actúa en combinación con una regleta tensora desplazable paralelamente al eje, en forma de una regleta 30 de cuñas para el arriostrado radial de las piezas 28 corredizas, como está representado en las figuras 9 a 11. Mientras que la regleta 29 distanciadora está dispuesta estacionaria en su taladro 23, la regleta de cuñas sirve con sus superficies 31 de las cuñas, para en acción combinada con superficies 32 oblicuas complementarias, mover radialmente hacia fuera las piezas 28 corredizas, y de este modo arriostrar radialmente las piezas 28 corredizas con los sensores 7 dispuestos inamovibles en ellas, y sus cubiertas 33. La cubierta 33 está guiada en un taladro 34 de la pieza 28 corrediza, sin contacto con la pared, y posee en su cara inferior una escotadura no representada, que aloja la conexión del cable del sensor.

En la figura 12 está representado un rodillo 1 de medición con una escotadura 35 longitudinal de sección transversal rectangular, que está provista con ranuras 36 laterales. Estas ranuras sirven para ensanchar la viga de flexión que se produce para un sensor, por encima de la escotadura 35 longitudinal, para mejorar el comportamiento elástico de la viga de flexión. Las ranuras pueden servir también como guía para nervios longitudinales en el sensor, en las piezas de sujeción o en las regletas distanciadoras o tensoras, y sirven también como canales para cables.

Claims (13)

1. Rodillo macizo para la comprobación de desviaciones de la planitud, durante el tratamiento de producto en forma de cinta, en especial de cinta metálica, con sensores (7) dispuestos en escotaduras y que son accesibles axialmente, caracterizado porque los sensores (7) están dispuestos en taladros (3) paralelos al eje.

2. Rodillo macizo según la reivindicación 1, caracterizado porque los taladros (3) paralelos al eje, discurren pasantes de cara frontal a cara frontal.

3. Rodillo macizo según la reivindicación 2, caracterizado porque los taladros (3) paralelos al eje, poseen una longitud diferente.

4. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque varios sensores (7) están acuñados en los taladros (3).

5. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los sensores (7) están acuñados en los taladros (3).

6. Rodillo macizo según la reivindicación 5, caracterizado porque los sensores (7) con superficies plano paralelas, están dispuestos entre dos piezas (13, 14) de sujeción.

7. Rodillo macizo según la reivindicación 6, caracterizado porque las superficies plano paralelas de los sensores (7), discurren paralelas al eje del rodillo.

8. Rodillo macizo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los sensores (7) están dispuestos en piezas (28) corredizas móviles radialmente de una regleta (29) distanciadora, y están fijadas en el taladro (3) con ayuda de una regleta (30) tensora.

9. Rodillo macizo según la reivindicación 8, caracterizado porque la regleta (29) distanciadora y/o la regleta (30) tensora, está provista con un nervio (37) longitudinal que se encaja en una ranura (36) complementaria de guía.

10. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los taladros (3) están unidos con un canal (10, 11) que discurre paralelo.

11. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los taladros (3) están unidos mediante un canal (4) transversales, con un taladro (5) central para cables.

12. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los taladros (3) están cerrados frontalmente con una cubierta (6).

13. Rodillo macizo según alguna de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los sensores (7) están dispuestos en una carcasa (23) de varias piezas.