ES2604577T3 - Aparato para trabajar tubos, barras, secciones y piezas en bruto similares, que comprende una pluralidad de máquinas que están dispuestas en línea - Google Patents

Aparato para trabajar tubos, barras, secciones y piezas en bruto similares, que comprende una pluralidad de máquinas que están dispuestas en línea Download PDF

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Abstract

Aparato para trabajar piezas en bruto alargadas (C), tales como tubos, barras, secciones y tiras, que comprende una pluralidad de máquinas (10, 12, 14) dispuestas en línea a lo largo de una dirección longitudinal (x) que coincide con una dirección de alimentación de la pieza en bruto (C), comprendiendo cada una de dichas máquinas (10, 12, 14) al menos un elemento de trabajo (18, 20, 22), que está montado de forma rotatoria alrededor de un eje de rotación (z1, z2, z3) y está adaptado para trabajar sobre la pieza en bruto (C) a fin de aplicar sobre la misma una fuerza que tenga un componente dirigido a lo largo de la dirección longitudinal (x), medios de motor para accionar al menos dicho elemento de trabajo (18, 20, 22) en rotación y una unidad de control para controlar dichos medios de motor, caracterizado porque cada máquina (10, 12, 14) está provista de medios de medición (24) para proporcionar a la unidad de control de dicha máquina una medición de la reacción global ejercida en operación por la pieza en bruto (C) sobre dicha máquina a lo largo de la dirección longitudinal (x) y porque la unidad de control de cada máquina (10, 12, 14) está dispuesta para controlar dichos medios de motor de manera que el valor, proporcionado por dichos medios de medición, de la reacción global ejercida en operación por la pieza en bruto (C) sobre dicha máquina a lo largo de la dirección longitudinal (x) es igual a un valor predeterminado, cero incluido.

Description

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DESCRIPCION
Aparato para trabajar tubos, barras, secciones y piezas en bruto similares, que comprende una pluralidad de maquinas que estan dispuestas en linea
La presente invencion se refiere a un aparato para trabajar piezas en bruto alargadas, tales como, por ejemplo, tubos, barras, secciones y tiras, que comprende una pluralidad de maquinas que estan dispuestas en linea y que estan provistas de rodillos accionados por motor, o con otros elementos de trabajo accionados por motor, adaptados para actuar al mismo tiempo sobre la pieza en bruto que se trabaja a fin de aplicar sobre la misma fuerzas que tengan un componente dirigido en la direccion longitudinal, es decir, en la direccion a lo largo de la cual se mueve la pieza en bruto a lo largo del aparato.
La invencion se ha concebido y se ilustrara en el presente documento con referencia particular a un aparato para formar bobinas superconductoras a partir de un conductor que consiste en una seccion hueca de acero inoxidable, pero, sin embargo, es aplicable, como resultara evidente a partir de la descripcion siguiente, a cualquier otro aparato para trabajar piezas en bruto alargadas, tales como tubos, barras, secciones, tiras y similares, que comprende una pluralidad de maquinas dispuestas en linea para trabajar de forma simultanea sobre la misma pieza en bruto.
Un aparato tipico para formar bobinas superconductoras comprende basicamente una unidad de desenrollado y de enderezamiento y una unidad de plegado y de enrollado. La unidad de desenrollado y de enderezamiento esta disenada para desenrollar una bobina de eje vertical, formada por el conductor que esta doblado con un radio constante y esta enrollado a lo largo de una trayectoria helicoidal cilindrica, y para suministrar un conductor enderezado. Para este fin, la unidad de desenrollado y de enderezamiento hace que la bobina rote alrededor de su eje vertical y, al mismo tiempo, estira el conductor que sale de la bobina por medio de un dispositivo de enderezamiento. La unidad de plegado y de bobinado comprende un dispositivo de plegado dispuesto para doblar el conductor enderezado y una mesa rotatoria sobre la cual se situa el conductor doblado que sale del dispositivo de plegado; de este modo, se forma un conjunto de giros para hacer que se produzca la bobina superconductora. Pueden proporcionarse dispositivos adicionales entre la unidad de desenrollado y de enderezamiento y la unidad de plegado y de enrollado, dispositivos que estan dispuestos para trabajar en el conductor enderezado que sale de la unidad de desenrollado y de enderezamiento y que incluyen, por ejemplo, uno o mas dispositivos de enderezado fino colocados aguas abajo del dispositivo de enderezamiento para enderezar mas el conductor.
Los trabajos a los que ha de someterse el conductor entre la etapa inicial de enderezamiento y la etapa final de plegado se llevan a cabo por medio de maquinas que estan dispuestas en linea a lo largo de la porcion recta del conductor comprendida entre la unidad de desenrollado y de enderezamiento y la unidad de plegado y de enrollado y estan provistas de elementos de trabajo, tales como, por ejemplo, rodillos, que se accionan en rotacion por motores respectivos para actuar sobre el conductor a fin de aplicar en el mismo fuerzas que tengan un componente longitudinal.
En dicho aparato, la rotacion de los elementos de trabajo accionados por motor de las diversas maquinas deben controlarse obviamente a fin de evitar el deslizamiento relativo con respecto al conductor, asi como los riesgos de inestabilidad del conductor debido al vuelco.
Un modo posible de controlar los elementos de trabajo accionados por motor consiste en sincronizar la velocidad/posicion de las diversas maquinas dispuestas en linea. Dicho modo de control se ve afectado, sin embargo, por una serie de inconvenientes.
En primer lugar, a pesar de que el movimiento hacia adelante del conductor es claramente el mismo para todas las maquinas, esto no significa necesariamente que todos los rodillos deban tener la misma velocidad periferica. La primera maquina de enderezamiento y la maquina de plegado tienen, de hecho, rodillos accionados por motor que actuan sobre una porcion curva (ademas, una porcion curva que tiene un radio no constante de curvatura, particularmente en la maquina de plegado) donde la velocidad en el extrados y la velocidad en el intrados son mas altas y mas bajas, respectivamente, que la velocidad en la porcion recta del conductor. Lo mismo se aplica a las maquinas de enderezamiento fino, en las cuales el conductor se deforma ligeramente en forma de S. Dichas diferencias en la velocidad periferica producen fuerzas longitudinales en el conductor que conducen al deslizamiento (en el caso de fuerzas de traccion) o a la inestabilidad por deslizamiento y/o vuelco (en caso de fuerzas de compresion).
En segundo lugar, la relacion de transmision global de una maquina de rodillo podria ser aproximada, en vez de definitiva. Por lo tanto, la imposicion de una sincronizacion de velocidad/posicion con otras maquinas dispuestas en linea conduce a los errores cometidos en la evaluacion de la relacion de transmision que vaya a anadirse e inevitablemente causa la generacion de fuerzas de traccion o de compresion longitudinales en el conductor que producen inestabilidad por deslizamiento y/o vuelco. Se produce tambien el mismo efecto por las diferencias geometricas, aunque pequenas, entre las maquinas - idealmente identicas entre si - que estan
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dispuestas en linea, diferencias que se deben a las tolerancias de fabricacion de las maquinas.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato para trabajar piezas en bruto alargadas, tales como, por ejemplo, tubos, barras, secciones y tiras, del tipo que comprende una pluralidad de maquinas que estan dispuestas en linea y que estan provistas elementos de trabajo accionados en rotacion por motores para actuar al mismo tiempo sobre la pieza en bruto que se trabaja a fin de aplicar sobre la misma fuerzas que tengan un componente longitudinal, cuyo aparato es capaz de impedir que la inestabilidad por deslizamiento y/o vuelco afecte a la pieza en bruto que se trabaja.
Este y otros objetos se logran por completo de acuerdo con la presente invencion en virtud de un aparato que tiene las caracteristicas expuestas en la reivindicacion 1 independiente adjunta.
Los modos de realizacion ventajosos de la invencion son el objeto de las reivindicaciones dependientes, el contenido de las cuales ha de considerarse como parte integral e integrante de la descripcion siguiente.
En resumen, la invencion se basa en la idea de proporcionar a cada maquina del aparato medios de medicion para medir la reaccion global ejercida por la pieza en bruto sobre esa maquina a lo largo de la direccion longitudinal y de controlar los motores asociados con los elementos de trabajo de cada maquina de manera que la reaccion global ejercida por la pieza en bruto sobre esa maquina a lo largo de la direccion longitudinal sea igual a un valor predeterminado, cero incluido.
Imponer que la reaccion global ejercida por la pieza en bruto sobre una maquina en la direccion longitudinal sea igual a cero significa que los pares de torsion ejercidos sobre la pieza en bruto por los elementos de trabajo accionados con motor de esa maquina sean los estrictamente necesarios para llevar a cabo el trabajo (enderezamiento, plegado, etc.) para el cual esta disenada esa maquina. En dichas condiciones, la maquina es neutral con respecto a las piezas en bruto y se evitan las tiras no deseadas entre los elementos de trabajo accionados por motor de la maquina y la pieza en bruto.
Los motores asociados a los elementos de trabajo accionados por motor pueden controlarse tambien a fin de imponer una reaccion de la pieza en bruto sobre la maquina a lo largo de la direccion longitudinal distinto de cero, por ejemplo, en casos donde es necesario garantizar que cierta fuerza de traccion se aplica sobre la pieza en bruto.
Preferentemente, con el fin de hacer que sea posible medir la reaccion global ejercida por la pieza en bruto sobre la maquina a lo largo de la direccion longitudinal, la maquina se monta sobre una estructura de soporte con un grado translacional de libertad en la direccion longitudinal y se proporcionan tambien medios de medicion entre la maquina y la estructura de soporte para medir la fuerza ejercida sobre la maquina en esa direccion, fuerza que representa la reaccion global ejercida por la pieza en bruto sobre la maquina en esa direccion. La maquina puede montarse por ejemplo en la estructura de soporte por medio de guias lineales de baja friccion, tales como guias de contacto rodantes, y una celula de carga, o dispositivo de medicion de fuerza similar, puede montarse entre la maquina y la estructura de soporte para medir la fuerza que actua sobre la maquina (como resultado de la reaccion ejercida por la pieza en bruto) en la direccion longitudinal.
Otras caracteristicas y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la descripcion detallada siguiente, dada puramente a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, donde:
la Figura 1 muestra esquematicamente un aparato para formar bobinas superconductoras como ejemplo de un aparato para manejar piezas en bruto alargadas que comprende una pluralidad de maquinas dispuestas en linea a las cuales la presente invencion es aplicable;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de una maquina de plegado que forma parte del aparato de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en perspectiva que muestra con detalle, a una escala ampliada, el dispositivo de medicion de fuerza para medir la fuerza ejercida por la pieza en bruto en la direccion longitudinal sobre la maquina de plegado de la Figura 2; y
La Figura 4 es una vista en alzado lateral de la maquina de plegado de la Figura 2.
Con referencia primero a la Figura 1, un aparato para fabricar bobinas superconductoras B a partir de un conductor C que consiste en una seccion hueca de acero inoxidable enrollada a lo largo de una trayectoria helicoidal cilindrica con un radio constante para formar una bobina A comprende una pluralidad de maquinas dispuestas en linea a lo largo de una direccion longitudinal x coincidente con la direccion de alimentacion a lo largo de la cual el conductor C se mueve hacia adelante.
Mas especificamente, en el modo de realizacion ilustrado en la Figura 1, el aparato comprende una primera
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maquina de enderezamiento 10 para enderezar el conductor C que se este desenrollando de la bobina A, una o mas maquinas de enderezamiento 12 para enderezar de manera fina el conductor C que viene de la primera maquina de enderezamiento 10 y una maquina de plegado 14 para doblar el conductor C con el radio de curvatura deseado para formar, en cooperacion con una mesa rotatoria 16 montada de forma rotatoria sobre un eje vertical de rotacion z, la bobina B. El aparato comprende ademas un dispositivo de alimentacion (no mostrado con detalle) para mover hacia delante la pieza en bruto en la direccion longitudinal x con una velocidad de avance dada. Las maquinas 10, 12 y 14, asi como el dispositivo de alimentacion, son del tipo conocido por si mismo y, por lo tanto, no se describiran con detalle en el presente documento. Vale la pena mencionar, para los propositos de la presente invencion, que todas estas maquinas estan provistas de elementos de trabajo accionados por motor, en particular, rodillos accionados por motor, cada uno de los cuales se acciona en rotacion por un motor respectivo, en particular, un motor electrico o un motor hidraulico, alrededor de un eje respectivo de rotacion, teniendo los elementos de trabajo la funcion de accionar el conductor C por friccion, haciendo que se mueva hacia adelante en la direccion longitudinal x, y la funcion de deformar el conductor C para enderezarlo (es el caso de los rodillos de las maquinas de enderezamiento 10 y 12) o para doblarlo (es el caso con los rodillos de la maquina de plegado 14).
Con referencia ahora a las Figuras 2 a 4, la maquina de plegado 14 comprende, de manera conocida por si misma, tres rodillos 18, 20 y 22, en concreto, un primer rodillo 18 que puede rotar alrededor de un eje vertical de rotacion z1, un rodillo intermedio 20 que puede rotar alrededor de un eje vertical de rotacion z2 y un rodillo de plegado 22 que puede rotar alrededor de un eje vertical de rotacion z3. Los tres rodillos 18, 20 y 22 estan dispuestos de tal manera que el conductor C (no mostrado en las Figuras 2-4) se mueve a traves de la maquina de plegado 14 con el primer rodillo 18 y el rodillo de plegado 20 en un lado del conductor y el rodillo intermedio 22 en el lado opuesto. La maquina de plegado podria tener tambien una disposicion distinta de la que se muestra en el presente documento, por ejemplo, comprender rodillos adicionales mas alla de los tres mencionados anteriormente.
Los tres rodillos 18, 20 y 22 se accionan en rotacion alrededor de los ejes de rotacion z1, z2 y z3 respectivos por motores electricos respectivos (no mostrados, pero del tipo conocido por si mismo). De acuerdo con la invencion, se controla el par de torsion de los motores electricos mediante una unidad de control (no mostrada) a fin de aplicarse sobre los rodillos 18, 20 respectivos y sobre un par de torsion 22, de tal manera que la reaccion global ejercida por el conductor C sobre dichos rodillos y, por lo tanto, sobre la maquina, en la direccion longitudinal x es igual a un valor predeterminado, por ejemplo, cero. La reaccion global ejercida por el conductor sobre la maquina se usa, por lo tanto, por la unidad de control como variable de retroalimentacion para corregir los pares de torsion aplicados a los rodillos individuales de la maquina.
De acuerdo con el modo de realizacion mostrado en los dibujos, un dispositivo de medicion 24 esta asociado a la maquina de plegado 14 para medir la reaccion global ejercida por el conductor C en la maquina en la direccion longitudinal x. La unidad de control esta dispuesta para calcular, sobre la base del valor de la reaccion global ejercida por el conductor C en la maquina de plegado 14 proporcionada por el dispositivo de medicion 24, el par de torsion que vaya a aplicarse sobre cada rodillo 18, 20 y 22 con el fin de cumplir la condicion mencionada anteriormente de que la reaccion es igual al valor predeterminado.
El par de torsion que vaya a aplicarse sobre cada rodillo accionado por motor de la maquina para satisfacer la condicion mencionada anteriormente sobre el valor de la reaccion global ejercida por la maquina puede determinarse definiendo de antemano un criterio de proporcionalidad entre los valores de par de torsion de los rodillos individuales. El criterio de proporcionalidad entre los valores de par de torsion de los rodillos individuales en la misma maquina se basa en el modulo de la fuerza normal intercambiada entre el conductor y los rodillos, modulo que se conoce aproximadamente a partir de las leyes de la estatica, al menos en la medida en que se refiere su componente perpendicular a la direccion longitudinal x del conductor (que es el componente principal). Por ejemplo, en una maquina de plegado con tres rodillos como la que se muestra en las Figuras 2-4, donde el paso longitudinal entre los rodillos 18, 20 y 22 es el mismo, al menos en el caso de grandes radios, el conductor C puede modelarse como una viga simplemente soportada en su extremo y se carga en su centro y, por lo tanto, la fuerza normal intercambiada entre el rodillo intermedio 20 y el conductor C es aproximadamente el doble de la fuerza normal intercambiada entre cada uno de los dos rodillos de extremo (primer rodillo 18 y rodillo de flexion 22) y el conductor C. El par de torsion que vaya a aplicarse sobre los rodillos 18, 20 y 22 seguira la misma proporcion, de modo que, en los tres rodillos, se garantiza tambien la misma proporcion entre la fuerza longitudinal intercambiada entre el rodillo y el conductor y la fuerza longitudinal maxima admisible antes de deslizarse, ya que el angulo de friccion es muy probablemente el mismo para los tres rodillos.
Como alternativa, el par de torsion que vaya a aplicarse en cada uno de los rodillos accionados por motor de la maquina puede establecerse a partir de la medida real de la fuerza normal intercambiada entre el conductor y cada rodillo accionado por motor.
De forma ventajosa, con el fin de hacer que sea posible medir la reaccion global ejercida por el conductor C sobre la maquina de plegado 14 en la direccion longitudinal x, la maquina se monta sobre una estructura de
soporte 26 con un grado translacional en la direccion longitudinal x y el dispositivo de medicion 24 esta conectado en un lado a la maquina de plegado 14 y en el otro a la estructura de soporte 26 para medir la fuerza ejercida sobre esa maquina a lo largo de la direccion longitudinal x, cuya fuerza representa la reaccion global ejercida por el conductor C en los rodillos 18, 20 y 22 de la maquina. En el ejemplo propuesto en el 5 presente documento, la maquina de plegado 14 se monta en guias lineales de baja friccion 28, tales como guias de contacto rodantes, que estan fijas a la estructura de soporte 26 y se dirigen a lo largo de la direccion longitudinal x, y una celula de carga, como el dispositivo de medicion 24, se monta entre la maquina 14 y la estructura de soporte 26.
10 La descripcion dada anteriormente con referencia a la maquina de plegado 14 es aplicable a todas las otras maquinas (primera maquina de enderezamiento 10 y maquina(s) de enderezamiento 12 adicional(es)) que forma(n) parte del aparato. En estas maquinas, tambien, se controlara de hecho el par de torsion de los motores que accionan los rodillos accionados por motor mediante los sistemas de control respectivos a fin de aplicar sobre los rodillos respectivos un par de torsion, de tal manera que la reaccion global ejercida por el 15 conductor en la maquina en la direccion longitudinal es igual a un valor predeterminado, por ejemplo, cero, y se le proporcionaran medios de medicion adecuados para medir la reaccion global ejercida por el conductor en la maquina.
Una de las ventajas de la invencion consiste, por lo tanto, en que cada maquina del aparato es capaz de
20 ajustarse por si misma por medio de un simple bucle de retroalimentacion local, sin necesidad de un control
coordinado complejo de las diversas maquinas dispuestas en linea.
Naturalmente, permaneciendo inalterado el principio de la invencion, los modos de realizacion y los detalles constructivos pueden variar ampliamente con respecto de los descritos e ilustrados meramente a modo de
25 ejemplo no limitativo, sin salir por ello del alcance de la invencion como se define en las reivindicaciones
adjuntas.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Aparato para trabajar piezas en bruto alargadas (C), tales como tubos, barras, secciones y tiras, que comprende una pluralidad de maquinas (10, 12, 14) dispuestas en linea a lo largo de una direccion longitudinal (x) que coincide con una direccion de alimentacion de la pieza en bruto (C),
    comprendiendo cada una de dichas maquinas (10, 12, 14) al menos un elemento de trabajo (18, 20, 22), que esta montado de forma rotatoria alrededor de un eje de rotacion (z1, z2, z3) y esta adaptado para trabajar sobre la pieza en bruto (C) a fin de aplicar sobre la misma una fuerza que tenga un componente dirigido a lo largo de la direccion longitudinal (x), medios de motor para accionar al menos dicho elemento de trabajo (18, 20, 22) en rotacion y una unidad de control para controlar dichos medios de motor,
    caracterizado porque cada maquina (10, 12, 14) esta provista de medios de medicion (24) para proporcionar a la unidad de control de dicha maquina una medicion de la reaccion global ejercida en operacion por la pieza en bruto (C) sobre dicha maquina a lo largo de la direccion longitudinal (x) y porque la unidad de control de cada maquina (10, 12, 14) esta dispuesta para controlar dichos medios de motor de manera que el valor, proporcionado por dichos medios de medicion, de la reaccion global ejercida en operacion por la pieza en bruto (C) sobre dicha maquina a lo largo de la direccion longitudinal (x) es igual a un valor predeterminado, cero incluido.
  2. 2. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que al menos una de dichas maquinas (10, 12, 14) esta montada sobre una estructura de soporte (26) respectiva con un grado translacional de libertad en la direccion longitudinal (x) y en el que los medios de medicion (24) de al menos dicha maquina (10, 12, 14) estan interpuestos entre la maquina (10, 12, 14) y la estructura de soporte (26).
  3. 3. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que al menos dicha maquina (10, 12, 14) esta montada sobre la estructura de soporte (26) respectiva por medio de guias lineales (28).
  4. 4. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 2 o con la reivindicacion 3, en el que dichos medios de medicion (24) comprenden una celula de carga conectada en un lado a dicha al menos una maquina (10, 12, 14) y en el otro a la estructura de soporte (26) respectiva.
  5. 5. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de motor comprenden, para cada elemento de trabajo (18, 20, 22), un motor respectivo.
  6. 6. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la unidad de control de cada maquina (10, 12, 14) esta dispuesta para controlar el par de torsion de cada motor de dicha maquina.
  7. 7. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la unidad de control de al menos una de dichas maquinas (10, 12, 14) esta dispuesta para definir los pares de torsion que vayan a aplicarse por los motores de dicha maquina sobre la base de un criterio de proporcionalidad predefinido.
  8. 8. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que al menos una de dichas maquinas (10, 12, 14) comprende medios de medicion adicionales para medir la fuerza normal ejercida entre la pieza en bruto y cada elemento de trabajo (18, 20, 22) y en el que la unidad de control de dicha al menos una maquina (10, 12, 14) esta dispuesta para definir los pares de torsion que vayan a aplicarse por los motores de dicha maquina sobre la base de las medidas de fuerza proporcionadas por dichos medios de medicion adicionales.
ES15165872.1T 2014-05-02 2015-04-30 Aparato para trabajar tubos, barras, secciones y piezas en bruto similares, que comprende una pluralidad de máquinas que están dispuestas en línea Active ES2604577T3 (es)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
ITTO20140357 2014-05-02
ITTO20140357 2014-05-02

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Publication Number Publication Date
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