ES2916387T3 - Rodillo de planitud, sistema de medición de planitud y línea de operaciones de laminado asociadas - Google Patents

Abstract

Rodillo de planitud (18) que comprende un cuerpo (20) de forma cilíndrica que se extiende a lo largo de un eje de revolución (X-X) y que está delimitado radialmente por una superficie externa (24), el cuerpo (20) que comprende al menos una cavidad (28) que se extiende paralela a la eje de revolución (X-X), caracterizado porque: cada cavidad (28) se abre radialmente hacia la superficie externa (24) a través de una pluralidad de ranuras (30) cada una de las cuales se extiende por un plano respectivo ortogonal al eje de revolución (X-X), entre las cuales dos ranuras (30) sucesivas a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución (X-X) definen entre ellas una lámina (32), cada lámina (32) se conecta al cuerpo (20) por dos extremos circunferenciales opuestos (38) de la lámina (32), cada extremo circunferencial (38) forma un encaje, las láminas (32), alineadas en una dirección paralela al eje de revolución (X-X), forman una generatriz (40), el rodillo de planitud (18) comprende, además, al menos una fibra óptica (54) que comprende al menos un sensor de deformación (22), cada sensor de deformación (22) tiene un eje de medición, cada sensor de deformación (22) se asocia a una lámina (32), cada sensor de deformación (22) se aloja en una cavidad (28) correspondiente y se fija a la lámina (32) correspondiente al nivel de un encaje de la lámina (32), cada sensor de deformación (22) se dispone de manera que el ángulo entre el eje de medición correspondiente y un plano ortogonal al eje de revolución (X-X) sea inferior o igual a 20°, preferentemente inferior o igual a 10°, cada fibra óptica (54) se configura para recibir una señal de interrogación, cada sensor de deformación (22) de cada fibra óptica (54) se configura para emitir, en función de la señal de interrogación recibida por la fibra óptica (54) correspondiente, una onda óptica de respuesta representativa de una deformación del sensor de deformación (22) a lo largo del eje de medición correspondiente.

Description

DESCRIPCIÓN

Rodillo de planitud, sistema de medición de planitud y línea de operaciones de laminado asociadas

Campo técnico

La presente invención se refiere a un rodillo de planitud que comprende un cuerpo de forma cilíndrica que se extiende a lo largo de un eje de revolución y que se delimita radialmente por una superficie externa. El documento EP 3009206 A1 divulga un rodillo de acuerdo con el preámbulo de la reiv. 1.

La invención también se refiere a un sistema de medición de planitud que comprende un rodillo de planitud de este tipo, y una línea de operaciones de laminado que comprende un sistema de medición de planitud de este tipo. La invención se aplica al campo del laminado, en particular al laminado de hojas metálicas tales como, hojas finas, en particular al laminado en frío de hojas metálicas finas. La invención también se aplica al laminado de bandas de papel o plástico.

Estado de la técnica anterior

Se conoce el uso del laminado para producir hojas metálicas de bajo grosor (típicamente del orden de 0,1 mm a 1 mm), que se denominan “hojas finas”.

Por ejemplo, en el campo del embalaje, el recurso de tales hojas finas se destina a reducir el volumen de residuos a reciclar. En el campo del transporte, el uso de hojas finas se motiva por un deseo de reducir los costos de fabricación, pero también de reducir el peso de los vehículos, lo que se traduce en una reducción del consumo y la contaminación de dichos vehículos.

En la Figura 1 se ilustra esquemáticamente una línea convencional de operaciones de laminado 1.

En tal línea de operaciones de laminado 1, un material 2 se transporta, según el sentido de la flecha, en la dirección de una caja de laminador 4. El material es, por ejemplo, un metal, de la mezcla de papel o plástico. En la caja de laminador 4, el material 2 se comprime entre dos cilindros de trabajo 6 en rotación y separados por una distancia que se llama "control de laminado". Los mismos cilindros de trabajo 6 se suspenden entre dos cilindros de apoyo 8. La hoja 10 que sale de la caja de laminador 4, también que se llama "banda", se enrolla entonces bajo el efecto de una bobinadora 12.

Se conoce que el laminado, en particular el laminado de hojas finas, favorece generalmente la aparición de defectos de planitud de la hoja 10 a la salida de la caja de laminador 4. Dichos defectos surgen principalmente de una relajación de las tensiones internas debido a una falta de homogeneidad de las fuerzas aplicadas por los cilindros de trabajo 6, resultante de una irregularidad del control en una dirección axial de los cilindros de trabajo 6, que se provoca por deformaciones elásticas de aplanamiento y flexión de los cilindros de trabajo 6. Dichos defectos resultan generalmente de deformaciones elásticas de aplanamiento y flexión de los cilindros de la caja de laminador. Estas deformaciones de los cilindros de la caja de laminador son tanto más críticas cuanto que el producto es delgado y duro. La planitud de una hoja laminada constituye un criterio de calidad fundamental de la geometría de una hoja laminada.

Se conoce implementar un procedimiento de control en línea de las operaciones de laminado, durante el cual se implementan los datos provenientes de un sistema de medición de planitud a la salida de la caja de laminador 4, en un bucle de regulación, para controlar las boquillas 14 destinadas a pulverizar localmente los cilindros 6, 8 de la caja de laminador 4 para modificar localmente el estado de deformación, o bien para controlar actuadores 16 destinados a actuar sobre los cilindros 6, 8 de la caja de laminador 4 para modificar su flexión, y por tanto modificar la distribución de fuerzas en el material 2 durante el laminado.

El sistema de medición de planitud comprende, por ejemplo, un rodillo de planitud 18.

Tal rodillo de planitud 18 es un rodillo que se extiende paralelo a los rodillos de trabajo 6, que se dispone a la salida de la caja de laminador 4, y contra el cual la hoja 10 se pone en contacto deliberadamente y en flexión de acuerdo con un ángulo a, que se denomina "ángulo de envoltura”, para generar sobre el rodillo de planitud 18, mediante un sesgo de una fuerza de tracción sobre la hoja, una fuerza media de valor controlado.

Los sensores que se equipan en el rodillo de planitud 18 miden entonces un perfil de fuerza aplicado por la banda 10 sobre la superficie del rodillo de planitud 18, y más específicamente a lo largo de una "generatriz", que es una porción de la superficie del rodillo de planitud 18 alargada a lo largo de un eje paralelo al eje del rodillo de planitud La distribución de las fuerzas diferenciales sobre la generatriz, con respecto a una fuerza media, es representativa de la planitud de la hoja 10. Tal distribución, que se llama “vector de planitud”, constituye los datos que se implementan en el bucle de regulación descrito anteriormente.

Sin embargo, los rodillos de planitud del estado de la técnica no son del todo satisfactorios.

En efecto, en el caso de hojas delgadas, los rodillos de planitud del estado de la técnica tienen generalmente una resolución espacial a lo largo de cada generatriz, una sensibilidad, es decir una resolución en vigor, un ancho de banda dinámico e insuficiente para proporcionar un vector de planitud suficientemente preciso para garantizar el comando efectivo mediante regulación de la línea de operaciones de laminado 1.

Además, la fabricación y el mantenimiento de dichos rodillos de planitud son generalmente costosos.

Por tanto, un objetivo de la invención es proponer un rodillo de planitud que no tenga al menos algunos de estos inconvenientes.

Exposición de la invención

A tal efecto, la invención tiene por objeto un rodillo de planitud del tipo mencionado, en el que el cuerpo comprende al menos una cavidad que se extiende paralela al eje de revolución,

cada cavidad emerge radialmente sobre la superficie externa a través de una pluralidad de ranuras cada una de las cuales se extiende en un plano respectivo ortogonal al eje de revolución, entre las cuales dos ranuras sucesivas a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución que define entre ellas una lámina, cada lámina se conecta al cuerpo por dos extremos circunferenciales opuestos de la lámina, cada extremo circunferencial forma un encaje, las láminas alineadas según una dirección paralela al eje de revolución forma una generatriz, el rodillo de planitud comprende, además, al menos una fibra óptica que comprende al menos un sensor de deformación, que tiene cada sensor de deformación un eje de medición, que se asocia cada sensor de deformación con una lámina, cada sensor de deformación se aloja en una cavidad correspondiente y se fija a la lámina correspondiente en al nivel de un encaje de la lámina, cada sensor de deformación se dispone de tal manera que el ángulo entre el eje de medición correspondiente y un plano ortogonal al eje de revolución X-X sea inferior o igual a 20°, preferentemente inferior o igual a 10°, cada fibra óptica se configura para recibir una señal de interrogación, cada sensor de cada fibra óptica se configura para emitir, en función de la señal de interrogación recibida por la fibra óptica correspondiente, una onda de respuesta óptica representativa de una deformación del sensor de deformación a lo largo del eje de medición correspondiente.

En efecto, las láminas al separarse por ranuras, los efectos de los acoplamientos laterales entre las láminas se reducen considerablemente con respecto al caso en donde dichas láminas no se separen en la dirección longitudinal.

Además, para una lámina dada, los encajes que constituyen las zonas de la lámina que presentan los mayores valores de deformación orto radial para una fuerza radial dada aplicada a la lámina, la disposición de cada sensor de deformación al nivel de un encaje de la lámina es la disposición que confiere la mayor sensibilidad para la medición de la deformación orto radial.

Además, el recurso de una pluralidad de sensores que se disponen en la misma fibra óptica permite una medición simultánea de la deformación de cada lámina a lo largo de una generatriz del rodillo de planitud.

Además, el hecho de que cada sensor de deformación se disponga de forma que el ángulo entre el eje de medición correspondiente y un plano ortogonal al eje de revolución X-X sea inferior o igual a 20°, preferentemente inferior o igual a 10, se traduce por una mayor deformación del sensor de deformación que en los casos en donde el sensor de deformación se dispone en un ángulo superior, lo que mejora la sensibilidad.

Tales características confieren una sensibilidad suficiente para lograr los rendimientos requeridos en términos de detección de gradiente de deformación en la banda, típicamente 50 micro deformaciones para grosores de banda muy finos (del orden de 0,1 mm).

Según otros aspectos ventajosos de la invención, el rodillo de planitud comprende una o varias de las siguientes características, que se toman aisladamente o en todas las combinaciones técnicamente posibles:

• al menos una lámina presenta un grosor constante;

• al menos una cavidad presenta, en un plano ortogonal al eje de revolución, una sección circular;

• cada lámina se configura para presentar una deformación circunferencial de entre 1 y 50 micro deformaciones por newton de fuerza radial aplicada a la lámina;

• cada generatriz tiene una densidad de ranuras variable, que es la densidad de ranuras en al menos una zona periférica de la generatriz, preferentemente, superior que la densidad de ranuras en una zona intermedia de la generatriz;

• el cuerpo se forma por una pluralidad de tramos que se disponen axialmente de extremo a extremo, cada tramo se asocia al menos a una fibra óptica específica de la que todos los sensores de deformación se fijan a las láminas de dicho tramo;

• el cuerpo comprende al menos una parte maciza que se dispone radialmente hacia el interior con respecto al menos una cavidad y/o circunferencialmente entre dos cavidades;

• cada cavidad se llena con un elastómero que se dispone para asegurar una hermeticidad de la cavidad;

• el rodillo de planitud comprende al menos una porción transparente, al ser la porción transparente propia para transmitir al menos parcialmente una onda electromagnética perteneciente a una escala de frecuencia predeterminada;

• cada sensor de deformación es una red de Bragg foto inscrita sobre la fibra.

Además, la invención tiene por objeto un sistema de medición de planitud que comprende un rodillo de planitud como el definido anteriormente y una unidad de detección, que se configura la unidad de detección para emitir la señal de interrogación con destino a cada fibra óptica y para recibir, procedente de cada fibra óptica, una señal de medición que se forma por las ondas de respuesta óptica generadas por los sensores de deformación de la fibra óptica, la unidad de detección además se configura para medir un ángulo de rotación del cuerpo con respecto a una posición de referencia, cada generatriz se asocia a un ángulo de contacto, la unidad de detección se configura para adquirir la señal de medición procedente de cada fibra óptica cuando el ángulo de rotación del cuerpo es igual al ángulo de contacto, que se configura además la unidad de detección para calcular un vector de planitud en función de cada señal de medición adquirida.

Según otros aspectos ventajosos de la invención, el sistema de medición de planitud comprende una o varias de las siguientes características, que se toman por separado o en todas las combinaciones técnicamente posibles:

• cada generatriz también se asocia con un ángulo de entrada de contacto y un ángulo de salida de contacto, el ángulo de contacto se comprende entre el ángulo de entrada de contacto y el ángulo de salida de contacto, que se configura la unidad de detección para adquirir la señal de medición procedente de cada fibra óptica cuando el ángulo de rotación del cuerpo es igual al ángulo de entrada de contacto y al ángulo de salida de contacto, se configura la unidad de detección, además, para implementar la señal de medición adquirida para cada ángulo de entrada de contacto, ángulo de contacto y ángulo de salida de contacto calcular un vector de planitud corregido por efectos de temperatura sobre las láminas de la generatriz durante la rotación del cuerpo entre el ángulo de entrada de contacto y el ángulo de salida de contacto correspondiente;

• el cuerpo del rodillo de planitud es metálico y tiene un rebaje central, al alojarse la unidad de procesamiento al menos en parte en el rebaje central.

Además, el objeto de la invención es una línea de operaciones de laminado que comprende un sistema de medición de planitud como se define anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá mejor en ayuda a la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

• la Figura 1, ya descrita, es una vista lateral esquemática de una línea de operaciones de laminado;

• la Figura 2 es una representación esquemática de una primera modalidad de un sistema de medición de planitud de acuerdo con la invención, un rodillo de planitud del sistema de medición de planitud se representa en sección de acuerdo con un plano que contiene un eje de revolución del rodillo de planitud;

• la Figura 3 es una vista en sección del rodillo de planitud de la Figura 2, en un plano ortogonal al eje de revolución;

• la Figura 4 es una vista desde arriba de un cuerpo del rodillo de planitud de la Figura 2, que muestra una generatriz del rodillo de planitud;

• la Figura 5 es un detalle de la vista en sección de la Figura 3;

• las Figuras 6A, 6B y 6C corresponden a la vista en sección de la Figura 3 cuando una generatriz del rodillo de planitud está respectivamente en una posición angular igual a un ángulo de entrada de contacto predeterminado, un ángulo de contacto predeterminado ya la salida de contacto predeterminado;

• la Figura 7 es una representación esquemática de una segunda modalidad de un sistema de medición de planitud de acuerdo con la invención, se representa un rodillo de planitud del sistema de medición de planitud en sección de acuerdo con un plano que contiene un eje de revolución del rodillo de planitud;

• la Figura 8 es una representación esquemática de una tercera modalidad de un sistema de medición de planitud de acuerdo con la invención, un rodillo de planitud del sistema de medición de planitud se representa en sección de acuerdo con un plano que contiene un eje de revolución del rodillo de planitud; y

• la Figura 9 es una vista en sección de una variante del rodillo de planitud de la Figura 2, en un plano ortogonal al eje de revolución.

Exposición detallada de modalidades particulares

Un sistema de medición de planitud 19 de acuerdo con la invención se ilustra en la Figura 2.

El sistema de medición de planitud 19 comprende un rodillo de planitud 18 y una unidad de detección 21.

El rodillo de planitud 18 se destina a recibir la hoja metálica 10 (o la banda de papel o plástico) cuya planitud desea medirse, y entregar al menos una señal de medición representativa de la planitud de la hoja 10.

La unidad de detección 21 se configura para recibir cada señal de medición y determinar, a partir de la señal de medición, al menos una cantidad relativa a la planitud de la hoja 10.

El rodillo de planitud 18 comprende un cuerpo 20, sensores 22 y dos dispositivos de extremo 23.

El cuerpo 20 se destina a entrar en contacto con la hoja 10 para sufrir una fuerza ejercida por la hoja 10 sobre el cuerpo 20, cuando el rodillo de planitud 18 opera dentro de la línea de operaciones de laminado 1.

Los sensores 22 se configuran para medir una cantidad representativa de la fuerza ejercida por la hoja 10 sobre el cuerpo 20. Como se describirá más adelante, los sensores 22 son sensores de deformación (que se llaman “sensores de tensión " en inglés).

Los dispositivos de extremo 23 se destinan, entre otras cosas, a soportar el cuerpo 20.

El cuerpo 20 va describirse ahora con referencia a las Figuras 2 a 5.

El cuerpo 20 tiene la forma de un cilindro de revolución que se extiende a lo largo de un eje de revolución X-X. Como se describirá más adelante, el eje de revolución X-X es también un eje de rotación del rodillo de planitud 18.

El cuerpo 20 se delimita radialmente por una superficie externa 24.

El cuerpo 20 se realiza de una sola pieza, o incluso formado por una pluralidad de secciones solidarias entre ellos y se disponen axialmente de extremo a extremo.

En el ejemplo de la Figura 2, el cilindro 20 se forma por un primer tramo cilíndrico 26A solidario de un segundo tramo cilíndrico 26B, que tiene cada uno el eje de revolución X-X como eje de revolución propio.

El cuerpo 20 comprende al menos una cavidad 28 y, para cada cavidad 28, una pluralidad de ranuras correspondientes 30 y una pluralidad de láminas correspondientes 32. Además, el cuerpo 20 comprende partes macizas 29 que se disponen radialmente hacia el interior con respecto a las cavidades 28 y/o circunferencialmente entre las cavidades 28.

Cada cavidad 28 se forma en el cuerpo 20 y se abre hacia la superficie externa 24 a través de la pluralidad de ranuras 30 correspondientes. Además, cada lámina 32 se define entre, es decir, se delimita por dos ranuras 30 sucesivas a lo largo de una dirección paralela al eje de revolución X-X.

Cada cavidad 28 se extiende de acuerdo con un eje respectivo paralelo al eje de revolución X-X.

Por ejemplo, el cuerpo 20 comprende cuatro cavidades 28 desplazadas entre sí en la dirección circunferencial del cuerpo 20 y cada una se extiende de acuerdo con un eje respectivo paralelo al eje de revolución X-X.

Ventajosamente, las cavidades 28 se disponen de manera que el centro de gravedad del cuerpo 20 se encuentra sobre el eje de revolución X-X, de forma que el rodillo de planitud 18 no presenta ningún desequilibrio durante su rotación alrededor del eje de revolución X-X. Por ejemplo, el cuerpo 20 es invariable por una rotación de un ángulo predeterminado alrededor del eje de revolución X-X. En este caso, las cavidades 28 también son invariantes por dicho ángulo predeterminado de rotación alrededor del eje de revolución X-X.

En el ejemplo de la Figura 3, el cuerpo 20 es invariable en una rotación de 90° (grados) alrededor del eje de revolución X-X.

Preferentemente, cada cavidad 28 es tal que, en al menos un plano transversal MI-MI que es un plano ortogonal al eje de revolución X-X, la cavidad 28 tiene una extensión angular p, con respecto al eje de revolución X-X, que es inferior a 180°, preferentemente inferior a 120°, por ejemplo inferior a 90°.

Por "extensión angular de la cavidad 28", se entiende, en el sentido de la presente invención, el ángulo del sector angular más pequeño que se forma a partir del eje de revolución X-X y que abarca la totalidad de la cavidad 28. Se trata, en otras palabras, del sector angular cuyos dos segmentos son tangentes a la cavidad 28.

Por ejemplo, cada cavidad 28 tiene una extensión angular p igual a aproximadamente 40°.

Cada cavidad 28 emerge radialmente sobre la superficie externa 24 a través de la pluralidad de ranuras 30 correspondientes.

Cada ranura 30 se extiende en un plano respectivo ortogonal al eje de revolución X-X. Cada ranura 30 tiene dos extremos de ranura circunferenciales 31.

Preferentemente, dos ranuras sucesivas 30 a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución X-X se separan por una distancia inferior o igual a 50 mm, ventajosamente inferior o igual a 25 mm, por ejemplo inferior o igual a 5 mm. Preferentemente, las ranuras 30 son idénticas.

Cada lámina 32 se define axialmente entre dos ranuras sucesivas 30 a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución X-X. Además, cada lámina 32 se define radialmente entre la superficie externa 24 y la cavidad correspondiente 28.

Cada lámina 32 comprende una cara externa 34, una cara interna 36 y dos extremos circunferenciales 38 opuestos. La cara externa 34 se define como una parte de la superficie externa 24 del cuerpo 20. La cara externa 34 es convexa.

La cara interna 36 se orienta frente a la cara externa 34. La cara interna 36 contribuye de esta manera a delimitar la cavidad 28 correspondiente a la lámina 32.

Preferentemente, la cara interna 36 es cóncava.

Además, cada lámina 32 se acopla al cuerpo 20 por sus dos extremos circunferenciales 38, que se definen en la alineación axial, es decir, la alineación a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución X-X, los extremos de ranura circunferenciales 31 dos ranuras que delimitan dicha lámina 32.

Los extremos circunferenciales 38 también se llaman "encajes".

Por ejemplo, cada lámina 32 se hace de una sola pieza con el cuerpo 20. Alternativamente, cada lámina 32 se adosa y se fija al cuerpo 20 por medio de sus extremos circunferenciales 38.

Ventajosamente, cada lámina 32 tiene un grosor constante.

Por grosor de una lámina 32 se entiende, en el sentido de la presente invención, la distancia radial entre la cara interna 36 y la cara externa 34 de la lámina 32 con respecto al eje de revolución X-X.

El grosor de las láminas 32 es inferior o igual a un grosor predeterminado. El grosor predeterminado se elige, en particular, en función de las propiedades mecánicas de la hoja 10, cuyos defectos de planitud se van a medir, así como de una sensibilidad en la fuerza deseada.

El grosor predeterminado es preferentemente inferior o igual a 10 mm, ventajosamente inferior a 5 mm, por ejemplo inferior o igual a 2 mm.

Por ejemplo, en el caso de una cavidad 28 de sección biconvexa, en particular de sección embellecedora como en la Figura 5, la lámina 32 tiene un grosor constante.

Por "cavidad de sección biconvexa", se entiende, en el sentido de la presente invención, una cavidad 28 tal que la intersección de un plano transversal con la cavidad 28 define una periferia biconvexa, en este caso convexa tanto cuando la cavidad se ve desde un lado radial exterior, es decir, más lejos del eje X-X que la cavidad, y cuando la cavidad se ve desde un lado radial interior, es decir, menos distante del eje X-X que la cavidad.

De acuerdo con otro ejemplo, la cavidad 28 es de sección circular, como ilustra la Figura 9.

En este caso, para cada lámina 32, los encajes 38 corresponden a las dos partes de la lámina 32 que se encuentran en dos posiciones angulares situadas a ambos lados de una parte mediana de la lámina 32, con referencia al eje de revolución X-X y por lo que la lámina 32 tiene una deformación orto radial máxima para una fuerza radial dada aplicada a la lámina 32. En este caso, y como se describirá más adelante, cada uno de los sensores de deformación 22 se sitúa en una de las partes de las láminas 32 susceptible de presentar una deformación circunferencial al menos igual a la cuarta parte de una deformación circunferencial máxima que se sufre mediante la lámina 32 durante la aplicación de una fuerza radial dada sobre la lámina 32, por ejemplo al menos igual a la mitad de una deformación circunferencial máxima experimentada por la lámina 32 durante la aplicación de una fuerza radial dada sobre la lámina 32.

Preferentemente, todas las láminas 32 del rodillo de planitud 18 tienen el mismo grosor.

Todas las láminas 32 que se disponen a lo largo de un mismo eje paralelo al eje de revolución X-X forman una generatriz 40 del rodillo de planitud 18 (Figura 4).

Por ejemplo, la generatriz 40 comprende varias zonas que se suceden de acuerdo con la dirección del eje de revolución X-X y que se distinguen entre sí por una densidad de ranuras 30, es decir, un número de ranuras 30 por unidad de longitud a lo largo de la generatriz 40. La generatriz 40 comprende de esta manera, por ejemplo, dos zonas periféricas 42 separadas por una zona intermedia 44.

Preferentemente, en las zonas periféricas 42, la distancia entre ranuras sucesivas 30 es superior que la distancia entre ranuras sucesivas 30 de la zona intermedia 44. Esto da una mayor resolución de medición a nivel de las zonas periféricas de la hoja 10, es decir a nivel de los bordes de la hoja 10, que son zonas en donde los gradientes de tensiones internas en la hoja 10 son mayores, y donde es probable que las deformaciones de la hoja 10 tengan extensiones espaciales más pequeñas que en una parte intermedia de la hoja 10.

Por ejemplo, la distancia entre ranuras sucesivas de la zona intermedia 44 se comprende entre 10 mm y 40 mm, preferentemente entre 15 mm y 30 mm. Además, la distancia entre ranuras sucesivas dentro de cada una de las zonas periféricas 42 es, por ejemplo, se comprende entre 1 mm y 15 mm, preferentemente entre 3 mm y 10 mm. Las ranuras de las zonas periféricas 42 se espacian preferentemente, regularmente. Además, las ranuras de la zona intermedia 44 se espacian preferentemente, regularmente.

Ventajosamente, el cuerpo 20 comprende además un rebaje central 46 (Figuras 2 y 3).

El rebaje central 46 se extiende preferentemente a lo largo del eje de revolución X-X. En este caso, el cuerpo 20 comprende ventajosamente unas aberturas pasantes 48 que ponen en comunicación el rebaje central 46 con cada una de las cavidades 28.

En el caso de que el cuerpo 20 se forme por secciones, las secciones 26 comprenden, en sus extremos en contacto mutuo, medios de centrado recíprocos, por ejemplo, una parte macho 50 y una parte hembra 52 destinadas a cooperar entre sí. Además, el cuerpo 20 comprende medios de bloqueo, por ejemplo, una chaveta, destinados a impedir una rotación relativa de los tramos alrededor del eje de revolución X-X.

Los sensores 22 (Figura 5) se configuran para medir una cantidad representativa de una fuerza ejercida sobre el cuerpo 20. En particular, cada sensor 22 se asocia a una lámina 32 y se configura para medir una cantidad representativa de una fuerza ejercida sobre la lámina 32 correspondiente.

Cada sensor 22 es un sensor óptico. Más concretamente, cada sensor 22 es un segmento de una fibra óptica 54 en el que se inscribe una red de Bragg, de manera que el sensor 22 es una red de Bragg foto inscrita en fibra (también que se llama " rejilla de bragg de fibra " en inglés). Una sola fibra óptica 54 es capaz de comprender una pluralidad de sensores 22, normalmente varias decenas de sensores 22.

Cada sensor 22 se configura para recibir, procedente de un extremo de entrada-salida 55 de la correspondiente fibra óptica 54, una onda óptica que forma una señal de interrogación.

Además, cada sensor 22 se configura para emitir, en la dirección del extremo de entrada-salida 55 de la fibra óptica 54 correspondiente, una onda de respuesta óptica. El conjunto de las ondas ópticas de respuesta proporcionadas por los sensores 22 forman la señal de medición de la fibra óptica 54.

Cada sensor 22 tiene una longitud de onda de reflexión A respectiva. Tal longitud de onda de reflexión A, que se llama también "longitud de onda de resonancia" o "longitud de onda de Bragg", se define como la longitud de onda para la que el coeficiente de reflexión de la red de Bragg es máximo. Como resultado, para cada fibra óptica 54, la señal de medición tiene un espectro similar a un peine, cada pico del espectro se asocia con un sensor 22 de la fibra óptica 54.

A una temperatura de referencia dada, cuando el sensor 22 no sufre deformación, la longitud de onda de reflexión del sensor 22 se llama "longitud de onda de reflexión en reposo" y se denota como A0.

Las longitudes de onda de reflexión en reposo A0 de los sensores 22 pertenecientes a la misma fibra óptica 54 son distintos por pares.

Cada sensor 22 tiene un eje de medición, que se toma como un eje tangente que está a la mitad del segmento de fibra óptica que forma dicho sensor 22.

Cada sensor 22 es tal que una deformación a lo largo del eje de medición correspondiente, es decir un alargamiento relativo (de origen mecánico y/o térmico) o un acortamiento relativo (de origen mecánico y/o térmico), da como resultado una variación SA de la longitud de onda de reflexión A del sensor 22 con respecto a la longitud de onda de reflexión en reposo Ao. En este caso, cada sensor 22 es un sensor de deformación.

Ventajosamente, para cada fibra óptica 54, la menor diferencia entre las longitudes de onda de reflexión en reposo Ao de los sensores 22 es estrictamente superior que el doble de la variación máxima SAmáximo longitud de onda de reflexión capaz de percibirse por cada sensor 22.

En funcionamiento, en la señal de medición proveniente de una determinada fibra óptica 54, cada pico se asocia a un sensor 22 y se sitúa a una longitud de onda igual a la suma de la longitud de onda en reposo Ao correspondiente y de la variación SA resultante de la deformación del sensor 22 a lo largo del eje de medición correspondiente.

Cada fibra óptica 54 se aloja en una correspondiente cavidad 28, de forma que cada sensor 22 se fija, por ejemplo, pegado, a la lámina correspondiente 32.

Más precisamente, el sensor 22 se fija a la cara interina 36 de la lámina 32 correspondiente, al nivel de uno de los encajes 38 de la lámina 32.

Más precisamente, el sensor 22 se fija a la cara interna 36 de la lámina 32 correspondiente, en una parte de la lámina 32 susceptible de presentar una deformación circunferencial al menos igual a una cuarta parte de una deformación circunferencial máxima experimentada por la lámina 32 durante el aplicación de una fuerza radial dada sobre la lámina 32, por ejemplo, al menos igual a la mitad de una deformación circunferencial máxima experimentada por la lámina 32 durante la aplicación de una fuerza radial dada sobre la lámina 32.

En otras palabras, para una fuerza radial dada sobre la lámina 32, cada punto de la lámina 32 sufre una deformación circunferencial dada (es decir, un desplazamiento circunferencial con respecto a una situación en la que no se ejerce fuerza sobre dicha lámina 32). El valor de esta deformación circunferencial es máxima para uno o varios puntos particulares de la lámina 32, y se llama “deformación circunferencial máxima de la lámina”. El sensor 22 se fija en una parte de la lámina 32 cuyos puntos, en las mismas condiciones, sufren una deformación al menos igual a la mitad de la deformación máxima antes mencionada.

Cada lámina 32 se configura para presentar una deformación orto radial, es decir circunferencial, que se comprende entre 1 y 50 micro deformaciones por newton de fuerza radial aplicada a la lámina 32.

Por “micro deformación”, se entiende, en el sentido de la presente invención, que una deformación corresponde a un alargamiento relativo, es decir, un desplazamiento relativo a una longitud de base, igual a 1,10-6.

Además, cada lámina 32 se configura para sufrir una deformación elástica ante cualquier fuerza radial cuyo valor se comprende entre 0,1 N y 100 N. En este caso, cada lámina 32 se configura para presentar una deformación orto radial de entre aproximadamente una micro deformación y aproximadamente mil micro deformaciones, o incluso se comprende entre una micro deformación y tres mil micro deformaciones en el caso de una lámina 32 de acero de alto límite elástico.

Por ejemplo, en el caso de una cavidad 28 con sección de escudo, el sensor 22 se fija a la lámina 32, lejos de un plano de simetría de la lámina 32 que contiene el eje de revolución X-X.

Además, cada sensor 22 se dispone de manera que el ángulo entre el eje de medición correspondiente y un plano ortogonal al eje de revolución X-X sea inferior o igual a 20°, por ejemplo inferior o igual a 10°.

Por "ángulo entre el eje de medición y el plano ortogonal al eje de revolución X-X", se entiende, en el sentido de la presente invención, el menor ángulo entre un vector director del eje de medición y un vector director de una recta perteneciente a dicho plano ortogonal al eje de revolución X-X.

Preferentemente, cada fibra óptica 54 se enrolla en una hélice circular alrededor de un eje paralelo al eje de revolución X-X.

Ventajosamente, cada fibra óptica 54 se engancha en una abertura pasante 48 asociada de manera que el extremo de entrada-salida 55 correspondiente se encuentra en el rebaje central 46.

Ventajosamente, cada cavidad 28 se llena de un elastómero destinado a asegurar la hermeticidad de la cavidad 28, en particular para evitar la entrada de líquidos (agua, aceites) en la cavidad 28.

El elastómero se elige de modo que tenga una elasticidad tal que, para las láminas 32 vecinas, el efecto sobre la deformación de las láminas 32 que sería debido a un acoplamiento lateral a través del elastómero sea despreciable con respecto a la sensibilidad del sensor 22.

Tal elastómero es, por ejemplo, un elastómero de silicona.

Cada dispositivo lateral 23 comprende una brida 56 y un cojinete 58.

Al menos uno de los dos dispositivos de extremo 23 comprende una junta giratoria óptica 60. Además, uno de los dos dispositivos de extremo 23 comprende un codificador angular 62.

Cada brida 56 se dispone en un extremo respectivo del cuerpo 20 y se fija a dicho extremo para cerrar, preferentemente herméticamente, el cuerpo 20.

Cada cojinete 58 comprende un rotor 58A, que se fija a la brida 56, y un estator 58B, destinado a fijarse a un bastidor de la línea de operaciones de laminado 1, móviles en rotación una con respecto a la otra alrededor de un eje de rotación correspondiente. El eje de rotación de cada cojinete 58 coincide con el eje de giro X-X del cuerpo 20. Cada junta giratoria óptica 60, también se llama " junta giratoria de fibra óptica en inglés, se configura para permitir la circulación ininterrumpida de ondas ópticas entre el rodillo de planitud 18 y la unidad de detección 21, ya sea que el rodillo de planitud 18 esté en rotación (línea de operaciones de laminado en funcionamiento) o no (línea de operaciones de laminado en parada).

La junta rotativa óptica 60 comprende un número entero M de canales, que M es igual al número de fibras ópticas a las que se acopla la junta rotatoria óptica 60. Por ejemplo, en la Figura 2, cada junta giratoria óptica 60 comprende dos canales.

Cada camino de la junta giratoria óptica 60 comprende un primer extremo 60A y un segundo extremo 60B.

Cada primer extremo 60A de la junta giratoria óptica 60 se conecta a la unidad de detección 21. Más precisamente, cada primer extremo de la junta giratoria óptica 60 se conecta a un puerto de entrada-salida de un circulador correspondiente.

Además, cada segundo extremo 60B de la junta giratoria óptica 60 se conecta al extremo de entrada-salida 55 de una fibra óptica 54 correspondiente.

La junta giratoria óptica 60 se configura para recibir la señal de interrogación procedente de la unidad de detección 21 y para enviar la señal de interrogación con destino a cada fibra óptica 54.

Además, la junta giratoria óptica 60 se configura para recibir la señal de medición procedente de cada fibra óptica 54 y para enviar la señal de medición con destino a la unidad de detección 21.

Ventajosamente, la junta giratoria óptica 60 tiene una calificación IP64 o IP65, es decir, confiere una protección total contra el polvo y protección contra las proyecciones de líquidos, cualquiera que sea su ángulo de incidencia.

El codificador angular 62 se configura para medir una posición angular del rodillo de planitud 18 con respecto a una posición angular de referencia predeterminada.

El codificador angular 62 se conecta a la unidad de detección 21 para transmitir, con destino a la unidad de detección 21, la posición angular medida del rodillo de planitud 18.

El codificador angular 62 es, ventajosamente, de tipo absoluto, mono vuelta.

La unidad de detección 21 comprende una fuente óptica 64, medios de enrutamiento 65, un módulo de análisis espectral 66 y un ordenador 68.

La fuente óptica 64 se configura para generar la onda óptica que forma la señal de interrogación de los sensores 22 de cada fibra óptica 54.

La fuente óptica 64 comprende K salidas, que K es igual a la suma del número M de canales de las juntas giratorias ópticas 60.

Cada salida de la fuente óptica 64 se conecta a un primer extremo correspondiente de la junta giratoria óptica 60. Más precisamente, cada salida de la fuente óptica 64 se conecta a un puerto de entrada del circulador asociado al primer extremo correspondiente de la junta óptica giratoria 60.

Ventajosamente, la señal de interrogación tiene una extensión espectral estrictamente superior que la mayor diferencia entre las longitudes de onda de reflexión en reposo Ao de los sensores 22.

Por ejemplo, la fuente óptica 64 se configura para emitir una señal de interrogación centrada alrededor de 820 nm y que tiene, por ejemplo, una extensión espectral de 30 nm. En esta escala de longitudes de onda, la sensibilidad habitual de los sensores 22 es del orden de 0,65 pm/micro deformación. En este caso, la diferencia más pequeña entre las longitudes de onda de reflexión en reposo Ao de los sensores 22 es, por ejemplo, igual a 1,6 nm.

De acuerdo con otro ejemplo, la fuente óptica 64 se configura para emitir una señal de interrogación cuyo espectro se comprende entre 1525 nm y 1565 nm, o incluso entre 1525 nm y 1625 nm, o aún entre 1460 nm y 1625 nm. En esta escala de longitudes de onda, la sensibilidad habitual de los sensores 22 es del orden de 1,2 pm/micro deformación. En este caso, la diferencia más pequeña entre las longitudes de onda de reflexión en reposo A0 de los sensores 22 es, por ejemplo, igual a 3 nm.

Alternativamente, la fuente óptica 64 es una fuente láser sintonizable.

Los medios de enrutamiento 65 se conectan al codificador angular 62.

Los medios de enrutamiento 65 también se conectan ópticamente a la junta giratoria óptica 60. En particular, los medios de enrutamiento 65 se conectan a un puerto de salida de cada circulador para recibir la señal de medición procedente de cada fibra óptica 54.

Los medios de enrutamiento 65 también se conectan ópticamente al módulo de análisis espectral 66 para enviar selectivamente, al módulo de análisis espectral 66, las señales de medición provenientes de las fibras ópticas 54 de la misma generatriz 40, es decir, la fibra o fibras ópticas 54 cuyos sensores 22 se fijan a las láminas 32 de la generatriz. Más concretamente, los medios de enrutamiento 65 se configuran para enviar selectivamente, al módulo de análisis espectral 66, las señales de medición provenientes de las fibras ópticas 54 de la misma generatriz 40 sólo cuando el ángulo medido por el codificador angular 62 pertenece a un rango predeterminado asociado con dicha generatriz 40.

Preferentemente, los rangos predeterminados son disjuntos dos a dos.

El módulo de análisis espectral 66 se configura para analizar, en el tiempo, la señal de medición recibida procedente de cada fibra óptica 54.

Por la naturaleza de los sensores 22, el análisis por parte del módulo de análisis espectral 66, en un instante dado, de una señal de medición entregada por una fibra óptica 54 equivale a un análisis simultáneo de las ondas de respuesta óptica del conjunto de sensores 22 pertenecientes a la fibra óptica 54.

Además, el recurso de los medios de enrutamiento 65 es tal que el módulo de análisis espectral 66 es capaz de analizar simultáneamente, en un instante dado, las ondas de respuesta óptica de todos los sensores 22 de una generatriz 40.

Además, el módulo de análisis espectral 66 se configura para entregar una señal de análisis representativa de la longitud de onda de cada pico en la señal de respuesta recibida procedente de cada fibra óptica 54. En otras palabras, la señal de análisis es representativa del espectro de la respuesta de onda óptica de cada uno de los sensores 22 de la generatriz 40.

El módulo de análisis espectral 66 es, por ejemplo, un espectrómetro de red cóncava, asociado a una matriz de foto detectores. En este caso, la intensidad relativa entre las señales eléctricas entregadas por los foto detectores es representativa del espectro de la señal de medición.

El ordenador 68 se conecta al codificador angular 62 para recibir la posición angular medida del rodillo de planitud 18.

Además, el ordenador 68 se conecta al módulo de análisis espectral 66 para adquirir la señal de análisis generada en función de cada señal de medición.

El ordenador 68 se configura para almacenar, para cada generatriz 40, un ángulo 0⁰ , que se denomina "ángulo de contacto", correspondiente a una posición en la que se supone que la generatriz 40 está en contacto con la hoja 10, durante la rotación del rodillo de planitud 18. En este caso, el ordenador 68 se configura para adquirir la señal de análisis cuando el ángulo medido por el codificador angular 62 es igual al ángulo de contacto 0⁰. Tal ángulo de contacto 0⁰ se representa, por ejemplo, en la Figura 6B.

Para una generatriz 40 dada, el ángulo de contacto 0⁰ perteneciente al rango predeterminado asociado con la generatriz.

Además, el ordenador 68 se configura para almacenar, para cada fibra óptica 54, la longitud de onda de reflexión en reposo A0 de los sensores correspondientes 22.

El ordenador 68 también se configura para determinar, a partir de la señal de análisis, la longitud de onda de reflexión asociada con cada pico en el espectro de medición.

El ordenador 68 también se configura para asociar cada longitud de onda de reflexión determinada con el sensor 22 correspondiente.

Por ejemplo, para cada fibra óptica 54, el ordenador 68 se configura para asociar una longitud de onda medida con el sensor 22 que presenta la longitud de onda de reflexión en reposo A⁰ más cercano a dicha longitud de onda medida. Tal método de asociación tiene una tasa de error baja en el caso en donde la diferencia más pequeña entre las longitudes de onda de reflexión en reposo A⁰ de los sensores 22 es estrictamente superior que el doble de la variación máxima 5Amáximo longitud de onda de reflexión que probablemente se percibe porcada sensor22.

Además, el ordenador 68 se configura para calcular, para cada sensor 22, la variación de longitud de onda 5A resultante de la deformación del sensor 22 a lo largo del eje de medición correspondiente, como la diferencia entre la longitud de onda medida y la longitud de onda de referencia:

en donde Am,e0 es la longitud de onda medida cuando el ángulo medido por el codificador de ángulo 62 es igual al ángulo de contacto e0.

Además, el ordenador 68 se configura para calcular la fuerza aplicada a la lámina 32 asociada con un sensor 22 dado de acuerdo con la fórmula:

6A

6 o= — C

S

en donde 5a es la fuerza aplicada a la lámina 32 (en newton N);

5A es la variación de longitud de onda del sensor 22 (en pm);

S es la sensibilidad del sensor 22 (en pm/N), determinada durante un paso de calibración descrito más adelante; y C es un umbral de detección del sensor 22 (en N).

La determinación del umbral de detección se describirá más adelante.

Preferentemente, el ordenador 68 también se configura para almacenar, para cada generatriz 40, un ángulo e-, que se denomina "ángulo de entrada de contacto", correspondiente a una posición en la que se supone que la generatriz 40 aún no ha entrado en contacto con la hoja 10, durante la rotación del rodillo de planitud 18, como se ilustra en la Figura 6A. En esta Figura 6A, así como en las Figuras 6B y 6C, la flecha arqueada representa la dirección de rotación del rodillo de planitud.

Preferentemente, el ordenador 68 también se configura para almacenar, para cada generatriz 40, un ángulo e+, que se denomina "ángulo de salida de contacto", correspondiente a una posición en la que se supone que la generatriz 40 ya no está en contacto con la hoja 10, durante la rotación del rodillo de planitud 18, como se ilustra en la Figura 6C.

El ángulo de entrada de contacto e- y el ángulo de salida de contacto e+ son tales que el ángulo de contacto e0 se comprende entre el ángulo de entrada de contacto e- y el ángulo de salida de contacto e+. Esto aparece, por ejemplo, en las Figuras 6A a 6C.

Además, para una generatriz 40 dada, el ángulo de entrada de contacto e- y el ángulo de salida de contacto e+ pertenecientes al rango predeterminado asociado con la generatriz.

En este caso, el ordenador 68 también se configura para adquirir la señal de análisis cuando el ángulo medido por el codificador angular 62 es igual al ángulo de entrada de contacto e- y en el ángulo de salida de contacto e+, y para asociar cada longitud de onda medida por el módulo de análisis espectral 66 con el sensor 22 correspondiente. Además, el ordenador 68 se configura para calcular, para cada sensor 22, la variación de longitud 5A resultante de la deformación del sensor 22 a lo largo del eje de medición correspondiente y corregida por los efectos de la temperatura, de acuerdo con la siguiente fórmula:

en donde Am,e- es la longitud de onda medida cuando el ángulo medido por el codificador de ángulo 62 es igual al ángulo de entrada de contacto e-; y

Am,e+ es la longitud de onda medida cuando el ángulo medido por el codificador de ángulo 62 es igual al ángulo en la salida de contacto e+.

Para una generatriz 40 dada, el perfil de fuerza calculado constituye el vector de planitud.

El ordenador 68 también se configura para comparar cada vector de planitud con un perfil objetivo.

Ventajosamente, el ordenador 68 también se configura para generar, en función de la diferencia entre el vector de planitud y el perfil objetivo, instrucciones de comando para las boquillas 14 y/o los actuadores 16.

A continuación va describirse el funcionamiento del sistema de medición de planitud 19.

Durante un paso de inicialización, para cada fibra óptica 54, el valor de la longitud de onda de reflexión en reposo Ao de cada sensor 22 de la fibra óptica 54 se registra en la unidad de procesamiento 21.

Además, para cada generatriz 40, el valor del ángulo de contacto eo y, ventajosamente, el valor del ángulo de entrada de contacto e- y el ángulo en la salida de contacto e+ se registran en la unidad de procesamiento 21.

Durante un paso de calibración, se aplica una fuerza predeterminada a la cara externa 34 de cada lámina 32.

Se mide la variación de la longitud de onda de reflexión de cada sensor 22 en función de la fuerza, y se determina un modelo que relaciona dicha variación de la longitud de onda de reflexión con la fuerza aplicada sobre la lámina. Después, el modelo determinado se registra en la unidad de procesamiento 21. Tal modelo es, por ejemplo, el modelo afín descrito anteriormente:

En el caso en donde los valores de los parámetros del modelo varíen con el sensor 22, los valores del modelo determinados para cada sensor 22 se registran en la unidad de procesamiento 21 en relación con el sensor 22 correspondiente.

Después, el rodillo de planitud 18 se inserta en la línea de operación de laminado 1.

La hoja 10 acciona el rodillo de planitud 18 en rotación.

El codificador angular 62 mide la posición angular del rodillo de planitud 18.

La fuente óptica 64 genera la señal de interrogación y la junta giratoria óptica 60 envía la señal de interrogación con destino a cada fibra óptica 54.

Cada fibra óptica 54 devuelve, con destino al módulo de análisis espectral 66, la señal de medición correspondiente. Cuando el ángulo medido por el codificador angular 62 pertenece a un rango predeterminado asociado a una determinada generatriz 40, los medios de encaminamiento 65 transmiten, con destino al módulo de análisis espectral 66, las señales de medición provenientes de las fibras ópticas 54 de dicha generatriz 40.

Para dicha generatriz 40, el módulo de análisis espectral 66 analiza en el tiempo la señal de medición recibida procedente de cada fibra óptica 54 correspondiente. Además, el módulo de análisis espectral 66 entrega, durante el tiempo, la señal de análisis representativa de la longitud de onda de cada pico en la señal de respuesta recibida procedente de cada fibra óptica 54.

Para el ángulo de contacto e0 asociado con la generatriz 40, el ordenador 68 adquiere la señal de análisis. Ventajosamente, el ordenador 68 también adquiere la señal de análisis para el ángulo de entrada de contacto e- y para el ángulo de salida de contacto e+ asociado con la generatriz 40.

Después, el ordenador 68 determina la longitud de onda de reflexión actual para cada sensor 22.

Después, el ordenador 68 calcula, para cada sensor 22, la variación de la longitud de onda de reflexión 6A asociada a la longitud de onda de reflexión actual A determinada, es decir, la diferencia entre la longitud de onda de reflexión actual determinada A y la longitud de onda de reflexión en reposo A0.

Después, para cada sensor 22, el ordenador 68 determina, a partir de la variación de longitud de onda de reflexión 6A calculada, la fuerza aplicada a la lámina 32 asociada con el sensor 22. El vector formado por la fuerza aplicada a cada una de las láminas 32 de la generatriz 40 forma el vector de planitud asociado a la generatriz 40.

Después, el ordenador 68 compara el vector de planitud con el perfil objetivo.

Después, el ordenador 68 genera, en función de las diferencias entre el vector de planitud y el perfil objetivo, instrucciones de comando para las boquillas 14 y/o los actuadores 16.

Las operaciones implementadas por el módulo de análisis espectral 66 y el ordenador 68, descritas anteriormente, se repiten cada vez que el ángulo medido por el codificador angular 62 pertenece al rango predeterminado asociado a una nueva generatriz 40.

En la Figura 7 se ilustra una segunda modalidad del sistema de medición de planitud 19 de acuerdo con la invención.

El sistema de medición de planitud 19 de la figura 7 se diferencia del sistema de medición de planitud 19 de la Figura 2 únicamente en que no tiene junta giratoria óptica.

En este caso, la fuente óptica 64, los medios de enrutamiento 65 y el módulo de análisis espectral 66 se disponen en el rebaje central 46 del rodillo de planitud 18 para formar un conjunto de interrogación de Bragg 70.

El rodillo de planitud 18 también comprende una junta giratoria de suministro 72, que se configura para asegurar el transporte de energía eléctrica al conjunto de interrogación de Bragg 70 desde una fuente de energía eléctrica externa al rodillo de planitud 18.

El rodillo de planitud 18 comprende además una junta de comunicación giratoria 74, que se configura para asegurar una comunicación entre el conjunto de interrogación de Bragg 70 y el ordenador 68, en particular para asegurar el transporte de la señal de análisis desde el módulo de análisis espectral 66 hacia el ordenador 68.

Por ejemplo, la junta rotatoria de comunicación 74 es una junta rotatoria de Ethernet.

En la Figura 8 se ilustra una tercera modalidad del sistema de medición de planitud 19 de acuerdo con la invención. El sistema de medición de planitud 19 de la Figura 8 se diferencia del sistema de medición de planitud 19 de la Figura 7 únicamente en que el rodillo de planitud 18 no tiene una junta giratoria de avance. En este caso, una batería 76, que se representa esquemáticamente en la Figura 8, se dispone en el rebaje central 46 para suministrar energía eléctrica a la unidad de interrogación Bragg 70.

Ventajosamente, uno de los dispositivos de extremo 23 del rodillo de planitud 18 comprende un alternador 78, que se conecta eléctricamente a la batería 76.

El alternador 78 se configura para convertir una parte de la energía mecánica de la rotación del rodillo de planitud 18 en energía eléctrica para recargar la batería 76.

Por ejemplo, el alternador 78 comprende un inducido 80, solidario del cuerpo 20, y un inductor 82, destinado a fijarse al bastidor que recibe el rodillo de planitud 18. El inducido se configura para girar, en relación con el inductor, alrededor del eje de revolución X-X.

El inductor 82 comprende, por ejemplo, una pluralidad de imanes permanentes. Además, el inducido 80 comprende, por ejemplo, una pluralidad de espiras que se disponen en el campo magnético generado por los imanes del inductor.

De acuerdo con una variante de los sistemas de medición de planitud 19 de las Figuras 7 u 8, el módulo de análisis espectral 66 es externo al rodillo de planitud 18. En este caso, el rodillo de planitud 18 comprende una junta giratoria óptica que solo se destina a enviar las señales de respuesta de las fibras ópticas 54 al módulo de análisis espectral externo 66. Además, en este caso, el rodillo de planitud 18 no tiene junta de comunicación giratoria.

De acuerdo con una variante de los sistemas de medición de planitud 19 de las Figuras 7 u 8, el rodillo de planitud 18 no tiene junta de comunicación giratoria. En este caso, el rodillo de planitud 18 comprende un transmisor de ondas electromagnéticas, que se configura para emitir, con destino al ordenador 68, ondas electromagnéticas codificadas por la señal de análisis entregada por el módulo de análisis espectral 66.

El ordenador 68 se configura para recibir las ondas electromagnéticas emitidas por el transmisor de ondas electromagnéticas y decodificar dichas ondas electromagnéticas para determinar la longitud de onda de reflexión de cada sensor 22.

Además, el rodillo de planitud 18 comprende al menos una porción transparente en la escala de frecuencia de transmisión del transmisor de ondas electromagnéticas para permitir la propagación de ondas electromagnéticas desde el transmisor de ondas electromagnéticas hacia el ordenador 68.

Por ejemplo, el transmisor de ondas electromagnéticas es un módulo transmisor Wi-Fi (norma IEEE 802.11). Por ejemplo, la porción transparente es una ventana formada en una de las bridas 56 del rodillo de planitud 18. Por ejemplo, la ventana se hace de polimetilmetacrilato (PMMA), policarbonato (PC) o un material compuesto de vidrio y epoxi (también se llama " plásticos reforzados con fibra de vidrio " en inglés).

De manera más general, el rodillo de planitud 18 comprende al menos una porción transparente, que es la porción transparente propia para transmitir al menos parcialmente una onda electromagnética perteneciente a una escala predeterminada de frecuencias, por ejemplo perteneciente a microondas, ondas ópticas, ultravioleta cercano o infrarrojo cercano.

En este caso, el ordenador es susceptible 68 para disponerse en el rebaje central 46, de manera que el transmisor de ondas electromagnéticas se use para transmitir directamente las instrucciones de comando para las boquillas 14 y/o los actuadores 16 generados por el ordenador 68.

La presencia de ranuras 30 evita la aparición de acoplamientos laterales a lo largo de cada generatriz 40.

Por “acoplamiento lateral” (“ conversación cruzada “en inglés), se entiende, en el sentido de la presente solicitud, la aparición de tensiones axiales a lo largo de una generatriz cuando se aplica una tensión radial al rodillo de planitud 18. En otros términos, en el caso de un acoplamiento lateral, un esfuerzo aplicado en un punto dado de la generatriz 40 se traduce por la aparición de un esfuerzo en los puntos vecinos, en particular los puntos vecinos pertenecientes a la generatriz, incluso en la ausencia de fuerza radial ejercida sobre dichos puntos.

Tales acoplamientos laterales generalmente requieren cálculos pesados para compensarse. Además, los resultados obtenidos al final de tales cálculos generalmente no tienen suficiente precisión. Esto se traduce por una degradación del rendimiento del bucle de regulación.

La presencia de las ranuras 30 reduce sustancialmente la propagación de fuerzas axiales a lo largo de la generatriz 40. Dichos cálculos ya no son necesarios y se mejoran los rendimientos del bucle de de regulación.

El hecho de que el eje de medición de cada sensor 22 forme, con cualquier plano ortogonal al eje de revolución X-X, un ángulo inferior o igual a 10°, conduce a que cada sensor 22 mida sólo o esencialmente una componente circunferencial, es decir orto radial, de la deformación de la lámina correspondiente 32. Sin embargo, la solicitante constató que, al aplicar una fuerza radial a una lámina 32, el componente circunferencial de la deformación de la lámina 32 es la deformación que presenta, en valor absoluto, la mayor amplitud. De ello se deduce que tal disposición de los ejes de medición de los sensores 22 maximiza la amplitud del alargamiento de los sensores 22 y, por tanto, maximiza la sensibilidad del rodillo de planitud 18.

El recurso de tales sensores de red de Bragg de fibra 22 es ventajoso, en la medida en donde su sensibilidad, es decir, la amplitud de su respuesta, para una señal de interrogación de amplitud constante, es independiente de la temperatura en los rangos de temperatura habituales en el campo de laminado, en especial de laminado en frío. El recurso de tales sensores ópticos 22 es ventajoso, en particular en un entorno metalúrgico, por ejemplo, la industria siderúrgica, el sitio de perturbaciones electromagnéticas generadas por la presencia de hornos de inducción y máquinas giratorias, en la medida en donde tales sensores son insensibles a tales perturbaciones electromagnéticas.

Además, el recurso de tales sensores 22 en asociación con las láminas 32 confiere al rodillo de planitud 18 una gran sensibilidad, una gran dinámica y una gran robustez. De hecho, en funcionamiento, el cuerpo 20 soporta la mayor parte de la fuerza ejercida por la hoja 10 sobre el rodillo de planitud 18. Además, tales sensores 22 son susceptibles a sufrir un amplio rango de fuerzas, del orden de tres órdenes de magnitud, sin riesgo de destrucción. Además, tales sensores, incluso cuando se sujetan a una fuerza promedio alta (por ejemplo, 2000 N) son susceptibles de detectar variaciones mínimas en la fuerza (por ejemplo, 2 N).

El recurso de tales sensores ópticos 22 también es ventajoso, en la medida en donde la multiplexación de la longitud de onda en la misma fibra óptica 54 permite el análisis simultáneo de las ondas de respuesta óptica de cada sensor 22. La medición es entonces sincrónica en una generatriz, que elimina los sesgos de medición vinculados a fenómenos de desequilibrio, excentricidades del devanador, etc. Esto da como resultado una ganancia sustancial en la precisión de la medición en comparación con los dispositivos del estado de a técnica con sensores electromecánicos, que generalmente requieren una adquisición secuencial y, por tanto, no proporcionan una verdadera medición sincrónica.

Tal adquisición simultánea también es ventajosa en la medida en donde una adquisición secuencial de los sensores, durante la rotación del rodillo de planitud 18, es susceptible que enmascare posibles sesgos vinculados a cualquier fluctuación periódica en la fuerza al nivel de la caja de laminador 4.

El recurso de tales sensores 22 también es ventajoso en la medida en donde su costo es generalmente inferior al costo de los sensores electromecánicos habituales.

El recurso de tales sensores ópticos 22 también es ventajoso en la medida en donde sus pequeñas dimensiones permiten la producción de láminas 32 de pequeña extensión axial, lo que aumenta la resolución espacial del sistema de medición de planitud 19 a lo largo de cada generatriz 40. Esto es particularmente ventajoso en el campo del laminado de hojas finas, en donde la resolución axial (es decir, la resolución a lo largo del eje de revolución del rodillo de planitud 18) requerida es del orden de algunos milímetros, en particular en los bordes laterales de la hoja 10, es decir, los bordes destinados a ejercer una fuerza sobre las zonas periféricas 42 de cada generatriz 40.

Por otra parte, el recurso de un cuerpo 20 formado por varios tramos 26A, 26B permite una instalación más sencilla de las fibras ópticas 54, en la medida en donde cada tramo 26A, 26B es susceptible de equiparse con las correspondientes fibras ópticas 54, antes del conjunto del cuerpo 20. De hecho, debido a las dimensiones del cuerpo 20, es susceptible que la instalación de las fibras ópticas 54 en un cuerpo 20 de una sola pieza plantee dificultades. El recurso en un cuerpo 20 formado de varios tramos 26A, 26B facilita también las reparaciones del rodillo de planitud 18, en la medida en donde solo el tramo correspondiente a una zona defectuosa del rodillo de planitud 18 se remplaza, y no en el rodillo de planitud en su totalidad.

La presencia de las partes macizas 29 en el cuerpo 20 asegura la absorción de las fuerzas ejercidas por la hoja 10, lo que confiere al cuerpo 20 una mayor rigidez que los dispositivos del estado de la técnica.

Además, al ser el cuerpo 20 metálico, la disposición de todos o parte de los órganos de la unidad de procesamiento 21 (entre los que se encuentran la fuente óptica 64, el módulo de análisis espectral 66 o el ordenador 68) en el cuerpo 20 que confiere al cuerpo 20 una función de protección contra las interferencias electromagnéticas, que se denominan “blindaje electromagnético”. Dicha protección es particularmente ventajosa en un entorno metalúrgico, por ejemplo, la industria del acero, donde se generan interferencias electromagnéticas por la presencia de hornos de inducción y máquinas giratorias.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Rodillo de planitud (18) que comprende un cuerpo (20) de forma cilindrica que se extiende a lo largo de un eje de revolución (X-X) y que está delimitado radialmente por una superficie externa (24), el cuerpo (20) que comprende al menos una cavidad (28) que se extiende paralela a la eje de revolución (X-X), caracterizado porque:

cada cavidad (28) se abre radialmente hacia la superficie externa (24) a través de una pluralidad de ranuras (30) cada una de las cuales se extiende por un plano respectivo ortogonal al eje de revolución (X-X), entre las cuales dos ranuras (30) sucesivas a lo largo de un eje paralelo al eje de revolución (X-X) definen entre ellas una lámina (32),

cada lámina (32) se conecta al cuerpo (20) por dos extremos circunferenciales opuestos (38) de la lámina (32), cada extremo circunferencial (38) forma un encaje,

las láminas (32), alineadas en una dirección paralela al eje de revolución (X-X), forman una generatriz (40), el rodillo de planitud (18) comprende, además, al menos una fibra óptica (54) que comprende al menos un sensor de deformación (22), cada sensor de deformación (22) tiene un eje de medición, cada sensor de deformación (22) se asocia a una lámina (32),

cada sensor de deformación (22) se aloja en una cavidad (28) correspondiente y se fija a la lámina (32) correspondiente al nivel de un encaje de la lámina (32),

cada sensor de deformación (22) se dispone de manera que el ángulo entre el eje de medición correspondiente y un plano ortogonal al eje de revolución (X-X) sea inferior o igual a 20°, preferentemente inferior o igual a 10°,

cada fibra óptica (54) se configura para recibir una señal de interrogación, cada sensor de deformación (22) de cada fibra óptica (54) se configura para emitir, en función de la señal de interrogación recibida por la fibra óptica (54) correspondiente, una onda óptica de respuesta representativa de una deformación del sensor de deformación (22) a lo largo del eje de medición correspondiente.

2. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una lámina (32) tiene un grosor constante.

3. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que al menos una cavidad (28) tiene, en un plano ortogonal al eje de revolución (X-X), una sección circular.

4. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cada lámina (32) se configura para tener una deformación circunferencial comprendida entre 1 y 50 microdeformaciones por newton de fuerza radial aplicada a la lámina (32).

5. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada generatriz (40) tiene una densidad de ranuras (30) variable, la densidad de ranuras (30) en al menos una zona periférica (42) de la generatriz (40) que es preferentemente superior que la densidad de ranuras (30) en una zona intermedia (44) de la generatriz (40).

6. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el cuerpo (20) está formado por una pluralidad de tramos (26A, 26B) dispuestos axialmente de extremo a extremo, cada tramo se asocia a al menos una fibra óptica (54) específica de la cual el conjunto de sensores de deformación (22) se fija a las láminas (32) de dicho tramo (26A, 26B).

7. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el cuerpo (20) comprende al menos una parte maciza (29) dispuesta radialmente hacia el interior con respecto a al menos una cavidad (28) y/o circunferencialmente entre dos cavidades (28).

8. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que cada cavidad (28) se llena con un elastómero dispuesto para asegurar una hermeticidad de la cavidad (28).

9. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende al menos una porción transparente, la porción transparente es adecuada para transmitir al menos parcialmente una onda electromagnética perteneciente a una escala predeterminada de frecuencias.

10. Rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cada sensor de deformación (22) es una red de Bragg fotoinscrita en fibra.

11. Sistema de medición de planitud (19) que comprende un rodillo de planitud (18) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y una unidad de detección (21),

la unidad de detección (21) se configura para emitir la señal de interrogación con destino a cada fibra óptica (54) y para recibir, procedente de cada fibra óptica (54), una señal de medición formada por las ondas ópticas de respuesta generadas por los sensores de deformación (22) de la fibra óptica (54),

la unidad de detección (21) se configura también para medir un ángulo de rotación del cuerpo (20) con respecto a una posición de referencia, cada generatriz (40) se asocia a un ángulo de contacto (0o), la unidad de detección (21) se configura para adquirir la señal de medición de cada fibra óptica (54) cuando el ángulo de rotación del cuerpo (20) es igual al ángulo de contacto (0o),

la unidad de detección (21) se configura además para calcular un vector de planitud en función de cada señal de medición adquirida.

12. Sistema de medición de planitud (19) de acuerdo con la reivindicación 11, en el que cada generatriz (40) se asocia además a un ángulo de entrada de contacto (0-) y un ángulo de salida de contacto (0+), el ángulo de contacto ( 0₀) está comprendido entre el ángulo de entrada de contacto (0-) y el ángulo de salida de contacto (0+),

la unidad de detección (21) se configura para adquirir la señal de medición proveniente de cada fibra óptica (54) cuando el ángulo de rotación del cuerpo (20) es igual a cada uno de los ángulos de entrada de contacto (0-) y el ángulo de salida de contacto (0+),

la unidad de detección (21) se configura además para implementar la señal de medición adquirida para cada uno de los ángulos de entrada de contacto (0-), el ángulo de contacto ( 0₀) y el ángulo de salida de contacto (0+) para calcular un vector de planitud corregido por los efectos de la temperatura en las láminas (32) de la generatriz (40) durante la rotación del cuerpo (20) entre el ángulo de entrada de contacto (0-) y el ángulo de salida de contacto (0+) correspondientes.

13. Sistema de medición de planitud (19) de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que el cuerpo (20) del rodillo de planitud (18) es metálico y comprende un rebaje central (46), la unidad de procesamiento (21) se aloja al menos parcialmente en el rebaje central (46).

14. Línea de operaciones de laminado (1) que comprende un sistema de medición de planitud (19) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.