ES2919331T3 - Rebobinadora para producir rollos de material de papel - Google Patents

Abstract

Rewinder para producir registros de papel, que comprende una estación de devanado con un primer rodillo de devanado (R1), un segundo rodillo de devanado (R2) y un tercer rodillo de devanado (R3) impulsado por los motores eléctricos correspondientes (M1, M2, M3), que comprende una detección de una detección Sistema capaz de detectar una sucesión de diámetros (DE) del log (L) que se forma en la estación de devanado y una unidad electrónica programable (UE) conectada a los motores eléctricos. El sistema compara los diámetros medidos con una sucesión de diámetros correspondientes de valor predeterminado (DT) y para calcular una secuencia de diferencias (E1, E2,..., en) entre estos valores (DE, DT). La unidad electrónica determina un parámetro (a) relacionado con la tendencia con el tiempo de los valores (E1, E2,..., en). La unidad electrónica cambia la velocidad relativa del primer y segundo rollo dependiendo del valor del parámetro (a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Rebobinadora para producir rollos de material de papel

La presente invención se refiere a una rebobinadora para producir rollos de material de papel.

Se conoce que la producción de rollos de papel, de los que por ejemplo se obtienen rollos de papel higiénico o rollos de papel de cocina, consiste en alimentar una trama de papel, formada por una o más capas de papel superpuestas, en una trayectoria predeterminado a lo largo de la que se realizan varias operaciones antes de proceder a la formación de los rollos, al incluir una preincisión transversal de la trama para formar líneas precortadas que la dividen en hojas separables. La formación de rollos normalmente implica el uso de tubos de cartón, comúnmente llamados "núcleos", en cuya superficie se distribuye una cantidad predeterminada de pegamento para permitir la unión de la trama de papel en los núcleos introducidos progresivamente en la máquina que produce los rollos, comúnmente llamada "rebobinadora", en el que se disponen rodillos de enrollado que determinan el enrollado de la trama en los núcleos. El pegamento se distribuye sobre los núcleos cuando pasan a lo largo de un camino correspondiente que comprende una sección terminal comúnmente llamada "cuna" debido a su conformación cóncava. Además, la formación de los rollos implica el uso de rodillos de enrollado que provocan la rotación de cada núcleo alrededor de su eje longitudinal al determinar por lo tanto el enrollamiento de la trama en el mismo núcleo. El proceso termina cuando se enrolla un número predeterminado de hojas en el núcleo, con el pegado de una solapa de la última hoja en la subyacente del rollo formado (el llamado funcionamiento de "pegado de solapas"). Al alcanzar el número predeterminado de hojas enrolladas en el núcleo, la última hoja del rollo que se completa se separa de la primera hoja del rollo posterior, por ejemplo mediante un chorro de aire comprimido dirigido hacia una línea de precorte correspondiente. En este punto, el rollo se descarga desde la rebobinadora.

Los documentos EP1700805 y US2017/043975 describen máquinas rebobinadoras que funcionan de acuerdo con el esquema operativo descrito anteriormente. Los rollos producidos se transportan a un almacén intermedio que suministra una o más máquinas de corte mediante las que se realiza el corte transversal de los rollos para obtener los rollos en la longitud deseada.

La presente invención se refiere específicamente a la comprobación del diámetro de los rollos en el interior de las rebobinadoras y tiene como objetivo proporcionar un sistema de control para el ajuste automático de la velocidad de los rodillos de enrollado de acuerdo con el diámetro real de los rollos para compensar posibles errores debido, por ejemplo, al desgaste superficial de los rodillos de enrollado y/o a la presencia de residuos en la superficie de los rodillos de enrollado y/o a las características superficiales del papel. En otras palabras, la presente invención permite ajustar automáticamente el llamado "retorno", es decir, un parámetro que indica la diferencia de velocidad entre dos rodillos de enrollado que determina el crecimiento de los rollos en formación, en función de la comparación de los diámetros reales medidos de los rollos con los correspondientes valores predeterminados.

Este resultado se ha logrado, de acuerdo con la presente invención, al proporcionar una rebobinadora que tiene las características indicadas en la reivindicación 1. Otras características de la presente invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes. Entre las ventajas que ofrece la presente invención, por ejemplo, se mencionan las siguientes: el control de la rebobinadora es constante en el tiempo y no depende de la experiencia de las personas encargadas de manejar las máquinas; es posible usar dispositivos ópticos disponibles comercialmente; el costo del sistema de control es muy bajo en relación con las ventajas que ofrece la invención.

Estas y otras ventajas y características de la presente invención serán más y mejor comprendidas por cada experto en la técnica gracias a la siguiente descripción y a los dibujos adjuntos, proporcionados como un ejemplo, pero no para ser considerados en un sentido limitante, en los que:

■ La Figura 1 muestra una vista lateral esquemática de una rebobinadora para la producción de rollos de material de papel con un rollo (L) que se está formando;

■ La Figura 2 representa un detalle de la Figura 1;

■ Las Figuras 3^a , 3B, 3C representan esquemáticamente una formación de rollos vista desde un extremo en diferentes etapas de enrollado;

■ La Figura 4 es un diagrama de bloques simplificado relacionado a la unidad electrónica programable (UE); ■ La Figura 5 es un diagrama relativo a un posible control realizado en una rebobinadora de acuerdo con la presente invención;

■ Las Figuras 6, 7A, 7B y 7C son esquemas que ilustran la medición del diámetro de acuerdo con la invención.

Un sistema de control de acuerdo con la presente invención es aplicable, por ejemplo, para el control del funcionamiento de una rebobinadora (RW) del tipo mostrado en la Figura 1 y la Figura 2. La rebobinadora comprende una estación de enrollado de papel (W) con un primer rodillo de enrollado (R1) y un segundo rodillo de enrollado (R2) aptos para delimitar, con las respectivas superficies externas, un punto de contacto (N) a través del que se alimenta una trama de papel (3) formada por una o más capas de papel y se destina a enrollarse alrededor de un núcleo tubular (4) para formar un rollo de papel (L). La trama (3) se proporciona con una serie de incisiones transversales que dividen la trama en hojas consecutivas y facilitan la separación de las hojas individuales. Cada rollo de papel (4) está formado por un número predeterminado de hojas envueltas alrededor del núcleo (4). Durante la formación del rollo, el diámetro de este último aumenta hasta un valor máximo que corresponde a una longitud predeterminada de la trama (3), o a un número predeterminado de hojas. En la estación de enrollado (W) se proporciona un tercer rodillo de enrollado (R3) que, con respecto a la dirección (F3) seguida por la trama (3), se dispone aguas abajo del primer y el segundo rodillo de enrollado (R1, R2). Además, el segundo rodillo de enrollado (R2) se sitúa a un nivel más bajo que el primer rodillo de enrollado (R1). De acuerdo con el ejemplo mostrado en los dibujos, los ejes de rotación del primer rodillo (R1), del segundo rodillo (R2) y del tercer rodillo (R3) son horizontales y paralelos entre sí, es decir, orientados transversalmente con respecto a la dirección de origen de la trama (3). El tercer rodillo (R3) se conecta a un actuador (A3) que permite moverlo desde y hacia el segundo rodillo (R2), es decir, permite moverlo desde y hacia el mencionado punto de contacto (N). Cada uno de dichos rodillos (R1, R2, R3) rota alrededor de su propio eje al estar conectado a un motor respectivo (M1, M2, M3). Los núcleos (4) se introducen secuencialmente en el punto de contacto (N) por medio de un transportador que, en el ejemplo mostrado en la Figura 1, comprende correas motorizadas (7) dispuestas debajo de placas fijas (40) que en cooperación con las correas (7), obligan a los núcleos (4) a moverse al rodar a lo largo de una trayectoria recta (45). Este último está comprendido entre una sección de alimentación de núcleos, donde se dispone un introductor (RF), y una cuna (30) dispuesta debajo del primer rodillo de enrollado (R1). En correspondencia con dicha trayectoria (45), se proporcionan unas toberas (6) por medio de las cuales se aplica pegamento a cada núcleo (4) para permitir la adhesión de la primera hoja de cada nuevo rollo sobre el propio núcleo y el pegado de la última hoja del rollo en las hojas subyacentes. El funcionamiento de una rebobinadora del tipo descrito anteriormente es de por sí conocido.

Se entiende que, a los efectos de la presente invención, el sistema de alimentación de los núcleos (4) a la estación de enrollado (W), así como también los métodos y medios para dispensar el pegamento sobre los núcleos (4), pueden ser realizados de cualquier otra manera.

Los motores (M1, M2, M3) y el actuador (A3) son controlados por una unidad electrónica programable (UE) que se describe en más detalle a continuación.

De acuerdo con la presente invención, por ejemplo, se proporciona un sistema de visión óptica que comprende una cámara (5) adaptada para tomar imágenes de un extremo del rollo que se forma. Por lo tanto la imagen del extremo se cada rollo (L) detectada por la cámara (5) corresponde a una forma bidimensional cuyo borde se detecta mediante el análisis de discontinuidad de la intensidad de la luz mediante el uso de los denominados algoritmos de "detección de bordes". Estos algoritmos se basan en el principio de que el borde de una imagen puede considerarse como la frontera entre dos regiones disímiles y esencialmente el contorno de un objeto corresponde a un cambio brusco en los niveles de intensidad luminosa. Las pruebas experimentales fueron realizadas por el solicitante al usar una cámara OMRON FHSM 02 con controlador OMRON FH L 550. La cámara (5) se conecta a una unidad electrónica programable (UE) que recibe las señales producidas por la misma cámara. Este último proporciona a la unidad programable (UE) el diámetro del rollo. En este ejemplo, dicho controlador (50) se programa para calcular la ecuación de una circunferencia que pasa por tres puntos (H) del borde (EL) detectado como se mencionó anteriormente y para calcular su diámetro. En la práctica, la identificación de los tres puntos (H) dispuestos en la circunferencia exterior del rollo que se forma determina el logro del valor del diámetro correspondiente.

La cámara (5) se opera por la unidad (UE) durante un número predeterminado de veces en un intervalo de tiempo predeterminado para obtener los valores correspondientes para el diámetro del rollo que se forma. En otras palabras, la cámara (5) realiza una pluralidad de detecciones durante la formación del rollo (L), con una distribución de estas detecciones en el tiempo que puede no ser constante. De hecho, se ha comprobado que puede determinarse una detección óptima al realizar una parte considerable de las detecciones en la parte inicial de la formación del rollo; por ejemplo, los inventores creen que es más efectivo realizar alrededor del 70 % de las detecciones en la parte inicial del enrollado, lo que corresponde sustancialmente al 30 % de todo el ciclo de enrollado y la parte restante de las mediciones (alrededor del 30 %) en el 70% restante del ciclo de enrollado.

En la práctica, durante la formación del rollo (L) la cámara (5) realiza una serie de detecciones que determinan una serie correspondiente de valores del diámetro real (DE) del rollo que se forma. La unidad de procesamiento (UE), que puede incluir un sistema de control PLC (marcado por el bloque Pl en la Figura 4), compara los valores obtenidos de las lecturas (DE) con los correspondientes valores preestablecidos (DT) que debe exhibir el rollo en las correspondientes fases de enrollado. En la práctica, el sistema compara la sucesión de valores de los diámetros medidos reales (DE) con la secuencia correspondiente de diámetros teóricos de referencia (DT).

Estos datos se procesan para el ajuste automático del denominado "retorno" mencionado anteriormente, es decir, para determinar automáticamente cómo se debe cambiar la velocidad del rodillo inferior (R2) con respecto a la velocidad del rodillo superior (R1), ambos motores (M1, M2) de los rodillos (R1, R2) controlados por dicha unidad de procesamiento (UE).

En la práctica, durante la fase de crecimiento del rollo (L), es decir, durante su formación en correspondencia con los rodillos de la estación de enrollado (W), la cámara (5) realiza una sucesión de detecciones en tiempos predeterminados. Para cada foto (es decir, para cada detección de los tres puntos H indicados en los dibujos), se determina el valor del diámetro real (DE), y este valor se compara, para cada detección, con un valor de referencia correspondiente o diámetro teórico (DT) que es memorizado por la unidad de procesamiento (UE) o la unidad de control (PL). La unidad de procesamiento (UE), con base en la comparación entre los diámetros reales (DE) y los diámetros teóricos correspondientes (DT), determina, para cada detección y cada comparación, el error relacionado con el diámetro del rollo en el tiempo, es decir, durante el enrollado del rollo. La Figura 6 muestra dos curvas que muestran cualitativamente una posible tendencia del diámetro en el tiempo en relación con el valor real (DE) y el valor teórico predeterminado (DT). En este ejemplo, se supone que el error disminuye progresivamente durante el ciclo de enrollado.

Los diagramas de las Figuras 3A-C representan tres posibles situaciones de detección de errores en tres momentos diferentes. En la Figura 3A el diámetro medido en base a la posición de los puntos (H) es menor que el teórico (circunferencia en línea punteada); en la Figura 3B el diámetro detectado es mayor que el teórico; en la Figura 3C el diámetro detectado coincide con el teórico. En los dibujos la referencia (CL) indica el centro del rollo.

En la Figura 5 la referencia (ED) representa la diferencia entre los dos diámetros mencionados anteriormente (DT, DE).

Las Figuras 7A, 7B y 7C representan tres posibles tendencias de los errores (e1, e2,..., en) de diámetro detectados en una sucesión de instantes (t1, t2,..., tn), donde en cada tiempo de detección el error viene dado por la diferencia entre el diámetro detectado (DE) y el diámetro teórico (DT) y la línea recta (r) es una línea recta cuya ecuación viene determinada por la unidad (UE) al aplicar, por ejemplo, el método de los mínimos cuadrados al conjunto de valores (e1, e2, ..., en). En cualquier caso, se establece una correlación lineal entre dichos valores (e1, e2, ..., en) que es apta para indicar la progresión temporal de los errores (e1, e2, ..., en), la correlación permite establecer si los errores disminuyen, aumentan o permanecen constantes en el tiempo como se muestra esquemáticamente en las Figuras 7A, 7B y 7C.

Los tiempos en los que se realizan las medidas se han mostrado equidistantes en los gráficos de las Figuras 7A, 7B y 7C para simplificar los dibujos pero, como se mencionó anteriormente, la mayoría de las detecciones se realizan preferentemente en la parte inicial del enrollado.

La tendencia mencionada se representa por la pendiente (a) de la línea recta (r) con respecto al eje de tiempo.

En la práctica, si los errores (e1, e2, ..., en) tienden a disminuir, dicha línea (r) tiene una pendiente negativa (a), como se ilustra esquemáticamente en la Figura 7A.

Si los errores (e1, e2, ..., en) tienden a aumentar, la línea (r) tiene una pendiente positiva (a), como se ilustra esquemáticamente en la Figura 7B.

Finalmente, si los errores (e1, e2, ..., en) tienen un valor sustancialmente constante, la línea (r) tiene una pendiente sustancialmente cero (a), como se ilustra esquemáticamente en la Figura 7C.

En dependencia de la pendiente (a) de la línea recta (r), la unidad de procesamiento (UE) puede determinar una corrección correspondiente del retorno.

Por ejemplo, para valores de (a) inferiores a cero (como en la Figura 7A) la unidad de procesamiento (UE) realiza el denominado aumento del retorno, es decir determina una disminución en la velocidad de rotación del rodillo (R2) con respecto al rodillo (R1).

Para valores de (a) mayores a cero (como en la Figura 7B) la unidad de procesamiento (UE) realiza la disminución del retorno, es decir determina un aumento en la velocidad de rotación del rodillo (R2) con respecto al rodillo (R1).

Para valores de (a) sustancialmente iguales a cero (como en la Figura 7C), por ejemplo para valores entre -0,1 y 0,1, la unidad de procesamiento (UE) no realiza ninguna corrección.

El valor (a) mencionado anteriormente representa, más generalmente, un parámetro relacionado con la tendencia en el tiempo de los valores (e1, e2, ..., en) que forman dicha sucesión de diferencias.

De acuerdo con el ejemplo descrito anteriormente en el que (a) es la pendiente de la línea recta (r), la unidad de procesamiento (UE) modifica la velocidad relativa de dicho primero y segundo rodillo (R1, R2) cuando este parámetro es externo a un rango predeterminado de valores que contiene el valor cero. La posible corrección se realiza después de la terminación del ciclo de enrollado del rollo y, por lo tanto, afectará a los rollos formados posteriormente en la estación de enrollado de la rebobinadora. La unidad de procesamiento (UE) puede proporcionarse con medios de visualización para visualizar, por ejemplo, los valores de los diámetros reales detectados, los valores de los errores con respecto a los valores de referencia teóricos, la tendencia de los errores en el tiempo y las posibles variaciones de velocidad del rodillo inferior con relación a la velocidad del rodillo superior. La misma unidad de procesamiento (UE) puede comprender medios de señalización adecuados para alertar a los operadores cuando el valor de (a) es constantemente igual a cero.

En la práctica, los detalles de la ejecución pueden variar en cualquier caso de manera equivalente en lo que respecta a los elementos individuales descritos e ilustrados y su disposición mutua sin apartarse del alcance de la idea de solución adoptada y, por lo tanto, permanecer dentro de los límites de la protección conferida por la presente patente como de define por las reivindicaciones.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   i. Rebobinadora para la producción de rollos de material de papel, que comprende una estación de enrollado (W) para enrollar el papel con un primer rodillo de enrollado (R1) y un segundo rodillo de enrollado (R2) adaptados para delimitar, con sus respectivas superficies externas, un punto de contacto (N) a través del cual se alimenta una trama de papel (3) que consta de una o más capas de papel y que se pretende enrollar en dicha estación (W) para formar un rollo (L), y un tercer rodillo de enrollado (r 3) que, en relación con una dirección (F3) desde la cual se alimenta la trama (3), se coloca aguas abajo del primer y el segundo rodillo de enrollado (R1, R2), en donde el segundo rodillo de enrollado (R2) se coloca a un nivel más bajo que el primer rodillo de enrollado (R1), en donde los ejes de rotación del primer rodillo de enrollado (R1), el segundo rodillo de enrollado (R2) y el tercer rodillo de enrollado (R3) son horizontales y paralelos entre sí, es decir, están orientados transversalmente a la dirección (F3) desde la cual se alimenta la trama (3), en donde el tercer rodillo de enrollado (R3) está conectado a un actuador (A3) que le permite moverse cíclicamente desde y hacia el punto de contacto (N) de modo que la posición del tercer rodillo de enrollado (R3) varíe en relación con los otros dos rodillos de enrollado (R1, R2) durante la producción de los rollos, y en donde cada uno de dichos rodillos de enrollado (R1, R2, R3) giran alrededor de su propio eje conectados a un motor eléctrico correspondiente (M1, M2, M3), caracterizada porque comprende un sistema de detección con medios ópticos (5, 50) capaces de detectar, en una sucesión de tiempos de detección predeterminados, una sucesión de diámetros (DE) asumidos en tales tiempos por un rollo (L) que se forma en la estación de enrollado (W) y una unidad electrónica programable (UE) conectada a dichos motores eléctricos (M1, M2, M3) así como también a dichos medios ópticos (5, 50), porque la unidad (UE) está programada para comparar los diámetros medidos (DE) por los medios ópticos (5, 50) con una sucesión de diámetros correspondientes de valor predeterminado (DT) y calcular una secuencia de diferencias (e1, e2, .. ., en) entre estos valores (DE, DT y porque dicha unidad electrónica programable (UE) determina un parámetro (a) relativo a la tendencia en el tiempo de los valores (e1, e2,..., en) que forman dicha secuencia de diferencias, y porque dicha unidad (UE) cambia la velocidad relativa de dicho primer y segundo rodillo (R1, R2) en dependencia del valor de dicho parámetro (a).
2. 2. Rebobinadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicho parámetro (a) es la pendiente de una línea (r) para correlacionar los valores de dicha secuencia de diferencias (e1, e2,..., en) con respecto al tiempo.
3. 3. Rebobinadora de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la unidad de procesamiento (UE) modifica la velocidad relativa de dicho primer y segundo rodillo (R1, R2) cuando el valor de dicha pendiente está fuera de un rango predeterminado de valores, dentro del cual se encuentra el valor nulo.
4. 4. Rebobinadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque cada diámetro (DE) de la sucesión de diámetros detectados por los medios ópticos (5, 50) se determina por el sistema de detección (5, 50) al detectar tres puntos (H) de una sucesión de imágenes del borde (EL) de un extremo del rollo (L) detectado por dichos medios ópticos (5, 50) en dicha secuencia de instantes de detección.
5. 5. Rebobinadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de procesamiento (UE) está provista de medios de visualización mediante los cuales se representan uno o más de los siguientes: los valores de los diámetros reales medidos, los valores de errores con respecto a los valores teóricos de referencia, la tendencia de los errores en el tiempo, las variaciones determinadas en la velocidad del rodillo inferior con respecto al superior.
6. 6. Rebobinadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque está provista de un dispositivo (7) para la alimentación de núcleos (4) para la formación de rollos, dicho dispositivo (7) para introducir secuencialmente núcleos (4) en dicho punto de contacto (N).