ES2988583B2 - Dispositivo de medida de grosor en continuo - Google Patents
Dispositivo de medida de grosor en continuoInfo
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Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medida de grosor en continuo
SECTOR DE LA TÉCNICA
La invención se encuadra en el sector de la fabricación en continuo de productos laminares como por ejemplo tejidos, plásticos laminados, film, tejidos no tejidos (TNT), fieltro, cartón..., y especialmente en los dispositivos para la medida de su grosor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El estado de la técnica actual para la medida de espesores en continuo en la fabricación de materiales laminares consiste primeramente en sistemas puramente mecánicos, como el descrito por ejemplo en ES2176869 “Procedimiento y dispositivo para controlar el espesor de objetos planos transportados de modo continuo”, que se caracteriza por su poca precisión por lo cual no son aplicables a espesores pequeños o cuando se debe controlar con exactitud.
Para medidas en continuo es común utilizar sensores láser sin contacto físico, como por ejemplo encontramos en WO9848252A1 “Laser detection of material thickness”, JP2013137197A “Laser type thickness measuremente system and calibration method therefor” , CN216448814U “Membrane material on-line thickness measuring device”, CN207423116U “Continuous detection device of meshbelt thickness” y CN211824280U “Laser thickness measuring mechanism”. Tambien se conocen algun tipo de sensores utilizando señales de radiofrecuencia como por ejemplo en US2017003116A1 “Apparatus for real-time non-contact non-desctrutive thickness measurement using terahertz wave”, pero estos dispositivos de medida, aunque funcionan excepcionalmente bien en materiales completamente lisos, como por ejemplo metales o algunos plásticos, en el caso de otros materiales con superficie más irregular su densidad, porosidad e irregularidades superficiales producen reflexiones en el láser o señal incidente, afectando a la lectura de su espesor real y originando errores y desviaciones en las medidas. Este problema implica además que en estos casos se debe llevar previamente a cabo un laborioso y costoso proceso de calibración del equipo de media para conseguir un funcionamiento aceptable.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Para resolver el problema técnico del error de lectura ocurrente cuando se utilizan sensores de medida, especialmente de tipo láser, sobre materiales cuya densidad, rugosidad, y porosidad afectan a la lectura de su espesor real falseándola se presenta esta invención, cuyo objetivo es eliminar ese error de lectura. Para ello, se utilizan dos elementos para medir el grosor del producto:
- Un cilindro donde el medidor toma la referencia de grosor 0. Cuando empieza a pasar el material a medir, se desliza por dicho cilindro, recubierto de material muy deslizante y duradero,
- Un patín también recubierto total o parcialmente del mismo material deslizante y duradero, se desliza sobre el material a medir, se desplaza y se adapta al grosor en cada momento, transmitiendo este desplazamiento a su parte superior.
Para tomar la medida, se utilizan uno o varios sensores de medición preferentemente láser, los cuales focalizan siempre el láser en el mismo punto en la parte superior lisa del patín, el cual se alza adaptándose al grosor del producto a medir. Para realizar el pasaje del material, los patines se pueden elevar mediante un actuador y dejar de medir cuando sea necesario.
Así, la invención comprende
- un cilindro de referencia, ubicado bajo el producto laminar, dotado de capacidad de giro y de bloqueo en caso necesario,
- un patín verticalmente dispuesto sobre el producto laminar, en oposición al cilindro, dotado de una placa inferior deslizante, horizontalmente dispuesta sobre el producto laminar, y de una placa superior horizontalmente dispuesta bajo al menos un sensor de distancia, preferentemente un sensor láser, capaz de medir la distancia vertical existente desde la ubicación de dicho sensor de distancia hasta la placa superior, siendo la placa inferior deslizante y la placa superior solidarias con el cuerpo del patín, - al menos un brazo superior y al menos un brazo inferior, paralelamente dispuestos entre sí y estando el brazo superior ubicado por encima del brazo inferior, y estando dos de los extremos de ambos brazos relacionados con el patín mediante sendos ejes de giro verticalmente alineados, y estando los otros dos extremos relacionados con un soporte solidario con la máquina también mediante sendos ejes de giro verticalmente alineados, conformando un paralelogramo articulado en el que el patín es capaz de movimientos en el eje vertical,
siendo la distancia vertical existente desde la ubicación del sensor de distancia hasta la placa superior del patín proporcional al grosor del producto laminar circulando en la máquina, y siendo la señal medida por el sensor de distancia enviada a un equipo informático externo, preferentemente un ordenador personal, que llevará instalado un software característico para poder realizar las funciones y el seguimiento de la medida, pudiendo apreciar cada uno de los valores de las mediciones al instante y gráficas con la tendencia que lleva el producto medido. Todas las mediciones serán almacenadas y se pueden exportar, por ejemplo, mediante una hoja de cálculo, permitiendo una trazabilidad del producto.
El cilindro de referencia, y al menos la placa inferior deslizante del patín, están dotados, en sus caras de contacto con el producto laminar, con un recubrimiento autolubricado, de bajo coeficiente de fricción, preferentemente del tipo de los triboplásticos, capaz de resistir mucha fricción de manera repetida.
Este dispositivo se complementa con unos rodillos de soporte y al menos un rodillo de célula de carga, en contacto con el producto laminar, unidos por los extremos en unas placas de elevación, ajustables a la altura deseada según el espesor del producto, que eliminan las vibraciones del producto a medir, producidas por altas velocidades de fabricación.
La placa inferior deslizante del patín se desliza sobre el material a medir adaptándose al grosor del producto laminar circulando en la máquina en cada momento, y provocando un desplazamiento vertical en la placa superior del patín proporcional al grosor del producto laminar, que es medido por el sensor de distancia.
Está dotado de un contrapeso de posición regulable para conseguir un funcionamiento equilibrado y suave del paralelogramo articulado.
En una realización preferente está previsto que comprenda dos brazos superiores (9) paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro, estando ubicados estos brazos superiores uno a cada lado del patín y del soporte, y asimismo comprenda dos brazos inferiores paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro, estando ubicados estos brazos superiores uno a cada lado del patín y del soporte.
La invención también comprende un actuador, que puede ser hidráulico, neumático o eléctrico capaz de accionar mediante un pistón de empuje sobre uno o varios de los brazos superiores o de los brazos inferiores provocando el levantamiento del pistón para realizar el pasaje del material a medir.
Esta invención también comporta un procedimiento característico de operación que comprende
- una etapa de calibración, en la que, sin producto laminar en la máquina, estando el patín apoyado directamente sobre el cilindro de referencia, el equipo informático toma la medida realizada por el sensor de distancia de la distancia como referencia 0, - una etapa de paso del producto laminar por la máquina sin medir el grosor, en el que el patín está elevado mediante el accionamiento del actuador y su pistón de empuje, sin hacer contacto con el producto laminar, y
- una etapa de medida del producto laminar, en el que el patín está suelto haciendo contacto con el producto laminar, y el actuador y su pistón de empuje están desactivados.
Esta invención presenta las siguientes ventajas con relación al estado de la técnica anterior: - se elimina el error de lectura ocurrente cuando el láser focaliza directamente sobre el material cuya densidad y porosidad afectan a la lectura de su espesor real, ya que ahora focaliza sobre la cara superior del patín, que es de un material preferentemente metálico de características de reflexión y rugosidad optimas,
- el uso de medidores articulados y equilibrados en peso mediante el contrapeso, junto con el recubrimiento deslizante, permite un mínimo rozamiento sobre el deslizamiento del producto, no afectando a la velocidad de paso ni al rendimiento de la máquina,
- se elimina la necesidad de complejos trabajos previos de calibración,
- el uso de un equipo informático externo permite realizar las funciones y el seguimiento de la medida de forma continua, pudiendo apreciar cada uno de los valores de las mediciones al instante y gráficas con la tendencia que lleva el producto medido, posibilitando tanto su almacenamiento como su exportación, y permitiendo una trazabilidad del producto,
- este dispositivo de medida se puede colocar como sistema de medición y control de la calidad en el interior de una línea producción ya existente o como sistema de medición y verificación individualizado.
- es aplicable a la fabricación de todo tipo de productos laminares fabricados en continuo, como por ejemplo tejidos, plásticos laminados, film, tejidos no tejidos, fieltro, cartón....
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista lateral de un dispositivo de medida instalado en una máquina, detallando el recorrido del producto laminar por los cilindros.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo de medida, con el soporte, independientemente de la máquina.
Figura 3.- Muestra una vista lateral del dispositivo de medida, y una vista seccionada en los ejes del soporte y los rodamientos.
Figura 4.- Muestra una vista lateral del dispositivo de medida sin soporte, una vista seccionada en los brazos superiores, así como una vista en perspectiva inferior.
Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de máquina con varios dispositivos de medida instalados.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Las características de la invención presentada serán mejor comprendidas con la siguiente realización preferente, que, a la vista de los dibujos, podemos observar que es idónea para su utilización en máquinas (1) para la fabricación de productos laminares (21) fabricados en continuo, desplazándose a través de uno o varios rodillos de soporte (2) y al menos un rodillo de célula de carga (4), y comprende:
- un cilindro (3) de referencia ubicado bajo el producto laminar (21), dotado de capacidad de giro y de bloqueo en caso necesario, ya que el cilindro (3) en giro puede tener tolerancias en micras, lo cual para mediciones de artículos con grandes espesores no es problema, pero para medida de artículos de precisión, con menores espesores, y tolerancias cero sería preferible bloquear su giro, y entonces el material deslizaría sobre el recubrimiento,
- un patín (6) verticalmente dispuesto sobre el producto laminar (21), en oposición al cilindro (3), dotado de una placa inferior deslizante (5) horizontalmente dispuesta sobre el producto laminar, y de una placa superior (7) horizontalmente dispuesta bajo al menos un sensor de distancia (19), preferentemente un sensor láser, capaz de medir la distancia (20) vertical existente desde la ubicación de dicho sensor de distancia (19) hasta la placa superior (7), siendo la placa inferior deslizante (5) y la placa superior (7) solidarias con el cuerpo del patín (6),
- al menos un brazo superior (9) y al menos un brazo inferior (10), paralelamente dispuestos entre sí y estando el brazo superior (9) ubicado por encima del brazo inferior (10), y estando dos de los extremos de ambos brazos relacionados con el patín (6) mediante sendos ejes de giro (8) verticalmente alineados, y estando los otros dos extremos relacionados con un soporte (14) solidario con la máquina (1) también mediante sendos ejes de giro (8) verticalmente alineados, conformando un paralelogramo articulado en el que el patín (6) es capaz de movimientos en el eje vertical,
siendo la distancia (20) vertical existente desde la ubicación del sensor de distancia (19) hasta la placa superior (7) del patín (6) proporcional al grosor del producto laminar (21) circulando en la máquina (1),
y siendo la señal medida por el sensor de distancia (19) enviada a un equipo informático externo, preferentemente un ordenador personal,
El cilindro (3) de referencia, y al menos la placa inferior deslizante (5) del patín (6), están dotados, en sus caras de contacto con el producto laminar (21), con un recubrimiento autolubricado, de bajo coeficiente de fricción, preferentemente del tipo de los triboplásticos, capaz de resistir mucha fricción de manera repetida.
Este dispositivo se complementa con unos rodillos de soporte (2) y al menos un rodillo de célula de carga (4), en contacto con el producto laminar (21), unidos por los extremos en unas placas de elevación (22), ajustables a la altura deseada según el espesor del producto a medir mediante unos mandos giratorios (23) unidos en los extremos por un eje pasante. Se visualiza su posición en milímetros mediante un contador (24). Dichos rodillos de soporte (2) y el rodillo de célula de carga (4) eliminan las vibraciones del producto a medir, producidas por altas velocidades de fabricación.
Los ejes de giro (8) están preferentemente relacionados con el soporte (14) y con el patín (6) mediante rodamientos (17).
La placa inferior deslizante (5) del patín (6) tendrá preferentemente los extremos anterior y posterior inclinados o curvados, y se desliza sobre el material a medir adaptándose al grosor del producto laminar (21) circulando en la máquina (1) en cada momento, y provocando un desplazamiento vertical en la placa superior (7) del patín (6) proporcional al grosor del producto laminar (21), que es medido por el sensor de distancia (19).
El equipo informático externo llevará instalado un software característico para poder realizar las funciones y el seguimiento de la medida, pudiendo apreciar cada uno de los valores de las mediciones al instante y gráficas con la tendencia que lleva el producto medido. Todas las mediciones serán almacenadas y se pueden exportar, por ejemplo, mediante una hoja de cálculo, permitiendo una trazabilidad del producto.
En una realización preferente del extremo del brazo superior (9) articulado con el soporte (14) emerge una varilla (11) de soporte de un contrapeso (12), siendo la posición de dicho contrapeso (12) regulable a lo largo de dicha varilla (11), para conseguir un funcionamiento equilibrado y suave del paralelogramo articulado.
En una realización preferente está previsto que comprenda dos brazos superiores (9) paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro (8), estando ubicados estos brazos superiores (9) uno a cada lado del patín (6) y del soporte (14), y asimismo comprenda dos brazos inferiores (10) paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro (8), estando ubicados estos brazos superiores (9) uno a cada lado del patín (6) y del soporte (14).
Está previsto que el extremo del brazo superior (9) articulado con el soporte (14) se prolongue en un tramo de terminación vertical (13) dispuesto con un ángulo mayor de 90° con respecto al resto del brazo superior (9). También está previsto que el tramo de terminación vertical (13) del brazo superior (9) lleve solidaria perpendicularmente al menos una placa vertical (18). En caso de existir dos o más brazos superiores (9) la placa vertical (18) está dispuesta entre dos terminaciones verticales (13).
En una realización preferente la invención comprende un actuador (15), que puede ser hidráulico, neumático o eléctrico, solidario con la máquina (1), capaz de accionar mediante un pistón de empuje (16) sobre uno o varios de los brazos superiores (9) o de los brazos inferiores (10) provocando el levantamiento del pistón (1) para realizar el pasaje del material a medir. En una posición desactivada del actuador (15), el pistón de empuje (16) se encuentra enfrentado, pero sin establecer contacto, con un tramo de terminación vertical (13) de un brazo superior (9), o con una placa vertical (18) en caso de existir esta. En una posición activada del actuador (15), el pistón de empuje (16) se encuentra en contacto con un tramo de terminación vertical (13) de un brazo superior (9), o con una placa vertical (18) en caso de existir esta, desplazándolo y provocando el levantamiento del pistón (1).
Esta invención también comporta un procedimiento característico de operación que comprende
- una etapa de calibración, en la que, sin producto laminar (21) en la máquina (1), estando el patín (1) apoyado directamente sobre el cilindro (3) de referencia, el equipo informático toma la medida realizada por el sensor de distancia (19) de la distancia (20) como referencia 0,
- una etapa de paso del producto laminar (21) por la máquina (1) sin medir el grosor, en el que el patín (6) está elevado mediante el accionamiento del actuador (15) y su pistón de empuje (16), sin hacer contacto con el producto laminar (21), y
- una etapa de medida del producto laminar (21), en el que el patín (6) está suelto haciendo contacto con el producto laminar (21), y el actuador (15) y su pistón de empuje (16) están desactivados.
Este dispositivo de medida puede utilizarse bien solo, o bien agrupando varios de ellos de forma paralela para su funcionamiento simultáneo en la misma máquina, para conseguir controlar el grosor del producto laminar (21) que se fabrica o procesa en la máquina (1) en toda su anchura.
La aplicación industrial de esta invención se deriva de manera evidente de su descripción.
Claims (15)
1. Dispositivo de medida de grosor en continuo, idóneo para su utilización en máquinas (1) para la fabricación de productos laminares (21) fabricados en continuo, caracterizado porque comprende
- un cilindro (3) de referencia ubicado bajo el producto laminar (21), dotado de capacidad de giro y de bloqueo,
- un patín (6) verticalmente dispuesto sobre el producto laminar (21), en oposición al cilindro (3), dotado de una placa inferior deslizante (5) horizontalmente dispuesta sobre el producto laminar (21), y de una placa superior (7) horizontalmente dispuesta bajo al menos un sensor de distancia (19) capaz de medir la distancia (20) vertical existente desde la ubicación de dicho sensor de distancia (19) hasta la placa superior (7), siendo la placa inferior deslizante (5) y la placa superior (7) solidarias con el cuerpo del patín (6),
- al menos un brazo superior (9) y al menos un brazo inferior (10), paralelamente dispuestos entre sí y estando el brazo superior (9) ubicado por encima del brazo inferior (10), y estando dos de los extremos de ambos brazos relacionados con el patín (6) mediante sendos ejes de giro (8) verticalmente alineados, y estando los otros dos extremos relacionados con un soporte (14) solidario con la máquina (1) también mediante sendos ejes de giro (8) verticalmente alineados, conformando un paralelogramo articulado en el que el patín (6) es capaz de movimientos en el eje vertical,
siendo la distancia (20) vertical existente desde la ubicación del sensor de distancia (19) hasta la placa superior (7) del patín (6) proporcional al grosor del producto laminar (21) circulando en la máquina (1),
y siendo la señal medida por el sensor de distancia (19) enviada a un equipo informático externo.
2. Dispositivo de medida de grosor en continuo según reivindicación 1, caracterizado porque el cilindro (3) de referencia, y al menos la placa inferior deslizante (5) del patín (6), están dotados, en sus caras de contacto con el producto laminar (21), con un recubrimiento autolubricado, de bajo coeficiente de fricción.
3. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque del extremo del brazo superior (9) articulado con el soporte (14) emerge una varilla (11) de soporte de un contrapeso (12), siendo la posición de dicho contrapeso (12) regulable a lo largo de dicha varilla (11).
4. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos rodillos de soporte (2) y al menos un rodillo de célula de carga (4), en contacto con el producto laminar (21), unidos por los extremos en unas placas de elevación (22), ajustables a la altura deseada según el espesor del producto a medir mediante unos mandos giratorios (23) unidos en los extremos por un eje pasante.
5. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos brazos superiores (9) paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro (8), estando ubicados estos brazos superiores (9) uno a cada lado del patín (6) y del soporte (14), y comprende asimismo dos brazos inferiores (10) paralelos, a la misma altura, y articulados con los mismos ejes de giro (8), estando ubicados estos brazos superiores (9) uno a cada lado del patín (6) y del soporte (14).
6. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el extremo del brazo superior (9) articulado con el soporte (14) se prolonga en un tramo de terminación vertical (13) dispuesto con un ángulo mayor de 90° con respecto al resto del brazo superior (9).
7. Dispositivo de medida de grosor en continuo según la reivindicación 6, caracterizado porque, el tramo de terminación vertical (13) del brazo superior (9) lleva solidaria perpendicularmente al menos una placa vertical (18).
8. Dispositivo de medida de grosor en continuo según la reivindicación 7, caracterizado porque, en caso de existir dos o más brazos superiores (9) la placa vertical (18) está dispuesta entre dos terminaciones verticales (13).
9. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un actuador (15), solidario con la máquina (1), capaz de accionar mediante un pistón de empuje (16) sobre uno o varios de los brazos superiores (9) o de los brazos inferiores (10) provocando el levantamiento del pistón (1).
10. Dispositivo de medida de grosor en continuo según la reivindicación 9, caracterizado porque, en una posición desactivada del actuador (15), el pistón de empuje (16) se encuentra enfrentado, pero sin establecer contacto, con un tramo de terminación vertical (13) de un brazo superior (9), o con una placa vertical (18) en caso de existir esta.
11. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque, en una posición activada del actuador (15), el pistón de empuje (16) se encuentra en contacto con un tramo de terminación vertical (13) de un brazo superior (9), o con una placa vertical (18) en caso de existir esta, desplazándolo y provocando el levantamiento del pistón (1).
12. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ejes de giro (8) están relacionados con el soporte (14) y con el patín (6) mediante rodamientos (17).
13. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor de distancia (19) es un sensor láser.
14. Dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el actuador (15) es de un tipo elegido del grupo formado por hidráulico, neumático y eléctrico.
15. Procedimiento de operación de un dispositivo de medida de grosor en continuo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
- una etapa de calibración, en la que, sin producto laminar (21) en la máquina (1), estando el patín (1) apoyado directamente sobre el cilindro (3) de referencia, el equipo informático toma la medida realizada por el sensor de distancia (19) de la distancia (20) como referencia 0,
- una etapa de paso del producto laminar (21) por la máquina (1) sin medir el grosor, en el que el patín (6) está elevado mediante el accionamiento del actuador (15) y su pistón de empuje (16), sin hacer contacto con el producto laminar (21), y
- una etapa de medida del producto laminar (21), en el que el patín (6) está suelto haciendo contacto con el producto laminar (21), y el actuador (15) y su pistón de empuje (16) están desactivados.
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