MX2009014255A - Sistema de control y algoritmos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona, con sistemas de control y algoritmos para ejecutar tareas especificas en una sección de máquina. Particularmente, esta invención consiste en una mejora a los sistemas de control sobre una línea de producción de artículos absorbentes, con base en los nuevos desarrollos tecnológicos de control y manejo de algoritmos de control. Además se relaciona al método y sistema de control para a) saber cuanto material se tiene en los rollos de material que será ingresado a la línea de producción y a que velocidad girar dichos rollos, b) ajustar la tensión del material a la línea de producción y c) colocar en la línea de producción una porción de material, cortado y pegado en una posición especifica del artículo absorbente; con base a un algoritmo de control de un motor de corriente alterna para el desembobinado, algoritmo de control de arrastre de servomotor y algoritmo de control de posición de corte de servomotor.

Description

SISTEMA DE CONTROL Y ALGORITMOS Campo técnico de la invención La presente invención se relaciona, en general, con sistemas de control y algoritmos para ejecutar tareas especificas en una sección de máquina. Particularmente, esta invención consiste en una mejora a los sistemas de control sobre una línea de producción de artículos absorbentes, con base en los nuevos desarrollos tecnológicos de control y manejo de algoritmos de control. Además la presente invención se relaciona al método y sistema de control para a) saber cuanto material se tiene en los rollos de material que será ingresado a la línea de producción y a que velocidad girar dichos rollos y su control, b) ajustar la tensión del material a la línea de producción y arrastrar el material con servomotores c) colocar en la línea de producción una porción de material, cortado y pegado en una posición especifica del artículo absorbente.

Antecedentes de la invención Es por todos conocida la existencia de líneas de producción en las industrias de manufactureras de artículos absorbentes, en donde el articulo absorbente se desarrolla por medio de diferentes etapas en donde se interviene con un numero de materiales diferentes en cuanto tamaño y tipo, además es conocido que las diferentes etapas para formar el artículo absorbente dependen de la precisión de cómo los materiales se van introduciendo en la línea de producción. Es sabido también que algunas de las consecuencias de introducir el material en posiciones incorrectas o con una tensión no propia del material o en su defecto fuera de tiempo causan la falla de la precisión o que el material pierda sus propiedades y además que el artículo absorbente sea de deficiente calidad. Lamentablemente, la tecnología todavía no ha desarrollado sistemas de control con algoritmos eficientes para poder ingresar los materiales a las líneas de producción. No obstante, uno de los ámbitos más desarrollados es el referente a las líneas de producción, sobre los cuales existe una pluralidad de sistemas de control. De manera general estos sistemas introducen los materiales con los que se forman los artículos absorbentes de diferentes maneras, sin embargo los sistemas del estado de la técnica no contienen un control de velocidad de los desembobinadores y arrastres de los alimentadores (drives) de los motores de Corriente Alterna, además de que no cuentan con un control de velocidad en arrastres sincrónicos por medio de servomotores, ni de un control de posición de cortes a base de servomotores.

A este respecto, existen en el estado de la técnica diversos documentos de patente relacionados a sistemas de control en procesos de alta velocidad. La patente de los Estados Unidos US 7,004,053 describe un sistema de control de circuito cerrado para controlar una longitud de corte preestablecida de un material elástico, tal como un laminado unido y estirado, al ser cortado el material y al ser colocado sobre un tejido, tomando en cuenta los cambios en las propiedades elásticas del material. El material es desenrrollado y alimenta el sistema, el material se desplaza alrededor de una pluralidad de rodillos hasta un primer dispositivo impulsor, el dispositivo impulsor puede ser corrido a una velocidad mayor que la velocidad del huso de desenrrollado resultando por tanto una tensión relativamente superior la cual se puede requerir para superar el bloqueo del rollo o la inercia de soltura desde el huso de desenrrollado. La alta tensión en el uso de desenrrollado puede requerirse en ambas aplicaciones de rollo continuo y de rollo a rollo. Entre los dispositivos impulsores se guía alrededor de un rodillo bailarín así como medios para controlar la tensión entre los dispositivos impulsores, el material es guiado alrededor de un par de rodillos estacionarios; después el material es dirigido alrededor de un dispositivo de medición de tensión y se mide la cantidad de tensión en el material, de ahí el material sigue su camino hacia una guía de tejido la cual es usada para controlar la colocación del material. El material es alimentado a un módulo de corte en donde el material es cortado en piezas de una longitud discreta. El modulo de corte incluye un rodillo de punto de presión un rodillo yunque y mecanismos cortadores, una vez que el material es cortado la longitud discreta de las piezas del material se detecta por un sistema de detección sobre el rodillo. El lugar preferido para el sistema de detección esta tan cercano del módulo de corte como sea posible para minimizar el intervalo de tiempo en el sistema, un dispositivo de transferencia puede ser usado para transferir a un segundo tejido el cual puede ser ya sea un rodillo de transferencia o un transportador. Esta solución propuesta por la patente estadounidense no sería apropiada para las líneas de producción de alta velocidad, por ejemplo, para una línea de producción se necesita colocar un material cortado con una precisión exacta, cuando las bobinas (rollos del material) se colocan deben de sincronizarse a la velocidad del codificador de velocidad (encoder) del motor principal, para tener una acoplamiento entre la velocidad del motor principal el cual marca la velocidad de las bandas sobre las cuales los artículos absorbentes pasan a una velocidad de hasta 500 artículos absorbentes por minuto, en el caso de la patente US 7,004,053 no coloca el material cortado en forma automática, es mas necesita un sistema de detección que se encuentra cercano al módulo de corte para minimizar el intervalo de tiempo en el sistema .

Por otra parte, la patente estadounidense US 6,900,450 protege un método y un aparato para deducir la posición de un artículo basado en la comparación de múltiple conjuntos de datos, más particularmente, se inspeccionan los productos del material compuesto secuencialmente en una línea fabricación y por medio de un proceso de montaje continuo se determina si los componentes se encuentran en la posición deseada sobre la terminación de la fabricación de los productos cuando los componentes no siempre son visibles. La patente muestra un método para determinar la colocación de componentes en un artículo absorbente en una línea de producción que incluye establecer una posición del dato en el artículo y la localización de la posición del dato en una primera posición en el proceso de fabricación, una primera distancia de un primer componente a la posición del dato se determina en la primera posición en el proceso de fabricación. La posición de la marca en el artículo se sitúa en una segunda posición en el proceso de producción. Una segunda distancia se determina de la posición de la marca en la segunda posición en el proceso de fabricación al segundo componente en la segunda posición en el proceso de fabricación. La posición relativa de los primeros y segundos componentes se deduce de las primeras y segundas distancias determinadas, y se compara a un intervalo deseado de posiciones relativas de determinar si esta distancia está dentro de un intervalo deseado. La línea de montaje incluye una primera estación de inspección para determinar las distancias. Un circuito lógico compara la primera distancia y la segunda distancia para determinar las posiciones relativas de los componentes . Además el documento del estado de la técnica describe el aparato para determinar la colocación relativa de componentes en un artículo en un proceso de fabricación en referencia a una posición de una marca en el artículo y que comprende el medio para localizar la posición de una marca. En la patente se tiene un suministro continuo del material de tipo utilizado para formar una parte del artículo absorbente el cual se proporciona de una fuente de suministro del tipo rollo de material. El rollo subministra el material a una velocidad y una tensión deseadas, diferentes elementos son añadidos en el proceso de armado del dispositivo de absorción, también comprende un conjunto de corte y un rodillo de transferencia giratorio. Los conjuntos de corte incluyen los rodillos giratorios de corte, y rodillos giratorios del vacío, sin embargo en la patente no se describe como se van a subministrar los materiales a la línea de producción, y tampoco muestra mantener la velocidad constante al de la velocidad del motor principal que nos indica cuantos artículos absorbentes por minuto se llevan a cabo en la línea de producción por medio de servomotores, a demás no mantiene la tensión constante por medio de elementos, y no controla la posición en cortes a base de servomotores .

Objetivos de la invención El principal objetivo de la presente invención es mantener la velocidad de los desembobinadores constantes para alimentar a la línea de producción con los materiales a una tensión adecuada por medio de sensores ultrasónicos y controlando la velocidad del motor controlando: la velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro, y posición de retroalimentación.

Un segundo objetivo de la presente invención es la de controlar la velocidad de arrastre con el valor de referencia de velocidad de máquina y velocidad actual del servomotor, la presente invención nos proporciona la señal de referencia al servomotor que se traduce en la velocidad necesaria para tener un control en todo momento de un rodillo de arrastre con la precisión adecuada. El algoritmo trabaja con una arquitectura de Máquina de Estados para disminuir el tiempo de ejecución de las tareas. Las variables de control: velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro.

Un tercer objetivo de la presente invención es el de controlar la posición de cortes a base de servomotores, en donde se tienen que las variables de entrada son el valor de referencia de velocidad de máquina, valor deseado en posición de corte y velocidad actual del Servomotor, la invención nos proporciona la señal de referencia al servomotor que se traduce en la velocidad adecuada para tener un control de posición en todo momento con la precisión adecuada. La invención trabaja con una arquitectura de Máquina de Estados para disminuir el tiempo de ejecución de las tareas. Las variables de control: velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro, posición de corte, son monitoreadas .

Finalmente, otro objetivo de la presente invención es el de mantener una línea de producción de artículos absorbentes funcionando, en donde se proporciona los materiales a una velocidad constante y una tensión adecuada controlando los desembobinadores por medio de motores de corriente alterna (CA) y sensores ultrasónicos los cuales pasan a un empalmador (splicer) y a un rodillo móvil el cual mantiene la tensión del material constante por medio de aire y una resistencia variable, y además el material pasa a un conjunto de servomotores, para reafirmar la velocidad de arrastre y la tensión del material, una vez que los materiales tienen la tensión y velocidad de maquina (del motor principal de CA) pasan a las bandas de distribución las cuales se encontraran a una velocidad de maquina (pañales por minuto) y en donde de incorporaran cada uno de los materiales para su incorporación y formar el artículo absorbente, como las bandas se encuentran a una velocidad de maquina y los materiales se unen para conformar los artículos absorbentes, uno de los materiales que se incorporan a los artículos absorbentes es el de una porción de material en el cual sirve para la sujeción del articulo absorbente el cual se le conoce como "LOOP" el cual debe de ser colocado a una medida especifica, en una posición especifica del articulo absorbente, y debe de ser cortado en una posición y ser colocado en el articulo absorbente. Cabe mencionar que los materiales son incorporados en su etapa correspondientes siguiendo la velocidad de maquina por lo que la precisión es de suma importancia.

Breve descripción de las figuras Para proporcionar un mejor entendimiento de la invención se anexan los siguientes dibujos: La figura 1 se refiere a un diagrama de general de los elementos que conforman el sistema de control de la presente invención.

La figura 2 se refiere a los elementos que controlan la velocidad de los desembobinadores y los elementos de tensión del material constante por medio de aire y una resistencia variable el del sistema de control de la presente invención.

La figura 3 se refiere a los elementos para controlar la velocidad de arrastre por medio de un servomotor del sistema de control de la presente invención.

La figura 4 se refiere a los elementos para la sujeción de una porción de material el cual se le conoce como "LOOP" del sistema de control de la presente invención.

La figura 5 se refiere a un diagrama de bloques de cómo se incorporan los materiales a las bandas de distribución por medio del sistema de control de la presente invención.

La figura 6 describe un diagrama de flujo de un algoritmo de control de un motor de corriente alterna para el desembobinado .

La figura 7 describe un diagrama de flujo de algoritmo de control de arrastre de servomotor.

La figura 8 describe un diagrama de flujo de algoritmo de control de posición de corte de servomotor.

Descripción detallada de la invención La figura 1 ilustra un diagrama general de los elementos que conforman un sistema control de la presente invención. El sistema de control consiste diferentes dispositivos los cuales funciona de manera controlada durante el proceso de fabricación de artículos absorbentes. Los materiales para la fabricación de los artículos absorbentes llegan en bobinas (rollos) de material como por ejemplo papel inferior, de transferencia (transfer) , tela no tejida (non wowen) , polietileno (textil backsheet) , barreras antiescurrimiento (cuff's), los cuales llegan en bobinas.

Cada una de las bobinas se colocan en motores de corriente alterna (1) y (2) , los cuales se encuentran controlados por alimentadores (drivers) de corriente alterna (5) y (6) y que tienen una respuesta de 10 a 50 milisegundos cabe mencionar que cada motor de corriente alterna tiene un decodificador de velocidad (encoder) (no mostrado) el cual se localiza dentro de cada eje del motor de corriente alterna, el decodificador de velocidad envía información acerca del estado que guarda el motor, es decir envía una retroalimentación (feedback) de tipo digital (tren de pulsos) a los alimentadores para indicarle la velocidad a la que se encuentra trabajando, ya que es sabido que al alimentar los materiales por medio de bobinas a mayor cantidad de material la velocidad de desembobinado será menor, mientras a menor cantidad de material en la bobina tendrá una velocidad de desembobinado mayor, hablando de una línea de producción la cual trabaja a velocidades de hasta 500 pañales por minuto de manera constante, es por ello que los alimentadores necesitan saber la velocidad a la cual el material se esta desembobinando, además las bobinas se encuentran monitoreadas por detectores ultrasónicos (3) y (4) los cuales monitorean constantemente la cantidad de material que se encuentra en la bobina, es decir miden el diámetro de la bobina, indicándoselo por señales a los alimentadores de corriente alterna para mantener una velocidad constante, una vez que los materiales son desembobinados pasan a un empalmador (splicer) (12) ; cabe mencionar que en la figura 1 las bobinas controladas por los motores de corriente alterna (1) y (2) trabajan una por una, es decir, se coloca una bobina en cada motor, sin embargo solo una alimentara la línea de producción el material es desembobinado y pasa por medio de unos rodillos hacia el empalmador (12) , cuando en la primer bobina se termina el material el empalmador (12) hace una unión del material que termina con el comienzo del material de la nueva bobina, con lo que la línea de producción se mantiene sin interrupciones, una vez que se detecta por medio de los decodificadores de velocidad y los detectores ultrasónicos, que la primer bobina se termino corta la alimentación del primer motor (1) y en ese momento el sistema pone a trabajar el segundo motor (2). El proceso de cambio puede realizarse del segundo motor al primer motor, por lo que se mantendrá un flujo de material constante a la línea de producción. Uno de los factores primordiales para la perfecta sincronización de la velocidad de los motores de desembobinado con la velocidad del motor principal (23) es que los motores de desembobinado (1) y (2) dependerán de cuatro factores principales para poder trabajar a una velocidad y sentido de giro: a) La velocidad a la cual trabajara el motor principal el cual se programa por medio de una interfase de usuario (HIM) (26) , y se programa dependiendo la cantidad de pañales que se van a producir por minuto y la longitud de cada pañal, lo anterior nos dará la velocidad de maquina (velocidad máxima a la cual se tiene que trabajar siendo que un pañal tiene por ejemplo una medida de 560 mm cada uno); b)La cantidad que material que tiene cada bobina; c) el sentido de giro de cada bobina, es decir, por medio de la interfase de usuario (26) podemos programar el sentido en el cual se va a desembobinar el material; d) la tensión registrada por medio de una resistencia variable (14) .

Los alimentadores de corriente alterna se conectan a un Control Lógico Programable (PLC) , el cual esta formado por una fuente de alimentación (7) una unidad central de procesamiento (CPU) (8) y varias tarjetas (25) por medio de un control bidireccional denominado "Control net" , el cual le dará las ordenes correspondientes como lo son la velocidad de maquina, dirección de giro y ordenes de paro e inicio.

Una vez que el material desembobinado pasa por el empalmador, el mismo por medio de una cama de rodillos (CR) mantiene una tensión constante del material, y pasa a unos segundos medios para mantener el material una tensión apropiada, esto es, una vez que el material pasa por la cama de rodillos (CR) pasa a un rodillo móvil el cual es operado por aire (13) , la posición del rodillo móvil es registrada por una resistencia variable (14) la cual puede registrar de 0 a 10 Kohms , dependiendo de la posición del rodillo móvil, para mantener una tensión apropiada se establece que el rodillo móvil se coloque en una posición central de la resistencia y por medio de aire se mantiene en esa posición, si se registra una tensión mayor el PLC por medio de una tarjeta (25) tomará ese dato para poder ajustar el rodillo móvil operado por aire (13) , sin embargo si no se restablece la tensión el PLC enviara un comando para que los motores de desembobinado (1) y (2) giren a una velocidad mayor para compensar la tensión así evitando que el material se rompa o deforme a causa de la tensión.

Una vez que se controla la tensión del material y para mantener una velocidad de arrastre constante el material pasa a una serie de rodillos y a dos servomotores (15) y (16) los cuales tienen una respuesta de 100 a 500 microsegundos , los servomotores (15) y (16) se conectan a alimentadores de servo (9) y (10) , los servomotores hacen las veces de rodillos de arrastre, por la precisión que se maneja en este tipo de motores los alimentadores de servo (9) y (10) se conectan por medio de fibra óptica a una tarjeta del PLC la cual esta adaptada para manejar fibra óptica, los servomotores (15) y (16) trabajan a la velocidad de maquina sin retroalimentación, por lo que una variación aunque mínima de la velocidad de maquina se traduce en ese mismo cambio en los servomotores, por lo que se garantiza que el ingreso a la línea de producción una velocidad igual a la velocidad de maquina. Cada uno de los alimentadores de servo (9) , (10) y (11) (el numero de alimentadores de servo dependerá de la cantidad de servomotores que se tiene en el proceso de producción de los artículos absorbentes y en este saco solo se ejemplifican 3 servomotores) se conectan en forma de anillo en conjunto con la tarjeta del PLC la cual esta adaptada para manejar fibra óptica.

Los materiales se alimentan a la línea de producción de artículos absorbentes como ya se menciono con una velocidad y tensión constante por medio de los dispositivos mencionados anteriormente, una vez que se introducen los materiales (papel inferior, de transferencia (transfer) , tela no tejida (non wowen) , polietileno (textil backsheet) , barreras antiescurrimiento (cuff's)) a la línea de producción diferentes dispositivos se encargaran de ir formando el articulo absorbente conforme se requiera, hasta una de las ultimas etapas en donde se coloca un material (loop) al cual se adhiere el velero que hace la función de mantener sujeto el articulo absorbente, en este caso la bobina de material (24) mantiene un flujo de material constante en donde por medio de una serie de rodillos el material se le coloca pegamento por medio de un dispositivo de aspersor de pegamento (22) , el material al tener una marca la misma es registrada por medio de un sensor (20) el cual puede ser un sensor fotoeléctrico, es decir por medio de luz puede registrar la información del material (loop). El sensor manda la información a alimentador de servomotor (11), el cual se encarga de mantener a una velocidad al servomotor (21), que hace las funciones de rodillo de arrastre. El material pasa por una serie de rodillos a un tambor de vacío (18) , el cual da un giro de 360 grados por cada articulo absorbente. El material ya que pasa por el servomotor (21) y los rodillos se coloca en el tambor de vacío (18) y una cuchilla (17) que también da un giro por cada articulo absorbente, hace un corte en el material (loop) al cual se adhiere el velero, para después colocarlo en la línea de producción que va sobre un rodillo (19) en una posición especifica del articulo absorbente.

El material (loop) tiene una serie de marcas para ser registradas por el sensor (20) (no ilustradas) , el material (loop) se corta de un tamaño ya preestablecido el corte del material debe de ser igual a la separación entre las marcas del material (loop) ; el servomotor (21) , la cuchilla (17) y el tambor de vacío (18) cortan el material en una posición especifica, el servomotor hace las veces de rodillo de arrastre y junto una serie de rodillos de arrastre controla una posición en el proceso con una variable de error +- 0.1%. Debido a que el material (loop) tiene una serie de imágenes (dibujos animados por ejemplo) las cuales si se cortaran de una manera equivocada provocaría que el material no guardara una congruencia con las imágenes, el corte perfecto se logra dividiendo el tambor de vacío (18) en 5000 unidades imaginariamente, cada unidad puede ser una posición de corte especifica, al inicio de la producción el operador de la interfase de usuario (26) de manera manual dará la posición de corte, una vez ajustada la posición de corte (por ejemplo 3000) el servomotor se sincroniza automáticamente al tambor de vacío (18) el cual tiene un codificador de velocidad que manda su posición al alimentador de servomotor (11) . El alimentador de servo (11) recibe la señal de marca del material (loop) , la posición del tambor de vacío (18) y la posición de corte que el operador programa, la velocidad de maquina a la que se trabaja y realizara los cortes en las posición para que las imágenes del material (loop) sean correctas.

Al utilizar el servomotor (21) controlado por el alimentador de servomotor (11) nos garantiza una imagen congruente en los artículos absorbentes. El tambor de vacío que como su nombre lo indica tiene una serie de orificios los cuales sostiene el material (loop) una vez cortado y lo coloca en la línea de producción, el tambor de vacío gira a una velocidad de un giro por cada artículo absorbente, al realizar los cortes del material (loop) colocara uno y solo una porción de material (loop) en cada artículo absorbente, en cada giro, como el material (loop) contiene pegamento en una de sus caras, el material se pega a los materiales que pasan en la línea de producción .

Cabe mencionar que la línea de producción se le denomina al conjunto de materiales los cuales se forman en etapas previas para formar el artículo absorbente.

Con respecto a la figura 2 tenemos una vista de cómo se colocan las bobinas (28) y (31) de materiales en los ejes de los motores de corriente alterna (no ilustrados) el material pasa por medio de unos rodillos (29) y (30) a un empalmador (36) el cual tiene la función de cuando en la primer bobina (28) se termina el material el empalmador (36) hace una unión del material que termina con el comienzo del material de la nueva bobina, con lo que la línea de producción se mantiene sin interrupciones, una vez que se detecta por medio de los decodificadores de velocidad (no ilustrados) y el detector ultrasónicos (27) , que la primer bobina se termino corta la alimentación del un primer motor (no ilustrado) y en ese momento el sistema pone a trabajar el segundo motor (no ilustrado) para hacer que el material de la bobina (31) desembobine el material, la segunda bobina (31) se mantiene muestreada en cuanto a su diámetro por el detector ultrasónico (32) . El material pasa por medio de rodillos (37) y (38) a una cama de rodillos movibles (39) los cuales mantienen la tensión del material dentro de lo requerido, una vez que el material sale de la cama de rodillos por medio de una serie de rodillos los cuales pasan el material a un rodillo (33) el cual alimentará el material a un rodillo móvil operado con aire (34) la posición del rodillo móvil será registrada por medio de una resistencia (35) para mantener una tensión apropiada se establece que el rodillo móvil se coloque en una posición central de la resistencia y por medio de aire se mantiene en esa posición. Y una vez ajustada la tensión se pasa el material a una siguiente etapa por medio de un rodillo (40) .

Una vez que el material pasa por el rodillo (40) de la figura 2 el material pasa a una serie de dispositivos mostrados en la figura 3, el material pasa a un servomotor (41) que hace las veces de rodillo de arrastre el cual se acopla por medio de rodillos (42) y (43) a un segundo servomotor (44), los servomotores tienen una respuesta de 100 a 500 microsegundos , los servomotores (41) y (44) se conectan a alimentadores de servo (no ilustrados) , por la precisión que se maneja en este tipo de motores los alimentadores de servo, se conectan por medio de fibra óptica a una tarjeta del PLC (no ilustrada) la cual esta adaptada para manejar fibra óptica, los servomotores (41) y (44) trabajan a la velocidad de maquina, por lo que una variación aunque mínima de la velocidad de maquina se traduce en ese mismo cambio en los servomotores, por lo que se garantiza que el ingreso a la línea de producción una velocidad igual a la velocidad de maquina.

Con respecto a la figura 4 tenemos los elementos que forman la maquina que coloca el material (loop) al cual se adhiere el velero que hace la función de mantener sujeto el articulo absorbente, en este caso la bobina de material (49) mantiene un flujo de material constante en donde por medio de una serie de rodillos de arrastre, el material se le coloca pegamento por medio de un dispositivo de aspersor de pegamento (47) , el material al tener una marca la misma es registrada por medio de un sensor (46) el cual puede ser un sensor fotoeléctrico, es decir por medio de luz puede registrar la información del material (loop) . El sensor manda la información a alimentador de servomotor (no ilustrado) , el cual se encarga de mantener a una velocidad al servomotor (SM) , que hace las funciones de rodillo de arrastre. El material pasa por una serie de rodillos a un tambor de vacío (45) , el cual da un giro de 360 grados por cada articulo absorbente. El material ya que pasa por el servomotor (SM) y los rodillos se coloca en el tambor de vacío (45) y una cuchilla (no ilustrada) que también da un giro por cada articulo absorbente, hace un corte en el material (loop) al cual se adhiere el velero, para después colocarlo en la línea de producción que va sobre un rodillo (48) en una posición especifica del articulo absorbente.

El material (loop) tiene una serie de marcas (no ilustradas) para ser registradas por el sensor (46) , el material (loop) se corta de un tamaño ya preestablecido el corte del material debe de ser igual a la separación entre las marcas del material (loop) ; el servomotor (SM) , la cuchilla (no ilustrada) y el tambor de vacío (45) cortan el material en una posición especifica, el servomotor hace las veces de rodillo de arrastre y junto una serie de rodillos de arrastre controla una posición en el proceso con una variable de error +- 0.1%. Debido a que el material (loop) tiene una serie de imágenes (dibujos animados por ejemplo) las cuales si se cortaran de una manera equivocada provocaría que el material no guardara una congruencia con las imágenes, el corte perfecto se logra dividiendo el tambor de vacío (45) en 5000 unidades imaginariamente, cada unidad puede ser una posición de corte especifica, al inicio de la producción el operador de la interfase de usuario (no ilustrada) de manera manual dará la posición de corte, una vez ajustada la posición de corte (por ejemplo 3000) el servomotor se sincroniza automáticamente al tambor de vacío (45) el cual tiene un codificador de velocidad que manda su posición al alimentador de servomotor (no ilustrado) . El alimentador de servo (no ilustrado) recibe la señal de marca del material (loop) , la posición del tambor de vacío (45) y la posición de corte que el operador programa, la velocidad de maquina a la que se trabaja y realizara los cortes en las posición para que las imágenes del material (loop) sean correctas .

Al utilizar un servomotor controlado por un alimentador de servomotor nos garantiza una imagen congruente en los artículos absorbentes. El tambor de vacío que como su nombre lo indica tiene una serie de orificios los cuales sostiene el material (loop) una vez cortado y lo coloca en la línea de producción, el tambor de vacío gira a una velocidad de un giro por cada artículo absorbente, al realizar los cortes del material (loop) colocara uno y solo una porción de material (loop) en cada artículo absorbente, en cada giro, como el material (loop) contiene pegamento en una de sus caras, el material se pega a los materiales que pasan en la línea de producción.

Con respecto a la figura 5 se puede ver un diagrama a bloques de una línea de producción de artículos absorbentes, en donde se tiene un motor principal (57) el cual se controla por medio de alimentadores (drivers) (52) y un PLC (53), en este caso es solo demostrativo y múltiples conexiones son posibles, el motor (57) trabaja a la velocidad de maquina que se establece en el PLC por medio de una interfase de usuario (HIM) , es decir trabaja a máximo 500 dispositivos absorbentes por minuto, el cual mantiene las bandas de transportación (58) a una velocidad constante, los materiales (59) se incorporan según sea el proceso de producción, en este caso de ejemplo los dispositivos (56) mandan el primer material a la banda de distribución que puede ser polvo de celulosa con super-absorbente, una vez que se ingresa el material, los materiales que se encuentran en bobinas se incorporan por medio de etapas (50) se integran por los dispositivos de desembobinadores donde las bobinas se colocan en un motor de corriente alterna, los cuales se encuentran controlados por alimentadores de corriente alterna y que tienen una respuesta de 10 a 50 railisegundos , por lo que se mantendrá un flujo de material constante a la línea de producción, se tiene un empalmador, una cama de rodillos que mantiene una tensión constante del material, y un rodillo móvil el cual es operado por aire para mantener una tensión apropiada, controlada la tensión del material y para mantener una velocidad de arrastre constante el material pasa a una serie de rodillos y a dos servomotores los cuales tienen una respuesta de 100 a 500 microsegundos , los cuales trabajan a la velocidad de maquina sin retroalimentación, por lo que una variación aunque mínima de la velocidad de maquina se traduce en ese mismo cambio en los servomotores. Los elementos (51) se refieren a los dispositivos que mantienen los materiales constantes a la línea de producción, y alimentan a los elementos (55) los cuales son medios de integración de materiales y forman los artículos absorbentes según sea el material, por ejemplo se puede alimentar a la línea de producción los siguientes materiales: papel inferior, de transferencia (transfer), tela no tejida (non wowen) , polietileno (textil backsheet) , barreras antiescurrimiento (cuff's), es decir como los materiales se alimentan por medio de bobinas, las etapas (50) antes mencionadas pueden servir para cada material, lo cual no es limitativo y puede colocarse el número de materiales que sean necesarios para formar un articulo absorbente, siempre y cuando los materiales estén en bobina y tengan que ser introducidos a la línea de producción con una velocidad constante y una tensión preestablecida. Todo el proceso de producción de los artículos absorbentes se controla por medio de un PLC, los motores de corriente alterna son controlados por medio de sus respectivos alimentadores (drives) y monitoreados por decodificadores de velocidad (encoders) los servomotores son controlados por alimentadores (drivers) los cuales todos los alimentadores son conectados en forma de anillo por medio de fibra óptica, múltiples sensores se encuentran dentro de todo el proceso, los mismo se conectan ya sea a los alimentadores o directamente al PLC, una de las ultimas etapas de la formación se lleva a cabo por medio de los medios (54) en donde se coloca un material (loop) al cual se adhiere el velero que hace la función de mantener sujeto el articulo absorbente, en este caso la bobina de material mantiene un flujo de material constante en donde por medio de una serie de rodillos el material se le coloca pegamento por medio de un dispositivo de aspersor de pegamento, el material (loop) al tener una marca esta se registra por medio de un sensor el material pasa por una serie de rodillos a un tambor de vacío (T) , el cual da un giro de 360 grados por cada articulo absorbente. El material ya que pasa por el servomotor y los rodillos se coloca en el tambor de vacío y una cuchilla se hace un corte en el material (loop), para después colocarlo en la línea de producción (59) en una posición especifica del artículo absorbente. Los bloques (60) y (61) muestran dispositivos adicionales que se requieren para la formación de artículos absorbentes, el último bloque (62) de la línea de producción muestra las etapas finales a las que se someten los artículos absorbentes como lo es el corte y doblado. Cabe mencionar que los artículos absorbentes se forman en una línea continua, es por ello que los materiales se introducen a la línea de producción de manera constante, es decir por medio de bobinas, y algunos de los materiales se cortan antes de colocarse en los artículos absorbentes como lo son el material donde se fija el velero (loop) y el material de transferencia (transfer) .

Con respecto a la figura .6 describe un diagrama de flujo de un algoritmo de control de un motor de corriente alterna para el desembobinado, cabe mencionar que todos los pasos son ejecutados por el sistema de control descrito en la presente dando como resultado un método de control de motor de corriente alterna de desembobinado, el inicio (63) se establece cuando se energizan los dispositivos, una vez energizado el algoritmo empieza a trabajar con una orden de arranque (64), se deshabilita (65) el motor por cuestiones de seguridad, y aunque esta alimentado el sistema, el motor tiene la orden de no trabajar, se realiza una comprobación automática (66) si se detecta una falla una alarma suena para que el operador revise los sistemas una¦ ve hecha la revisión se restablece (68) por medio de una orden para que el sistema vuelva a arrancar el sistema; si la comprobación automática demuestra que el sistema esta correcto y no hay ninguna falla, el sistema se habilita (70) en donde se realizan dos acciones, se obtiene la velocidad de maquina (71) por medio de un sensor (encoder) y se obtiene el diámetro de la bobina (72) (rollo de material) por medio de sensores ultrasónicos, lo cual alimentan a un algoritmo matemático (73) dentro del PLC, el algoritmo matemático manda las ordenes adecuadas para que el motor trabaje a una velocidad de referencia (74) , se obtiene la velocidad del motor (75) por medio de un sensor (encoder) , además se obtiene la tensión de retroalimentación (76) por medio de un sensor (resistencia variable) con lo cual el algoritmo matemático (73) mantiene la velocidad del motor de una manera controlada, y una vez que el material o por alguna otra circunstancia el motor puede mandar una señal de deshabilitar (77) para que se vuelva a pasar al estado de deshabilitado (65) . Una falla 69 puede ocurrir en cualquier momento del procedimiento lo que provocara que se accione una alarma para hacer una revisión del sistema por parte de un operador.

Con respecto a la figura 7 describe un diagrama de flujo de algoritmo de control de arrastre de servomotor cabe mencionar que todos los pasos son ejecutados por el sistema de control descrito en la presente, el inicio (78) se establece cuando se energizan los dispositivos, con lo cual se obtiene un arranque en frío (74), es de notar que en este caso se habla de servo motores por lo que una vez que arranca en frío, el algoritmo pasa al servomotor a un estado de deshabilitado (80) ; cabe mencionar que si hay una falla (81) además de que una alarma sonara para que se pasara a un estado de deshabilitado (80) el motor por cuestiones de seguridad, y aunque esta alimentado el sistema, el motor tiene la orden de no trabajar, se restablecen las fallas (82) y se restablecen los paros (83) y se ordena la habilitación (84), una vez habilitado (80) el se envía la orden automáticamente para hacer una engranaje electrónico (87) al hablar de servomotores los mismos no requieren un engranaje por medios mecánicos, los mismos necesitan de una señal proveniente del decodificador de velocidad (encoder) del motor principal, es decir siempre trabajaran a la misma velocidad que el motor principal (89) ; una vez engranado puede ser desengranado (88) para pasar a un estado de habilitado 86) por medio del sistema o puede ser deshabilitado (85) si así lo requiere el sistema.

Con respecto a la figura 8 describe un diagrama de flujo de algoritmo de control de posición de corte de servomotor cabe mencionar que todos los pasos son ejecutados por el sistema de control descrito en la presente, el inicio (90) se establece cuando se energizan los dispositivos, con lo cual se obtiene un arranque en frío (91) , es de notar que en este caso se habla de servo motores por lo que una vez que arranca en frío, el algoritmo pasa al servomotor a un estado de deshabilitado (92); cabe mencionar que si hay una falla (99) además de que una alarma sonara para que se pasara a un estado de deshabilitado (92) el motor por cuestiones de seguridad, y aunque esta alimentado el sistema, el motor tiene la orden de no trabajar, se restablecen las fallas (94) y se restablecen los paros (94) y se ordena la habilitación (95) , una vez habilitado (96) el se envía la orden automáticamente para hacer una engranaje electrónico (97) al hablar de servomotores los mismos no requieren un engranaje por medios mecánicos, los mismos necesitan de una señal proveniente del decodificador de velocidad (encoder) del motor principal, es decir siempre trabajaran a la misma velocidad que el motor principal (98) ; una vez engranado puede ser desengranado (101) para pasar a un estado de habilitado (96) por medio del sistema o puede ser deshabilitado (100) si así lo requiere el sistema; además que el servomotor se mantiene a la velocidad del motor principal (velocidad de maquina) dependerá de un algoritmo para corregir la posición (102) por lo que el servomotor se mantendrá trabajando a una velocidad preestablecida y dependiendo a su vez del algoritmo para corregir la posición con lo que se alimentara a un tambor de vacío para que se corte un material (loop) correctamente.

Los elementos que controlan lo motores de corriente alterna para el desembobinado se hacen mediante el uso de un algoritmo mediante un programa (RSLogix Software) para cada desembobinador y rodillo de arrastre con feedback dentro de la máquina para los diferentes materiales (Papel Inferior, Air Through, Textil Backsheet, Polietileno, Nw y Nw cuff's) mediante Módulos de Aplicación por medio de tareas periódicas con tiempos de ejecución de 10 a 50 milisegundos y utilizando variables de entrada: valor de referencia de velocidad de máquina, posición de retroalimentación (feedback) , lectura de diámetro de los rollos de material a desembobinar por medio de sensores ultrasónicos y velocidad actual de Motor, el algoritmo nos proporciona la señal de referencia que se traduce en la velocidad adecuada del motor para tener un control en todo momento del rollo a desembobinar. Las variables de control: velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro, posición de feedback, etc. son monitoreadas y/o modificadas por el usuario de forma remota desde una interfase de usuario (HIM) por medio de un protocolo de comunicación Ethernet.

Los elementos que se encargan de mantener la velocidad de arrastre de se desarrollo de algoritmo de control mediante un programa (RSLogix Software) para cada rodillo de arrastre sin feedback con una variable de error +- 0.1% a lo largo de la máquina (Textil Backsheet y Nw Cuff's) mediante Módulos de Aplicación y por medio de tareas continuas con tiempos de ejecución de 100 a 500 microsegundos y utilizando variables de entrada: valor de referencia de velocidad de máquina y velocidad actual del servomotor, el algoritmo nos proporciona la señal de referencia al servomotor que se traduce en la velocidad necesaria para tener un control en todo momento del rodillo de arrastre con la precisión adecuada. El algoritmo trabaja con una arquitectura de Máquina de Estados para disminuir el tiempo de ejecución de las tareas. Las variables de control: velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro, etc. son monitoreadas y/o modificadas por el usuario de forma remota desde una interfase de usuario (HIM) por medio de un protocolo de comunicación Ethernet .

El diseño para que queden sincronizados los elementos que colocan el material (loop) , se hace mediante el uso de un algoritmo de control mediante un programa (RSLogix Software) para cada rodillo de arrastre que controla una posición en el proceso con una variable de error +- 0.1% a lo largo de la máquina (Loop) (figura 4) mediante módulos de aplicación y por medio de tareas continuas con tiempos de ejecución de 100 a 500 microsegundos y utilizando variables de entrada: valor de referencia de velocidad de máquina, valor deseado en posición de corte y velocidad actual del servomotor, el algoritmo nos proporciona la señal de referencia al servomotor que se traduce en la velocidad adecuada para tener un control de posición en todo momento con la precisión adecuada. El algoritmo trabaja con una arquitectura de Máquina de Estados para disminuir el tiempo de ejecución de las tareas. Las variables de control: velocidad actual, factor de corrección de velocidad, dirección de giro, posición de corte, etc. son monitoreadas y/o modificadas por el usuario de forma remota desde una interfase de usuario (HIM) por medio de un protocolo de comunicación Ethernet .

Claims (28)

Reivindicaciones

1. Un sistema de control para introducir materiales a una línea de producción para formar artículos absorbentes, el sistema controla los elementos por medio de un control lógico programable (PLC) caracterizado por que comprende: motores de corriente alterna, que ' se encuentran controlados por alimentadores de corriente alterna, cada motor de corriente alterna tiene un decodificador de velocidad y cada uno controla la velocidad de giro de una bobina de material; detectores ultrasónicos que monitorean la bobina; un empalmador de material, que mantienen el flujo constante de material; una cama de rodillos; un rodillo móvil el cual es operado por aire; una resistencia variable que registra la posición del rodilio móvi1 ; dos servomotores que mantienen su velocidad igual a la velocidad del un motor principal y que mantienen un flujo de material constante, los materiales se integran por diferentes medios de integración para formar un artículos absorbentes; alimentadores de servo los cuales se encargan de mantener los servomotores a una velocidad de maquina constante,- un dispositivo de aspersor de pegamento; un sensor que registra una marca en el material al cual se adhiere el velero; un tambor de vacio, un servomotor de posición de corte y una cuchilla que cortan el material al cual se le adhiere el velero en una posición especifica de corte.

2. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizado por que los motores de corriente alterna tienen una respuesta de 10 a 50 milisegundos .

3. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizado por que el decodificador de velocidad se localiza dentro de cada eje del motor de corriente alterna.

4. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizado por que el decodificador de velocidad envía información acerca del estado que guarda el motor.

5. El sistema de control según la reivindicación 3 caracterizado por que el decodificador de velocidad envía una retroalimentación .

6. El sistema de control según la reivindicación 4 caracterizado por que la retroalimentación es de tipo digital.

7. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los sensores ultrasónicos miden el diámetro de las bobinas.

8. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los sensores ultrasónicos indican por señales a los alimentadores de corriente alterna para mantener una velocidad constante.

9. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que el empalmador hace una unión del material que termina con el comienzo del material de una nueva bobina.

10. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los alimentadores de corriente alterna se conectan a un Control Lógico Programable (PLC) ,

11. El sistema de control según la reivindicación 10 caracterizada por que el Control Lógico Programable esta formado por una fuente de alimentación, una unidad central de procesamiento y tarjetas.

12. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que la resistencia registrar de 0 a 10 Kohms.

13. El sistema de control según la reivindicación 12 caracterizada por que lo registrado en la resistencia variable se envía al Programador Lógico Programable para controlar la velocidad de los motores de corriente alterna.

14. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los servomotores tienen una respuesta de 100 a 500 microsegundos .

15. El sistema de control según la reivindicación 14 caracterizada por que los servomotores trabajan a la velocidad de maquina sin retroalimentación .

16. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los alimentadores de servo se conectan por medio de fibra óptica a una tarjeta del Control Lógico Programable .

17. El sistema de control según la reivindicación 16 caracterizada por que los alimentadores de servo se conectan en forma de anillo en conjunto con la tarjeta del PLC la cual esta adaptada para manejar fibra óptica.

18. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que los materiales se alimentan a la línea de producción de artículos absorbentes pueden ser papel inferior, de transferencia, tela no tejida, polietileno, barreras antiescurrimiento .

19. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que el sensor que registra una marca en el material es un sensor fotoeléctrico.

20. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que el servomotor de posición de corte hace las veces de rodillo de arrastre.

21. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que el servomotor de posición de corte controla la posición en el proceso con una variable de error +-0.1%.

22. El sistema de control según la reivindicación 1 caracterizada por que tambor de vacío tiene un codificador de velocidad que manda su posición al alimentador de servomotor.

23. El sistema de control según la reivindicación 22 caracterizada por que el alimentador de servo recibe la señal de marca del material al cual se le adhiere el velero, la posición del tambor de vacío y la posición de corte que el operador programa, para realizara los cortes en las posición para que unas imágenes del material al que se le adhiere el velero sean correctas.

24. Un método de control de motor de corriente alterna de desembobinado el cual opera en un sistema de control para introducir materiales a una linea de producción para formar artículos absorbentes, el sistema controla los elementos por medio de un control lógico programable, el método comprende los pasos de: iniciar; deshabilitar el motor; comprobar automáticamente si se detecta una falla una alarma suena para que el operador revise los sistemas una ve hecha la revisión se restablece; restablecer el funcionamiento; habilitar y realizar los pasos de obtener la velocidad de maquina por medio de un sensor y obtener el diámetro de una bobina; procesar un algoritmo matemático con los datos obtenidos de obtener la velocidad de maquina por medio de un sensor y obtener el diámetro de una bobina. habilitar el motor para que trabaje a una velocidad de referencia; obtener la velocidad del motor por medio de un sensor y obtener la tensión de retroalimentación por medio de otro sensor; introducir los datos de velocidad del motor y la tensión para mantener la velocidad del motor de una manera controlada ; deshabilitar y accionar una alarma en caso de falla.

25. El método de control de motor de corriente alterna de desembobinado según la reivindicación 24 caracterizado por que el paso de iniciar se establece cuando se energizan los dispositivos .

26. El método de control de motor de corriente alterna de desembobinado según la reivindicación 24 caracterizado por que el paso de deshabilitar el motor mantiene el motor con la orden de no trabajar.

27. El método de control de motor de corriente alterna de desembobinado según la reivindicación 24 caracterizado por que el paso de obtener el diámetro de una bobina se realiza por medio de sensores ultrasónicos.

28. El método de control de motor de corriente alterna de desembobinado según la reivindicación 24 caracterizado por que el paso de obtener la tensión de retroalimentación se realiza por un sensor que es una resistencia variable.