ES2230238T3 - Procedimiento para regular en tiempo real una aplanadora. - Google Patents
Procedimiento para regular en tiempo real una aplanadora.Info
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Abstract
Procedimiento para regular en tiempo real una aplanadora destinada a aplanar bandas metálicas, placas u hojas, en el cual: - después de haber aplanado dicha banda (5), se la corta para obtener una placa aplanada (8), o una hoja aplanada caracterizada porque: - se mide la curvatura de dicha placa aplanada (8) resultado bien del aplanado de la banda (5) cortada, o bien del aplanado de la placa (5) al salir de dicha aplanadora (1) fuera de una zona de apoyo; - se corrige dicha medida con el fin de eliminar la influencia debida al propio peso de la placa aplanada (8), y - se corrige, llegado el caso, el apriete de los rodillos (4ª) y (4b) situados a la salida de dicha aplanadora (1) con el fin de obtener una placa aplanada (8) de combadura controlada.
Description
Procedimiento para regular en tiempo real una
aplanadora.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para regular en tiempo real de una aplanadora
destinada a aplanar bandas metálicas en bobina o en rollo, por
ejemplo bandas de acero, o directamente placas u hojas, según el
preámbulo de la reivindicación 1, así como una instalación de
aplanado según el preámbulo de la reivindicación 4.
La invención se aplica por una parte al aplanado
de bandas metálicas que han de cortarse al salir de la aplanadora a
fin de obtener placas u hojas de un largo determinado L, y por otra
parte al aplanado de placas u hojas.
Las bandas o placas metálicas sufren diversas
operaciones, como el laminado en caliente y el laminado en frío, con
el fin de proporcionarles características dimensionales homogéneas
en toda su longitud; de esta forma, una banda metálica laminada
posee teóricamente en todos sus puntos un espesor y una anchura
constantes.
No obstante, la operación de laminado no basta
para obtener una banda libre de defectos. En efecto, la misma puede
presentar defectos de regularidad superficial, por ejemplo
ondulaciones al nivel de los bordes o del centro, y una combadura
(es decir, una curvatura) según la longitud o anchura de la
banda.
Estos defectos de regularidad superficial se
corrigen mediante el aplanado de la banda en una aplanadora. Dicha
aplanadora se compone de dos chasis superpuestos en cada uno de los
cuales se alojan varios rodillos motorizados, situados unos frente
a otros de forma alterna por encima y por debajo del recorrido de la
banda. En el caso de una bobina de banda metálica, se la desenrolla
previamente, por lo general se la pasa por una guiadora antes de
sufrir la operación de aplanado. Con el fin de suministrar
productos que reúnan los requisitos de regularidad superficial
exigidos por los fabricantes, las bandas aplanadas no se rebobinan
de nuevo, ya que el rebobinado destruye la regularidad superficial.
Lo que se hace es cortarlas, al salir de la aplanadora, con el fin
de obtener placas, hojas o películas, bien por medio de una cizalla
de guillotina, bien por medio de una cizalla seguidora, rotativa o
volante. Las placas u hojas aplanadas son transportadas a
continuación a una apiladora y se apilan para su posterior entrega
a los clientes.
El aplanado propiamente dicho se realiza pasando
la banda o la placa entre los rodillos desplazados de la aplanadora,
cuyo apriete se regula a la entrada, es decir, la separación de los
rodillos de arriba de la aplanadora, y a la salida, es decir, la
separación de los rodillos de debajo de la aplanadora. A la entrada
de la aplanadora se homogeniza las tensiones residuales de la banda,
y de esta forma se subsana los defectos de regularidad superficial,
como por ejemplo las ondulaciones y la combadura según la longitud.
Al salir de la aplanadora, se trata la combadura según la longitud
de la banda. Para mayor claridad en la exposición, cuando se quiera
indicar "combadura según la longitud", se dirá simplemente
"combadura".
El ajuste de los parámetros de apriete a la
entrada y a la salida de la aplanadora se efectúa en cada cambio de
bobina, de placa (o de hoja), con el fin de adaptar estos
parámetros no sólo a las características dimensionales y a los
tipos de defectos de la banda o de la placa, sino también en función
de la combadura, según la forma que se desee imprimir a la placa (o
a la hoja) tras el aplanado.
En efecto, según la aplicación a la que los
fabricantes destinen estas placas (u hojas) aplanadas, o también en
función del tipo de instalación que posean dichos fabricantes, las
placas se entregarán con combadura nula (placa perfectamente
plana), combadura positiva o combadura negativa.
Primero se efectúa el ajuste del apriete de los
rodillos de entrada de la aplanadora según métodos conocidos en sí
mismos, luego se ajusta el apriete de los rodillos de salida.
Un medio muy conocido para ajustar los rodillos
de salida de la aplanadora consiste en controlar la combadura
residual de la placa (o de la hoja) tras el aplanado. Con este fin,
se eleva la placa por medio de un elevador de forma que la placa
quede suspendida de uno o dos puntos de apoyo, luego un operario
mide la combadura de la placa marcando una flecha en el centro de
la placa con la ayuda de una regla. A continuación el operario
puede ajustar el reglaje del apriete de los rodillos de salida para
corregir la combadura de la placa y adaptarla a las exigencias del
fabricante. Esta operación de medida se renueva tantas veces como
sea necesario a cada cambio de producto (en forma de bobina, de
placa o de hoja).
Dicha técnica presenta diversos inconvenientes, a
saber:
- -
- la medida de la combadura de una placa al cambiar de producto y la adaptación del apriete de los rodillos de salida por el operario obligan a detener la cadena de aplanado durante esta operación, con lo que se pierde operatividad;
- -
- ciertas cadenas de aplanado son compactas, y no siempre es posible implantar un dispositivo de elevación de las placas; en este caso, la medida de la combadura de la placa se efectúa fuera de la cadena con un tiempo de detención de la cadena más importante aún;
- -
- la operación de elevación de la placa puede suponer riesgos para la seguridad del operario, sobre todo en el caso de placas de grandes dimensiones (superiores a 2 metros de largo).
Además, si las características dimensionales de
una banda o bobina concretas son constantes en toda su longitud, no
ocurre lo mismo con lo que se refiere a las características
mecánicas. Ahora bien, las variaciones de las características
mecánicas de una banda tienen un impacto negativo en el control de
la combadura final de las placas tras el aplanado de la banda. En
efecto, al haber sido regulado el apriete de los rodillos de salida
de la aplanadora por una característica mecánica concreta de la
banda, este apriete, en el curso del aplanado, ya no se adaptará si
las características mecánicas de la banda varían de forma
importante.
Ahora bien, el control de la combadura residual
de la placa es una operación importante en la medida en que las
tolerancias exigidas por los fabricantes, en lo referente a las
dimensiones y la combadura de la placa, son cada vez más
restringidas. A modo de ejemplo, actualmente las tolerancias
referentes a la combadura de placas que se van a cortar por rayo
láser, y para ciertas aplicaciones en automóviles como las piezas
de unión, son frecuentemente inferiores a \pm 3 mm/m. La
finalidad de la presente invención es subsanar los inconvenientes
del método utilizado en la técnica anterior.
La invención tiene pues por objeto un
procedimiento para regular en tiempo real una aplanadora destinada a
aplanar bandas metálicas, placas u hojas, en el cual:
Después de haber aplanado dicha banda, se la
corta para obtener una placa, o una hoja, caracterizada porque:
- -
- se mide la curvatura de dicha placa resultado bien del aplanado de la banda cortada, o bien del aplanado de la placa, al salir de dicha aplanadora y fuera de una zona de apoyo:
- -
- se corrige dicha medida con el fin de eliminar la influencia debida al propio peso de la placa, y
- -
- se corrige, llegado el caso, el apriete de los rodillos situados a la salida de dicha aplanadora con el fin de obtener una placa de combadura controlada.
Otras características destacables de la invención
son las siguientes:
- -
- la medida de la combadura residual de la placa aplanada se realiza a partir de la medida de la combadura de dicha placa al salir de la aplanadora y fuera de dicha zona de apoyo, efectuándose dicha medida por medio de al menos tres sensores de distancia.
- -
- La medida de la combadura residual de la placa aplanada se obtiene de la curvatura medida y de la curvatura propia de la placa aplanada.
La invención tiene igualmente por objeto una
instalación de aplanado del tipo consistente en una aplanadora para
aplanar bandas metálicas, placas u hojas provista de medios para
cortar, después del aplanado, la banda en placas aplanadas o en
hojas aplanadas caracterizada porque dispone de medios para medir
la combadura residual de placas aplanadas u hojas aplanadas
resultado bien del aplanado de la banda cortada, o bien del
aplanado de la placa o de la hoja, al salir de la aplanadora, y
también de medios para modificar el apriete de los rodillos
situados a la salida de dicha aplanadora en función de los datos
suministrados por los medios de medida de dicha combadura
residual.
Aún hay más características destacables de la
invención:
- -
- los medios de medida de la combadura residual constan al menos de tres sensores de distancia, como por ejemplo sensores de distancia ópticos o sensores de distancia a corriente de Foucault.
- -
- la instalación de aplanado incluye medios automáticos para ajustar el apriete de los rodillos de salida en función de los datos de las medidas de distancias de los sensores.
- -
- la medida de la curvatura de la placa aplanada se realiza al nivel de dicha placa aplanada fuera de una zona de apoyo.
Como se habrá comprendido, la invención consiste
en ejecutar una medida en tiempo real de la combadura de la placa o
de la banda cortada en placa a su salida de la aplanadora, y en
controlar el apriete de los rodillos en función de los resultados
de dicha medida.
Las características y ventajas de la invención
aparecerán en el curso de la lectura de la descripción que sigue a
continuación, dada a modo de ejemplo y efectuada con referencia a
los ejemplos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 es una vista esquemática en corte
transversal de dicha aplanadora.
- La figura 2 muestra la variación del valor de
la combadura residual en función del apriete de los rodillos a la
salida de la aplanadora.
En la figura 1, se ha representado
esquemáticamente una aplanadora 1, de dos chasis 2 y 3 superpuestos
en los que van montados rodillos 4 motorizados, situados unos
frente a otros de forma alterna, y entre los cuales pasa una banda
metálica 5, una placa o una hoja. La instalación consta de medios de
corte 6 dispuestos a la salida de la aplanadora, una mesa de
transporte 7 y un medio de traslado de la banda cortada en placas
(no representado en la figura). En el caso del aplanado de bandas,
la instalación consta de medios de corte 6 dispuestos a la salida
de la aplanadora. Bien entendido, los medios de corte 6 son
superfluos, ya que las placas o las hojas se aplanan directamente;
sin embargo, pueden estar presentes en la instalación, y en este
caso no se les hace funcionar. En 8, se ha representado la placa o
la hoja (sean resultado bien del corte a cizalla de la banda tras
el aplanado, o bien de la placa o de la hoja aplanada), de la que
una parte se apoya en la mesa 7, mientras que la otra parte
sobresale de dicha mesa 7. Unos sensores de distancia colocados, en
nuestro esquema, por debajo de la zona de la placa aplanada 8 que
no se apoya en la mesa 7, van conectados a un sistema de
regulación 11 del apriete de los rodillos 4a y 4b situados a la
salida de la aplanadora, conectado a su vez a un accionador 12 de
control de apriete a la salida (rodillos 4a y 4b).
La banda o placa metálica 5 es aplanada en la
aplanadora al pasar entre los rodillos 4. Al salir de la aplanadora,
la banda 5 es cortada en cizalla por los medios de corte
consistentes en una cizalla de guillotina, seguidora, rotativa o
volante, con el fin de obtener placas 8, hojas o películas de un
largo L determinado de antemano. Una parte de la placa aplanada 8
descansa en la mesa de transporte 7, mientras que un largo de placa
L determinado de antemano por una célula de detección 10 sobresale
de la mesa 7 y se halla por lo tanto fuera de la zona de apoyo.
Al menos tres sensores 9, dispuestos en una placa
de asiento de referencia (no representada en la figura), posicionada
bien encima o bien debajo de la zona correspondiente al largo L de
la placa 8, miden la distancia que les separa de dicha parte de
placa 8 de largo L, con el fin de determinar la curvatura C de la
misma. Las medidas realizadas por los sensores 9 deben ser
preferiblemente medidas de distancia sin contacto a fin de que no
se falseen las medidas de la curvatura de la parte de placa 8 de
largo L. Por lo tanto, se utilizarán sensores de distancia 9 sin
contacto, como los sensores a corriente de Foucault o sensores
ópticos.
Con el fin de determinar la combadura residual
C_{r} de la placa 8 a partir de la curvatura C medida, conviene
tener en cuenta la curvatura C_{p} de la placa 8 debida a su
propio peso. El conocimiento de los siguientes parámetros:
- -
- largo L de la placa 8 que sobrepasa la mesa 7, determinado por una célula de posición 10,
- -
- espesor de la placa 8,
- -
- distancia de los sensores 9 respecto a la mesa 7.
Permite calcular la curvatura C_{p} de la placa
8 debida a su propio peso. Así, restando el valor del curvatura
C_{p} al valor de la curvatura C medida se obtiene fácilmente la
combadura residual C de la placa 8.
Conociendo la curvatura residual de la C_{r} de
la placa 8, se calcula la función de transferencia que permite a
continuación ajustar el apriete de salida (rodillos 4a y 4b) de la
aplanadora 1, con el fin de adaptar la combadura de la placa
siguiente 8 a las exigencias del fabricante.
La combadura de la placa 8 exigida por el
fabricante puede ser nula (placa perfectamente plana), positiva
(curvatura de la placa hacia arriba) o negativa (curvatura de la
placa hacia abajo). Para obtener placas que posean uno de estos
perfiles, conviene bien espaciar o bien acortar la separación entre
los rodillos 4a con respecto a los rodillos 4b situados a la salida
de la aplanadora 1.
Esta operación puede efectuarla un operario que
recoja las diferentes medidas a las que se ha aludido anteriormente,
calcule con ayuda de dichas medidas la función de transferencia que
permite deducir los parámetros de apriete de salida de los rodillos
4a y 4b que hay que inyectar en el sistema de regulación 11 según
la combadura que se desee aplicar a la placa.
Esta operación puede igualmente efectuarla
automáticamente una calculadora.
Una vez han sido determinados los parámetros de
apriete de los rodillos 4a y 4b, el accionador 12 actúa directamente
sobre el apriete de los rodillos 4a y 4b a la salida de la
aplanadora 1, es decir, sobre su separación relativa.
El procedimiento según la invención permite así
controlar en tiempo real la combadura de cada una de las placas 8.
Así, cuando las características mecánicas de la placa 8 de una
bobina varíen, el control en tiempo real de la combadura de la
placa 8 permite actuar al momento sobre los parámetros de apriete a
la salida de la aplanadora 1 y de modificar, llegado el caso, los
ajustes del apriete de salida (rodillos 4a y 4b), con el fin de
obtener placas 8 cuya combadura sea constante, o cuyo valor de
combadura se mantenga dentro del margen de tolerancia fijado por el
fabricante.
Además de la ventaja que se menciona más arriba,
el procedimiento según la invención suprime las operaciones de
elevación de la placa y de medida de la combadura por un operario,
y presenta en relación con la técnica anterior las siguientes
ventajas:
- -
- mejora de las condiciones de seguridad;
- -
- supresión del tiempo de manutención de las placas, permitiendo así aumentar la productividad global de la cadena;
- -
- rapidez de ejecución de las correcciones de apriete de los rodillos, en caso de que se utilice una calculadora automática;
- -
- operación de control de la combadura de la placa fácil de llevar a cabo; no queda limitada a las placas de longitud inferior a 3 m. para espesores de 3 mm. como era el caso con el procedimiento de la técnica anterior;
- -
- ganancia de espacio: el dispositivo según la invención es compatible con las líneas compactas, le basta con un espacio más reducido que el que se necesita para la elevación de la placa.
- -
- control sistemático de la combadura de todas las placas (archivado de los valores).
La figura 2 muestra la variación de valor de la
combadura residual (expresada en mm.) en función del apriete de los
rodillos a la salida de la aplanadora (expresado en mm.).
El material considerado es una banda de acero de
6 mm. de espesor, de 1.500 mm. de ancho y de límite elástico de
350 Mpa. El coeficiente de plastificación inicial de la banda es
del 60%. El coeficiente de plastificación máximo que se pretende en
este ejemplo es del 80%. Este coeficiente de plastificación impuesto
depende de la estrategia de aplanado utilizada y de la regularidad
superficial inicial de la banda antes del aplanado. La amplitud de
las variaciones de combadura tras el aplanado está directamente en
correlación con este parámetro.
Los ejemplos siguientes tienen por objeto
ilustrar la utilización de este procedimiento.
En el ejemplo 1, los sensores de distancia sin
contacto miden una combadura residual de la placa obtenido tras el
aplanado y corte a cizalla de la banda de acero de +7mm./m. Para
que la combadura de esta placa sea nula (placa perfectamente
plana), es necesario que el sistema de regulación (a) corrija el
apriete de los rodillos de salida de la aplanadora por una
corrección de 0,15 mm., de manera que el apriete llegue a 0,32
mm.
En el ejemplo 2, los sensores de distancia sin
contacto miden una combadura residual de la placa obtenida tras
el aplanado y corte a cizalla de la banda de acero de
-7mm./m. Para que la combadura de esta placa sea nula (placa
perfectamente plana), es necesario que el sistema de regulación (a')
corrija el apriete de los rodillos de salida de la aplanadora por
una corrección de 0,2 mm., de manera que el apriete llegue a 0,32
mm.
Claims (9)
1. Procedimiento para regular en tiempo real una
aplanadora destinada a aplanar bandas metálicas, placas u hojas, en
el cual:
- -
- después de haber aplanado dicha banda (5), se la corta para obtener una placa aplanada (8), o una hoja aplanada caracterizada porque:
- -
- se mide la curvatura de dicha placa aplanada (8) resultado bien del aplanado de la banda (5) cortada, o bien del aplanado de la placa (5) al salir de dicha aplanadora (1) fuera de una zona de apoyo;
- -
- se corrige dicha medida con el fin de eliminar la influencia debida al propio peso de la placa aplanada (8), y
- -
- se corrige, llegado el caso, el apriete de los rodillos (4ª) y (4b) situados a la salida de dicha aplanadora (1) con el fin de obtener una placa aplanada (8) de combadura controlada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la medida de la combadura residual de
la placa aplanada (8) se realiza a partir de la medida de la
curvatura de dicha placa aplanada (8) al salir de la aplanadora (1)
fuera de dicha zona de apoyo, efectuándose dicha medida por medio de
al menos tres sensores de distancia (9).
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque la medida de la combadura residual
de la placa aplanada (8) se deduce de la curvatura medida y de la
propia curvatura de la placa aplanada (8).
4. Instalación de aplanado del tipo que consta en
una aplanadora para aplanar bandas metálicas, placas u hojas,
provista de medios para cortar, después del aplanado, la banda (5)
en placas aplanadas (8) o en hojas aplanadas, caracterizada
porque consta de medios para medir la curvatura residual de las
placas aplanadas (8) u hojas aplanadas resultado bien del aplanado
de la banda (5) cortada, o bien del aplanado de la placa (5) o de
la hoja al salir de la aplanadora (1), y de medios para modificar
el apriete de los rodillos (4ª) y (4b) situados a la salida de
dicha aplanadora (1) en función de los datos suministrados por los
medios de medida de dicha combadura residual.
5. Instalación de aplanado según la
reivindicación 4, caracterizada porque dichos medios de
medida de la combadura residual consisten en al menos tres sensores
de distancia (9).
6. Instalación de aplanado según las
reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque dichos medios
de medida de la combadura residual consisten en al menos tres
sensores de distancia ópticos (9).
7. Instalación de aplanado según las
reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque dichos medios
de medida de la combadura residual consisten en al menos tres
sensores de distancia a corriente de Foucault (9).
8. Instalación de aplanado según las
reivindicaciones 4 a 7, caracterizada porque comprende
medios automáticos para ajustar el apriete de los rodillos de
salida (4a) y (4b) en función de los datos de las medidas de
distancias de los sensores (9).
9. Instalación de aplanado según las
reivindicaciones 4 a 8, caracterizada porque la medida de la
curvatura de la placa de aplanada (8) se realiza al nivel de dicha
placa aplanada (8) fuera de una zona de
apoyo.
apoyo.
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