ES2295099T3 - Procedimiento para medir el perfil de espesor de una pelicula tubular aplanada. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para medir el perfil de espesor de una película tubular aplanada, que avanza paralela a su propio eje longitudinal y gira alrededor de su propio eje longitudinal, que comprende las etapas de: - dividir idealmente la película (1) en una pluralidad de n bandas longitudinales (9) paralelas al eje de la película tubular; - utilizar un dispositivo de medición de espesores (7) para realizar por lo menos una exploración en una dirección transversal a la dirección del movimiento de avance de la película tubular (1), para así realizar m mediciones de espesor, realizándose dicha por lo menos una exploración sin sincronismo con el giro de la película tubular aplanada (1); - para cada medición del espesor realizada durante la exploración, identificar las bandas longitudinales superpuestas (9) en el eje de medición del dispositivo de medición de espesores (7); - obtener un sistema indeterminado de m ecuaciones lineales con n incógnitas del tipo Xsup + Xinf = M, donde sup e inf son los índices de las bandas longitudinales superpuestas y M es la medición del espesor; - utilizar el método de mínimos cuadrados o el método de mínimos cuadrados ponderados para resolver el sistema indeterminado, obteniendo así el espesor de las bandas longitudinales individuales (9). 6
Description
Procedimiento para medir el perfil de espesor de
una película tubular aplanada.
El objeto de la presente invención es un
procedimiento para medir el perfil de espesor de una película
tubular aplanada.
En el sector de los materiales plásticos es
conocido que los materiales están fabricados de una película por
medio de extrusores de forma anular de los cuales sale una película
tubular, también conocida como película soplada.
La película tubular extruida, después haberse
inflado, se hace pasar a través de un dispositivo de estirado y
aplanado, también conocido como torre, para obtener una película
tubular aplanada, es decir dos capas de película superpuestas
unidas en los bordes.
La película tubular aplanada entonces se lleva
hacia una estación de corte para cortarla en los bordes, para así
separar las dos capas superpuestas de la película, obteniéndose dos
películas planas, con una anchura substancialmente igual a la mitad
de la circunferencia de la película tubular extruida, las cuales
quedan enrolladas sobre unos
carretes.
carretes.
La torre gira de manera alternativa alrededor de
un eje vertical; consecuentemente el eje de aplanamiento de la
película tubular varía continuamente y así los errores en la
planaridad de la película se distribuyen uniformemente en los
carretes de recogida.
Esta solución por lo tanto garantiza que los
carretes queden libres de defectos de enrollado tales como bultos,
superficies mal extendidas, paredes que no quedan rectas, etc.
Para mantener el perfil de espesor en las
tolerancias contempladas, el perfil de espesor de la película
tubular extruida se mantiene bajo control y así la acción se toma
localmente en el cabezal del extrusor.
US-A-3 474 160
describe un proceso y un aparato para medir el perfil de espesor de
una película tubular aplanada que avanza paralela a su eje
longitudinal y gira alrededor de su eje longitudinal a través de una
exploración con medidor a través de la película tubular. Las
exploraciones del medidor en sincronismo con el giro del tubular
aplanado y cualquier variación de la señal del medidor resulta
únicamente de las variaciones de espesor que existen alrededor de
la lámina 20.
US-A-4 339 403
describe un aparato y un procedimiento para medir el espesor de una
película tubular aplanada extruida a partir de un anillo de
toberas. La película se divide en zonas de igual sección transversal
que corresponden a los sectores de corrección del anillo de toberas
y de este modo se determina el espesor de película promedio y la
desviación de cada sector.
US-A-3 988 582
describe un aparato y un procedimiento para medir el espesor de una
película soplada.
La solicitud de patente MI 98 A 001611 (patente
concedida IT 1 326 008), del mismo solicitante, propone un
procedimiento y un aparato para medir el perfil de espesor de una
película tubular.
Tal como se describe en MI 98 A 001611, un
cabezal de exploración, situado antes de la estación de corte, mide
el espesor de la película tubular aplanada.
La película tubular se divide idealmente en una
pluralidad de bandas o sectores longitudinales, conocidos
familiarmente como "pernos del cabezal", todos de la misma
anchura, que corresponden cada uno a un sector del cabezal del
extrusor.
Un dispositivo de medición de espesor,
preferiblemente de tipo sin contacto, se sitúa entre la estación de
estirado y aplanado y la estación de corte y se mueve con un
movimiento lineal alternativo, en una dirección transversal a la
dirección de movimiento de avance de la película tubular aplanada,
entre una primera posición, a la cual corresponde un primer borde
de la película tubular aplanada, y una segunda posición, a la cual
corresponde un segundo borde, opuesto al primer borde, de la
película tubular aplanada.
El punto de medición se encuentra por lo menos a
la mitad de la anchura de las bandas longitudinales y el cabezal de
medición se sincroniza con el giro de la película tubular aplanada,
de manera que en el punto correspondiente a los bordes opuestos se
toma la lectura en dos capas superpuestas de la misma banda
longitudinal.
De este modo, basta con dividir entre dos el
espesor medido en los bordes para conocer el espesor de la película
correspondiente a las bandas longitudinales situadas en los
extremos.
Tras el giro de la torre, las distintas bandas
longitudinales se llevan, secuencialmente, a la zona correspondiente
a los bordes laterales y puede medirse su espesor.
Además, las mediciones del espesor tomadas
durante el movimiento de un borde al otro pueden utilizarse para
estimar (dividiendo entre dos) los grosores de las bandas
longitudinales superpuestas en la película tubular aplanada.
Sin embargo, el dispositivo descrito en la
solicitud MI 98 A 001611 todavía presenta algunos aspectos poco
prácticos.
La medición del espesor es precisa solamente en
las bandas longitudinales extremas, mientras que en las bandas
longitudinales intermedias simplemente se obtiene una estimación del
espesor, lo cual es totalmente inadecuado a efectos de control y
regulación del perfil de espesor de la película tubular.
Para tener una medición exacta del espesor de
cada banda longitudinal es necesario a que la torre gire 180º, lo
que corresponde a un tiempo medio de entre de 2,5 y 10 minutos
aproximadamente; de modo que la velocidad de regulación de la
matriz es muy pequeña.
Como que la película tubular discurre a una
velocidad entre 8 y 5 metros/minuto, si las mediciones caen fuera
de las tolerancias contempladas entre dos actualizaciones
consecutivas, existe el riesgo de que el sistema pueda producir
cantidades considerables de productos defectuosos.
Para obtener una medición fiable también es
necesario que el cabezal de medición permanezca durante un tiempo
suficiente en cada banda longitudinal, evitando la distorsión de la
medición midiendo ruido (por ejemplo con un sensor de rayos \beta
tiene que permanecer durante un tiempo de aproximadamente 0,5
segundos).
Si la película tubular aplanada es muy ancha,
puede suceder que el dispositivo de medición no pueda alcanzar el
borde opuesto a tiempo para medir otra banda longitudinal plegada;
en este caso se pierde el sincronismo y el tiempo utilizado para
obtener el perfil de espesor es el doble.
En conclusión, la fiabilidad de la medición
puede reducirse drásticamente.
El objetivo de la presente invención es
encontrar una solución a los problemas citados anteriormente.
Dichos problemas se resuelven mediante un
procedimiento de acuerdo con el contenido de la reivindicación
independiente.
El procedimiento al cual se refiere la invención
resultará inmediatamente claro a partir de la descripción que
sigue, la cual se da a modo de ejemplo no limitativo, con referencia
a las figuras que se adjuntan, en las cuales:
La figura 1 es una vista esquemática de un
sistema para producir material en película;
La figura 2 es una vista esquemática de una
película tubular aplanada explorada con un movimiento lineal
alternativo, en una dirección en ángulo recto respecto a la
dirección del movimiento de avance de la película.
Haciendo referencia a los dibujos que se
adjuntan, la figura 1 muestra esquemáticamente un dispositivo para
la fabricación de una película tubular 1, que comprende un extrusor
2, un dispositivo de aplanado y estirado 3, una estación de corte 5
y dos estaciones 6 para el enrollado de la película en carretes.
Entre la estación de aplanado y estirado y la
estación de corte 5 existen unos medios para la medición de
espesores 7, por ejemplo una fuente de rayos \beta y un sensor de
rayos \beta, dispuestos de manera que definen un espacio para el
paso de la película tubular.
Los medios 7 se mueven con un movimiento lineal
alternativo, realizando una exploración continua en una dirección
transversal a la dirección del movimiento de avance de la
película.
En una posible realización, los medios 7
realizan las mediciones del espesor a intervalos de aproximadamente
5 mm.
La película tubular 1, o película soplada, se
divide idealmente en un número determinado de bandas longitudinales
9, todas de la misma anchura, también denominadas "pernos del
cabezal", que corresponden cada una a un sector del cabezal del
extrusor; típicamente, el número n de bandas longitudinales es entre
8 y 360 y su anchura oscila entre 1 y 30 cm aproximadamente.
El movimiento de los medios de medición 7 y el
giro del dispositivo de aplanado y estirado 3 producen un cambio
continuo de la combinación de bandas longitudinales 9 medidas por
los medios 7 (véase figura 2).
Unos medios 10, por ejemplo un codificador,
proporcionan continuamente la posición angular del dispositivo de
aplanado y estirado 3, a partir de la cual puede obtenerse la
disposición presente de las bandas longitudinales 9 y, en
particular, las bandas longitudinales 9 situadas momentáneamente en
el eje de medición de los medios
7.
7.
Si utilizamos las incógnitas X_{1}...X_{n}
para indicar los espesores de las n bandas longitudinales 9, cada
medición de espesor del dispositivo de medición 7 puede considerarse
como una ecuación lineal del tipo
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde: sup e inf son
los índices de las bandas longitudinales superpuestas y M es
la medición del
espesor.
El conjunto de m mediciones de espesor recogidas
en una o más exploraciones completas del dispositivo de medición 7
en la película tubular aplanada puede considerarse por lo tanto como
un sistema de ecuaciones lineares en las mismas incógnitas
X_{1}...X_{n} del tipo
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Con cada exploración del dispositivo de medición
7 se toman aproximadamente de 100 a 400 mediciones de espesor, pero
éstas no son siempre suficientes para obtener un sistema de
ecuaciones resoluble.
Para tener la certeza de que el sistema de
ecuaciones tiene una solución, es necesario considerar las
mediciones recogidas en varias exploraciones (de 2 a 20, tal como
se describe mejor a continuación).
El sistema de ecuaciones resultante es
típicamente indeterminado, es decir, no tiene una solución
exacta.
Sin embargo, es posible encontrar una solución
aproximada que satisfaga el sistema de ecuaciones bastante
bien.
En particular, es posible utilizar el método de
mínimos cuadrados para encontrar los valores de las incógnitas que
dan el valor mínimo de la figura de mérito
y, por lo tanto, dar una solución
satisfactoria al sistema de ecuaciones
indeterminado.
Aplicando la teoría del método de mínimos
cuadrados, el espesor de las bandas longitudinales individuales 9
de la película tubular 1 se calcula por lo tanto con la fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
donde
es la matriz de coeficientes del
sistema de ecuaciones con n columnas y m líneas, donde n corresponde
al número de bandas longitudinales en la película tubular y m al
número de mediciones
realizadas.
\newpage
Cada línea de la matriz contiene solamente dos
coeficientes iguales a 1 que representan las dos bandas
longitudinales superpuestas medidas, mientras que los coeficientes
restantes son nulos; si la banda longitudinal medida se dobla sobre
sí misma, la línea contiene solamente un coeficiente no nulo que
tiene un valor de 2.
es una matriz de columna de m
líneas que contienen los valores de las mediciones
realizadas.
es la matriz de columna de las
incógnitas.
Alternativamente, es posible utilizar el método
de mínimos cuadrados ponderados según la siguiente fórmula:
donde P es una matriz diagonal de m
líneas por m columnas que muestra en la diagonal el número de veces
que se ha medido un determinado par de bandas
longitudinales.
Típicamente las matrices \Phi e Y
recogen los datos de un número de exploraciones entre 2 y 20.
Para ayudar en la precisión de la medición del
perfil de espesor, el perfil de espesor debe calcularse con
numerosas de exploraciones, mientras que para ayudar a una rápida
regulación de la matriz basta con calcular el perfil con unas pocas
exploraciones.
Para realizar el cálculo de la matriz el sistema
para la regulación y el control del extrusor 2 proporciona un
programa de software apropiado.
Los métodos de cálculo para obtener la matriz
traspuesta \Phi^{T} y la matriz inversa
(\Phi^{T} P\Phi)^{-1} pueden
seleccionarse entre los distintos métodos conocidos.
Una ventaja importante del procedimiento
descrito es la velocidad con la que se obtiene el perfil de espesor
de la película tubular.
El primer perfil se obtiene con las mediciones
tomadas en dos exploraciones del dispositivo de medición 7, que
típicamente se completan en 20-60 segundos.
El perfil se actualiza entonces al final de cada
exploración, típicamente cada 10-30 segundos,
utilizando también las mediciones tomadas en las exploraciones
anteriores para los cálculos.
El experto en el sector también apreciará que,
gracias al procedimiento descrito, no hay más necesidad de
sincronismo entre el movimiento del dispositivo de medición 7 y el
giro del dispositivo de aplanado y estirado 3 puesto que ya no es
necesario medir el espesor de las bandas longitudinales dobladas en
los bordes.
Por otra parte, el espesor de cada banda
longitudinal se calcula en base a un número mucho mayor de
mediciones, de modo que hay una mejor sensibilidad a alteraciones,
errores y ruido de la medición del espesor.
Claims (1)
1. Procedimiento para medir el perfil de espesor
de una película tubular aplanada, que avanza paralela a su propio
eje longitudinal y gira alrededor de su propio eje longitudinal, que
comprende las etapas de:
- -
- dividir idealmente la película (1) en una pluralidad de n bandas longitudinales (9) paralelas al eje de la película tubular;
- -
- utilizar un dispositivo de medición de espesores (7) para realizar por lo menos una exploración en una dirección transversal a la dirección del movimiento de avance de la película tubular (1), para así realizar m mediciones de espesor, realizándose dicha por lo menos una exploración sin sincronismo con el giro de la película tubular aplanada (1);
- -
- para cada medición del espesor realizada durante la exploración, identificar las bandas longitudinales superpuestas (9) en el eje de medición del dispositivo de medición de espesores (7);
- -
- obtener un sistema indeterminado de m ecuaciones lineales con n incógnitas del tipo X_{sup} + X_{inf} = M, donde sup e inf son los índices de las bandas longitudinales superpuestas y M es la medición del espesor;
- -
- utilizar el método de mínimos cuadrados o el método de mínimos cuadrados ponderados para resolver el sistema indeterminado, obteniendo así el espesor de las bandas longitudinales individuales (9).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| ITMI20002451 IT1319107B1 (it) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | Metodo per misurare il profilo di spessore di un film tubolareappiattito |
| ITMI00A2451 | 2000-11-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2295099T3 true ES2295099T3 (es) | 2008-04-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01127092T Expired - Lifetime ES2295099T3 (es) | 2000-11-15 | 2001-11-15 | Procedimiento para medir el perfil de espesor de una pelicula tubular aplanada. |
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|---|---|
| EP (1) | EP1207368B1 (es) |
| DE (1) | DE60131059T2 (es) |
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- 2001-11-15 DE DE2001631059 patent/DE60131059T2/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| DE60131059D1 (de) | 2007-12-06 |
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