ITMI20090218A1 - Dispositivo e metodo per il controllo di qualità in linea di impianti per la produzione di film estrusi in materiale termoplastico - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“DISPOSITIVO E METODO PER IL CONTROLLO DI QUALITÀ IN LINEA DI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI FILM ESTRUSI IN MATERIALE TERMOPLASTICO”

La presente invenzione concerne un metodo ed il dispositivo in attuazione di detto metodo, per il controllo di qualità in linea di film estrusi di materiale termoplastico e per l'eliminazione delle parti difettose di detti film di materiale termoplastico.

I film in materiale termoplastico vengono di norma ottenuti estrudendo un polimero termoplastico attraverso una matrice di estrusione ed eseguendo in linea un trattamento di stiratura per calibrare lo spessore del film stesso, il quale viene raffreddato ed avvolto su bobine. Durante l'operazione di estrusione e nella successiva operazione di stiratura, possono prodursi dei difetti nel film che devono essere rilevati, sia per eliminarli dal film già prodotto, sia per intervenire sul procedimento di estrusione per evitare, per quanto possibile, che se ne producano di nuovi.

Detti difetti sono di vario genere e possono essere dovuti a varie cause, quali la contaminazione dei granuli, inclusioni di bolle d'aria, o difetti di fusione dovuti a cristallizzazione non corretta, inclusioni non fuse o fortemente degradate. I difetti di fusione sono principalmente dovuti a presenza di materiali non conformi nei granuli di partenza, a causa dell'impiego di materiali riciclati.

Dopo che il film sia stato avvolto su una bobina, esso viene caricato su una macchina, detta visionatrice, dotata di mezzi atti ad effettuare un controllo di qualità. Detta macchina visionatrice comprende un aspo svolgitore, un sistema di taglio trasversale e di giunta ed un aspo avvolgitore.

La velocità di avanzamento di un film è, nella fase di estrusione, di 100÷150 m/min, mentre sulla macchina visionatrice può raggiungere anche gli 800 m/min. Inoltre la lunghezza del film contenuto su una bobina può essere di alcune decine di chilometri, per cui è da escludersi qualsiasi possibilità di controllo visivo.

Secondo la tecnica nota, detti mezzi atti ad effettuare un controllo di qualità comprendono delle telecamere, opportunamente disposte sulla macchina visionatrice, che riprendono a tutta fascia il film che scorre, ed alla successiva elaborazione delle immagini mediante opportuno software. Ciò consente di discriminare fra difetti accettabili e non accettabili, che vanno quindi eliminati. Inoltre si ottiene una mappa dei difetti presenti su tutta la bobina.

Un primo modo di procedere consiste nel declassare il materiale prodotto, praticando un opportuno sconto al cliente, al quale verrà comunicata la mappa dei difetti che verrà da questi utilizzata, se lo ritiene opportuno, per eliminare detti difetti durante le successive lavorazioni. È ovvio che questo modo di procedere implica una diminuzione netta di fatturato.

Un secondo modo di procedere consiste nell'eliminare i difetti proprio nella macchina visionatrice, la quale è, come detto, dotata di un sistema di taglio e giunta. In pratica, quando il sistema di controllo costituito dalle telecamere e dai mezzi di elaborazione dell'immagine rileva dei difetti non accettabili, la macchina si arresta, inverte il verso di avanzamento del film riportando il tratto difettato nella zona in cui è presente il sistema di taglio e giunta. Qui viene eliminato il tratto difettato e vengono giuntati, tramite saldatura, gli spezzoni del film, in modo da poter ripristinare la continuità del film stesso. Una volta che il film sia stato visionato e i difetti siano stati eliminati, si procede al taglio dello stesso, in modo da ricavare due o tre fasce di larghezza inferiore.

Questa procedura presenta però diversi inconvenienti.

Un primo inconveniente è conseguenza del fatto che con le velocità di avanzamento del film e con le inerzie delle parti rotanti (la velocità di avanzamento può raggiungere gli 800 m/min e le bobine hanno una massa che può raggiungere i 5÷6000 kg), l'arresto della macchina e la successiva inversione del moto richiede un tempo particolarmente elevato che provoca un aumento dei costi di produzione.

Un secondo inconveniente consiste nel fatto che le telecamere ispezionano il film su tutta la sua larghezza e, quando rilevano dei difetti, questi vengono eliminati togliendo tutto il tratto interessato. In altre parole, anche se i difetti interessano solo una fascia ristretta nella larghezza del film, viene eliminato tutto il tratto corrispondente, quindi anche una notevole quantità di prodotto buono.

Un terzo inconveniente consiste nel fatto che i passaggi attraverso la macchina visionatrice e, successivamente, nella macchina che effettua il taglio longitudinale, possono essi stessi essere causa di ulteriore difettosità, in quanto il film è suscettibile di essere danneggiato in seguito a possibili sfregamenti contro gli organi di guida. In altre parole, il film, dopo essere stato estruso e bobinato una prima volta, viene fatto passare su altre due macchine, su una delle quali, la visionatrice, è sottoposto a continue accelerazioni e decelerazioni.

La presente invenzione elimina almeno in parte gli inconvenienti lamentati mediante l'applicazione di un metodo ed un dispositivo per l'attuazione di detto metodo, rispettivamente conformi alle rivendicazioni 1 e 3.

In particolare il metodo secondo l'invenzione prevede di ispezionare il film nella fase di estrusione ed elaborare successivamente i dati raccolti, per determinare la mappa dei difetti da eliminare. Successivamente il metodo secondo l'invenzione prevede di far avanzare il film fino al primo difetto e di procedere al taglio trasversale del film stesso, all'eliminazione del tratto interessato dai difetti ed alla giunzione del tratto precedente a quello difettato con quello successivo a detto tratto difettato.

Quindi si procede ad un nuovo avanzamento del film fino al successivo difetto, dove verrà effettuato un nuovo taglio trasversale, l'eliminazione del nuovo tratto difettato ed una nuova giunzione, per ripristinare la continuità del film. L'operazione procede fino alla completa eliminazione dei difetti.

Nel caso, frequente, in cui dalla fascia iniziale debbano essere ricavate due o più strisce, il metodo prevede, dopo aver rilevato i difetti e ricostruito la mappa degli stessi, di intervenire, con la procedura descritta, sulle singole fasce singolarmente, in modo che all'eliminazione dei difetti presenti su una delle fasce, non corrisponda l'eliminazione di parti integre delle altre fasce. Il dispositivo in attuazione di detto metodo, conforme alla rivendicazione 3, comprende primi mezzi, disposti su tutta la larghezza del film da controllare, atti a rilevare i difetti presenti su detto film, secondi mezzi atti rilevare la posizione di detti difetti e terzi mezzi atti ad elaborare i dati rilevati da detti primi e secondi mezzi, in modo da ottenere una mappa di detti difetti su detto film. Detta mappa sarà poi utilizzata su una successiva macchina da taglio che effettua il taglio longitudinale del film stesso, in modo da ricavarne strisce di larghezza inferiore, detta macchina essendo equipaggiata con mezzi di taglio e giunta atti ad operare singolarmente su ciascuna delle strisce tagliate. Sono evidenti i vantaggi derivanti dall'applicazione del metodo secondo l'invenzione. Il principale vantaggio consiste nel fatto che, in corrispondenza di ciascuna zona difettosa, viene eliminata solo la parte che compete a ciascuna striscia, non l'intera fascia, con ovvii vantaggi in termini di forte riduzione di scarti di materiale buono. In secondo luogo il procedimento è più rapido, in quanto, disponendo già di una mappa ricavata in linea con l'impianto di estrusione, l'avanzamento del film per giungere nelle zone difettose avviene senza brusche frenate e inversioni del moto. Infine, completando la produzione con una sola macchina, dopo l'estrusione, in quanto il taglio longitudinale e l'eliminazione dei tratti difettati è simultanea, non si riducono fortemente i rischi di introdurre nuovi difetti sul film stesso. L'invenzione verrà ora descritta a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:

le figure 1 (a, b) mostrano schematicamente, in prospetto ed in pianta, un impianto di estrusione dotato di mezzi di controllo in linea dei difetti del film estruso;

le figure 2 (a, b) mostrano schematicamente, in prospetto ed in pianta, un dispositivo secondo l'invenzione, per il taglio longitudinale e l'eliminazione dei tratti difettati;

le figure 3 (a, b) mostrano il film estruso e l'eliminazione dei tratti difettati sulle singole strisce in cui il film viene suddiviso;

le figure 4 (a, b) mostrano schematicamente, in prospetto ed in pianta, un variante del dispositivo secondo l'invenzione, per il taglio longitudinale e l'eliminazione dei tratti difettati.

Con riferimento alle figg. 1 (a, b), con (1) è indicato schematicamente un impianto per la produzione ed il controllo in linea di un film (2). Il film estruso esce da un estrusore (3) e, movendosi nel verso indicato dalla freccia A, passa attraverso una stazione (4), nella quale sono alloggiati mezzi (5) per il rilevamento in linea di difetti presenti su detto film (2). Il film (2) viene successivamente avvolto su una bobina (6) mediante un aspo avvolgitore (7). L'estrusore (3), essendo in sé noto, non viene descritto ulteriormente.

Detti mezzi (5) rilevano la presenza di difetti e, in associazione con mezzi di tipo noto (non rappresentati) atti a rilevare la posizione di detti difetti sul film (2), sia nel senso della lunghezza, sia della larghezza, forniscono ad un sistema di elaborazione di tipo noto (non rappresentato) i dati di input per la generazione di una mappa atta ad individuare la posizione dei difetti rilevati su tutta la lunghezza della bobina (6).

Detti mezzi (5) per il rilievo di difetti presenti sul film (2) comprendono ad esempio delle telecamere illuminate da mezzi di illuminazione (5a) posti dalla parte opposta del film (2). Dette telecamere, la cui risoluzione è tipicamente di 1,2 mm / pixel, sono atte ad effettuare una scansione lineare ad altissima velocità, in modo da rilevare i difetti e la loro posizione nella larghezza della fascia.

Detti mezzi di illuminazione (5a), che generano una striscia luminosa larga circa 25 mm e lunga almeno quanto la larghezza del film (2), comprendono ad esempio una serie di LED bianchi di elevata potenza.

La bobina (6), sulla quale è avvolto il film (2) e sul quale sono presenti dei difetti dei quali si conosce la posizione sia nel senso della lunghezza che della larghezza di detto film (2), viene montata su una seconda macchina o dispositivo (10) (figg. 2 a,b), la quale comprende un aspo svolgitore (11), sul quale viene montata la bobina (6), una stazione (12), di tipo noto, dotata di mezzi (12a) per l'esecuzione di tagli longitudinali, in modo da suddividere il film (2) in due, tre o più strisce (2a, 2b, 2c), le quali verranno avvolte sulle corrispondenti bobine (6a, 6b, 6c) montate su un aspo avvolgitore (13).

Lungo il percorso del film (2), tra la stazione (12) e l'aspo avvolgitore (13) è posizionata una stazione di taglio trasversale e giunta (14).

Detta macchina (10) comprende mezzi di azionamento (non rappresentati) degli aspi svolgitore (11) e avvolgitore (13), capaci di portare le parti difettate del film (2) in corrispondenza dei mezzi di taglio trasversale e giunta (14), nonché un sistema computerizzato (non rappresentato) atto a leggere la mappa dei difetti di detto film, così da guidare detti mezzi di azionamento di detti aspi svolgitore (11) e avvolgitore (13), in modo che le parti difettate di detto film siano portate direttamente in corrispondenza di detti mezzi di taglio trasversale e giunta. Si rileva che, nelle macchine visionatrici di tipo noto ciò non è possibile perché l'azionamento degli aspi (11) e (13) avviene contestualmente alla ricerca dei difetti. Ciò significa che, trovato il difetto la macchina deve arrestarsi con gradualità ed invertire il moto per tornare nella posizione sulla quale è stato individuato il difetto.

All'interno di detta stazione (14) è alloggiato un dispositivo di taglio trasversale e giunta (14a), di tipo noto, atto ad intervenire su ciascuna striscia (2a, 2b, 2c) singolarmente, ottenendo il notevole risultato di salvare una buona parte di prodotto esente da difetti.

Indicando con (12b) e (14b) (fig. 2) le linee su cui agiscono rispettivamente detti mezzi di taglio longitudinale (12a) e detti mezzi di taglio trasversale e giunta (14a), si osserva che il film (2), movendosi nel verso della freccia A, incontra prima la stazione (12), in cui viene effettuato il taglio per ricavare le strisce (2a, 2b, 2c), quindi incontra la stazione (14) in cui viene effettuata l'eliminazione delle parti difettose.

È evidente che se uno o più difetti interessano solo una delle strisce (2a, 2b, 2c) in cui è stato suddiviso il film, è possibile intervenire solo sulla striscia interessata eliminando il tratto difettato, ma salvando il corrispondente tratto delle altre due strisce. Nel caso illustrato in fig. 3a, si potrà eliminare il solo tratto (15) sulla striscia (2c), salvando i corrispondenti tratti sulle strisce (2a, 2b), mentre, nel caso illustrato in fig. 3b, si potrà eliminare il tratto (16) della striscia (2a), salvando i corrispondenti tratti delle strisce (2b, 2c).

Nelle figg. 4 (a, b) è mostrata una variante preferita (10a) del dispositivo o macchina (10), il quale prevede la presenza di una stazione di taglio trasversale e giunta (17) situata a monte della stazione di taglio longitudinale (12). Dato il posizionamento a monte della stazione di taglio longitudinale (12), i mezzi di taglio (17a) di detta stazione (17) sono atti ad intervenire su tutta la larghezza della fascia.

Una configurazione di questo genere risulta utile quando alcuni tratti del film (2) risultino difettati su tutta la larghezza, essendo conveniente, in questi casi, intervenire su tutta la fascia piuttosto che sulle strisce (2a, 2b, 2c) singolarmente.

Secondo un'altra variante preferita (non rappresentata) il dispositivo in questione comprende la stazione di taglio trasversale e giunta (17) e la stazione di taglio longitudinale (12), mentre è privo della stazione di taglio trasversale e giunta (14) capace di intervenire selettivamente sulle singole strisce (2a, 2b, 2c) in cui è stato suddiviso il film (2). In questo caso, a fronte di una significativa riduzione dei costi della macchina, si perdono i vantaggi legati alla possibilità di intervenire sulle singole strisce, pur mantenendo i vantaggi derivanti dalla possibilità portare le parti difettate del film direttamente in corrispondenza di detti mezzi di taglio trasversale e giunta. Secondo una ulteriore variante preferita (non rappresentata) il dispositivo in questione comprende la sola stazione di taglio trasversale e giunta (17). Evidentemente in questo caso la macchina è idonea solamente all'eliminazione a tutta fascia delle parti difettate, mantenendo comunque i vantaggi derivanti dalla possibilità portare le parti difettate del film direttamente in corrispondenza di detti mezzi di taglio trasversale e giunta. Il metodo, secondo l'invenzione, per il controllo di qualità in linea di film estrusi, nonché per l'eliminazione dei difetti rilevati e ritenuti non accettabili, comprendente dunque le seguenti fasi:

a. rilevamento dei difetti in linea durante la fase di estrusione;

b. elaborazione dei risultati e determinazione di una mappa di difetti da eliminare, definendo la posizione dei difetti stessi sul film estruso;

c. avanzamento del film fino al primo difetto e taglio trasversale del film stesso, utilizzando le indicazioni della mappa ricavata al punto precedente;

d. eliminazione del tratto interessato ai difetti;

e. giunzione del tratto precedente a quello difettato con quello successivo a detto tratto difettato;

f. nuovo avanzamento del film fino al successivo difetto e nuovo taglio trasversale del film stesso;

g. ripetizione delle fasi d., e. ed f. fino alla completa eliminazione dei difetti. Nel caso, frequente, in cui il film debba subire il taglio longitudinale per ricavare due o più strisce, la mappa dei difetti comprenderà anche la disposizione degli stessi nel verso della larghezza. In questo modo, le fasi c, d, e ed f della procedura si intendono riferite a ciascuna singola striscia. In questo modo verrà eliminata una quantità di prodotto assai inferiore, con sensibile guadagno economico.

L'invenzione è stata descritta a solo scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il controllo di qualità in linea di film (2) estrusi di materiale termoplastico e l'eliminazione delle parti difettate di detto film (2), del tipo che prevede l'impiego di primi mezzi (5) atti a rilevare detti difetti, secondi mezzi atti rilevare la posizione di detti difetti e terzi mezzi atti ad elaborare i dati rilevati da detti primi e secondi mezzi, in modo da ottenere una mappa di detti difetti su detto film (2), caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi: a. rilevamento dei difetti in linea durante la fase di estrusione; b. elaborazione dei risultati e determinazione di una mappa di difetti da eliminare, definendo la posizione dei difetti stessi sul film estruso; c. avanzamento del film (2) fino al primo difetto e taglio trasversale del film stesso, utilizzando le indicazioni della mappa ricavata al punto precedente; d. eliminazione del tratto interessato ai difetti; e. giunzione del tratto precedente a quello difettato con quello successivo a detto tratto difettato; f. nuovo avanzamento del film (2) fino al successivo difetto e nuovo taglio trasversale del film stesso; g. ripetizione delle fasi d., e. ed f. fino alla completa eliminazione dei difetti dal film (2).
2. 2. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere il taglio longitudinale di detto film (2), in modo da ricavare due o più strisce (2a, 2b, 2c) da detto film (2), detto taglio essendo seguito dall'eliminazione dei tratti difettati, in modo selettivo sulle strisce interessate da detti difetti, mediante l'esecuzione di dette fasi c., d., e., f. e g., riferite alle singole strisce (2a, 2b, 2c), in cui è stato suddiviso detto film (2).
3. 3. Dispositivo per il controllo di qualità in linea di film estrusi di materiale termoplastico e l'eliminazione delle parti difettate di detto film, del tipo comprendente un aspo svolgitore (11), un aspo avvolgitore (13), mezzi di taglio trasversale e giunta (14, 17) per l'eliminazione dei tratti difettati ed il ripristino della continuità di detto film, mezzi atti ad azionare detti aspi svolgitore (11) e avvolgitore (13) capaci di portare le parti difettate di detto film (2) in corrispondenza di detti mezzi di taglio trasversale e giunta (14, 17), caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema computerizzato atto a leggere una mappa dei difetti di detto film ed a guidare detti mezzi di azionamento di detti aspi svolgitore (11) e avvolgitore (13), in modo le parti difettate di detto film siano portate direttamente in corrispondenza di detti mezzi di taglio trasversale (14, 17) e giunta.
4. 4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere ulteriormente mezzi di taglio longitudinale (12), disposti a monte di detti mezzi di taglio trasversale e giunta (14), con riferimento al verso di avanzamento del film (2), atti a suddividere il film (2) in due o più strisce (2a, 2b, 2c), detti mezzi di taglio trasversale e giunta (14) essendo atti ad intervenire selettivamente su dette strisce (2a, 2b, 2c), per procedere all'eliminazione dei difetti presenti su ciascuna di dette strisce (2a, 2b, 2c).
5. 5. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di prevedere ulteriormente mezzi di taglio trasversale e giunta (17), atti ad agire su tutta la larghezza del film (2) e disposti a monte di detti mezzi di taglio longitudinale (12), con riferimento al verso di avanzamento del film (2).
6. 6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere ulteriormente mezzi di taglio longitudinale (12), disposti a valle di detti mezzi di taglio trasversale e giunta (17), con riferimento al verso di avanzamento del film (2), atti a suddividere il film (2) in due o più strisce (2a, 2b, 2c), detti mezzi di taglio trasversale e giunta (17) essendo atti ad intervenire su tutta la larghezza del film (2).