ES2202720T3 - Sonda capacitiva para medir el espesor de una pelicula con sonda inductiva de correccion y control. - Google Patents

Abstract

EL SENSOR (18) DE ESPESOR DE LAMINA CAPACITIVO APROVECHA UN RODILLO (22) DE GUIA A BASE DE ALUMINIO COMO CONTRAELECTRODO. PARA LA CORRECCION DE PERTURBACIONES MECANICAS TAL COMO GOLPES ALTOS Y ACOLCHADO DE AIRE, SIRVE UN SENSOR (19) DE CORRIENTE PARASITA INDUCTIVA DISPUESTO DE FORMA ADYACENTE. EXTRUSIONADOR-GENERACION DE LAMINAS DE POLIPROPILENO Y POLIETILENO CON TOBERAS DISPUESTAS UNA JUNTO A OTRA.

Description

Sonda capacitiva para medir el espesor de una película con sonda inductiva de corrección y control.

La invención se refiere a un dispositivo de regulación del espesor de un film de plástico saliendo como mínimo de una tobera de una extrusora, y también a un procedimiento correspondiente.

En la actualidad se conocen una serie de dispositivos para la medición del espesor de films con preferentemente un avance en continuo. Entre otros se utilizan elementos sensitivos superpuestos sobre el film unidos mediante transmisores de señal eléctricos que determinan el espesor del film sobre la base de las señales de salida de estos. Igualmente se puede determinar el espesor de los films en la zona de sus bordes laterales mediante células fotoeléctricas o sensores de distancia.

Es igualmente conocido un método en el que los sensores se balancean transversalmente con el avance de un film para poder de esta manera determinar el espesor a través de todo el ancho del film. Una desventaja de estos sistemas es que los sensores utilizados son sensibles al desgaste y a los fallos, y que las inexactitudes mecánicas o las desviaciones mecánicas en el sistema provocan errores de medición.

En la patente DE 44 31 934 A1 se describe un dispositivo que controla el número de hojas de papel para la alimentación de una maquina de impresión, y con el que se puede detectar una alimentación errónea y/o doble. Con ello, la detección libre de contacto del número de hojas que durante la alimentación se encuentran colocadas de manera imbricada una encima de la otra se realiza mediante el registro de la evolución escalonada del espesor de las hojas individuales parcialmente superpuestas una encima de la otra y transportadas mediante una mesa de transporte. Con ello, las hojas individuales pasan en una fila entre la mesa de transporte y el nivel de registro de un dispositivo de sensores de medición situado a distancia de la mesa. Este dispositivo de sensores de medición esta formado por un sensor capacitativo y por un sensor de campo giratorio o un sensor inductivo, estos dos tipos de sensores están conectados formando una unidad con un circuito de evaluación. De esta forma, el sensor capacitativo utiliza la mesa de transporte como electrodo opuesto y la corriente de arco entre el sensor capacitativo y la mesa de transporte representa un dieléctrico. El sensor inductivo genera una señal correspondiente a la distancia con la mesa de transporte. Las señales eléctricas del sensor inductivo y del sensor capacitativo se vinculan entre sí mediante sustracción de manera que se consideran las variaciones de distancia entre los sensores y la mesa de transporte. Con ello, este sensor combinado queda fijado mediante una abrazadera a un travesaño situado por encima de la mesa de transporte. Las dos piezas de la abrazadera se unen entre sí mediante tornillos tensores para fijar el sensor al travesaño. Este conocido dispositivo es idóneo para el control del número de hojas alimentadas, no obstante, por las hojas individuales colocadas de manera imbricada una encima de la otra y por la variación escalonada de la señal de medición no se puede realizar una determinación exacta del espesor de capa de una hoja individual. Además, los espacios en el paso de una hoja a la hoja siguiente no deben valorarse como espesor de capa. Además, sólo puede determinarse el número de hojas superpuestas verticalmente a la dirección de transporte y en cambio no se puede realizar el registro de hojas individuales desplazadas transversalmente a la dirección de transporte.

La patente US 3.059.466 A describe un dispositivo en el que el material de film se guía a través de un rodillo que indica las variaciones del espesor del film. Para poder compensar las inexactitudes de la marcha concéntrica o descentrados en altura del rodillo, que de existir alterarían el espesor indicado del film, en el lado frontal del rodillo se encuentra un dispositivo de levas ajustables y/o un disco de leva ajustable. En este disco de leva se puede ajustar una curva que se utiliza para la compensación mecánica o electromecánica de las variaciones de indicación provocadas por el rodillo. En este dispositivo, sólo se consideran las inexactitudes del rodillo en una zona del contorno y sólo se consigue una resolución de medición relativamente gruesa. Además, este dispositivo sólo es adecuado para la visualización de las variaciones de espesor de cintas transportadas a baja velocidad.

La patente DE 31 07 701 A1 describe un dispositivo para la regulación del espesor de films o placas de un material termoplástico. Con este dispositivo se registran de forma continua los valores de medición de espesor del film o placa saliente de la tobera de la extrusora mediante un aparato de movimiento transversal y vertical respecto a la dirección del extrusionado. Estos valores reales se comparan con los valores teóricos, y en caso de desviaciones se efectúa una intervención reguladora en el proceso de producción. El aparato de medición que se balancea sobre el ancho del film y transversalmente respecto a la dirección del extrusionado registra un perfil del espesor del extrusionado a lo largo de una curva de medición con forma dentada. Especialmente con films de plástico muy finos puede presentarse un combado de la zona central respecto a las zonas laterales del film. Esto no debe provocar una adulteración de los resultados de medición, especialmente si los valores obtenidos influyen sobre el proceso de extrusión, puesto que en caso contrario se realizarían regulaciones erróneas mediante las cuales no se puede alcanzar la tolerancia de espesor determinada.

Esta invención tiene como objetivo crear un dispositivo de regulación correspondiente y un procedimiento para facilitar el registro exacto y sin fallos de los valores de medición.

Este objetivo se alcanza según las reivindicaciones 1-19.

La ventaja de este dispositivo es que permite que se determine de manera continua la posición actual del sensor respecto al plano de guía mediante la medición continua de la distancia entre el sensor o los transmisores de valores de medición o sensores y el plano de guía, por lo que las variaciones de distancia provocadas por las tolerancias mecánicas no varían negativamente el resultado de medición del espesor del film que se registra simultáneamente con el otro sensor. Otra ventaja es que las variaciones mecánicas o vibraciones del elemento guía respecto a los transmisores de valores de medición y los movimientos en desviación del objeto de medición del punto de medición previsto no afectan las dimensiones reales del objeto a medir. Cabe resaltar que se aprovechan las propiedades eléctricas de los componentes mecánicos ya existentes y que además se crea una posición del sensor altamente estable y prácticamente independiente de la influencia de fuerzas mecánicas.

Otra ventaja de esta solución es que se detectan con rapidez las desviaciones dimensionales del producto extrusionado, facilitando de esta manera la aplicación de medidas correctoras concretas. En el caso de la extrusión de films, por ejemplo, se puede detectar inmediatamente cualquier variación del espesor del material con lo que se puede evitar una producción defectuosa y perjuicios económicos mayores. Otra ventaja es que mediante la detección rápida de influencias que varían la continuidad, o de fallos, como por ejemplo una tobera desplazada, se pueden establecer desde el principio tolerancias de producción más estrechas. Una ventaja adicional consiste en que mediante este dispositivo de medición es posible una medición de máxima precisión y que los valores de medición se pueden utilizar online en la maquina de producción. Además, la transmisión continua de los datos registrados permite una corrección inmediata y automática en caso de variaciones no deseadas del producto. Por el principio de funcionamiento libre de contacto del dispositivo de medición se evitan los efectos del desgaste en los transmisores de valores de medición y cualquier influencia sobre el producto provocado por el contacto directo, como por ejemplo rayas. Otra ventaja importante del dispositivo de medición según la invención es que la medición del espesor libre de contacto se realiza sin la utilización habitual de la radioactividad, facilitando de esta manera la obtención de un resultado de producción constante con el máximo respeto del medioambiente. Además, quedan excluidos los daños en la superficie del producto en forma de banda, y la energía necesaria para el dispositivo de medición puede mantenerse a niveles bajos. Es también importante resaltar que con un sólo elemento de medición compacto se pueden realizar varios registros de medición distribuidos sobre todo el objeto de medición.

Por la evolución ventajosa según la reivindicación 2 se mantiene bajo el peso del dispositivo de medición, e igualmente se reduce de manera importante la inercia del elemento guía. Además se consigue una elevada conductibilidad eléctrica del elemento guía lo que provoca un efecto positivo sobre la medición que resulta del dispositivo de medición y consiguientemente sobre su precisión.

La evolución según la reivindicación 3 es también ventajosa, ya que eleva la resistencia al desgaste del elemento guía proporcionando una duración de vida mayor.

Es también importante la realización descrita en la reivindicación 4 por la que se pueden realizar procesos de arranque y de parada rápidos de la banda que pasa por el elemento guía sin causar daños en el producto en forma de banda o de film.

Mediante la realización según la reivindicación 5 es posible que los dos transmisores de valores de medición se refieran a una zona de guía uniforme del elemento guía, por lo que las desviaciones de cota del elemento guía existentes transversalmente a la dirección de transporte de la banda a medir, como por ejemplo curvatura por desgaste del plano de guía, no afecten a los valores reales de la banda a medir.

Según una variante de realización según la reivindicación 6, los dos transmisores de valores de medición son independientes de cualquier valor de diámetro del elemento guía, por lo que no es necesario el ajuste de cada transmisor de valores de medición en dirección radial de un elemento guía en forma de un rodillo.

La realización según la reivindicación 7 es también ventajosa, puesto que se pueden registrar todos los espesores dentro del ancho de la banda, lo que contrariamente a la medición de espesor referida al lado estrecho de la banda, permite también el registro de posibles valores mínimos del espesor de banda.

La realización según la reivindicación 8 registra el espesor real de la banda y facilita una estructura compacta.

Mediante una evolución ventajosa según la reivindicación 9 es posible en cualquier momento el cambio para la medición de otros tipos de producción puesto que se puede ajustar rápidamente el punto de trabajo ideal del sensor respecto al elemento guía.

Según la reivindicación 10, se eliminan de manera ventajosa los componentes mecánicos perturbadores, y además se consigue una determinación rápida del valor de medición sustituyendo las operaciones de cálculo complejas por una operación de comparación sencilla.

Esto nos lleva a la realización según la reivindicación 11, que permite realizar procesos de medición automáticos que facilitan la supervisión total del resultado de producción.

Mediante la evolución según la reivindicación 12 se consigue que con un único elemento de medición también se puedan medir ampliamente los objetos de medición en paro relativo respecto a la superficie de colocación de una línea de producción.

Mediante la evolución según la reivindicación 13, se puede prescindir de una serie de componentes mecánicos, incluso en la medición de toda la superficie del objeto con forma de banda, obteniendo un funcionamiento del dispositivo de medición libre de mantenimiento durante muchos años.

Igualmente ventajosa resulta la realización según la reivindicación 14 puesto que se obtiene un registro de valores de medición ininterrumpido, pudiendo detectar a tiempo el inicio de inexactitudes de medición en un determinado elemento de medición.

Mediante una realización como la descrita en la reivindicación 18, también se puede obtener una distancia de exploración estrecha en el objeto a medir con elevadas velocidades de desplazamiento del carro soporte.

Así una realización según la reivindicación 15 permite la exploración ininterrumpida o con distancias muy reducidas entre los puntos de medición del espacio entre sensores vecinos, con una carrera de ajuste relativamente reducida en comparación con la anchura total de la banda.

En una evolución ventajosa según la reivindicación 16, aplica que en el caso de existir desviaciones en el valor real del espesor del producto en forma de banda, se iniciarán automáticamente las medidas correspondientes para alcanzar las dimensiones o valores teóricos previstos sin tiempos de parada importantes.

No obstante, también resulta ventajosa una realización según la reivindicación 17 y/o 18, puesto que mediante componentes comerciales se crea un dispositivo de medición de altas prestaciones quedando, en caso de necesidad, asegurada la disponibilidad rápida de componentes de recambio. Con ello también se pueden solucionar los posibles fallos en un tiempo mínimo y de manera relativamente económica.

Otra ventaja es el procedimiento según la reivindicación 20, realizándose la calibración y/o la adaptación del dispositivo de medición de manera totalmente automática, por ejemplo, a razón de modificaciones del producto u objeto de medición, a través del programa informático de base del sistema de medición.

A continuación, se explicará con más detalle la invención mediante los ejemplos de realización representados en los dibujos.

Se muestra:

La fig. 1, la estructura del dispositivo de medición según la invención y de la situación del grupo de sensores para productos en forma de banda o de placas en una presentación simplificada y esquemática;

La fig. 2, el dispositivo de medición y la situación del grupo de sensores a vista de sección lateral según las líneas II-II en la fig. 1;

La fig. 3, un diagrama de bloque de la situación del grupo de sensores según la invención en una presentación simplificada y esquemática;

La fig. 4 un diagrama de bloque del dispositivo de medición según la invención con la situación del grupo de sensores en una presentación simplificada y esquemática;

La fig. 5, un diagrama de bloque de una línea de producción para la fabricación de productos con forma de banda o de films como campo de aplicación preferente del dispositivo de medición y situación del grupo de sensores según la invención en una presentación simplificada y esquemática;

La fig. 6, una variante de realización de la situación del grupo de sensores o dispositivo de medición según la invención en una presentación simplificada y esquemática.

En las figuras 1 y 2 se muestra el dispositivo de medición 1 según la invención para la determinación de un espesor 2 y/o una longitud de una banda 3, preferentemente una banda 4 en una presentación simplificada para mostrar la estructura en general.

El dispositivo de medición 1, para el registro de valores de medición, dispone de un grupo de sensores 5 según la invención, que a su vez dispone de varios transmisores de valores de medición 6, 7 que se sitúan directamente uno al lado del otro, y que registran las distancias respectivas 8, 9 con los puntos de referencia 10, 11 atribuidos a estos. Las distancias a registrar 8, 9, preferentemente, transcurren entre sí en paralelo, y preferentemente se selecciona la misma dirección de medición. Por tanto, los dos transmisores de valores de medición 6, 7 quedan asignados al mismo eje de medición.

Por lo tanto, los transmisores de valores de medición 6, 7 registran como mínimo dos posiciones relativas respecto a dos puntos de referencia 10, 11 distintos. Preferentemente se asignan los puntos de referencia 10, 11, al objeto de medición y especialmente a la banda 4. Con ello, el punto de referencia 10 queda formado por una cara plana, preferentemente por una cara superior 13 de la banda 4, y el punto de referencia 11 preferentemente por una superficie 14 de un elemento guía 15 para el objeto a medir.

Los puntos de salida 16, 17 de las distancias a determinar 8, 9 quedan asignados a los transmisores de valores de medición 6, 7 y preferentemente se encuentran en el mismo nivel.

Por supuesto, también es posible una determinación en diferentes niveles de los puntos de salida 16, 17 de los transmisores de valores de medición 6, 7.

El transmisor de valores de medición 6 del grupo de sensores 5 consiste en un sensor capacitativo 18 y el otro transmisor de valores de medición 7 en un sensor inductivo 19 o bien un sensor de campo giratorio. Los dos sensores 18, 19 con diferente principio de funcionamiento físico, se encuentran preferentemente en un cuerpo conjunto 20 el uno directamente al lado del otro, formando un sensor combinado 21 de una pieza que puede suministrar, como mínimo, dos valores de medición simultáneos en forma de señales eléctricas. El objeto de medición, y especialmente la banda 4, es de un material plástico, y preferentemente de un film extrusionado con un espesor 2 en un campo de unos pocos milímetros, por ejemplo con un espesor 2 de 0,01 mm hasta 6 mm. En la zona de medición, se guía la banda 4 mediante el elemento guía 15 y a ser posible sin holgura, y en el caso de un film extrusionado flexible mediante un rodillo guía 22. El rodillo guía 22 es de un material metálico, o bien el elemento guía 15 dispone de un revestimiento metálico. Para el elemento guía 15, se utiliza preferentemente aluminio, pudiendo disponer adicionalmente de una superficie 14 cromada y/o un pulido abrillantado con una elevada resistencia a la abrasión.

Por supuesto, también es posible formar el elemento guía 15 que, como mínimo, representa el punto de referencia 11 para la determinación de la distancia, mediante una barra de deslizamiento de un material, preferentemente metálico o de una combinación de materiales no metálicos y metálicos, a través de la cual pasa la banda 4. En caso de disponer el dispositivo de medición 1 de un rodillo guía 22 como elemento guía 15, el ángulo abrazado de la banda 4 puede ser en un campo de 10º hasta 180º, no obstante y preferentemente será de aproximadamente 60º.

Por supuesto, también sería posible un recorrido de la banda 4 tangencialmente con la superficie 14 del rodillo guía 22, existiendo como mínimo una línea de contacto transversal con la dirección de avance -flecha 23- de la banda 4 y aproximadamente paralela con un eje de giro 24 del rodillo guía 22. El contacto entre el objeto de medición y el elemento guía 15, se realiza preferentemente en una gran superficie para evitar al máximo posible la mutua abrasión.

Al elemento guía 15 de la banda 4 asignado al grupo de sensores 5 se asignan los elementos de reenvío 25, 26, formados preferentemente por rodillos con alojamiento giratorio, quedando el elemento de reenvío 25 respecto a la dirección de avance -flecha 23- de la banda 4 en posición anterior al elemento guía 15 y el elemento de reenvío 26 en posición posterior al elemento guía 15. Los dos elementos de reenvío 25, 26 guían la banda 4 hacia el elemento guía 15 de tal manera que en este se obtiene un ángulo de aproximadamente 60º. Por supuesto, también es posible obtener un ángulo correspondiente a sólo un elemento de reenvío anterior o posterior 25 ó 26.

El rodillo guía 22 alojado de manera giratoria en los soportes 27, 28, se apoya sobretodo en un bastidor de soporte 29. El bastidor de soporte 29 consiste como mínimo en uno y preferentemente dos cuerpos de soporte de perfiles 30, 31, apoyados a través de varios elementos de apoyo 32 sobre la superficie de colocación 33.

El dispositivo de medición 1 con el grupo de sensores 5, respecto a la dirección de avance -según la flecha 23- del producto extrusionado se sitúa lo más cerca posible detrás de una tobera de una extrusora.

Con referencia a la dirección de avance habitual
-según la flecha 23-, detrás del dispositivo de medición 1, se coloca una bobina de banda para el bobinado del producto de film.

El grupo de sensores 5 formado por el sensor capacitativo 18 y el sensor inductivo 19 es desplazable a través de un dispositivo de guía o una instalación de desplazamiento transversal 34 en dirección transversal a la dirección de avance -según la flecha 23- y paralela a la cara plana 12 o bien la cara superior 13 de la banda 4. Para el desplazamiento de la instalación de desplazamiento transversal 34 tipo carro y del grupo de sensores 5 o sensor combinado 21 situado sobre esta, se prevé un dispositivo de accionamiento 35, formado por un motor eléctrico 36 y preferentemente un motor paso a paso. Por lo tanto, el motor eléctrico 36 sirve de accionamiento para la instalación de desplazamiento transversal 34. Tanto el grupo de sensores 5 como el motor eléctrico 36, mediante los cables 37, 38 están conectados a una unidad de control 39 que dispone de como mínimo una unidad de evaluación 40. La conexión por cables, preferentemente es de tipo eléctrico. No obstante, también es posible la previsión de una conexión mediante cables ópticos entre el grupo de sensores 5 y la unidad de control 39 y/o entre el control de accionamiento 41 para la instalación de desplazamiento transversal 34 y la unidad de control 39 de orden superior o bien central.

La instalación de desplazamiento transversal 34 además dispone de un carro soporte 42 para el sensor combinado 21 desplazable mediante el dispositivo de accionamiento 35, guiado sin juego mediante un dispositivo de guía 43. El dispositivo de guía 43, queda formado por un perfil 44 resistente al alabeo con como mínimo una pista de guía 45 para elementos guía 46 del carro de soporte 42, como por ejemplo, unos rodillos. Para obtener un movimiento linear de la instalación de desplazamiento transversal 34 con el sensor combinado 21 transversalmente sobre el film se pueden utilizar cualquier sistema de accionamiento conocido como, por ejemplo, accionamiento por husillo, por correa dentada o similares.

El dispositivo de guía 43 y en especial el perfil 44 atraviesan transversalmente la banda 4 y se fijan mediante elementos de apoyo 47, 48 y preferentemente en los cuerpos de apoyo 30, 31 del elemento guía 15.

Por supuesto también se puede colocar el dispositivo de guía 43 y especialmente el perfil 44, por ejemplo, de manera suspendida de una construcción superior o apoyarlo directamente sobre la superficie de colocación 33. Además es posible, colocar el carro de soporte 42 o bien la instalación para un desplazamiento transversal 34 de manera que se pueda desplazar el sensor combinado 21 o grupo de sensores 5 situado sobre este en dirección longitudinal a la banda 4 para facilitar también la medición de objetos parados a lo largo de su extensión.

El grupo de sensores 5 queda dirigido hacia la cara plana 12 de la banda 4 opuesta al elemento guía 15, de manera que la banda 4 a medir pasa entre el elemento guía 15 y el grupo de sensores 5.

La unidad de control 39, preferentemente autónoma, se coloca a distancia del bastidor de soporte 29 en un armario de distribución 49 que cumple con las exigencias electromagnéticas existentes. La unidad de control 39 y la unidad de evaluación 40, se unen por una parte mediante un cable con el grupo de sensores 5 para la medición del espesor y/o de la longitud de la banda 4, y por otra con los accionamientos, como, por ejemplo, con el dispositivo de accionamiento 35 o su control de accionamiento 41.

Además, la unidad de control 39 o la unidad de evaluación 40, formadas preferentemente por un ordenador 50 como, por ejemplo un PC, queda unida por cable con otros dispositivos de salida 51 y otros dispositivos de entrada 52.

Debido a lo anterior, los dispositivos de salida 51 son dispositivos de indicación o bien de aviso ópticos y/o acústicos, y, por ejemplo, pueden representarse a través un monitor, testigos luminosos, zumbadores o similares.

También es posible conectar el ordenador 50 o la unidad de evaluación 40 a una impresora o a un dispositivo de transmisión de datos como, por ejemplo, un módem, para posibilitar la transmisión a distancia de los datos.

Los dispositivos de entrada 52, pueden estar compuestos, por ejemplo, por un teclado y/o interruptores u otros dispositivos de entrada 52, como, por ejemplo, escáner, palancas de mando u otros elementos de control.

Por supuesto también es posible la previsión de dispositivos combinados de entrada y salida en forma de, por ejemplo, una pantalla táctil.

Además, el rodillo guía 22 se puede acoplar a un accionamiento rotativo 53 controlado por la unidad de control 39, por ejemplo, a un motor eléctrico, hidráulico o neumático, preferentemente con la intercalación de un engranaje. A través de la unidad de control 39, el accionamiento rotativo 53 para el rodillo guía 22, puede girar en ambas direcciones de giro, pudiendo variar de esta forma los estados de avance e igualmente el estado de tensión de la banda 4.

Los transmisores de valores de medición 6, 7 del grupo de sensores 5 se sitúan en un nivel 56 en paralelo a la dirección de avance -flecha 23- de la banda 4 y a la línea de contacto 54 o la superficie de contacto 55 en la cara de la banda 4 opuesta del elemento guía 15.

Los puntos de salida 16, 17 de los transmisores de valores de medición 6, 7, pueden encontrarse a una distancia preajustable 58 de la superficie 14 en el elemento guía 15 mediante un dispositivo de ajuste 57. Este dispositivo de ajuste 57 utilizado para la regulación de altura del nivel 56, es decir, para variar la posición relativa del grupo de sensores 5 respecto al elemento guía 15, puede estar formado por un dispositivo de husillo, de tornillo y/o de apriete mediante él cual se pueden ajustar en altura y fijar los transmisores de valores de medición 6,7 del grupo de sensores 5.

El accionamiento del dispositivo de ajuste 57, se realiza manualmente a través de un elemento actuador 59 tipo volante o rodillo que de forma traslatoria actúa sobre un carro de guía con guía vertical.

También es posible unir el dispositivo de ajuste 57, para variar la posición relativa entre el grupo de sensores 5 y el objeto a medir o bien el elemento guía 15, a un dispositivo de accionamiento por motor eléctrico o neumático, unido por cable a la unidad de control 39 o al control de accionamiento 41 en el bastidor de soporte 29, para controlarlo a través de todos estos componentes.

Independientemente del campo de utilización, para la supervisión y/o regulación de un proceso de extrusión en la producción de films de plástico, el grupo de sensores 5 según la invención también se puede utilizar, por ejemplo, para la supervisión y/o regulación del espesor de material de productos en forma de placas como, por ejemplo, en plantas de laminado en frío o en caliente, y también para la producción o transformación de placas metálicas y no metálicas.

En las figuras 3, 4 se representa el contexto principal y el funcionamiento de los componentes individuales del dispositivo de medición 1 mediante diagramas de bloque.

También se puede apreciar el funcionamiento físico de los dos transmisores de valores de medición 6, 7 situados en un cuerpo conjunto 20. El sensor inductivo 19, por sus propiedades físicas, realiza la medición independiente del film o la banda 4 y determina de manera continua la distancia 9 al elemento guía 15 o bien al cilindro de guía 22 en rotación. La medición se realiza según el procedimiento de corrientes de Foucault donde el elemento guía 15 que se encuentra en el campo magnético del sensor inductivo 19 provoca una variación del campo magnético mediante las corrientes de Foucault que pasan por el elemento guía 15 conductivo. Estas variaciones del campo magnético se pueden medir con, como mínimo, un sensor diferencial de magnetorresistencia y convertirlas sin retardo en una señal eléctrica de salida 60 que corresponde a la distancia 9 o bien que es proporcional a la distancia 9. Por lo tanto, con el sensor inductivo 19 es posible la medición libre de contacto de todos los movimientos lineares entre éste y el elemento guía 15, como, por ejemplo, pueden presentarse por vibraciones, rodillos de guía desequilibrados o por efectos de desgaste. Otros efectos mecánicos como, por ejemplo, excentricidades en altura del cilindro de guía, variaciones en la distancia del sensor inductivo 19 al elemento guía, etc. también se registran y se presentan con la señal de salida 60. La señal de salida, consiste en una señal de tensión y en función de la distancia 9 existente puede tener una tensión eléctrica de por ejemplo 0 hasta 10 voltios. La amplitud de la señal de salida 60 varia dentro de un margen de tensión relativamente alto lo que permite su evaluación de manera sencilla con componentes comerciales de la tecnología digital como, por ejemplo, variadores A/D. Por supuesto también es posible que la señal de salida 60 varíe dentro de un margen de valores estrecho y que estas variaciones del estado se registren mediante dispositivos de evaluación altamente sensibles.

Por supuesto también es posible utilizar para la determinación de la distancia 9 la inductividad L del sensor inductivo 19 o bien la variación de la inductividad L por la variación de la distancia 9 entre el sensor inductivo 19 y el elemento guía 15 que en este caso corresponde a un núcleo férreo en movimiento de la bobina del sensor inductivo 19. Puesto que el elemento guía 15 varia la inductividad L del sensor inductivo 19 o de su bobina, también es posible el cálculo de la distancia 9 mediante las relaciones físicas entre la corriente de la bobina, la tensión de la bobina, una resistencia eléctrica determina, la constante de tiempo \tau, el número natural e, o mediante otras magnitudes físicas o eléctricas y su relación formulada. Para determinar de la distancia 9 se pueden utilizar, por ejemplo, las leyes teóricas físicas y electrotécnicas de una bobina en un circuito de corriente continua en el conectado y desconectado de ésta a una tensión continua.

El sensor capacitativo 18 del sensor combinado 21 también mide a través de la banda 4 o bien el film, y su señal de salida 61 depende de la distancia del sensor capacitativo 18 del elemento guía 15 y del espesor 2 del objeto de medición o del film de plástico. Con ello, el objeto de medición o la banda 4 representa el dieléctrico en un condensador. Es decir, el sensor capacitativo 18 reacciona ante las variaciones de la magnitud eléctrica o magnética Ypsilon. El valor Ypsilon del dieléctrico correspondiente que, por ejemplo, puede ser determinado por la banda de plástico o una lamina de metal según las leyes físicas y electrotécnicas influye sobre el valor capacitativo del sensor capacitativo 18. Igualmente y según las relaciones de formula influye sobre la capacidad del sensor capacitativo 18 el espesor del dieléctrico que corresponde al espesor 2 del objeto de medición. Aprovechando este efecto físico, el sensor capacitativo 18 suministra una señal 61 que depende de la distancia del sensor capacitativo 18 al rodillo y del espesor 2 del objeto de medición o bien de la banda 3. Por consiguiente, a través del sensor capacitativo se puede detectar la existencia y de esta manera también la longitud de la banda 3.

Por todo ello, el sensor capacitativo puede tener la estructura de un condensador de placas, siendo asignada una placa de condensador al sensor capacitativo 18 y la otra placa de condensador queda formada por el elemento guía 15 o la superficie 14 del cilindro de guía 15 y el dieléctrico con el valor característico dieléctrico Ypsilon por el objeto de medición o el film a medir que pasa entre las dos placas de condensador, es decir, entre el sensor 18 y el elemento guía 15. Principalmente se puede decir que la capacidad del condensador de placas depende de la superficie de las placas de condensador, de su distancia entre sí, es decir, de la distancia 9 y del número dieléctrico Ypsilon que en el caso del aire tiene el valor 1 y del espesor del dieléctrico y por tanto del espesor de la banda S.

Mediante las relaciones formuladas de los condensadores en los circuitos eléctricos, por ejemplo, circuitos de corriente continua generalmente conocidas, se puede deducir el espesor 2 del objeto de medición o de la banda 4. Este tipo de magnitudes físicos son, por ejemplo, la constante de tiempo \tau, una resistencia eléctrica determinada, la corriente del condensador, el número natural e y otras magnitudes físicas que en su fórmula describen un proceso de descarga o carga de un condensador.

Las dos señales de salida 60, 61 de los sensores 18, 19 se evalúan de tal manera que una señal diferencial 62 corresponde al espesor 2 del objeto de medición o bien de un film. Las dos señales de sensor se vinculan, por ejemplo, aritméticamente de manera que la señal diferencial 62 queda directamente proporcional al espesor 2 del film de plástico. Mediante esta formación de una señal diferencial se compensan las perturbaciones mecánicas como, por ejemplo, una excentricidad en altura del cilindro de guía 22, inexactitudes en la distancia del sensor al rodillo, vibraciones varias, etc. Este método de la formación de la señal diferencial para la medición altamente precisa de la evolución del espesor desvincula las perturbaciones mecánicas pudiéndose registrar el espesor 2 real del objeto con una resolución de pocos \mum. Por lo tanto, el resultado de medición, por ejemplo, también es independiente de un colchón de aire que se pueda formar entre el producto a medir y el elemento guía 15 o bien el cilindro de guía 22 lo que especialmente puede aparecer con velocidades de avance elevadas y con materiales anchos y permeables al aire. Estas influencias exteriores no pueden perturbar el resultado de la medición y por tanto se consigue una determinación más exacta del valor real en comparación con dispositivos de medición habituales. Con ello, el principio de medición del grupo de sensores 5 corresponde a una determinación dieléctrica en un condensador. La parte inductiva del sensor combinado 21 mide en el mismo eje de referencia la distancia 9 actual entre el nivel de referencia del sensor o bien entre el punto de salida 17 y la superficie 14 del elemento guía 15. Mediante esta disposición u este método se compensan totalmente las acciones mecánicas como las inexactitudes de concentricidad y las vibraciones, obteniendo exactitudes de medición altas y una reproducibilidad exacta.

La formación de la señal diferencial se puede realizar de manera física mediante la heterodinación de la señal de salida 60 con una amplitud de tensión positiva con la señal de salida 61 61 con amplitud de tensión negativa. También es posible enviar las dos señales de salida de los transmisores de valores de medición 6, 7 a, como mínimo, a un variador A/D que esta conectado con un microcontrolador y realizar la formación de la señal diferencial o bien la formación del valor diferencial mediante cálculo del Software que debe realizar el microcontrolador.

En la fig. 4 se muestra otro diagrama de bloque del grupo de sensores 5 en contexto con la unidad de control 39 o bien con la unidad de evaluación 40.

Así se puede observar que el grupo de sensores 5 o bien el sensor combinado 21 queda unido mediante un cable a la unidad de control 39 o bien a la unidad de evaluación 40 que, preferentemente, queda formada por un PC 63. Este PC 63 dispone de una tarjeta de interfaz 64 que elabora las señales de salida 60, 61 recibidas del grupo de sensores 5 y que pone los datos correspondientes de las señales de salida 60, 61 a disposición del PC 63 o bien de su microprocesador para el procesado siguiente y administración. Los datos de proceso de los que de manera continua dispone el PC 63 serán procesados y administrados por éste. El PC 63 además queda conectado por cable al dispositivo de salida 51, preferentemente mediante un monitor 65 para poder visualizar los datos de proceso correspondientes, por ejemplo, de manera gráfica.

Además, el PC 63 a través de una conexión por cable dispone de un dispositivo de entrada 52, preferentemente de un teclado 66, con él cual se puede influir sobre el proceso de todo el dispositivo de medición 1. Por ejemplo, a través del dispositivo de entrada 52 es posible la selección de diferentes tipos de visualización o la realización de modificaciones de la configuración.

Además, la unidad de evaluación 40 dispone de un dispositivo de memoria 67, es decir, el PC 63 dispone de un medio de almacenamiento para escribir y borrar, por ejemplo, de un disco duro 68 en el cual se pueden guardar los datos de proceso durante un largo periodo de tiempo o sólo de forma interina.

Por supuesto también es posible la integración de la unidad de evaluación 40 o bien del PC 63 a una red local o también global e intercambiar los datos de sistema y/o de proceso con un servidor superior.

Como interfaz entre estas unidades se utiliza o un módem o una tarjeta de red. La unidad de evaluación 40 genera los medios de interpretación para los datos de proceso recibidos, o calcula estas magnitudes estadísticas simples como valor medio y desviación estándar. Por supuesto también es posible determinar otras magnitudes estadísticas como por ejemplo la distribución normal de los valores de medición.

Preferentemente, el elemento guía 15 queda formado por un cuerpo compacto. Por supuesto también es posible que el elemento guía 15 sea un cuerpo hueco como, por ejemplo, un rodillo hueco de aluminio como muestran las líneas discontinuas en la fig. 4.

En forma de un diagrama de bloque muy simplificado, la fig. 5 muestra una línea de extrusión 69 en la que se utiliza el grupo de sensores 5 y el dispositivo de medición según la invención. El campo de utilización preferente del dispositivo de medición 1 es la generación de films de polipropileno o bien de polietileno. Como es conocido, mediante un dispositivo de generación de presión se presiona un material plástico líquido o viscoso de la extrusora a través de varias toberas 70 hasta 72 situadas una al lado de la otra, que a continuación se aplican sobre, como mínimo, un cilindro alisador 73 de una línea de calandrado 74 para la formación de la cinta 3 o bien la banda 4. En dirección de avance -según la flecha 23- del film de plástico a generar o bien la cinta 3 y directamente después de la línea de calandrado 74 se encuentra el dispositivo de medición 1 con el grupo de sensores 5. Para el registro de los valores de medición, la unidad de control 39 queda conectada mediante un cable con el grupo de sensores 5 o bien con el sensor combinado 21. Además, la unidad de control 39 o bien la unidad de evaluación 40 queda enlazada con diferentes componentes de la línea de calandrado 74 y/o con dispositivo de accionamiento y/o actuadores de la extrusora.

La unidad de control 39 mediante una conexión por cable se conecta al dispositivo de generación de presión 75, con un dispositivo de accionamiento de un husillo sinfín de la extrusora y con un dispositivo de ajuste 76 para variar la abertura de salida de las toberas 70 hasta 72 y/o con un dispositivo de accionamiento 77 para variar la velocidad de cilindro y/o la distancia del cilindro. La supervisión y/o el control de los parámetros mencionados es necesaria para el aseguramiento de un espesor constante de la cinta 3 o del film. El grupo de sensores 5 según la invención y los actuadores indicados de la extrusora o de la línea de calandrado 74 quedan unidos a través de una unidad de control 39 o bien una unidad de evaluación 40 a un circuito regulador 78 que asegura un espesor constante del film en casi todas las condiciones de servicio.

Es también posible la previsión de sensores adicionales en la zona de la extrusora o en la zona de la línea de calandrado 74, por ejemplo, para la velocidad de fluido o la presión del material a elaborar y unir estos sensores de valores de medición a la unidad de control 39, creando de esta forma otro nivel de sensores. Además es posible prever en dirección de avance -según la flecha 23- varios grupos de sensores 5 que quedan conectados por cable a, como mínimo, una unidad de evaluación 40 y que registran y transmiten los valores actuales de espesor y de longitud. En dirección de avance -según la flecha 23-puede existir después de cada grupo de sensores 5 un grupo de calandrado con una holgura de cilindro variable para el ajuste y la post-regulación del espesor exigido de la cinta 3.

También es posible, realizar con el dispositivo de medición 1 únicamente funciones de indicación y realizar las variaciones de parámetro manualmente por el personal usuario de la extrusora 69 en lugar de utilizar el circuito de regulación 78 descrito para la compensación inmediata de determinadas desviaciones en el espesor del film. Para ello, los usuarios de la extrusora 69 pueden ajustar individualmente umbrales de aviso y/o de intervención. Al quedar por encima o bien debajo de estos umbrales de aviso y/o de intervención, la unidad de control 39 o la unidad de valuación 40 emite una indicación óptica y/o acústica, pudiendo realizar el personal a continuación la variación de parámetro correspondiente. Preferentemente, la evolución del espesor de la cinta 3 actualmente medido se representa de manera óptica en los dispositivos de salida correspondiente de la unidad de control 39, e igualmente se indica de manera óptica mediante testigos de aviso con el color correspondiente la vulneración por encima o bien por debajo de los umbrales de aviso.

Para la medición del espesor del film se desplaza el sensor combinado 21 transversalmente al ancho del film siguiendo una flecha doble 79 y los valores de medición registrados se almacenan temporalmente en un Array (campo) de la unidad de control 39, de manera que después de la evaluación de estos valores de medición se puede variar de manera controlada la abertura de salida de la tobera correspondiente 70 hasta 72.

Para el registro de valores de medición no hay que detener la cinta 3 que pasa frente al grupo de sensores 5. En función de la velocidad de banda como mínimo queda formado un punto de medición 80 hasta 82 cuya anchura, entre otros, depende del número de toberas 70 hasta 72 y cuya longitud depende ante todo de la velocidad de la banda. Se realiza el valor medio de las variaciones de espesor dentro de un punto de medición 80 hasta 82, y este valor medio del espesor dentro de un punto de medición 80 hasta 82 se transmite al Array o bien a la tabla para el espesor de film por punto de medición. El número de columnas de la tabla bien o del Array depende de la anchura de film o bien número de toberas 70 hasta 72 y el número de filas de la tabla o bien del Array depende de la longitud de la banda o bien de la frecuencia de exploración del grupo de sensores 5. Por lo tanto, el espesor del film dentro de cada punto de medición 80 hasta 82 ya representa un valor medio de los espesores de la banda 3 dentro del punto de medición 80 hasta 82 correspondiente. Por el movimiento continuo del film a medir y por el movimiento transversal y de avance y retroceso del sensor combinado 21 -según la flecha doble 79- se genera un dibujo de exploración 83 ondulado o triangular, y distribuido por todo la anchura y la longitud de la banda 3 generada.

Después de cada ciclo de medición, es decir, después del registro de un número suficiente de valores de medición por anchura del film se actualiza la presentación gráfica del espesor del film en el dispositivo de salida 51. Además se almacenarán todos los valores de medición de toda la longitud del film para poder observar tendencias a largo plazo de una variación del espesor por el proceso y para poder tomar medidas correctoras.

Después de finalizar una unidad de producción que generalmente esta compuesta por una bobina con una longitud determinada de la banda 4 se imprime una evaluación de las informaciones individuales a través del dispositivo de salida 51 que se adjunta al producto como información complementaria.

Para la evaluación de los valores de medición registrados se pueden utilizar todos los métodos técnicos conocidos. Por ejemplo es posible realizar varias evaluaciones de las tarjetas de regulación, según Ford o según Continental o comprobar la distribución normal para la interpretación de la calidad del producto.

La fig. 6 muestra una variante de realización especialmente autónoma del grupo de sensores 5 según la invención.

En esta variante, el dispositivo de medición 1 dispone varios grupos de sensores 5 o bien sensores combinados 21 a una distancia entre sí. Esta mayoría de sensores combinados 21 se extiende por toda la anchura de la cinta 3 de manera que se puede explorar la banda por toda su anchura sin necesidad de una instalación de desplazamiento transversal 54. El número de los sensores combinados 21 situados uno al lado del otro, corresponde preferentemente al número de las toberas de extrusión. Los grupos de sensores 5 distribuidos en dirección longitudinal a la superficie de guía para la banda 4 se colocan a una distancia, preferentemente, ajustable entre sí, de manera que los puntos de medición 80 hasta 82 de los sensores combinados 21, cubren toda la anchura de la cinta 3.

Tal y como se presenta en forma de esquema en la fig. 6, también es posible superponer los puntos de medición 80 hasta 82 respecto a la dirección longitudinal de la superficie de guía para la banda 4. Cada sensor combinado 21 queda conectado a través del cable 37 a la unidad de control 39 o a la unidad de evaluación 40.A través de la unidad de evaluación 40, los valores de medición suministrados por los sensores combinados 21 se pueden registrar secuencial o simultáneamente y almacenar temporalmente para la presentación gráfica.

Para la medición del espesor 2 de la cinta 3 se mantiene sin variación la velocidad de la banda, resultando un dibujo de puntos de medición 80 hasta 82 en el objeto de medición en función de la velocidad de la banda. El espesor 2 de la cinta 3 dentro de cada punto de medición 80 hasta 82 será ponderado por el sensor combinado 21.

Además es posible la determinación de la anchura de la cinta 3 a través del grupo de sensores 5 como se describe en las figuras 1 a 6.

Por supuesto también es posible prever varios grupos de sensores 5 en la instalación de desplazamiento transversal 34 o bien en su carro de soporte 42, situados a una distancia entre sí, representados en las figuras 1 y 2.

Es también posible prever varias instalaciones de desplazamiento transversal 34 con, como mínimo, un sensor combinado 21 correspondiendo una distancia de desplazamiento de cada grupo de sensores 5 o bien de cada carro de soporte 42 a una parte de la banda 4 correspondiente al número de grupos de sensores 5.

Finalmente hay que indicar que para una mejor comprensión de la estructura del grupo de sensores 5 y del dispositivo de medición 1 estos o bien sus componentes parcialmente no se presentan a escala sino de forma ampliada.

Claims (20)

1. Dispositivo de regulación del espesor de una cinta (3) de plástico saliendo de, como mínimo, una tobera (70 hasta 72) de una extrusora con un grupo de sensores (5) colocada en una instalación de desplazamiento transversal (34) desplazable transversalmente a la dirección de avance y paralelo a una cara superior (13) de la cinta (3), y que para la transmisión de las señales de salida (60, 61), especialmente de una tensión de salida, queda unida por cable a una unidad de evaluación (40), formando la unidad de evaluación (40) un circuito de regulación (78) con un dispositivo de ajuste (76) para la variación del espesor de la cinta (3), caracterizado porque la cinta (3) de plástico pasa entre el grupo de sensores (5) y un cilindro de guía (22) sobre él que se apoya la cinta (3) y porque el grupo de sensores (5) dispone de un sensor capacitativo y un sensor inductivo (18, 19), formando el cilindro de guía (22) el electrodo opuesto del sensor capacitativo (18).

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el cilindro de guía (22) es de aluminio.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque el cilindro de guía (22) dispone de una superficie cromada.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el cilindro de guía (22) queda acoplado a un accionamiento rotativo (53).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los dos sensores (18, 19) se colocan directamente uno tras el otro en la dirección de avance -flecha (23)- de la cinta (3).

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 hasta 4 caracterizado porque los dos sensores (18, 19) se colocan aproximadamente en vertical a la dirección de avance de la cinta (3) y uno al lado del otro.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los sensores (18, 19) con su nivel definido para la medición de la distancia (56) se colocan en paralelo a la cara superior (13) de la cinta (3).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los sensores (18, 19) se colocan en el nivel (56) en paralelo a la dirección de avance de la cinta (3) y a la línea (54) o bien superficie (55) de contacto entre el cilindro de guía (22) y la cinta (3) y en la cara superior (13) de la cinta (3) opuesta al cilindro de guía (22).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se colocan los puntos de salida (16, 17) de los sensores (18, 19) a una distancia preajustable de la superficie de contacto (55) de la cinta (3) en el cilindro de guía (22).

10. Dispositivo según la reivindicación 9 caracterizado porque en la unidad de evaluación (40) se registran los valores diferenciales entre las señales de salida (60, 61) de los dos sensores (18, 19) y en función de los valores de referencia anteriormente determinados para los espesores (2) determinados de la cinta (3) quedan definidos espesores reales de la cinta (3).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque un carro de soporte (42) de la instalación de desplazamiento transversal (34) para el grupo de sensores (5) a través de un dispositivo de accionamiento se realiza de manera ajustable respecto a la dirección de avance (35) de la cinta (3).

12. Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado porque el carro de soporte (42) se sitúa en una pista de guía paralela a la cara superior (13) de la cinta (3) y desplazable en dirección longitudinal respecto a la cinta (3).

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque transversalmente a la dirección de avance -flecha (23)- de la cinta (3) se colocan varios grupos de sensores (5) a una distancia predeterminada o preajustada entre sí.

14. Dispositivo según la reivindicación 13 caracterizado porque los puntos de medición (80 hasta 82) de los grupos de sensores (5) situados directamente uno al lado del otro y transversalmente a la dirección de avance para la cinta (3) se colocan superpuestos en referencia a esta dirección transversal.

15. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12 caracterizado porque una distancia de desplazamiento del grupo de sensores (5) corresponde a una parte de la anchura de la cinta (3) correspondiente al número de los grupos de sensores (5).

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se dispone del dispositivo de ajuste (76) para variar la apertura de salida de, como mínimo, una de las toberas (70 hasta 72).

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la unidad de evaluación (40) queda compuesta por un ordenador, especialmente un PC (63) con un dispositivo de salida (51) para la indicación de la evolución del espesor de la cinta (3)en y/o transversalmente a la dirección de avance de la cinta (3).

18. Dispositivo según la reivindicación 17 caracterizado porque el PC (63) a través de una tarjeta de interfaz (64) queda conectado al grupo de sensores (5) y además a un dispositivo de entrada (52), especialmente a un teclado (66).

19. Procedimiento para la regulación del espesor de una cinta (3) de plástico saliendo de, como mínimo, una tobera (70 hasta 72) de una extrusora, midiendo el espesor de la cinta (3) con un grupo de sensores (5) y transmitiendo los valores de medición a una unidad de evaluación (40), y transmitiendo la unidad de evaluación (40) señales a un dispositivo de ajuste (76) para modificar el espesor de la cinta (3), caracterizado porque la cinta (3) pasa entre el grupo de sensores (5) y un cilindro de guía (22), apoyándose la cinta (3) en el cilindro de guía (22), y porque se registra el espesor de la cinta (3) con un sensor capacitativo (18) mediante la medición de la distancia a la superficie de guía del cilindro de guía (22) y representándolo en una primera señal de salida, y porque a base de la primera señal de salida del sensor capacitativo (18) en correlación con una distancia determinada por un sensor inductivo (19) a la superficie de guía del cilindro de guía (22), representándose esta distancia mediante una segunda señal de salida, se determinan valores diferenciales en la unidad de evaluación (40) y porque los valores diferenciales determinados se comparan con valores de referencia para distintos espesores determinados anteriormente para la cinta (3), determinando de esta manera el espesor real de la cinta (3), y porque la señal diferencial o bien como mínimo su valor característico antes de su transmisión al dispositivo de ajuste (76) a través de la unidad de evaluación (40) se multiplica por un factor de adaptación que se obtiene mediante una medición de referencia en una pieza de referencia de la cinta (3) a medir.

20. Dispositivo según la reivindicación 19 caracterizado porque la primera y la segunda señal de salida aritméticamente se vinculan de tal manera que la señal diferencial resulta directamente proporcional al espesor de la cinta (3).