ES2312555T3 - Aparato para la inspeccion de una superficie. - Google Patents
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Abstract
Aparato para la inspección de una superficie, en particular de la superficie de un cilindro de laminador, que comprende una caja en la que se disponen unos medios de emisión y de recepción de un haz de luz, en el que la pared delantera (1) de dicha caja, es decir la pared girada hacia la superficie a inspeccionar (2), presenta una ventanilla transparente (3) para el paso de dicho haz de luz entre dichos medios de emisión y de recepción y la superficie a inspeccionar, y en el que un dispositivo de acoplamiento óptico está dispuesto en la superficie exterior de dicha pared delantera de la caja, de tal manera que su eje óptico sea por lo menos sustancialmente paralelo al eje (20) de dicho haz de luz, comprendiendo dicho dispositivo de acoplamiento óptico una pieza (5), denominada distribuidor de fluido, fijada a dicha pared delantera de la caja y perforada por una abertura (9) de paso de dicho haz de luz, un terminal cilíndrico hueco (11) dispuesto en la prolongación de dicha abertura (9) de paso del haz de luz y una pieza tubular móvil (16), dispuesta en la prolongación de dicho terminal cilíndrico y montada deslizante con relación a ésta, estando el distribuidor de fluido (5) provisto de un orificio de entrada (6) del fluido de acoplamiento y de unos pasos (8) que unen el orificio de entrada (6) a dicha abertura (9), estando el terminal cilíndrico hueco (11) ensamblado de manera estanca con el distribuidor de fluido (5), caracterizado porque - el terminal cilíndrico hueco (11) presenta una sección interior constante sobre la mayor parte de su longitud, y una porción de salida cuya sección es más pequeña que dicha sección interior, de manera que forma un escalonado interior (14) en la proximidad de la salida de dicho terminal cilíndrico; - la pieza tubular móvil (16) abierta en los dos extremos presenta un cabezal (17) cuya sección es ligeramente más pequeña que la sección interior de dicho terminal cilíndrico, y una porción alargada (18) cuya sección es ligeramente más pequeña que la sección de dicha porción de salida del terminal cilíndrico, estando el cabezal (17) y la porción alargada (18) de la pieza tubular unidos por un escalonado exterior (19); - dicha pieza tubular (16) está montada de forma deslizante en el interior de dicho terminal cilíndrico de tal manera que dicha porción alargada (18) salga por dicha porción de salida bajo el efecto de la presión del agua que pasa del terminal a la pieza tubular móvil (16), y que el escalonado exterior (19) de dicha pieza tubular coopere con dicho escalonado interior (14) de dicho terminal cilíndrico.
Description
Aparato para la inspección de una
superficie.
La presente invención se refiere a un aparato
para la inspección de una superficie, en particular pero no
exclusivamente la superficie de un cilindro de trabajo de un
laminador de bandas de acero.
Existen en la técnica numerosas aplicaciones en
las que el estado de la superficie de una herramienta de fabricación
condiciona por lo menos en parte la calidad del producto fabricado.
Un caso particular extremadamente importante es el de la
fabricación de las bandas de acero, cuya calidad superficial
depende, en gran medida, del estado de superficie de los cilindros
de trabajo del laminador.
Para hacerse una idea, la invención se
describirá en la presente memoria haciendo referencia a esta
aplicación particular. Sin embargo, resulta evidente que la
invención propiamente dicha es independiente de esta aplicación y
puede, por el contrario, ser usada ventajosamente en cualquier
situación que presenta unas condiciones de trabajo comparables.
El estado de superficie de los cilindros de
laminador, tales como los cilindros de trabajo de las jaulas de
acabado de un tren de laminación de bandas, influye en gran medida
en la calidad de superficie de las bandas destinadas por ejemplo a
la fabricación de las chapas de carrocería de automóvil. Durante la
laminación, la superficie de los cilindros se degrada bajo el
efecto de las tensiones térmicas y mecánicas a las cuales está
sometida. Esta degradación puede ser tal que se produzcan unos
arrancados de películas de óxido, pudiendo estas películas entonces
encontrarse incrustadas en la superficie de la banda.
Por lo tanto, es importante inspeccionar
regularmente la superficie de los cilindros con el fin de descubrir
tan pronto como sea posible los defectos susceptibles de comprometer
la calidad de los productos laminados.
Inicialmente, la inspección de los cilindros
consistía en un simple examen visual efectuado por un operario
durante la sustitución del cilindro. En ciertos casos, se requerían
unas inspecciones intermedias, que necesitaban entonces la parada
del laminador y algunas veces incluso el desmontaje de los
cilindros. Estas paradas intermedias necesitan mucho tiempo,
conllevando así una pérdida de productividad. Además, el carácter
subjetivo de dicha inspección visual puede afectar a su calidad.
Por lo tanto, ya no responde a las exigencias actuales de
fiabilidad, de reproductibilidad y de rapidez.
Existen en efecto unos aparatos que permiten, en
principio, efectuar esta inspección de manera fiable y reproducible.
Su uso se enfrenta sin embargo a grandes dificultades prácticas,
debido a las condiciones que reinan en la proximidad de los
cilindros de laminador. Además de una temperatura elevada, el
entorno es particularmente desfavorable debido a unas proyecciones
de agua de enfriamiento y de aceite de lubricación que pueden
existir en la proximidad del dispositivo de inspección y que hacen
imposible cualquier inspección directa.
Ya se han propuesto asimismo unos dispositivos,
denominados de acoplamiento óptico, destinados a mejorar esta
inspección apuntando a través de una columna de agua creada entre el
aparato de inspección y la superficie a inspeccionar.
De una manera general, los aparatos de
inspección equipados de estos dispositivos conocidos comprenden por
un lado un emisor que envía un haz luminoso hacia la superficie a
inspeccionar y, por otro lado, un receptor que capta el haz
luminoso reflejado por esta superficie. El objeto de la invención se
sitúa asimismo en esta categoría. Con este fin, se debe observar
que el haz luminoso en cuestión en la presente memoria comprende
tanto el haz incidente emitido por el emisor que el haz reflejado
captado por el receptor. El dispositivo de acoplamiento óptico debe
por lo tanto dejar paso a ambos haces incidente y reflejado.
Un inconveniente importante de los dispositivos
de acoplamiento óptico conocidos es que generalmente son bastantes
complicados, lo cual no facilita ni su fabricación ni su
mantenimiento, en definitiva ni su uso.
Por lo tanto, existe una necesidad de un
dispositivo de acoplamiento óptico, simple y poco costoso, que
permita realizar en buenas condiciones la inspección de una
superficie tal como la superficie de un cilindro de laminador.
El documento EP 0 547 227 A describe un aparato
óptico de control de superficie para obtener una imagen estacionaria
de la superficie de un cilindro de laminador, provisto de una caja
equipada con una ventana de visión y que contiene un aparato de
iluminación estroboscópica y una cámara de televisión, al igual que
un mecanismo de evacuación de las gotas de agua a partir de la
periferia del exterior de la ventana, permitiendo así eliminar de
la periferia las gotas de agua difundidas y generadas a partir del
agua de enfriamiento del cilindro, con vistas a determinar con
precisión el estado de superficie del cilindro de laminador,
mientras que éste está en rotación. El mecanismo de evacuación de
las gotas de agua comprende una columna de agua que forma un
terminal terminado por un pico, unido a la cara delantera del
aparato provista de dicha ventana que equipa la caja y capaz de
formar la columna de agua entre la ventana y la superficie del
cilindro que gira cuando se suministra una presión de agua en la
columna de agua que forma el terminal. Se dispone un elemento
elástico entre el cuerpo del terminal y dicha cara delantera para
oponerse a la fuerza de repulsión del agua a presión expulsada por
el terminal contra la superficie del cilindro que gira, de tal
manera que, en equilibrio de fuerzas, se forme un intervalo de
anchura predeterminada entre la superficie del cilindro y el cuerpo
del terminal.
El documento JP 08 068 759 A describe un aparato
óptico de control de superficie de un cilindro que gira provisto de
una columna de agua mediante un terminal unido a la caja que
comprende una ventana de visión y una cámara CCD asociada a una
fuente de iluminación de xenón, para tomar una imagen estacionaria
de la superficie del cilindro en rotación. La distancia entre el
extremo del terminal y la superficie se mide mediante un sensor de
distancia de tipo de corriente de Foucault. El terminal se termina
por un manguito fijo de caucho que permite un contacto eventual con
el cilindro sin dañarlo.
La presente invención intenta responder a esta
necesidad. Tal como está caracterizada en las reivindicaciones, la
invención se refiere a un aparato para la inspección de una
superficie con un dispositivo simple de acoplamiento óptico que
garantiza una visión perfecta de la superficie a inspeccionar,
evitando las perturbaciones del campo de visión mediante unas
sustancias tales como unas proyecciones de agua o de aceite.
Según la invención, un aparato para la
inspección de una superficie, en particular de la superficie de un
cilindro de laminador, comprende unas características que
corresponden a la reivindicación 1.
La abertura de paso del haz de luz, prevista en
el distribuidor de fluido, es ventajosamente más pequeña que la
sección del cabezal de la pieza tubular móvil. El distribuidor de
fluido forma así un tope que limita la carrera de la pieza tubular
móvil en dirección a dicha cara delantera de la caja.
Según una característica particular, el terminal
cilíndrico presenta, a la altura de dicho escalonado interno, unos
canales que ponen el espacio interior del terminal cilíndrico en
comunicación con el exterior.
Según otra característica ventajosa, dicha pieza
tubular móvil presenta una sección interior más pequeña en su zona
extrema por el lado del cabezal que en su porción alargada. Esta
disminución de la sección interior provoca un aumento de la
superficie de la cara extrema, por el lado del cabezal, y por
consiguiente también un aumento de la fuerza ejercida sobre esta
superficie por la presión del agua en dirección a la superficie a
inspeccionar.
Por lo menos en su zona extrema que puede entrar
en contacto con la superficie a inspeccionar, la pieza tubular
móvil está ventajosamente realizada en un material cuya dureza es
inferior a la de la superficie a inspeccionar. A partir de la
puesta en servicio, el extremo de la pieza tubular móvil se puede
desgastar así progresivamente al contacto del cilindro para
adaptarse a la curvatura del cilindro. Durante un cambio de
cilindro, puede ocurrir sin embargo que esta pieza tubular gire
alrededor de su eje, lo que provoca un defecto de acoplamiento que
únicamente desaparece después progresivamente.
Según todavía otra característica ventajosa,
dicha pieza tubular móvil puede estar provista entonces de medios
que impiden su rotación alrededor de su eje longitudinal. En
particular, estos medios pueden comprender una espiga prevista en
la superficie interior de la porción de salida del terminal
cilíndrico, y una ranura longitudinal practicada en la superficie
lateral exterior de la porción alargada de dicha pieza tubular
móvil, y en la que se introduce dicha espiga.
En el dispositivo de la invención, dicha pieza
tubular presenta unas caras extremas en forma de coronas de forma
correspondiente, cuyos tamaños respectivos están determinados por
las secciones interior y exterior respectivas de los dos extremos
de la pieza. El fluido de acoplamiento óptico puede actuar entonces
sobre estas dos superficies y así hacer deslizar la pieza tubular
en el interior del terminal cilíndrico con el fin de posicionarla
automáticamente de manera óptima con relación a la superficie a
inspeccionar.
Una ventaja esencial del dispositivo de la
invención es que la pieza tubular está posicionada, eventualmente
incluso en contacto con la superficie a inspeccionar, únicamente por
la acción del fluido de acoplamiento óptico.
Mediante la expresión "sección interior
constante" se debe entender que la sección interior del terminal
cilíndrico conserva la misma forma y las mismas dimensiones sobre
la totalidad de la longitud en cuestión. En el caso de una sección
circular, esto significa que el diámetro interior del terminal
cilíndrico permanece constante sobre esta longitud. Asimismo, la
sección exterior, respectivamente la sección interior de un
componente se ajusta a la sección definida por el contorno
exterior, respectivamente el contorno exterior de este
componente.
Otros detalles y ventajas se pondrán más
claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada de
ejemplos de realización, ilustrados mediante los dibujos adjuntos
sin escala en particular.
En estos dibujos, se han representado únicamente
los elementos necesarios para una buena comprensión de la
invención. Además, unos elementos idénticos o análogos son
designados por las mismas referencias numéricas en las diversas
figuras. En aras de la claridad de la descripción siguiente,
proporcionada a título de simple ejemplo de realización, el eje
óptico del dispositivo de acoplamiento coincide con el eje del haz
de luz y los componentes del dispositivo de acoplamiento presentan
la simetría de revolución alrededor de este eje.
En estos dibujos:
la Fig. 1 muestra, en sección longitudinal, un
dispositivo de acoplamiento óptico de acuerdo con la invención,
montado sobre una caja de un aparato de inspección de la superficie
de un cilindro de laminador, y
la Fig. 2 representa un detalle aumentado del
dispositivo de la figura 1, provisto de medios que impiden la
rotación de la pieza tubular móvil.
En la figura 1, se ha mostrado un dispositivo de
acoplamiento óptico montado sobre una caja 1, representada a título
indicativo por una porción de su pared delantera, girada hacia la
superficie de un cilindro de laminador 2 a inspeccionar.
Sin entrar en detalles en este caso, se precisa
que esta pared delantera 1 comprenda una ventanilla estanca
transparente 3, a través de la cual puede pasar un haz de luz,
simbolizado mediante su eje, que procede por ejemplo de un conjunto
4 que contiene una fuente de luz que forma el haz de luz emitido
hacia el cilindro de laminador 2 a inspeccionar, y un dispositivo
óptico de recepción que capta el haz de luz reflejado por la
superficie del cilindro 2.
A esta pared delantera 1 está fijada una pieza
5, denominada en este caso distribuidor de agua 6, que presenta un
orificio lateral de entrada de agua 6. En la parte trasera de dicha
pieza 5 está practicado un vaciado 7, que delimita con la pared 1
un espacio 8 que se extiende frente a la ventanilla 3. Este espacio
8 comunica con el orificio de entrada 6. Frente de la ventanilla 3,
la pieza 5 también está perforada por una abertura 9 que comunica
con dicho espacio 8 y prolongada según el eje del haz de luz
mediante una superficie fileteada interiormente de mayor diámetro
10.
Un terminal cilíndrico 11 presenta, en un primer
extremo, una superficie fileteada exteriormente 12, que está
atornillada en la pieza 5 hasta hacer tope sobre un escalonado 13
formado por la pieza 5. En su otro extremo, el terminal cilíndrico
11 presenta una disminución de sección con un escalonado anular
interior 14. En el ángulo de dicho escalonado 14 desembocan unos
canales 15 que llevan hacia el exterior del terminal cilíndrico.
En el interior del terminal cilíndrico 11 está
dispuesta una boquilla móvil 16, que presenta una porción extrema o
cabezal 17 alojado en el interior del terminal cilíndrico 11, y una
porción alargada 18 que sale de éste por su extremo estrechado. El
diámetro exterior de la porción alargada 18 es más pequeño que el
del cabezal 17; la boquilla móvil 16 presenta así un escalonado
anular exterior 19 que coopera con el escalonado anular interior 14
del terminal cilíndrico. Además, la abertura 9, practicada en la
pieza 5, presenta un diámetro más pequeño que el diámetro exterior
del cabezal 17, prolongando así radialmente el escalonado 13
mencionado anteriormente. El escalonado 13 sirve así de tope para
la pieza tubular móvil 16; se impide así que ésta franquee la
abertura 9 y penetre en el espacio 8, en el que podría perturbar el
buen funcionamiento del dispositivo, en particular la circulación
del fluido de acoplamiento.
Resulta evidente que la boquilla 16 se debe
insertar en el terminal cilíndrico 11 antes de atornillar éste
sobre la pieza 5. Se entenderá además que la abertura 9, el terminal
cilíndrico 11 y la boquilla móvil 16 están alineados coaxialmente
con el eje 20 del haz de luz.
La figura 2 representa un detalle aumentado del
dispositivo de la figura 1, según el cual la pieza tubular móvil 16
está provista de una ranura longitudinal exterior 21, en la que está
encajada una espiga de bloqueo 22 prevista en la zona de salida del
terminal cilíndrico 11. La pieza tubular móvil 16 puede así
deslizarse longitudinalmente en el terminal cilíndrico, impidiendo
al mismo tiempo que gire alrededor de su eje longitudinal.
Este dispositivo de acoplamiento óptico funciona
de la siguiente manera:
El agua introducida por el orificio de entrada 6
llega al espacio 8 en el que se distribuye sobre toda la superficie
de la ventanilla 3. Mediante la abertura 9, fluye a continuación en
el terminal cilíndrico 11 y después en la boquilla móvil 16, para
escaparse por último por el espacio comprendido entre la boquilla
móvil 16 y la superficie del cilindro 2.
Bajo el efecto de la presión del agua que pasa
del terminal cilíndrico 11 a la boquilla móvil 16, ésta es empujada
en dirección a la superficie del cilindro 2. Se crea así una columna
de agua, protegida por la boquilla móvil, cuya longitud se adapta
automáticamente a la distancia que separa la ventanilla 3 y la
superficie del cilindro 2. Esta posición implica sin embargo que la
boquilla móvil entre en contacto con la superficie del cilindro. En
realidad, al escaparse el agua de acoplamiento entre la superficie
del cilindro 2 y la boquilla móvil 16, ejerce sobre la cara extrema
de ésta una contrapresión que empuja la boquilla móvil 16 en
dirección a la ventanilla 3. La boquilla se estabiliza cuando las
dos presiones se equilibran. La diferencia así obtenida entre la
boquilla móvil y la superficie del cilindro, y por lo tanto el
posicionamiento de la boquilla móvil, se puede regular actuando
simplemente sobre el caudal de agua de acoplamiento.
En funcionamiento normal, la boquilla móvil 16
no toca en principio la superficie del cilindro 2, lo cual reduce
en gran medida los riesgos de degradación tanto de la boquilla móvil
16 como de la superficie del cilindro 2. Sin embargo, durante un
cambio de cilindro, la boquilla móvil 16 puede girar alrededor de su
eje 20, con los inconvenientes indicados anteriormente. La ranura
longitudinal 21 que coopera con la espiga 22 impide esta
rotación.
El dispositivo de acoplamiento óptico de la
invención no está limitado a la descripción anterior o a la
representación que se ha realizado en los dibujos adjuntos. En
particular, la invención comprende asimismo unas variantes en las
que los diferentes componentes del dispositivo, es decir la abertura
9, el terminal cilíndrico 11 y la pieza tubular móvil 16, no están
dispuestos coaxialmente con relación al haz de luz 20. Además, la
sección recta de estos componentes no es necesariamente de forma
circular, respectivamente anular redonda; por el contrario, puede
presentar cualquier otra forma, en particular poligonal o elíptica,
por ejemplo para definir la posición de la pieza tubular móvil e
impedir su rotación.
Claims (9)
1. Aparato para la inspección de una superficie,
en particular de la superficie de un cilindro de laminador, que
comprende una caja en la que se disponen unos medios de emisión y de
recepción de un haz de luz, en el que la pared delantera (1) de
dicha caja, es decir la pared girada hacia la superficie a
inspeccionar (2), presenta una ventanilla transparente (3) para el
paso de dicho haz de luz entre dichos medios de emisión y de
recepción y la superficie a inspeccionar, y en el que un dispositivo
de acoplamiento óptico está dispuesto en la superficie exterior de
dicha pared delantera de la caja, de tal manera que su eje óptico
sea por lo menos sustancialmente paralelo al eje (20) de dicho haz
de luz, comprendiendo dicho dispositivo de acoplamiento óptico una
pieza (5), denominada distribuidor de fluido, fijada a dicha pared
delantera de la caja y perforada por una abertura (9) de paso de
dicho haz de luz, un terminal cilíndrico hueco (11) dispuesto en la
prolongación de dicha abertura (9) de paso del haz de luz y una
pieza tubular móvil (16), dispuesta en la prolongación de dicho
terminal cilíndrico y montada deslizante con relación a ésta,
estando el distribuidor de fluido (5) provisto de un orificio de
entrada (6) del fluido de acoplamiento y de unos pasos (8) que unen
el orificio de entrada (6) a dicha abertura (9), estando el
terminal cilíndrico hueco (11) ensamblado de manera estanca con el
distribuidor de fluido (5), caracterizado porque
- -
- el terminal cilíndrico hueco (11) presenta una sección interior constante sobre la mayor parte de su longitud, y una porción de salida cuya sección es más pequeña que dicha sección interior, de manera que forma un escalonado interior (14) en la proximidad de la salida de dicho terminal cilíndrico;
- -
- la pieza tubular móvil (16) abierta en los dos extremos presenta un cabezal (17) cuya sección es ligeramente más pequeña que la sección interior de dicho terminal cilíndrico, y una porción alargada (18) cuya sección es ligeramente más pequeña que la sección de dicha porción de salida del terminal cilíndrico, estando el cabezal (17) y la porción alargada (18) de la pieza tubular unidos por un escalonado exterior (19);
- -
- dicha pieza tubular (16) está montada de forma deslizante en el interior de dicho terminal cilíndrico de tal manera que dicha porción alargada (18) salga por dicha porción de salida bajo el efecto de la presión del agua que pasa del terminal a la pieza tubular móvil (16), y que el escalonado exterior (19) de dicha pieza tubular coopere con dicho escalonado interior (14) de dicho terminal cilíndrico.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque la abertura (9) es más pequeña que la
sección del cabezal (17) de la pieza tubular móvil (16).
3. Aparato según una u otra de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el terminal
cilíndrico (11) presentan, a la altura de dicho escalonado interior
(14), unos canales (15) que ponen el espacio interior del terminal
cilíndrico en comunicación con el exterior.
4. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pieza
tubular móvil (16) presenta una sección interior más pequeña en su
zona extrema por el lado del cabezal (17) que en su porción
alargada (18).
5. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pieza
tubular móvil (16) está provista de medios que impiden su rotación
alrededor de su eje longitudinal.
6. Aparato según la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios comprenden una ranura
longitudinal (21) practicada en la superficie lateral exterior de
la porción alargada (18) de la pieza tubular móvil (16), y una
espiga (22) prevista en la porción de salida del terminal cilíndrico
(11) y que se introduce en dicha ranura longitudinal (21).
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza
tubular móvil (16) está, por lo menos en su zona extrema, realizada
en un material cuya dureza es inferior a la de la superficie a
inspeccionar (2).
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje
óptico de por lo menos uno de los componentes del dispositivo de
acoplamiento óptico, es decir la abertura de paso (9), el terminal
cilíndrico (11) y la pieza tubular móvil (16), coincide con el eje
(20) de dicho haz de luz.
9. Aparato según la reivindicación 8,
caracterizado porque por lo menos uno de dichos componentes
(9; 11: 16) del dispositivo de acoplamiento óptico presenta una
simetría de revolución alrededor de dicho eje (20) del haz de
luz.
Applications Claiming Priority (2)
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