MXPA02009008A

MXPA02009008A - Sistema para medir y controlar el corte de longitud de componentes discretos en un proceso de alta velocidad.

Info

Publication number: MXPA02009008A
Application number: MXPA02009008A
Authority: MX
Inventors: Robert Lee Popp
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2003-02-12
Also published as: EP1741524A2; DE60125151D1; EP1265728A1; EP1741524A3; EP1265728B1; US7004053B1; DE60125151T2; WO2001068319A1; AU2001233284A1; EP1741524B1; DE60143629D1

Abstract

Un sistema de circuito cerrado puede mantener una longitud de corte preestablecida de un material al ser cortado el material y al ser colocado sobre un tejido. El sistema tiene la capacidad de medir la longitud de corte real, comparar la longitud de corte real promedio con una longitud de corte de objetivo, y para ajustar la tension del tejido o la velocidad del rollo de suministro para lograr la longitud cortada de objetivo. Se reduce aqui por tanto la variacion de longitud cortada real. Ademas, la variacion de longitud cortada a corto plazo es reducida ademas al hacer minima la tension del tejido justo antes de que el material sea cortado.

Description

SISTEMA PARA MEDIR Y CONTROLAR EL CORTE DE LONGITUD DE COMPONENTES DISCRETOS EN UN PROCESO DE ALTA VELOCIDAD CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención está dirigida a un sistema de control de circuito cerrado para controlar la longitud de corte de un material. Más específicamente, la longitud de corte es ajustada mediante el cambiar la tensión del tejido o la velocidad del rodillo de suministro.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Son usados un número de diferentes procesos de fabricación para cortar tejidos de material continuos, tal como de material elástico, incluyendo los laminados unidos y estirados, en tramos discretos antes de la colocación sobre un segundo tejido continuo. Tales procesos son típicamente llevados a cabo mediante los sistemas de control de circuito abierto que cambian la tensión del tejido a través de cada rollo de material para el ajuste para las variaciones del rollo en la longitud cortada. Un problema encontrado con estos tipos de sistemas es el de que estos asumen un perfil de propiedad de material consistente a través de cada rollo de material, sin proporcionar por tanto medios para controlar la longitud cortada si el perfil de propiedad del material a través de cada rollo de material es diferente. Tampoco se proporcionan medios para mantener la tensión del tejido a un mínimo para reducir la variación de longitud cortada. Consecuentemente, la variación de longitud cortada más alta se traduce en un desperdicio de recorte de material más alto y en un producto de calidad más pobre.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un sistema de circuito cerrado que mantiene una longitud de corte preestablecida de un material elástico, tal como un laminado unido y estirado, al ser cortado el material y al ser colocado sobre un tejido, tomando en cuenta los cambios en las propiedades elásticas del material . El sistema tiene la capacidad de medir la longitud cortada, comparar la longitud cortada promedio con una longitud cortada de objetivo, y para ajustar la tensión del tejido o la velocidad del rollo de suministro para lograr la longitud cortada de objetivo. También, en una incorporación preferida del sistema, el sistema es capaz de mantener la tensión del tejido a un mínimo para reducir la variación de longitud cortada y ajustar la velocidad de rollo de suministro para lograr la longitud cortada de objetivo.

Con lo anterior en mente, es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar un proceso para controlar la longitud cortada de un material continuo.

Es otra característica y es una ventaja de la invención el proporcionar un aparato para controlar la longitud cortada de un material continuo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 ilustra esquemá icamente un sistema de control preferido para reducir la variación de longitud de un material continuo; y La figura 2 ilustra esquemáticamente un dispositivo de detección de medición preferido usado en el sistema de control de la presente invención.

DEFINICIONES "Elástico" y "elasticidad" se refiere a la tendencia de un material o de un material compuesto a recuperar su tamaño y forma originales después de la remoción de la fuerza que causó una deformación.

"Módulo de elasticidad" se refiere a una constante que mide o representa numéricamente la cantidad de elasticidad que posee un material .

"Conectado operativamente" significa la unión, sujeción, conexión o similar de un primer elemento y de un segundo elemento ya sea directamente o indirectamente por medio de un elemento adicional colocado entre el primer elemento y el segundo elemento.

El "laminado unido y estirado" se refiere a un material compuesto que tiene por lo menos dos capas en las cuales 1 capa es una capa plegable y la otra capa es una capa elástica. Las capas son unidas juntas cuando la capa elástica está en una condición extendida de manera que con el relajamiento de las capas, la capa plegable es recogida.

"Tensión" se refiere a una fuerza que tiende a provocar la extensión de un cuerpo, o la fuerza de balanceado dentro de ese cuerpo que resiste la extensión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS INCORPORACIONES ACTUALMENTE PREFERIDAS La presente invención está dirigida a un sistema que reduce la variación de longitud de corte mediante el proporcionar un control de longitud cortada de circuito cerrado y una forma para reducir una tensión de tejido en el módulo de corte. Este sistema tiene la capacidad de ajustarse para los cambios en las propiedades del material elástico en aplicaciones de rollo continuo y de rollo a rollo. Este sistema también permite una tensión de tejido superior en el extremo no enrollado del sistema el cual puede ser requerido para superar el bloqueo de rollo o la inercia de soltura. Además, la variación de longitud de corte a un plazo corto puede reducirse mediante el proporcionar una forma para minimizar la tensión del tejido justo antes de la entrada del material adentro del módulo de corte desde un rodillo impulsado.

Este sistema está diseñado para medir y controlar las longitudes cortadas de los componentes discretos en los procesos a alta velocidad. Más particularmente, el sistema es aplicable a máquinas que corren a velocidades en exceso de 300 productos por minuto y que pueden aún ser usadas con máquinas que corren a velocidades arriba de 500 productos por minuto. La velocidad máxima a la cual el sistema puede ser usado está limitada por la capacidad de los componentes usados en el sistema .

Refiriéndonos ahora a la figura 1, ahí se muestra esquemáticamente un sistema de control preferido 20 de la presente invención para reducir la variación de longitud cortada en un material elástico continuo 22, incluyendo los laminados unidos y estirados. El sistema 20 incluye un huso desenrollado 24 desde el cual el material elástico 22 es desenrollado y alimentado a través del sistema 20. Una vez que el material elástico 22 deja el huso desenrollado 24, el material se desplaza alrededor de una pluralidad de rodillos 26 hasta un primer dispositivo impulsor 28, tal como un rodillo impulsado. El primer dispositivo impulsor 28 puede ser corrido a una velocidad mayor que la velocidad del huso de desenrollado 24, resultando por tanto en una tensión relativamente superior la cual se puede requerir para superar el bloqueo del rollo o la inercia de soltura desde el huso de desenrollado 24. La alta tensión en el huso de desenrollado 24 puede requerirse en ambas aplicaciones de rollo continuo y de rollo a rollo para superar el bloqueo de rollo o la inercia de soltura.

Entre el primer dispositivo impulsor 28 y el segundo dispositivo impulsor 32, el material 22 es guiado alrededor de un rodillo bailarín 30 como unos medios para controlar la tensión entre los dos dispositivos impulsores 28 y 32. Entre el rodillo bailarín 30 y el segundo dispositivo impulsor 32, el material 22 es guiado alrededor de un par de rodillos estacionarios 31. Después de pasar sobre el segundo dispositivo impulsor 32, el material 22 es dirigido alrededor de un dispositivo de medición de tensión 34 y se mide la cantidad de tensión en el material 22 en ese punto. El material 22 entonces sigue su camino alrededor de una guía de tejido 36, mostrada como un dispositivo de dos partes hasta el rollo de suministro 38. La guía de tejido 36 es usada para controlar la colocación del material 22 a lo largo de una dirección transversal del proceso.

Para los propósitos de a presente invención, la dirección transversal yace generalmente dentro del plano del material 22 que está siendo transportado a través del proceso y está alineado perpendicular a la dirección de la máquina. La dirección de la máquina está indicada por las flechas 40 en la figura 1.

Desde el rollo de suministro 38, el material 22 es alimentado a un módulo de corte 42 en donde el material es cortado en las piezas 44 de una longitud discreta. El módulo de corte 42 incluye un rodillo de punto de presión 41, un rodillo de yunque 43, y uno o más mecanismos cortadores (por ejemplo, las cuchillas 45) sobre cualesquiera del rodillo de punto de presión 41 o del rodillo de yunque 43 para cortar el material elástico 22 en las piezas 44 de una longitud predeterminada. Una vez que el material 22 es cortado, la longitud discreta de las piezas 44 del material se detecta por un sistema de detección 48 ya sea sobre el rodillo de yunque 43 o después de que las piezas 44 son transferidas a un segundo tejido 46. El lugar preferido para el sistema de detección 48 está tan cercano del módulo de corte 42 como sea posible para minimizar el intervalo de tiempo en el sistema 20. Un dispositivo de transferencia 50, o el rodillo de yunque 43, puede ser usado para transferir las piezas 44 desde el módulo de corte 42 al segundo tejido 46. El dispositivo de transferencia 50 puede ser ya sea un rodillo de transferencia o un transportador. En forma similar, el segundo tejido 46 puede ser ya sea un tejido o un transportador.

El sistema de detección 48 puede incluir un sistema de visión o un fotoojo. Un ejemplo de un sistema de detección preferido 48 está mostrado esquemáticamente en la figura 2. El sistema de detección 48 usa un sensor 52, tal como un Sensor Banner R55C62QP Color Mark, disponible de Banner Engineering Corporation, de Minneapolis, Minnesota, para detectar la presencia de cada pieza 44 sobre el rodillo de yunque 43 inmediatamente después del corte. Alternativamente, como se mencionó, la presencia de cada pieza 44 puede ser detectada mientras que la pieza 44 está ya sea sobre el dispositivo de transferencia 50 o en el segundo tejido 46.

El sensor 52 produce un primer tipo de señal, tal como una señal "alta" cuando éste detecta la presencia de la pieza 44 y un segundo tipo de señal, tal como una señal "baja" cuando éste no detecta la presencia de la pieza 44. El primer tipo de señal dispara un sistema de registro y de inspección automática (ARIS) 54 para capturar una cuenta de inicio desde un codificador de eje de línea 56. El segundo tipo de señal dispara un sistema de registro y de inspección automática ARI3 54 para capturar una cuenta de terminación desde el codificador de eje de línea 56. El sistema de registro y de inspección automático 54 ARIS entonces determina el número total de cuentas de codificador durante las cuales el sensor 52 detectó la presencia de cada pieza 44 y convierte el número de cuentas de codificador en una medición de milímetros reales representando la longitud cortada real de cada pieza 44.

Un comparador 58 entonces compara la medición real con una longitud cortada de objetivo. Si la diferencia entre la medición real y la longitud cortada de objetivo no es igual a cero, la velocidad de los dispositivos impulsores 28 y 32 y/o del rollo de suministro 38 y/o del huso de desenrollado 24, es aumentada o disminuida a través de un sistema de control derivado integral y proporcional (PID) 60 el cual es afinado óptimamente para lograr la longitud cortada de objetivo. El sistema de control derivado integral proporcional PID 60 está conectado operativamente a los dispositivos impulsores 28 y 32 y/o al rollo de suministro 38 y/o al huso de desenrollado 24, teniendo por tanto la capacidad de aumentar o de disminuir la velocidad con vista a la longitud cortada de objetivo. La magnitud de los cambios de velocidad de rollo de suministro dependerá de la tensión del material elástico 22 y de las propiedades del material del material elástico.

En una incorporación preferida de la invención, la tensión del tejido inmediatamente precediendo el rollo de suministro 38 es minimizada para hacer mínima la variación en la longitud cortada. En una incorporación alterna, el rollo de suministro 38 puede ser mantenido a una velocidad constante y la tensión en el material 22 que precede el rollo de suministro 38 puede ser cambiada mediante el modular la velocidad de los dispositivos impulsores 32, 28 y/o del huso de desenrollado 24.

Dado que los desarrolladores de producto requieren materiales con un módulo más bajo de elasticidad, aumentará el desafío para minimizar la variación de la longitud cortada. La presente invención proporciona una forma para hacer mínima la tensión en un módulo de corte 42 y minimizar la variación de longitud cortada aún en los materiales elásticos de módulo más bajo.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos fueron logrados usando un Fotoojo Banner mirando a un rodillo de yunque. Un Sensor Banner R55C62QP Color Mark fue usado como una entrada a un sistema de registro y de inspección automático para estos ensayos. Las mediciones de ambas una cámara y del fotoojo se hicieron respecto de las muestras de un material laminado unido y estirado, que tiene un grosor relajado de aproximadamente de 0.053 pulgadas (0.13 centímetros) y un peso base aproximado de 3.047 onzas por yarda cuadrada, después de lo cual el material pasó a través de módulo de corte. Las muestras fueron recolectadas por aproximadamente 1 minuto cada una. Una función de registro de datos electrónico fue usada para recolectar los resultados de la medición de longitud cortada calculada del sistema de registro y de inspección automático ARIS. La colocación de la longitud de corte inicial usada fue de 84 milímetros por producto. El producto fue recolectado después de que éste pasó a través del módulo de corte y se midió manualmente y se registró. Cuatro juegos de muestras fueron recolectados y analizados. Los datos dados abajo muestran que los paneles en el proceso pueden ser medidos exactamente dentro de aproximadamente 1 milímetro.

Ejemplo 1: Ningún cambio a la colocación de longitud de corte-longitud de corte fue puesta a ~ 84 milímetros por producto .

Mediciones ARIS (500 productos): PROMEDIO = 83.9 mm ESTÁNDAR = 0.98 mm Medición Manual (18 productos): PROMEDIO = 83.3 mm ESTÁNDAR = 0.69 mm Ejemplo 2 : La colocación de longitud de corte fue aumentada por 2 milímetros por producto a ~ 86 milímetros por producto.

Mediciones ARIS (500 productos) PROMEDIO = 85.8 mm ESTÁNDAR = 0.85 mm Medición Manual (18 productos) : PROMEDIO = 86.1 mm ESTÁNDAR = 0.94 mm Ej emplo 3 : La colocación de longitud de corte fue aumentada por 2 milímetros por producto a ~ 88 milímetros por producto.

Mediciones ARIS (500 productos): PROMEDIO = 87.8 mm ESTÁNDAR = 0.81 mm Medición Manual (18 productos): PROMEDIO = 88.2 mm ESTÁNDAR = 0.71 mm Ejemplo 4 : La colocación de longitud de corte fue disminuida por 4 milímetros por producto del original a ~ 80 milímetros por producto.

Mediciones ARIS (500 productos): PROMEDIO = 80.3 mm ESTÁNDAR = 0.83 mm Medición Manual (18 productos): PROMEDIO = 80.6 mm ESTÁNDAR = 0.62 mm Se apreciará que los detalles de las incorporaciones anteriores, dados para propósitos de ilustración no deben considerarse como limitantes del alcance de esta invención. Aún cuando sólo se han descrito unas cuantas incorporaciones de ejemplo de esta invención en detalle arriba, aquéllos expertos en el arte apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las incorporaciones de ejemplo sin departir materialmente de las enseñanzas novedosas y de las ventajas de esta invención. Por tanto, todas esas modificaciones se intenta que estén incluidas dentro del alcance de esta invención la cual está definida en las siguientes reivindicaciones y en todos los equivalentes de la misma. Además, se reconoce el que pueden concebirse muchas incorporaciones que no logran todas las ventajas de algunas incorporaciones, particularmente de las incorporaciones preferidas, pero que la ausencia de una ventaja particular no deberá considerarse como que necesariamente significa que tal modalidad está afuera del alcance de la presente invención.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un proceso para cortar un material en piezas que tienen una longitud de objetivo predeterminada, que comprende los pasos de: suministrar un tejido continuo de material desde un rollo de suministro a un módulo de corte; medir la tensión en el tejido; cortar una pieza de material desde el tejido continuo; medir una longitud real de la pieza de material; comparar la longitud real de la pieza de material con la longitud de objetivo; y ajustar la tensión en el tejido antes de que el tejido encontrara el rollo de suministro en respuesta a cualesquier diferencia entre la longitud real y la longitud de objetivo .

2. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado además porque comprende el paso de colocar la pieza de material sobre un segundo tejido de material.

3. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida antes de la colocación de la pieza sobre el segundo tejido.

4. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida después de que la pieza es colocada sobre el segundo tejido.

5. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado además porque comprende el paso de colocar la pieza de material sobre un transportador.

6. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida antes de la colocación de la pieza sobre el transportador .

7. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida después de que la pieza es colocada sobre el transportador .

8. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la tensión del tejido es medida antes de que el tejido encontrara el rodillo de suministro.

9. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la tensión en el tejido es medida entre el rollo de suministro y el módulo de corte.

10. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de medir la longitud real incluye el producir una primera señal cuando la pieza es percibida, y el producir una segunda señal cuando la pieza no es percibida .

11. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado porque la primera señal dispara un dispositivo para capturar una cuenta de inicio y la segunda señal dispara el dispositivo para capturar una cuenta de terminación.

12. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque el dispositivo determina un número total de cuentas de codificador y convierte el número de cuentas de codificador en la longitud real .

13. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque una diferencia de no-cero entre la longitud real y la longitud de objetivo dispara el paso de ajuste de tensión.

14. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de ajuste de tensión incluye el paso de modular la tensión de tejido a un mínimo.

15. Un proceso para cortar un material en piezas que tiene una longitud de objetivo predeterminada, que comprende los pasos de: suministrar un tejido continuo del material desde un rollo de suministro a un módulo de corte; medir la tensión del tejido antes de que el tejido encontrara el rollo de suministro; cortar una pieza del material desde el tejido continuo; medir una longitud real de la pieza de material; comparar la longitud real de la pieza de material con la longitud de objetivo; y ajustar la velocidad del rollo de suministro en respuesta a cualesquier diferencia entre la longitud real y la longitud de objetivo.

16. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado además porque comprende el paso de mantener la tensión del tejido a un mínimo inmediatamente precediendo al rollo de suministro.

17. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado además porque comprende el paso de colocar la pieza de material sobre un segundo tejido de material.

18. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida antes de la colocación de la pieza sobre el segundo tejido.

19. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida después de que la pieza es colocada sobre el segundo tejido.

20. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado además porque comprende el paso de colocar la pieza de material sobre un transportador.

21. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida antes de la colocación de la pieza sobre el transportador.

22. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizado porque la longitud real de la pieza de material es medida después de que la pieza es colocada sobre el transportador .

23. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque el paso de medir la longitud real incluye el producir una primera señal cuando la pieza es percibida, y producir una segunda señal cuando la pieza no es percibida.

24. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 23, caracterizado porque la primera señal dispara un dispositivo para capturar una cuenta de inicio y la segunda señal dispara el dispositivo para capturar una cuenta de terminación.

25. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque el dispositivo determina un número total de cuentas de codificador y convierte el número de cuentas de codificador en una longitud real.

26. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 25, caracterizado porque la diferencia de no-cero entre la longitud real y la longitud de objetivo dispara el paso de ajuste de velocidad de rollo de suministro.

27. Un aparato para producir piezas discretas de material de una longitud de corte de objetivo, el aparato comprende : un huso de desenrollado desde el cual se suministra un tejido de material continuo; un módulo de corte, en donde una pieza de material discreta es cortada del tejido continuo; un rollo de suministro entre el huso de desenrollado y el módulo de corte; un dispositivo para medir la tensión en el tejido; y un sistema de detección para medir una longitud real de la pieza discreta de material .

28. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque el rollo de suministro tiene una velocidad ajustable.

29. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque un nivel de tensión en el tejido continuo en el huso de desenrollado superior que un nivel de tensión en el tejido continuo en el módulo de corte.

30. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende un rollo bailarín entre el huso de desenrollado y el rollo de suministro.

31. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 30, caracterizado además porque comprende una guía de tejido entre el rollo bailarín y el rollo de suministro.

32. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende un dispositivo de transferencia entre el módulo de corte y un segundo tejido de material .

33. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende un dispositivo de transferencia entre el módulo de corte y un transportador.

34. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque el sistema de detección comprende un sistema de registro e inspección automático y un codificador de eje de línea.

35. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende un sistema de control derivado integral proporcional unido operativamente al rollo de suministro.

36. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende un sistema de control derivado integral proporcional sujetado operativamente al huso de desenrollado.

37. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado además porque comprende por lo menos 1 dispositivo impulsor entre el huso de desenrollado y el rollo de suministro, en donde por lo menos 1 dispositivo impulsor está unido operativamente a un sistema de control derivado integral proporcional .

38. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque el dispositivo para medir la tensión en el tejido mide la tensión en el tejido entre el huso de desenrollado y el rollo de suministro.

39. El aparato tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque el dispositivo para medir la tensión en el tejido mide la tensión en el tejido entre el rollo de suministro y el módulo de corte. R E S U M E N Un sistema de circuito cerrado puede mantener una longitud de corte preestablecida de un material al ser cortado el material y al ser colocado sobre un tejido. El sistema tiene la capacidad de medir la longitud de corte real, comparar la longitud de corte real promedio con una longitud de corte de objetivo, y para ajustar la tensión del tejido o la velocidad del rollo de suministro para lograr la longitud cortada de objetivo. Se reduce aquí por tanto la variación de longitud cortada real. Además, la variación de longitud cortada a corto plazo es reducida además al hacer mínima la tensión del tejido justo antes de que el material sea cortado. PA/a/ 2 00 2 \ io o§