RODILLO CON UN SENSOR DE FUERZA.

Rodillo para la detección de una banda de material continuo (2) conformada como banda circulante sin fin,

estando el rodillo (1) soporte por una placa (7) que para la medición de una fuerza de apoyo (3) del rodillo (1) está en conexión activa con un sensor de fuerza (10) que presenta un elemento básico (20) en el que está dispuesto, como mínimo, un elemento sensor (25) que presenta, al menos, una placa (40) deformable elásticamente por la fuerza de apoyo (3), y, caracterizado porque la placa (7) que soporta el rodillo (1) está retenido de modo pivotante sobre un cojinete pivotante (8) soportado por una placa estacionaria (9), estando dispuesto el sensor de fuerza (10) entre la placa pivotante (7) y la placa estacionaria (9), y la placa deformable elásticamente (40) está dotada de, como mínimo, un transductor de fuerza (42), y el elemento sensor (25) está sometido a carga por una pieza de presión (29), estando la fuerza de apoyo (3) introducida por, como mínimo, un muelle (32) en la pieza de presión (29) para alejar del elemento sensor (25) los picos de fuerza generados por la banda de material continuo (2), presentando el, como mínimo, único muelle (32) -visto en el sentido de la fuerza- sometido a igual carga una deflexión elástica mayor que la placa deformable elásticamente (40), y para la delimitación de la acción de fuerza sobre el elemento sensor (25) la pieza de presión (29) puede presionar en forma plana contra un tope anular (35) dispuesto alrededor del elemento sensor (25)

Rodillo con un sensor de fuerza.

La invención se refiere a un rodillo con un sensor de fuerza para la medición de una fuerza de apoyo del rodillo, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Por el documento DE 101 18 887 C1 se conoce un sensor de fuerza para registrar una fuerza de apoyo de un rodillo deflector de una banda de material continuo. Dicho sensor de fuerza presenta un elemento básico sujetado de forma estacionaría a un eje fijo de la máquina. Dicho elemento básico está conectado integralmente a un elemento sensor que presenta dos vigas dobles flexibles deformables elásticamente. Sobre cada una de dichas vigas dobles flexibles actúa una pieza de presión cargada directamente por la fuerza de apoyo a medir. Ambas vigas dobles flexibles están dotadas de transductores de fuerza en la zona de mayor curvatura, para registrar la deformación de las vigas dobles flexibles resultante de la fuerza de apoyo.

Por el documento 2004/181312 A1 se conoce un robot con un sensor de fuerza. Dicho sensor de fuerza presenta una placa deformable a la que está fijado un elemento sensor. La fuerza misma es acoplada a la placa deformable por medio de una pieza de presión y un muelle. En este caso, dicho muelle tiene el propósito de permitir que los objetos sean tocados suavemente. Si la pieza de presión entra en contacto con un objeto duro, primero se comprime el muelle, de modo que, de momento, la fuerza de contacto permanece pequeña. Cuando continúa una aproximación a dicho objeto, la fuerza de compresión actuante aumenta y es registrada por el sensor. Consecuentemente, una regulación de fuerza tiene la capacidad de reducir el movimiento de aproximación hasta alcanzar una determinada fuerza de retención especificada.

El documento DE 953 840 C da a conocer un rodillo con un dispositivo de medición de fuerza para registrar la fuerza de apoyo. Dicho rodillo se apoya en una placa deformable elásticamente pudiendo, de este modo, modificar ligeramente su posición de conformidad con la fuerza de apoyo. La posición del rodillo mismo es medida por medio de una disposición de bobina móvil, para determinar la fuerza de apoyo que se presenta.

La invención tiene el objetivo de crear un rodillo con un sensor de fuerza del tipo mencionado al comienzo, que destaca por una mayor seguridad contra fallos.

Dicho objetivo se consigue de conformidad con la invención, mediante las características de la reivindicación 1.

El rodillo según la reivindicación 1 sirve para la medición de una fuerza de apoyo de un rodillo que cambia la dirección de una banda de material continuo. La banda de material continuo es, preferentemente, una banda de papel, cartón corrugado, lámina, textil, fieltro o tela metálica. Puede estar configurada continua o como banda sin fin rotativa. Por el peso conocido del rodillo y el ángulo conocido de abrazo del mismo puede calcularse a partir de ello a través de la banda de material continuo el esfuerzo de tracción de la banda de material continuo, de considerable importancia para diferentes aplicaciones, en particular, las regulaciones del esfuerzo de tracción. El sensor de fuerza presenta un elemento básico dispuesto, por lo general, fijo a la máquina y, consecuentemente, estacionario. En este elemento básico está dispuesto, como mínimo, un elemento sensor, que realiza el verdadero registro de fuerza. En ello, es irrelevante si dicho elemento sensor está conectado en forma integral con el elemento básico o forma una pieza separada soportada por el elemento básico. El elemento sensor presenta, como mínimo, una placa deformable elásticamente por la fuerza de apoyo a medir y convierte la fuerza de apoyo a registrar a una deformación proporcional. Dicha deformación elástica es convertida por medio de, como mínimo, un transductor de fuerza, preferentemente una cinta extensométrica, en una señal eléctrica de medición, en particular, una variación de resistencia. Para introducir la fuerza de apoyo en el elemento sensor, éste está cargado por una pieza de presión que transmite la fuerza de apoyo a medir a la placa deformable elásticamente. Durante la marcha de la banda de material continuo alrededor del rodillo deflector se producen, frecuentemente, picos de fuerzas considerables causados, por ejemplo, por irregularidades en la misma banda de material continuo o por el movimiento de la banda. En el caso de una rotura de la banda o formación de solapes, el cilindro es expuesto, igualmente, a cargas muy elevadas. También se producen elevados picos de fuerza al instalar el cilindro, porque todo su peso es depositado súbitamente sobre el sensor de fuerza. Dichos picos de fuerza pueden ser un múltiplo de la fuerza de apoyo promedio a medir, apareciendo sólo por un tiempo muy breve, preferentemente en el intervalo de microsegundos. El mecanismo de rodillo y también la banda de material pueden resistir sin problemas estos breves picos de fuerza. Contrariamente, sucede muy frecuentemente que el elemento sensor y, en particular, los transductores de fuerza son destruidos a causa de estos picos de fuerza. Para, en lo posible, alejar estos picos de fuerza del elemento sensor, la fuerza es introducida en la pieza de presión mediante, como mínimo, un muelle. En este caso, el muelle está dimensionado de modo tal, que el mismo, visto en el sentido de la fuerza, presenta un mayor movimiento de muelle para la misma carga que la placa deformable elásticamente. De este modo, cuando se produce un impacto sobre el rodillo, el cojinete del rodillo puede eludir dicha fuerza, de modo que se reduce, correspondientemente, el valor máximo del pico de fuerza en el elemento sensor. Ello no tiene incidencia sobre el resultado de la medición, porque el muelle almacena la energía de dicho golpe, esencialmente como energía elástica, y la transfiere en forma retardada al elemento sensor. Consecuentemente, debido a esta medida el pico de fuerza se torna más pequeño y más ancho, reduciéndose la carga de punta del elemento sensor correspondientemente. Sin embargo, el valor medio de la fuerza de apoyo medido en función del tiempo no es afectado por esta medida. Sin embargo, durante los picos de fuerza muy elevados, por ejemplo durante el paso de un empalme de la banda de material continuo, pueden producirse impactos sobre el elemento sensor de una magnitud tal que sería destruido pese a esta medida. Por este motivo, para limitar la fuerza que actúa sobre el elemento sensor, la pieza de presión puede ser presionada contra un tope del elemento básico. Consecuentemente, dicho tope delimita el recorrido máximo de la pieza de presión a un valor que, por regla general, es inofensivo para el elemento sensor. Consecuentemente, una parte de la fuerza de apoyo pasa de largo el elemento sensor y es disipada al elemento básico a través del tope. Si bien es cierto que ello produce un falseamiento de los resultados de la medición asegura, sin embargo, un mantenimiento de la capacidad de funcionamiento del elemento sensor. En este caso, el error de medición es tolerable de todos modos, porque los picos de fuerza tan elevados que, pese al muelle instalado en el movimiento de fuerza, todavía llegarían al elemento sensor en magnitud destructiva, no podrían regularse de todos modos por ser demasiado breves. Debido a que los impactos fuertes de esta magnitud son muy raros, puede aceptarse sin problemas esta forma de error de medición. Sin embargo, la configuración concreta del tope es importante, porque debe absorber energías de impulsos, particularmente en el caso de impactos. En primer lugar, debe estar fabricado de modo suficientemente preciso para no restringir de manera innecesaria el intervalo de medición del elemento sensor ni tener que aceptar cualquier riesgo para el elemento sensor. En segundo lugar, el tope no debe deformarse por la energía del impacto. Finalmente, después de un impacto severo como éste es necesario asegurar que los elementos sensores retornen, nuevamente, a su posición inicial. Para conseguir estos diferentes objetivos, el tope tiene la forma de un anillo alrededor del elemento sensor. En este caso, la pieza de presión puede presionar de forma plana contra el tope, por lo que resulta en el tope un soporte preciso de la pieza de presión. Además, dicho tope no produce ningún tipo de fuerza lateral o basculante que podría conducir a un ladeo y, consecuentemente, a un atascado de la pieza de presión. De este modo, el sensor de fuerza está protegido de impactos fuertes. Ello aumenta considerablemente la vida útil del elemento sensor.

Para poder ajustar óptimamente el tamaño del tope al elemento sensor respectivo, según la reivindicación 2 es conveniente que el tope descanse suelto sobre el elemento básico. Consecuentemente,...

1. Rodillo para la detección de una banda de material continuo (2) conformada como banda circulante sin fin, estando el rodillo (1) soporte por una placa (7) que para la medición de una fuerza de apoyo (3) del rodillo (1) está en conexión activa con un sensor de fuerza (10) que presenta un elemento básico (20) en el que está dispuesto, como mínimo, un elemento sensor (25) que presenta, al menos, una placa (40) deformable elásticamente por la fuerza de apoyo (3), y, caracterizado porque la placa (7) que soporta el rodillo (1) está retenido de modo pivotante sobre un cojinete pivotante (8) soportado por una placa estacionaria (9), estando dispuesto el sensor de fuerza (10) entre la placa pivotante (7) y la placa estacionaria (9), y la placa deformable elásticamente (40) está dotada de, como mínimo, un transductor de fuerza (42), y el elemento sensor (25) está sometido a carga por una pieza de presión (29), estando la fuerza de apoyo (3) introducida por, como mínimo, un muelle (32) en la pieza de presión (29) para alejar del elemento sensor (25) los picos de fuerza generados por la banda de material continuo (2), presentando el, como mínimo, único muelle (32) -visto en el sentido de la fuerza- sometido a igual carga una deflexión elástica mayor que la placa deformable elásticamente (40), y para la delimitación de la acción de fuerza sobre el elemento sensor (25) la pieza de presión (29) puede presionar en forma plana contra un tope anular (35) dispuesto alrededor del elemento sensor (25).

2. Rodillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el tope (35) descansa suelto sobre el elemento básico (20).

3. Rodillo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque para la adaptación de altura el tope (35) se compone de múltiples piezas apilables (36).

4. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tope (35) es de acero templado.

5. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el tope (35) tiene conectado, como mínimo, un muelle adicional (39) en paralelo.

6. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la fuerza de apoyo (3) está introducida a la pieza de presión (29) por medio de, como mínimo, un muelle (32) que -visto en el sentido de la fuerza- presenta, sujeto a igual carga, una deflexión elástica mayor que la placa deformable elásticamente (40) y que, para limitar la acción de fuerza sobre el transductor de fuerza (42), está dispuesto entre éste y la placa deformada elásticamente (40), como mínimo, un elemento elástico (43).

7. Rodillo según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento elástico (43) está formado por un componente semejante a goma.

8. Rodillo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el elemento elástico (43) está formado por una membrana (43) conectada en forma plana con la placa deformable elásticamente (40) y el transductor de fuerza (42).

9. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el transductor de fuerza (42) está conformado por, como mínimo, una cinta extensométrica.

10. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el sensor de fuerza (10) tiene asignado, como mínimo, un interruptor de fin de carrera (11) que al activar frena la marcha de la banda de material continuo.

11. Rodillo según la reivindicación 10, caracterizado porque el interruptor de fin de carrera (11) está dispuesto en la zona del tope (35).

12. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el sensor de fuerza (10) tiene asignado, como mínimo, un tornillo de separación (12) que puede reducir la fuerza sobre el sensor de fuerza (10).

13. Rodillo según, como mínimo, una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el muelle (32) está soportado por una campana (31), estando dispuesto, como mínimo, un elemento de seguridad (45) entre la campana (31) y el elemento básico (20).