ES2292902T3 - Procedimiento y dispositivo para aplicar una cuerda a un mandril rotativo. - Google Patents
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Abstract
Aparato para aplicar de una manera precisa una cuerda (12) a un mandril rotativo (14), comprendiendo el aparato (10) un mandril de construcción rotativo (14), un alimentador de cuerda (11), un cabrestante de alimentación (16, 18) para ayudar en la alimentación de la cuerda (12) desde el alimentador de la cuerda (11) al mandril (14) a lo largo de una trayectoria de la cuerda definida (12A, 12B, 12C, 12D), y dos tambores (16, 17, 18, 19) situados en la trayectoria de la cuerda (12A, 12B, 12C, 12D), siendo los tambores (16, 17, 18, 19) de diferentes diámetros, estando caracterizado el aparato (10) por: un codificador (22, 25, 26, 102) conectado a cada tambor (16, 17, 18, 19), midiendo el codificador (22, 25, 26, 102) por lo menos el movimiento angular del tambor (16, 17, 18, 19), y medios de control para medir el diferencial de línea de paso efectivo de la cuerda (12) al desplazarse la cuerda (12) a través de la trayectoria de la cuerda (12A, 12B, 12C, 12D).
Description
Procedimiento y dispositivo para aplicar una
cuerda a un mandril rotativo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un aparato para mejorar la precisión de un sistema
de aplicación de cuerdas, o cables, de alimentación positiva en la
fabricación de artículos reforzados con cuerdas. Específicamente,
el procedimiento y el aparato descritos proporcionan una medición
instantánea de las propiedades de la cuerda cuando se suministra la
cuerda a un tambor rotativo durante la fabricación de artículos
tales como correas, mangueras, neumáticos, manguitos de aire
reforzados, y otros artículos similares formados de una manera
tubular durante la fabricación.
La medición de las propiedades de las cuerdas se
describe en el documento
US-A-4.566.319, en el que se mide
la contracción térmica de las cuerdas. El documento
DE-A-199 16 607 describe un sistema
para controlar el movimiento de los hilos.
La alimentación de cuerdas se produce durante la
fabricación de muchos artículos reforzados, tal como productos de
transmisión de potencia. Un ejemplo de un sistema de aplicación de
cuerdas de alimentación positiva se describe en el documento
WO-A1-97/22461.
El sistema de aplicación de cuerdas de
alimentación positiva incluye medios para medir una longitud
controlada de cuerda sobre un tambor rotativo con un diseño
helicoidal. El sistema utiliza un tambor conducido con un
codificador para medir la cuerda que pasa sobre el mismo. La
relación entre la rotación del tambor y la longitud de la cuerda
aplicada se determina conociendo de una manera precisa el diámetro
del tambor (o más precisamente, la circunferencia y la distancia
radial desde la superficie del tambor al plano de plegado neutro de
la cuerda; siendo la última distancia el diferencial de línea de
paso efectivo (EPLD).
El EPLD no se mide fácilmente mediante el examen
de la cuerda, incluso si está colocada sobre un cabrestante. El
EPLD promedio se pudo determinar empíricamente midiendo la longitud
del paso del producto manufacturado acabado, pero la precisión está
limitada por otros factores que contribuyen a la longitud del paso
de la correa. El EPLD depende en parte de la tensión utilizada, de
manera que cada cuerda se ha de probar empíricamente en cada
tensión que se utiliza. Muchas variaciones en el módulo de la
cuerda, el diámetro, o la resistencia al aplanado afectan al EPLD
real, de manera que la longitud media de la cuerda por revolución
del cabrestante se determina de una manera más precisa mediante el
valor instantáneo del EPLD.
El EPLD se determina típicamente mediante una
prueba separada realizada antes de la construcción del artículo
sobre un tambor rotativo. La prueba consiste en enrollar una cuerda
desde el tambor de medición sobre un tambor rígido. La
circunferencia del tambor rígido se conoce de una manera precisa y
diferente de la del tambor de medición. Durante la prueba, la
rotación de ambos tambores se mide de una manera precisa y el EPLD
se calcula a partir de sus velocidades o desplazamientos relativos.
Este valor se utiliza para calibrar la máquina de construcción
cuando esa cuerda se aplica posteriormente a un pedazo de producto
sobre que se coloca la cuerda. Esta prueba se puede repetir con
muestras de un material a partir de varios lotes para determinar la
desviación promedio y estándar de la propiedad del EPLD. De una
manera similar, se puede extender un material de cuerda bajo
diferentes condiciones (es decir, velocidad de aplicación de la
cuerda, tensión, temperatura, y humedad relativa) para determinar
la sensibilidad del EPLD de esa cuerda a las condiciones
operativas.
Sin embargo, las condiciones de prueba pueden
diferir a menudo de las condiciones operativas reales, y así el
EPLD predeterminado puede no ser preciso en el momento de la
construcción. Además, el EPLD puede variar de un lote de material a
otro lote de material, requiriendo una elección de una prueba previa
frecuente de cada lote de material o la utilización de un EPLD
promedio, y posiblemente no preciso, para cada lote de material.
Una longitud de la cuerda precisa es de
particular importancia en la fabricación de correas de
sincronización de dentadas, ya que un error en la longitud de la
cuerda puede provocar un engranaje incorrecto de los dientes y un
fallo prematuro del diente o de la correa.
La presente invención está dirigida a un
procedimiento y a un aparato para mejorar la precisión y la
facilidad de uso para un sistema de aplicación de cuerda de
alimentación positiva mediante la utilización de una evaluación
continua y automática del EPLD de la cuerda. Proporciona un EPLD más
preciso y es tolerante a las variaciones en las propiedades de la
cuerda.
El aparato descrito se dirige hacia un aparato
para aplicar de una manera precisa una cuerda a un mandril rotativo
para producir un artículo intermedio de manufactura. El aparato
incluye un mandril de construcción rotativo, un alimentador de
cuerda, y un cabrestante de alimentación para ayudar en la
alimentación de la cuerda desde el alimentador de la cuerda al
mandril a lo largo de una trayectoria de la cuerda definida. Además
de estos elementos, el aparato incluye por lo menos dos tambores
adicionales situados en la trayectoria de la cuerda. Los tambores
tienen diferentes diámetros. Unos codificadores están conectados a
cada tambor para medir por lo menos el movimiento angular del
tambor. Se utilizan medios de control para determinar el diferencial
de línea de paso efectivo de la cuerda al avanzar la cuerda a
través de la trayectoria de la cuerda a partir de los movimientos
angulares medidos de los tambores.
En otro aspecto del aparato descrito, uno de los
tambores está accionado para conducir la cuerda a lo largo de su
trayectoria de la cuerda.
En otro aspecto del aparato descrito, uno de los
tambores mide la tensión de la cuerda al desplazarse la cuerda
sobre el tambor.
En otro aspecto del aparato descrito, dos
tambores adicionales están situados en la trayectoria de la cuerda.
Los tambores tienen diámetros diferentes entre sí, pero pueden ser
idénticos a los primeros dos tambores en el sistema, alrededor de
los cuales la cuerda ya se desplaza. Unos codificadores están
conectados a cada uno de los dos tambores adicionales. El
codificador mide por lo menos el movimiento angular del tambor.
En otro aspecto de la invención, la tensión T1
en la trayectoria de la cuerda al desplazarse la cuerda sobre los
primeros dos tambores difiere de la tensión T2 en la trayectoria de
la cuerda al desplazarse la cuerda sobre los dos tambores
adicionales.
En otro aspecto de la invención, los medios de
control miden el módulo de la cuerda según la siguiente
ecuación:
Módulo =
\DeltaT/ (\DeltaL/longitud de la cuerda
original)
Donde \DeltaT = la diferencia
absoluta entre T1 y T2 y \DeltaL es el valor absoluto del cambio
en la longitud de la cuerda medida entre la primera serie de
tambores y los dos tambores
adicionales.
También se describe un procedimiento de
aplicación de una cuerda a un mandril de construcción rotativo. El
procedimiento incluye suministrar una cuerda, alimentar la cuerda a
lo largo de una trayectoria definida de la cuerda, y enrollar la
cuerda sobre un mandril rotativo para construir un artículo
intermedio de manufactura. Según la invención, antes del enrollado
de la cuerda sobre el mandril rotativo, la cuerda se pasa sobre dos
tambores de diferentes diámetros. Al pasar la cuerda sobre el
tambor, se mide el movimiento angular del tambor. A partir de la
medición del movimiento angular, se calcula el EPLD de la cuerda. La
ecuación para medir el EPLD es:
EPLD =
\frac{(R_{L} * A_{L}) - (R_{S} * A_{S})}{(A_{S} -
A_{L})}
Donde R es el radio de cada tambor,
A es el desplazamiento angular, L representa el tambor más grande, y
s representa el tambor más
pequeño.
En un aspecto del procedimiento, la cuerda se
envuelve alrededor de un tambor que está accionado con un motor.
En otro aspecto del procedimiento, se mide la
tensión de la cuerda al pasar la cuerda sobre uno de los
tambores.
Según otro aspecto de la invención, la cuerda
pasa sobre dos tambores adicionales. Los tambores tienen diferentes
diámetros entre sí y pueden ser o pueden no ser diámetros idénticos
a los de los dos primeros tambores. Preferiblemente, la tensión a
la cual la cuerda se desplaza sobre los dos tambores adicionales es
diferente de la tensión a la cual la cuerda se desplaza sobre los
primeros dos tambores. El módulo de la cuerda se mide según la
siguiente ecuación:
Módulo =
\DeltaT/ (\DeltaL/longitud de la cuerda
original)
Donde \DeltaT = la diferencia
absoluta entre T1 y T2 y \DeltaL es el valor absoluto del cambio
en la longitud de la cuerda medida entre la primera serie de
tambores y los dos tambores
adicionales.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se describirá a modo de ejemplo y
con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 ilustra un sistema de alimentación
de una cuerda y de medición de las propiedades de una cuerda según
la invención; y
Las figuras 2, 3 y 4 son otras realizaciones del
sistema de la invención.
La presente invención se dirige a un
procedimiento y un aparato para proporcionar la medición instantánea
de las propiedades de una cuerda cuando se alimenta la cuerda a un
tambor rotativo durante la fabricación de artículos tales como
correas, mangueras, neumáticos, manguitos de aire forzados, y otros
artículos similares formados de una forma tubular durante la
fabricación. A modo de ejemplo solamente, y no limitando la presente
invención a un único tipo de artículo, la invención se describe
específicamente en el contexto de un aparato para la formación de
correas de accionamiento elastoméricas utilizando un sistema de
alimentación positivo de la cuerda. La alimentación positiva de la
cuerda se describe en el documento
WO-A1-97/22461.
En el procedimiento conocido de alimentación
positiva de la cuerda, la longitud de la cuerda aplicada al tambor
se mide mediante un cabrestante y un codificador fijado al
cabrestante. El codificador mide solamente la posición angular o la
velocidad del cabrestante. La longitud de la cuerda representada
mediante cada revolución del cabrestante depende de la
circunferencia del cabrestante y del diferencial lineal de paso
efectivo (EPLD) de la cuerda sobre el cabrestante.
Según la presente invención, el EPLD se mide
mediante el enrollado de la cuerda desde un tambor de diámetro
conocido a otro tambor rígido mecanizado de una manera precisa a lo
largo de la trayectoria de aplicación de la cuerda. Los tambores
tienen una circunferencia diferente entre sí. La relación entre el
desplazamiento angular del primer tambor y el desplazamiento
angular del segundo tambor es proporcional a la relación del radio
efectivo de la cuerda en los dos tambores. La diferencia entre los
radios efectivos y el radio conocido de una manera precisa del
cabrestante y el tambor es el EPLD, y se puede expresar mediante la
siguiente ecuación:
EPLD =
\frac{(R_{L} * A_{L}) - (R_{S} * A_{S})}{(A_{S} -
A_{L})}
Donde R es el radio de cada tambor
medido en milímetros y A es el desplazamiento angular medido en
radianes. L es para el tambor más grande y s es para tambor más
pequeño, relativos entre sí. El EPLD resultante se calcula en
milímetros. Una vez se determina el EPLD, el valor se utiliza para
calibrar la máquina de enrollado de la cuerda para aplicar la
tensión correcta a la cuerda mientras la cuerda se aplica al mandril
rotativo.
Procedimientos y aparatos para la alimentación
positiva de la cuerda mientras se mide de una manera precisa el
EPLD se ilustran en las figuras adjuntas.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
aparato 10 para aplicar cuerdas 12 a un mandril rotativo 14. La
cuerda 12 pasa a través de zonas de tensión múltiple antes de
enrollarse sobre el mandril 14. En el primer espacio 12C, el más
cercano al mandril 14, la cuerda 12 está bajo una tensión T1. El
primer espacio 12C es la trayectoria de la cuerda 12 desde un
cabrestante de alimentación 18 al mandril 14. En el segundo espacio
de tensión 12B, que se extiende desde un cabrestante de tensión 16
al cabrestante de alimentación 18, la cuerda 12 está bajo una
tensión T2. En el tercer espacio de tensión 12A, que se extiende
desde el alimentador de la cuerda 11 al cabrestante de tensión 16,
la cuerda 12 está bajo una tensión T3.
Antes del espacio de tensión 12C, la cuerda 12
se alimenta desde el alimentador de la cuerda 11 y se desplaza
alrededor de un rodillo loco 13. El rodillo loco 13 controla la
tensión T3 en el espacio de la cuerda 12A. El rodillo loco 13
también controla la velocidad relativa del cabrestante de tensión 16
y la fuente de suministro de la cuerda
11.
11.
El cabrestante de tensión 16 es un dispositivo
de control de la tensión alimentado a demanda que cambia la tensión
en la cuerda 12 desde una tensión T3 a una tensión T2. Este cambio
de la tensión de la cuerda se produce cuando el aparato 10 funciona
a una velocidad de la cuerda variable en la sección 12B de la
trayectoria de la cuerda. La velocidad de la cuerda variable está
determinada mediante la velocidad requerida para el acuerdo 12 para
entrar en el cabrestante de alimentación 18. La tensión de la cuerda
en la segunda sección de trayectoria 12B se mide mediante un sensor
de tensión 20. El sensor de tensión 20 controla la velocidad del
cabrestante de alimentación 16 respecto al cabrestante de
alimentación 18 para compensar cualquier cambio en la longitud de
la segunda sección de trayectoria 12B y para mantener la tensión T2
en la segunda sección de trayectoria 12B en un nivel deseado.
El cabrestante de tensión 16 es preferiblemente
de un diseño convencional, significando que depende del coeficiente
de fricción y del arco de contacto entre el cabrestante de tensión
16 y la cuerda 12. El cabrestante de tensión 16 depende de T3 y T2,
ambos siendo mayores que cero para crear una diferencia entre T3 y
T2 que es relativamente independiente de las variaciones en T3 y
donde T2 puede ser mayor o menor que T3. La tensión permisible T3
se determina mediante las características de la cuerda 12 y el
diseño de empaquetado de la cuerda para el artículo que se fabrica.
La tensión permisible T3 puede variar desde unos pocos gramos a
varios cientos de libras mediante el escalado del tamaño de varios
componentes descritos. El cabrestante de tensión 16 tiene un tambor
conducido 16 accionado mediante un motor 22 y un tambor de
acompañamiento no accionado 16u.
El sistema de control para el motor 22 que gira
el cabrestante de tensión 16 puede utilizar información de retorno
desde el sensor de tensión 20 y los datos posicionales y
rotacionales desde un codificador del cabrestante de alimentación
24 para controlar de manera precisa la tensión T2.
La tercera sección de la trayectoria de la
cuerda 12C se extiende desde el cabrestante de alimentación 18 al
mandril 14 sobre el que la cuerda 12 se va a enrollar. El
cabrestante de alimentación 18 es también preferiblemente de diseño
convencional, similar al cabrestante de tensión 16, en el hecho de
que depende de un coeficiente de fricción y del arco de contacto
entre el acuerdo 12 y el cabrestante de alimentación 18, y depende
de T2 y T1, ambas siendo mayores que cero para propulsar una cuerda
12 desde la segunda porción de la trayectoria 12B a la tercera
porción de la trayectoria 12C. La relación T1/T2 varía entre 0,05 y
20 y es preferiblemente siempre menor o mayor de 1,0 durante el
funcionamiento del aparato 10. El cabrestante de alimentación 18
tiene un tambor conducido 18 accionado mediante el motor 26 y un
tambor no conducido de acompañamiento 18u.
El cabrestante de alimentación 18 tiene
preferiblemente una superficie externa cilíndrica de una
circunferencia conocida de una manera precisa, sobre la cual se
apoya la cuerda 12 cuando está en contacto con el cabrestante de
alimentación 18. El motor 26 puede aplicar una torsión en sentido
horario o antihorario al cabrestante de alimentación 18. La torsión
suministrada es de una magnitud suficiente para provocar la rotación
del cabrestante de alimentación 18 y el movimiento de la cuerda 12
una distancia de alimentación deseada a lo largo de la trayectoria
12B, 12C relativamente independiente de la tensión T1 y T2.
El cabrestante de alimentación 18 está engranado
de manera electrónica, de manera que la longitud de la cuerda 12,
más que su tensión, se puede controlar. En otras palabras, el
cabrestante de alimentación 18 "alimenta de manera positiva"
la cuerda 12 respecto a su longitud, más que "alimenta a
demanda" la cuerda 12 respecto a la tensión en la cuerda 12. El
diafragma expansible 54 en el mandril 14 controla la tensión en la
cuerda 12.
El cabrestante de alimentación 18 y el motor 26
están conectados a un codificador 24 que detecta de una manera
precisa la posición en la rotación del cabrestante de alimentación
18, y de esta manera mide de una manera precisa el movimiento de la
cuerda 12 desde la segunda sección de la trayectoria 12B a la
tercera sección de la trayectoria 12C, sometido a la precisión con
la cual se conoce el EPLD.
Adyacente al cabrestante de alimentación 18 hay
un tambor de diámetro fijo 19. La cuerda 12 también se enrolla
alrededor del tambor 19. El tambor 19 está conectado a un
codificador 25 que detecta que una manera precisa la posición en la
rotación del tambor 19. El tambor 19 tiene un diámetro diferente del
diámetro del cabrestante de alimentación 18. El diámetro del tambor
se ilustra como si fuera mayor que el diámetro del cabrestante; sin
embargo, puede ser menor que el diámetro del cabrestante de
alimentación. La cuerda solamente ha de hacer una única pasada
alrededor del tambor 19. La tensión del arco de contacto al pasar la
cuerda 12 sobre el cabrestante de alimentación 18 y el tambor fijo
19 ha de ser suficiente para evitar el deslizamiento de la cuerda 12
bajo la torsión
preponderante.
preponderante.
También contenido en la sección de la
trayectoria de la cuerda 12C hay un dispositivo de medición de la
tensión 28 para cada cuerda 12 que pasa a través de la sección 12C,
y por lo menos una rueda de disposición de la cuerda 30. La rueda
de disposición de la cuerda 30, el dispositivo de medición de la
tensión 28, el tambor 19, y el cabrestante de alimentación 18 están
montados rígidamente entre sí para formar un conjunto 32 para
mantener una longitud constante en la tercera trayectoria de la
cuerda 12C. El conjunto 32 está montado sobre un sistema de
posicionamiento radial 34 para formar un conjunto radial 36 que
puede llevar de una manera precisa el perímetro de la rueda de
disposición de la cuerda 30 a una distancia radial deseada desde el
centro de rotación del mandril 14. El sistema de posicionamiento
radial 34 incluye cojinetes lineales que tienen solamente un grado
de libertad en la dirección perpendicular al eje de rotación del
mandril.
El conjunto radial 36 está montado sobre el
sistema de posicionamiento axial 38 que puede mover el conjunto
radial 36 paralelo al eje de rotación del mandril 14. El sistema de
posicionamiento axial 38 incluye un cojinete lineal o corredera que
soporta el sistema de posicionamiento radial 34. Los cojinetes
lineales del sistema de posicionamiento axial 38 tienen solamente
un grado de libertad en la dirección paralela al eje de rotación
del mandril 14. El sistema de posicionamiento radial 34 y el sistema
de posicionamiento axial 38 son lo suficientemente fuertes,
resistentes, y rígidos para evitar el movimiento lineal en cualquier
dirección no deseada por rotación del conjunto rígido 32 alrededor
de cualquier eje.
El movimiento combinado de los sistemas de
soporte radial y axial 34, 38 define un plano que contiene el eje
de rotación del mandril 14 y la línea central de la rueda de
disposición de la cuerda 30. Esta configuración permite un fácil
control del radio en el cual se coloca la cuerda sobre el mandril
14.
El mandril 14 está rígidamente acoplado y gira
con un árbol de soporte del mandril 42 conectado a un motor de
accionamiento 44; el motor de accionamiento 44 rota el árbol 42 y el
mandril 14. El árbol 42 está también conectado a unos medios de
determinación de la posición que determinan de una manera precisa la
posición del mandril 14. En una realización preferida, los medios
de determinación de la posición son un codificador 46 que mide de
una manera precisa la posición y la rotación del árbol 42 y el
mandril 14.
El árbol 42, el sistema de posicionamiento
radial 34, y el sistema de posicionamiento axial 38 están conectados
para un movimiento coordinado que permite que el árbol 42 y el
sistema de posicionamiento axial 38 se muevan al mismo tiempo de
una manera que provoca que la rueda de colocación de la cuerda 30 se
mueva en una trayectoria helicoidal o cualquier otra especificada a
lo largo de la superficie cilíndrica externa del mandril 14.
La rotación del mandril 14 se mide mediante un
codificador 46. La rotación del cabrestante de alimentación 18 se
mide mediante un codificador 24. Un sistema de control (no
representado) controla la velocidad de rotación y la aceleración
angular del mandril 14 o del cabrestante de alimentación 18, y
contiene un algoritmo que define el movimiento relativo deseado del
mandril 14 y del cabrestante de alimentación 18. Por ejemplo, en el
caso de una cuerda 12 enrollada con un paso helicoidal constante
sobre un mandril cilíndrico 14, el movimiento relativo es una
relación de engranaje constante que coincide con la velocidad de la
cuerda 12 sobre el cabrestante de alimentación 18 y la velocidad de
superficie teórica requerido para crear una trayectoria 12D en la
tensión adecuada T1 en el mandril 14.
El mandril 14 tiene una superficie externa 40
sobre la que se enrolla la cuerda 12 a lo largo de la trayectoria
de la cuerda 12D. Se pueden colocar capas de otros materiales 50
sobre mandril 14 antes del enrollado de la cuerda 12. Las capas 50
pueden incluir componentes discretos, material laminar, o cuerda
previamente aplicada enrollada. La circunferencia del mandril 14 y
estas capas subyacentes 50 han de ser por lo menos lo
suficientemente grandes para mantener la tensión mínima requerida
T1 en la sección de la trayectoria de la cuerda 12C, y no ser mayor
que la circunferencia requerida para mantener la tensión máxima
permitida en la trayectoria 12C.
El mandril 14 descrito anteriormente, mediante
el diafragma 54, se puede expandir para proporcionar un ajuste muy
pequeño en la tensión T1 de la cuerda aplicada al mandril 14. Se
pueden fijar mandriles 14 con radios diferentes al árbol de soporte
del mandril 42 para hacer artículos reforzados con cuerdas con un
amplio rango de circunferencia en el plano neutro de la cuerda.
Tal como se ha descrito anteriormente, el EPLD
se determina mediante la posición en la rotación del cabrestante
18, tal como se mide mediante el codificador asociado 24, y la
posición en la rotación del tambor 19, tal como se mide mediante su
codificador asociado 25. La posición en la rotación del cabrestante
18 y el tambor 19, tal como se ha medido mediante los codificadores
24, 25, se envía a unos medios de control capaces de realizar la
determinación matemática del EPLD. Los medios de control son
preferiblemente los medios electrónicos que controlan todo el
sistema de alimentación de la cuerda. La relación entre el
desplazamiento angular del cabrestante 18 y el desplazamiento
angular del tambor 19 es proporcional a la relación entre el radio
efectivo de la cuerda sobre el tambor y sobre el cabrestante. Para
el ejemplo ilustrado, donde el tambor 19 es mayor que el tambor 18,
la ecuación previa es:
EPLD =
\frac{(R_{19} * A_{19}) - (R_{18} * A_{18})}{(A_{18} -
A_{19})}
Alternativamente, tal como se aprecia en la
figura 2, el sensor de la tensión de la cuerda 28 está provisto de
un codificador 29 y la información del sensor medida por el
codificador, es decir, el radio y el desplazamiento angular, se
utiliza en conjunción con los mismos datos desde el cabrestante de
alimentación 18 para determinar el EPLD. Similar al anterior, el
cabrestante 18 y el sensor 28 son el tambor L y el tambor s para la
ecuación del EPLD, dependiendo de cuál tenga el diámetro mayor.
Otra realización se muestra en la figura 3. Un
tambor pasivo 19, con un codificador asociado 25, está colocado en
la trayectoria de la cuerda 12C, entre el cabrestante 18 y el sensor
28. El sensor 28 tiene un codificador 29. Otra vez, se requiere que
el diámetro del tambor 19 y el sensor 28 sean diferentes. El tambor
19 del sensor 28 son el tambor L y el tambor S para la ecuación del
EPLD, dependiendo de cuál tiene diámetro mayor.
En esta realización, el tambor 19 y el sensor 28
requieren una torsión muy pequeña para accionarlos, de manera que
el desplazamiento angular se puede medir de una manera más precisa,
y la tensión en la cuerda es casi igual en el tambor 19 y en el
sensor 28.
La figura 4 ilustra otra realización y variación
del sistema de medición descrito y el procedimiento mostrado en la
figura 3. Hay un tambor pasivo 19, con un codificador asociado 25 en
la trayectoria de la cuerda 12C, entre el cabrestante 18 y el
sensor 28 y su codificador asociado 29. Además, un segundo tambor
pasivo 17 y un codificador asociado 102 están colocados en la
trayectoria de la cuerda 12B. El sensor de la tensión 20 está
también provisto de un codificador 103. Los diámetros del tambor 17
y el sensor 20 son diferentes entre sí pero pueden ser o pueden no
ser iguales a los diámetros del tambor 19 y el sensor 28.
Teniendo un par de tambores de diámetro conocido
con codificadores en una zona de tensión diferente del aparato 10,
se puede determinar el módulo de la cuerda 12, además del EPLD. El
módulo es la relación entre la tensión incremental y la longitud
incremental, donde la tensión incremental es la diferencia la
tensión medida mediante los dos sensores 20, 28. La longitud
incremental es la diferencia de longitud recorrida en el radio de
paso efectivo en los tambores 17, 19 dividida por la longitud
recorrida en el tambor 17. La ecuación relevante es:
MOD =
\DeltaT/ (\DeltaL/longitud
original)
Donde T es la tensión y L es la
longitud. Como se aplica a la disposición mecánica de la figura
4:
MOD =
\frac{(T1 - T2) * (A_{17} * (R_{17} + EPLD_{17}))}{(A_{19} * (R_{19}
+ EPLD_{19})) - (A_{17} * (R_{17} +
EPLD_{17}))}
Donde T1, T2 están preferiblemente
medidas en newtons, A_{17} y A_{19} están medidas en radianes, y
R_{17}, R_{19}, EPLD_{17}, y EPLD_{19} son en milímetros.
El módulo se indica en la misma unidad de medición que la tensión.
Como es evidente mediante la ecuación, el EPLD se mide en ambas
posiciones; calculándose EPLD_{17} utilizando el tambor 17 y el
sensor 20 y calculándose EPLD_{19} utilizando el tambor 19 y el
sensor 28. Otra vez, como en la determinación de EPLD, el cálculo
real del módulo se determina mediante los medios de control fijados
a los codificadores y que, preferiblemente, accionan todo el
sistema.
Debe entenderse que los valores en todas las
ecuaciones se pueden hacer utilizando cualquier sistema convencional
de mediciones, es decir, esas ecuaciones no están limitadas al uso
específico de newtons o milímetros tal como se ha descrito
anteriormente.
Aunque las etapas de medición del EPLD están
específicamente ilustradas con un sistema de aplicación de cuerdas
de alimentación positiva particular, se apreciará por parte de los
expertos en la materia que el procedimiento y el aparato aquí
descritos se pueden utilizar con cualquier tipo de sistema de
aplicación de cuerdas de alimentación para proporcionar la medición
instantánea de las propiedades de la cuerda.
El proporcionar una medición instantánea reduce
la tarea y el tiempo de espera del equipo, y produce un producto
manufacturado de una manera más precisa, que produce un producto de
mejor rendimiento y una vida más larga.
Claims (10)
1. Aparato para aplicar de una manera precisa
una cuerda (12) a un mandril rotativo (14), comprendiendo el
aparato (10) un mandril de construcción rotativo (14), un
alimentador de cuerda (11), un cabrestante de alimentación (16, 18)
para ayudar en la alimentación de la cuerda (12) desde el
alimentador de la cuerda (11) al mandril (14) a lo largo de una
trayectoria de la cuerda definida (12A, 12B, 12C, 12D), y dos
tambores (16, 17, 18, 19) situados en la trayectoria de la cuerda
(12A, 12B, 12C, 12D), siendo los tambores (16, 17, 18, 19) de
diferentes diámetros, estando caracterizado el aparato (10)
por:
un codificador (22, 25, 26, 102) conectado a
cada tambor (16, 17, 18, 19), midiendo el codificador (22, 25, 26,
102) por lo menos el movimiento angular del tambor (16, 17, 18, 19),
y
medios de control para medir el diferencial de
línea de paso efectivo de la cuerda (12) al desplazarse la cuerda
(12) a través de la trayectoria de la cuerda (12A, 12B, 12C,
12D).
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
uno de los tambores (16, 17, 18, 19) es conducido a motor para
accionar la cuerda (12) a lo largo de su trayectoria de la cuerda
(12A, 12B, 12C, 12D).
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
los dos tambores (16, 17, 18, 19) no son conducidos a motor.
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el aparato (10) también comprende dos tambores adicionales (16,
17, 18, 19) situados en la trayectoria de la cuerda (12A, 12B, 12C,
12D), siendo los tambores (16, 17, 18, 19) de diferentes diámetros,
y un codificador (22, 25, 26, 102) conectado a cada tambor (16, 17,
18, 19), permitiendo los codificadores (22, 25, 26, 102) la
medición de por lo menos el movimiento angular del tambor (16, 17,
18, 19).
5. Aparato según la reivindicación 1 ó 4, en el
que una primera tensión (T1) en la trayectoria de la cuerda (12A,
12B, 12C, 12D) cuando la cuerda (12) se desplaza sobre los primeros
dos tambores (18, 19) difiere de una segunda tensión (T2) en la
trayectoria de la cuerda (12A, 12B, 12C, 12D) cuando la cuerda (12)
se desplaza sobre los dos tambores adicionales (16, 17).
6. Aparato según la reivindicación 5, en el que
los medios de control miden el módulo de la cuerda según la
siguiente ecuación:
Módulo =
\DeltaT/ (\DeltaL/longitud de la cuerda
original)
Donde \DeltaT = la diferencia
absoluta entre T1 y T2 y \DeltaL es el valor absoluto del cambio
en la longitud de la cuerda medida entre la primera serie de
tambores (18, 19) y los dos tambores adicionales (16,
17).
7. Un procedimiento para la aplicación de una
cuerda a un mandril rotativo, comprendiendo el procedimiento
suministrar una cuerda (12), alimentar la cuerda (12) a lo largo de
una trayectoria de la cuerda definida (12A, 12B, 12C, 12D),
enrollar la cuerda (12) sobre un mandril de construcción rotativo
(14), y, antes del enrollado de la cuerda (12) sobre mandril
rotativo (14), pasar la cuerda sobre dos tambores (16, 17, 18, 19)
de diferentes diámetros, y caracterizándose el procedimiento
por:
medir el movimiento angular de los tambores (16,
17, 18, 19) al pasar la cuerda (12) sobre los tambores (16, 17, 18,
19), y
calcular el diferencial de línea de paso
efectivo de la cuerda (12) mediante la siguiente ecuación:
EPLD =
\frac{(R_{L} * A_{L}) - (R_{S} * A_{S})}{(A_{S} -
A_{L})}
Donde R es el radio de cada tambor
(16, 17, 18, 19), A es el desplazamiento angular, L representa el
tambor más grande, y S representa el tambor más
pequeño.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, que
también comprende la etapa de enrollar la cuerda (12) sobre uno de
los tambores (16, 17, 18, 19) y el tambor (16, 17, 18, 19) enrollado
de esta manera está accionado con un
motor.
motor.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, que
también comprende medir una tensión (T1, T2, T3) de la cuerda (12)
al pasar sobre uno de los tambores (16, 17, 18, 19).
10. Procedimiento según la reivindicación 7, que
también comprende las etapas de pasar la cuerda (12) sobre dos
tambores adicionales (16, 17, 18, 19) de diferentes diámetros a una
tensión (T1, T2) diferente de la tensión (T1, T2) en la cual la
cuerda (12) pasa sobre los primeros dos tambores (16, 17, 18, 19), y
medir el módulo de la cuerda según la siguiente ecuación:
Módulo =
\DeltaT/ (\DeltaL/longitud de la cuerda
original)
Donde \DeltaT = la diferencia
absoluta entre T1 y T2 y \DeltaL es el valor absoluto del cambio
en la longitud de la cuerda medida entre la primera serie de
tambores y los dos tambores
adicionales.
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