DE3401466A1

DE3401466A1 - Sonde fuer die kontinuierliche messung der dicke von schichten oder baendern

Info

Publication number: DE3401466A1
Application number: DE19843401466
Authority: DE
Inventors: Hans Friedrich 5000 Köln Nix
Original assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Inge Steingroever KG; Elektro Physik Hans Nix & Dr Ing E Steingroever Kg 5000 Koeln; NIX STEINGROEVE ELEKTRO PHYSIK
Current assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Ing E Steingroever
Priority date: 1984-01-18
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3401466C2; US4692700A

Description

Sonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern

Die Erfindung betrifft eine Sonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen bekannten Meßanordnungen sind jeweils zwei Rollen rechts und links oder vor und hinter einem Sensor angeordnet.

Bei einer anderen bekannten Meßanordnung sind zwei Sonden neben oder hinter nur einer Laufrolle angeordnet.

Außerdem gibt es auch eine magnet-induktive Zwei-Rollen-Anordnung, bei der die beiden Rollen aus magnet-induktivem Werkstoff gleichzeitig die magnetischen Pole darstellen.

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Allen diesen Meßanordnung haftet der Mangel an, daß lediglich eine flächenhafte Dickenmessung möglich ist, jedoch nicht eine sogenannte Einpunkt-Messung, durch die allein ein exaktes Maß für die Dicke des zu messenden Bahnmaterials erhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde mit einem hohen Auflösevermögen z.B. über die Breite einer Metallfolienbahn zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß der Auflagepunkt der Meßsonde gleich dem Meßpunkt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 9 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Dadurch, daß der Meßpol der Sonde im Inneren einer Rolle mit schmaler Lauffläche angeordnet ist, ist gewährleistet, daß die zu messenden Folien-, Bahn- oder Plattenwerkstoffe nur an einer genau definierten Stelle abrollend berührt werden. Der Meßpol kann dabei derart senkrecht gegen das Bahnmaterial gerichtet sein, daß der Auflagepunkt der Rolle gleich dem Meßpunkt ist, wodurch in überraschend einfacher Weise eine Einpunkt-Meßsonde mit einem besonders hohen Auflösevermögen, z.B. über die Breite einer Folienbahn, geschaffen wird.

Wenn die Rolle einen ganz oder im Bereich des Meßpols ballig aufgewölbten Mittelteil hat, ist eine Traversierung bzw. Querverlagerung der Rolle an dem Bahnmaterial ohne Beschädigung des zu messenden Werkstoffes möglich.

Auch wird durch die erfindungsgemäße Sonde mit einer Rolle mit schmaler Lauffläche in einfacher Weise eine genaue Abstandsmessung an der Berührungsstelle der Rollsonde mit dem zu

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messenden Bahnmaterial ermöglicht. Sowohl die magnet-induktive als auch die Wirbelstromsonde sind durch ein Topf-System gegen magnetische Fremdfelder trotz des Rollenkörpers weitgehend abgeschirmt.

Die Sonde ist durch ihre spezielle Ausbildung auch besonders gegen Staub und Wasser und mechanische Einwirkungen von außen geschützt. Auch ist eine Kühlung mit Luft oder Wasser einfach möglich, indem durch die feststehende Achse der Rolle des Kühlmedium ein- bzw. ausgelassen wird.

Als Werkstoffe kommen für die Rolle unmagnetische Materialien, wie unmagnetischer Stahl, Bronze, Titan, Keramikmaterial oder ein anderer, die Messung nicht wesentlich beeinflussender Werkstoff, in Frage.

Titan hat den Vorteil, daß es unmagnetisch und elektrisch schlecht leitend ist. Es ist mechanisch hoch belastbar und hat ein geringes spezifisches Gewicht, das wiederum ein geringes Trägheitsmoment zur Folge hat. Dies kann z.B. dann besonders wichtig sein, wenn die Sonde auf ein laufendes, sehr empfindliches Gut aufgesetzt werden muß. Eine derartige Sonde ist besonders für das magnet-induktive Verfahren geeignet.

Demgegenüber ist eine Sonde mit einer Rolle aus Keramikmaterial besonders für das Wirbelstrom- und das magnet-induktive Verfahren geeignet.

An die Bezugsoberfläche der Rolle werden keine besonders hohen Anforderungen hinsichtlich Rundheit oder Höhenschlag gestellt. Ein Analoginstrument zeigt die Dicke der zu messenden Materialbahn direkt in Millimetern an, und ein Differenzwert-Instrument mit einstellbaren Grenzmarken zeigt die Abweichung vom Sollwert an.

Um eine Durchbiegung oder Schräglage einer Bahn festzustellen, empfiehlt sich die Anordnung mehrerer Meßstellen über die Breite des zu messenden Bahnmaterials.

Die Auflagekraft der Rolle kann nach dem Tonarm-Prinzip von Plattenspielern stufenlos zwischen Null und einer Maximalkraft eingestellt werden.

Die Meßvorrichtung kann im übrigen in jeder beliebigen Lage montiert werden. Da das verwendete Prinzip den Abstand der Rolle zur ferromagnetischen Oberfläche (Stahlrolle, Stahlplatte), mißt, kann der Meßwert von Einflüssen, wie z.B. Dichteänderungen, Feuchteänderungen, Änderungen der Werkstoffzusammensetzungen, Farbänderungen und dergleichen nicht verfälscht werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Meßanordnung mit einer Meßsonde zur kontinuierlichen Messung von Bahnmaterial und

Fig. .2 einen senkrechten Schnitt durch die Rolle der Meßsonde gemäß Schnittlinie II - II von Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Sonde dient der Messung der Dicke von Bändern oder Platten aus elektrisch leitendem, magnetischem oder unmagnetischem Material, oder von Schichten mit Werkstoffeigenschaften, die von denen des Trägerwerkstoffes abweichen, auf solchen Bändern, und hat einen feststehenden Meßpol, dem eine Bezugsfläche aus geeignetem Werkstoff auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Materials zugeordnet ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besteht die Meßanordnung aus einer Transportwalze 1 für ein Bahnmaterial 2, die an einem Trag-

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gestell 3 drehbar gelagert ist. Über der Transportwalze 1, die als Stahlzylinder ausgebildet ist, ist eine Rolle 4 an einem Tragarm 5 montiert, der an dem Traggestell 3 z.B. nach dem bei Plattenspielern üblichen Tonarm-System um eine Achse 6 schwenkbar gelagert ist.

Wie Fig. 2 im einzelnen zeigt, ist der Meßpol 7 in einer Rolle 4 mit schmaler Lauffläche montiert, die zu diesem Zweck einen ganz oder im Bereich des feststehenden Meßpols 7 ballig aufgewölbten ringförmigen Mittelteil 9 hat. Die Rolle 4 ist auf einer feststehenden Drehachse 10 beiderseits des Meßpoles 7 auf Kugellagern 11 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 10 Teil eines den Meßpol 7 aufnehmenden Gehäuses 12 ist, das zugleich als Abschirmung des Meßpoles gegen magnetische Fremdfelder nach dem Topf-System dient.

Von dem Gehäuse 12 stehen zwei koaxiale Achsstummel 13, 14 seitlich hervor, die die Drehachse 10 bilden und von denen der eine eine abgedichtete Kabeldurchführung 15 und der andere einen Kühlluftdurchlaß 16 zu dem Meßpol 7 aufweist.

Die Rolle 4 hat außerdem in ihren beiden Flanschteilen 8a, 8b seitliche öffnungen oder Kanäle 17 für den Durchtritt von Kühlluft, wobei sich der Kühllufteinlaß in der feststehenden Drehachse 10 der Rolle 4 befindet, während der Luftaustritt durch die seitlichen Öffnungen 17 an den beiden Flanschteilen 8a, 8b erfolgt.

Die elektromagnetische Messung mit der Rollsonde kann entweder nach dem magnet-induktiven Verfahren oder nach dem Wirbelstrom-Verfahren oder gegebenenfalls auch nach einer Kombination dieser beiden Verfahren erfolgen. Die Rolle 4 ist dabei zweckmäßig als unmagnetische Stahlrolle ausgebildet, kann aber auch aus Bronze, Titan, Keramikmaterial oder einem anderen, die Messung nicht wesentlich beeinflussenden Werkstoff bestehen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Sonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern aus elektrisch leitendem oder isolierendem, magnetischem oder unmagnetischem Material, oder von Schichten mit Werkstoffeigenschaften, die von denen des Trägerwerkstoffes abweichen, auf solchen Bändern, mit einem Meßpol, dem eine Bezugsfläche aus geeignetem Werkstoff auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Materials zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßpol (7) im Inneren einer Rolle (4) angeordnet ist.

2. Sonde nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Rolle (4) einen ganz oder im Bereich des Meßpols (7) ballig aufgewölbten ringförmigen Mittelteil (9) hat.

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3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Rolle (4) auf einer feststehenden Drehachse (10) beiderseits des Meßpoles (7) drehbar gelagert ist.

4. Sonde nach den Ansprüchen 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse (10) ein den Meßpol (7) gegen magnetische Fremdfelder abschirmendes Gehäuse (12) trägt.

5. Sonde nach den Ansprüchen 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet , daß von dem Gehäuse (12) zwei koaxiale Achsstummel (13, 14) seitlich hervorstehen, von denen der eine eine Kabeldurchführung (15) und der andere gegebenenfalls einen Kühlluftdurchlaß (16) zu dem Meßpol (7) aufweist.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Rolle (4) an der Drehachse (10) auf Kugellagern (11) gelagert ist.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rolle (4) seitliche Öffnungen (17) für den Durchtritt von Kühlluft aufweist.

8. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Rolle (4) aus einem unmagnetischen Werkstoff, wie unmagnetischer Stahl, Bronze, Titan, Keramikmaterial oder einem anderen, die Messung nicht wesentlich beeinflussenden Werkstoff, besteht.

9. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie nach dem magnetinduktiven Verfahren, nach dem Wirbelstrom-Verfahren oder nach einer Kombination beider Verfahren arbeitet.