DE3617689A1 - Verfahren zum messen der dicke einer kontinuierlichen materialbahn und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum messen der dicke einer kontinuierlichen materialbahn und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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DE 5857
Puumalaisen Tutkimuslaitos Oy
Kuopio, Finnland
Verfahren zum Messen der Dicke einer kontinuierlichen
Materialbahn und Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung
der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung einer kontinuierlichen Materialbahn muß die Dicke der Materialbahn ununterbrochen überwacht
werden. Es ist in der Papierindustrie teilweise üblich, sowohl die Dicke des Papiers und entsprechender Produkte
als auch das Dickenprofil in Querrichtung während des Herstellungsprozesses zu messen.
/ Die Dicke der Papierprodukte wird heutzutage in der Produktionsphase
nahezu immer auf der Basis der Induktion gemessen, indem auf der einen Seite der Bahn eine Spule
und auf der entgegengesetzten Seite der Bahn ein Spulenkern angeordnet ist und die Änderung der Induktivität
gemessen wird. Die Messungen werden durchgeführt, indem entweder diese Teile auf entgegengesetzten Seiten gegen
(BLZ 700 800 00) (BLZ 700 700 10) (BLZ 700100 80)
E/27
die Papierbahn gezogen und sie direkt gegen die Papierbahn gedrückt werden oder indem in den Zwischenräumen zwischen
den Meßgeräten und der Papierbahn ein gesteuertes Luftpolster ausgebildet wird.
Beide Verfahren weisen die gleichen Nachteile auf: Indem
die Meßgeräte der Materialbahn nahegebracht werden, zerkratzen sie und werden durch Verunreinigungen, wie z. B.
Harzwerkstoffe, verunreinigt und können die Materialbahn 1(~) zerstören. Wenn die Messung mittels Verwendung des Luftpolsters
durchgeführt wird, wächst der zu messende Zwischenraum, wodurch die Genauigkeit absinkt. Zusätzlich
kann die Dicke des Luftpolsters schwanken, wenn sich die Rauhigkeit der Papieroberfläche ändert.
λ Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu
Messung der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn zu schaffen, mit deren Hilfe die mit den bisherigen Verfahren
einhergehenden Nachteile vermieden werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die Dicke der Materialbahn
kontinuierlich und in einer zuverlässigen Weise gemessen werden kann, mit dessen Hilfe mögliche Verun-
_5 reinigungen schnell festgestellt werden und das sich
selbst kontinuierlich kalibriert. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zu schaffen, die genau und zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren
gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Dicke der Materialbahn gemessen,
indem an derselben Stelle von entgegengesetzten Seiten
drehbare Räder gegen die Materialbahnen gepreßt werden, wobei ein Rad mit einer leitenden Oberfläche versehen ist
und mittels eines am anderen Rad angebrachten Detektorteils der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen
wird, woraus mit Hilfe einer Kalibrierung die Dicke der Materialbahn aus dem kleinsten Meßwert des Detektorteils
bestimmt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer grundsätzlichen Darstellung in
ic Querrichtung der Materialbahn und
Fig. 2 eine Ausführung des Detektorteils in Seitenansicht.
Die Vorrichtung weist gemäß den Fig. 1 und 2 ein mit einer konduktiven bzw. leitenden Oberfläche versehenes Gegenrad
2 und ein Detektorrad 3 auf, die auf entgegengesetzten Seiten einer Materialbahn 1 angeordnet sind. Das Gegenrad
2, das in einem Gehäuse 13 angeordnet ist, besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Metall und das Detektorrad,
das in einem Detektorgehäuse 14 und in dem ein messendes Detektorteil 4 angeordnet ist, besteht aus einem isolierenden
Werkstoff. Desweiteren weist die Vorrichtung ein an dem Detektorrad anliegendes Kalibrierungsrad 5, das zusammen
mit dem Detektorrad drehbar ist, und im Abstand von -0 dem Detektorrad angeordnete Kalibrierungssegmente 6 und 7
auf.
Gemäß Fig. 2 ist im Inneren des Detektorrades ein Schwingkreis und eine Regel- und Filterschaltung für eine ungere-3C-gelte
bzw. schwankende Versorgungsspannung angeordnet, die
-7- DE 5857
mittels Gleitringen und Kohlen 15 dem Rad zugeführt wird. Zu der Vorrichtung gehört desweiteren eine Welle 9, an
derem einen Ende 10 eine Übertragungsvorrichtung 11 angeordnet ist, um die Information bezüglich der Frequenz des
Schwingkreises auf eine Fotodiode 12 auf optischem Wege zu übertragen, von der es zur weiteren Behandlung weitergeleitet
wird. Zusätzlich weist die Vorrichtung einen Servomotor 8 zur Drehung der Räder mit einer gewünschten Umfangsgeschwindigkeit
und eine optische Lesevorrichtung 16 ,Q zur Bestimmung der Position des Rades auf.
Bei dem Messen der Dicke der Materialbahn werden die drehenden Räder 2 und 3 von beiden Seiten mit einer bestimmten
Kraft gegen die Materialbahn 1 gedrückt. Wenn die Materialbahn bewegt wird und die Räder sich drehen, ändert
sich die Frequenz des Schwingkreises, der in dem Detektorrad eingebaut ist, wenn er an den Berührungspunkt mit dem
Gegenrad kommt. Die Position des Detektorrades wird auf optischem Wege mit Hilfe radial verlaufender Linien, die
auf seiner Oberfläche angeordnet sind, gemessen. Wenn das
Detektorrad sich dreht und das Detektorteil sich der Materialbahn nähert, stellt die optische Meßvorrichtung dies
fest und der Impulszähler beginnt für eine gewisse Zeit zu zählen, während der das Detektorteil den nassen Punkt der
Materialbahn passiert. Anschließend werden für die gleiche Zeitdauer die Impulse auf entsprechende Weise gemessen,
wenn das Detektorteil das metallische Kalibrierungsrad passiert. Wenn die Differenz der Impulsanzahl durch die
Impulsanzahl, die an dem Kalibrierungsrad aufgenommen
wurde, geteilt wird, erhält man eine der Dicke entspre-30
chende Impulsanzahl. Auf diese Weise erhält man ein Meßergebnis, das nicht von der Langsambewegung des Schwingkreises
und nicht von der Geschwindigkeit der Bahn abhängig ist.
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In Fig. 1 ist auch eine automatische Kalibrierung dargestellt, wobei die metallischen Kalibrierungssegmente in
einem gewissen Abstand zu dem Detektorrad angeordnet sind. Wenn diese Segmente sowohl als Nullwert von dem Kalibrierungsrad
und als infiniter Wert von dem Punkt 17 verwendet werden, wird in der Vorrichtung automatisch eine interne
Kalibrierung mit rückwärtiger Begrenzung "back stop calibration" erhalten.
IQ Die Messungen werden üblicherweise an der Kalibrierungsstelle nahe der Materialbahn begonnen, indem die Räder
mittels des Servomotors mit einer ähnlichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Bahngeschwindigkeit der Produktionsmaschine gedreht werden. Die Radien der metallischen Räder
je und Segmente stimmen exakt überein, aber der Radius des
Detektorrades ist von diesen etwas unterschiedlich. Hierdurch ist es möglich, an der Kalibrierungsstelle mögliche
Verunreinigungen, die an dem Gegenrad anhaften, festzustellen, die sich als periodisch wiederkehrende
2Q Veränderungen in den sequentiellen Meßergebnissen darstellen.
Wenn Verunreinigungen vorliegen, kann das Gegenrad in der Kalibrierungslage gesäubert werden. Wenn die
Vorrichtung über die Bahn versetzt wird, wird der Rädersatz aufgrund eines den Bahnrand anzeigenden Signals in
den Gehäusen angehoben und der Rand der Bahn wird danach überschritten, die Räder werden gegen die Oberfläche der
Bahn gepreßt und der Servomotor kann abgeschaltet werden.
Beim Überqueren der Bahn werden für einen Analysewert (z.
on B. 10 cm der Bahnbreite) eine Vielzahl von Meßwerten
aufgenommen, der Durchschnitt und die Verteilung werden errechnet, die Ergebnisse, die einen bestimmten Wert überschreiten,
werden herausgenommen und der Durchschnitt wird neu errechnet, was dann das Meßergebnis ergibt. Auf diese
„f. Weise wird der Einfluß gelegentlicher Verunreinigungen, z.
-9- DE 5857
B. von Schmutz, der auf dem Gegenrad haftet, soweit wie
möglich ausgeschlossen. Beide Gehäuse werden mittels eines leichten, kontinuierlichen Flusses von Druckluft unter
einen Überdruck gesetzt.
Vorstehend ist nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
erläutert worden. Es liegt jedoch für den Fachmann auf der Hand, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen ausführbar
sind, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfin-,Q
dung zu verlassen.
Das Messen der Dicke eines Materials, das in Form einer kontinuierlichen Materialbahn hergestellt ist, ist nicht
ausreichend genau und es ist nicht einfach, die Verunrei-..
p. nigungen mit den Meßvorrichtungen zu berücksichtigen. In
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb die Dicke der Materialbahn gemessen, indem an der gleichen Stelle von
entgegengesetzten Seiten der Materialbahn 1 drehbare Räder 2 und 3 gegen die Materialbahn gepreßt werden, wobei ein
Rad 2 mit einer leitenden Oberfläche versehen ist und am anderen Rad 3 ein Detektorteil 4 angeordnet ist, mit dem
der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen wird.
- Leerseite -
Claims (8)
1. Verfahren zum Messen der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß an derselben
Stelle der Materialbahn (1) von entgegengesetzten Seiten drehbare Räder (2, 3) gegen die Materialbahn gepreßt werden,
wobei ein Rad (2) mit einer leitenden Oberfläche versehen ist und mittels eines an dem anderen Rad (3)
angeordneten Detektorteils (4) der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen wird und wobei mit Hilfe einer
Kalibrierung die Dicke der Materialbahn aus dem kleinsten Anzeigewert des Detektorteils bestimmt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Induktivität eines Schwingkreises, der in
dem als Detektorrad dienenden anderen Rad (3) angeordnet ist, bei Annäherung an die leitende Oberfläche des als
Gegenrad dienenden einen Rades (2) gemessen wird, daß die Impulsfrequenz des Schwingkreises gezählt wird, wenn er
die Oberfläche des Gegenrades und die Oberfläche eines entsprechenden Kalxbrierungsrades (5) und/oder eines Kalibrierungssegmentes
(6), das in einem gewissen Abstand angeordnet ist, passiert, wobei aus der Differenz zwischen
den zwei Impulswerten, die durch den Kalibrierungswert der Impulse geteilt ist, ein der Dicke der Materialbahn ent-
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sprechender Meßwert erhalten wird, aus dem mit Hilfe von
einer an bekannten Meßdicken durchgeführten Vergleichskalibrierung die Dicke der Materialbahn errechnet werden
kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalibrierungsrad an dem Detektorrad anliegend
angeordnet wird, daß entsprechende Kalibrierungssegmente (6, 7) mit unterschiedlichen Abständen zu dem Detektorrad
jg angeordnet werden und daß die Impulsfrequenz des Schwingkreises
an den entsprechenden Stellen und auch der infinite Wert gemessen wird, wodurch eine automatische Kalibrierung
für jeden Meßdurchgang erreicht wird.
jg 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fehler, die in Verunreinigungen, die auf der Oberfläche des Gegenrades haften, begründet
sind, aufgrund des Messens der Dicke mit dem Detektorrad dessen Durchmesser von den Durchmessern des Gegenrades,
des Kalibrierungsrades oder der Kalibrierungssegmente verschieden ist, berücksichtigt werden, wodurch die Verunreinigungen
in verschiedenen aufeinanderfolgenden Messungen periodisch berücksichtigt und herausgenommen werden
können.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein messender Rädersatz (2, 3, 5) an
der Kalibrierungsstelle auf der Seite der Materialbahn mittels eines Servomotors (8) drehangetrieben wird und daß
n die Sauberkeit sowohl des Gegenrades als auch der Materialbahn
untersucht wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Räder auf eine der Geschwindigkeit der Materialbahn
entsprechenden Geschwindigkeit gebracht wird, bevor die Räder gegen die Materialbahn pressen.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung ein mit einer leitenden Oberfläche versehenes Gegenrad (2) und ein Detektorrad (3)aufweist, das mit
einem Detektorteil (4) versehen ist, das den Abstand zu der leitenden Oberfläche mißt, wobei die Räder (2 und 3)
an derselben Stelle auf entgegengesetzten Seiten der Materialbahn angeordnet sind.
iQ
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung ein an dem Detektorrad anliegendes, drehbares Kalibrierungsrad (5) und ein im Abstand zu der
Oberfläche des Detektorrades angeordnetes Kalibrierungssegment (6) aufweist, daß das Detektorteil (4) ein
-,ρ- Schwingkreis ist und daß die Dicke der Materialbahn errechnet
werden kann, indem die Änderung der Induktivität des Schwingkreises verfolgt wird, wenn dieser das Kalibrierungsrad,
das Kalibrierungssegment und das Gegenrad passiert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwingkreis im Inneren des Detektorrades zusammen mit einer Regel- und Filterschaltung für eine ungeregelte
Versorgungsspannung angeordnet ist, wobei die ungeregelte „p. Versorgungsspannung einer Welle (9) zugeführt wird, an
deren einem Ende (10) eine Übertragungsvorrichtung (11) angeordnet ist, um die Information bezüglich der Frequenz
des Schwingkreises auf optischem Wege (12) zu einer außenstehenden Datenverarbeitungselektronik zu übertragen.
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