DE4008282A1 - Web shrinkage of strength measurement - uses equidistant parallel and lateral marks for measurement after process station to show distortion - Google Patents
Web shrinkage of strength measurement - uses equidistant parallel and lateral marks for measurement after process station to show distortionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der örtlichen Schrumpfung oder Dehnung von Warenbahnen entsprechend dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Bei der Herstellung insbesondere von Papier- oder Kartonbahnen, die ja im nassen Zustand derselben erfolgt, ist u. a. als eine Überwachungseinrichtung empfehlenswert eine solche, die feststellt, welches Schrumpfverhalten - über die Breite der Warenbahn gesehen - die Warenbahn aufweist, um dann das (spezi fische) Flächengewichts- und eventuell das Feuchtigkeits-Quer profil durch die Stoffaufbringung bei der Bahnbildung bzw. eine bestimmte, örtlich unterschiedlich angepaßte Dampfzufuhr zu steu ern. Eine solche Einrichtung ließe sich auch bei anderen Waren bahnen, bei denen aufgrund bestimmter Einflüsse es zu unter schiedlichen Schrumpfungen oder Dehnungen kommt, anwenden.The invention relates to a method for detecting the local Shrinkage or stretching of webs according to the upper part handle of claim 1 and facilities for implementation of the procedure. In the manufacture of paper or Cardboard webs, which takes place when they are wet u. a. recommended as a monitoring device, which determines which shrinkage behavior - across the width of the Seen material web - the material web shows, then the (spec fish) basis weight and possibly the moisture cross profile through the application of material when forming the web or a certain, locally differently adapted steam supply to control Such a facility could also be used for other goods orbits where it is too low due to certain influences different shrinkage or stretching, apply.
Die Aufgabe, einen solchen Meßvorgang durchzuführen, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Einrich tungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 13.The task of performing such a measuring process is accomplished by solved the features of claim 1. Advantageous setup tions result from the features of claims 8 to 13.
Ein großer Vorteil dieser Einrichtung ist es, schnellstmöglich eine genaue Zuordnung der Warenbahn zu dem Stellorgan am Anfang der Maschine (in diesem Fall ein Stoffauflauf mit verstellbarer Blende) zu erhalten. Im Gegensatz zu dem z. Zt. gebräuchlichen Verfahren, wo am Stoffauflauf ein Stellorgan an der Stoffauflauf blende (Segmentgröße ca. 70-140 mm) verstellt wird und mit einer Flächengewichts-Messung die Auswirkung an der Warenbahn erfaßt wird, ist es mit dieser Einrichtung möglich, die Zuord nung Warenbahn zu Stellorgan (Stoffauflauf) in einen Bruchteil der Zeit und ohne nennenswerte Störung des Produktionsablaufes zu erfassen. Das auf diese Weise erfaßte Schumpfungsprofil kann dann wiederum als Korrekturfaktor für eine Querprofilregelung, welche auf verschiedene Stellorgane, wie z. B. Stoffauflauf, Dampfblas kasten, IR-Trockner, wirken kann, verwendet werden.A big advantage of this facility is to get it as quickly as possible an exact assignment of the web to the actuator at the beginning the machine (in this case a headbox with adjustable Aperture). In contrast to the z. Currently in use Procedure where on the headbox there is an actuator on the headbox aperture (segment size approx. 70-140 mm) is adjusted and with a basis weight measurement the impact on the web is detected, it is possible with this device, the assignment Material web to actuator (headbox) in a fraction the time and without any significant disruption to the production process to capture. The shrinkage profile determined in this way can then again as a correction factor for a cross profile control, which on various actuators, such as. B. Headbox, steam blow box, IR dryer, can be used.
Eine schnelle Erfassung des Schrumpfungsprofils ist besonders wichtig bei Maschinen, welche mit häufigem Sortenwechseln betrie ben werden. Bei Maschinen, welche kontinuierlich mit einer Sorte betrieben werden (z. B. Zeitungsdruckpapier), ist es von Interes se, das Schrumpfungsprofil in kürzeren Zeitabständen zu erfassen, als es mit dem Verfahren der Flächengewichtsmessung möglich ist. Dadurch kann die Qualität einer Querprofilregelung erheblich ver bessert werden.A quick record of the shrinkage profile is special important for machines that operate with frequent changes of type be. For machines that continuously use one grade operated (e.g. newsprint), it is from Interes se to record the shrinkage profile at shorter intervals, than is possible with the basis weight measurement method. As a result, the quality of a cross-profile control can be significantly reduced be improved.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren in den Zeich nungen erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele prinzipmäßig dar stellen, und zwar inThe invention based on the figures in the drawing explained the two embodiments in principle put in
Fig. 1 in teilweiser perspektivischer Ansicht und in Fig. 1 in partial perspective view and in
Fig. 2 in Ansicht längs der Bahn. Fig. 2 in view along the path.
In Fig. 1 wird die Warenbahn W über Umlenkrollen 8, 9, 10 und weitere hier nicht dargestellte Umlenkrollen geführt. Die Lücke zwischen den Umlenkrollen 9 und 10 soll von einer Bearbeitungs einrichtung für die Warenbahn, z. B. einer Trockeneinrichtung, insbesondere einer solchen mit Wärmestrahlung, z. B. Infrarot- Strahlung, und/oder auf Basis warmer Luft angeordnet sein. Be kanntlich ist ja die Papierbahn von der Herstellungsweise her re lativ feucht, so daß sie in Preßeinrichtungen entwässert und in Trockeneinrichtungen weiter getrocknet werden muß. In Fig. 1, the web W is guided over pulleys 8 , 9 , 10 and other pulleys, not shown here. The gap between the pulleys 9 and 10 is to be from a processing device for the web, z. B. a drying device, especially one with heat radiation, for. B. infrared radiation, and / or be arranged on the basis of warm air. Be known the paper web is relatively moist from the production method, so that it has to be dewatered in pressing devices and further dried in drying devices.
Es ist nun vorgesehen, daß vor der Bearbeitungsstation eine Mar kierungseinrichtung vorgesehen ist. Diese Markierungseinrichtung ist hier angedeutet durch ein Rohr 1 für eine Markierungsflüs sigkeit, welche mittels Düsen 2 auf die Papierbahn in einer längs der Breite der Warenbahn aufeinanderfolgenden Reihe von zu den Bahnkanten parallelen Markierungsstreifen aufgegeben wird. Diese Flüssigkeit kann eine schnell trocknende, glänzende Farbe sein, so daß sie auf gestrahltes Licht stark reflektiert. Andererseits kann eine fluoreszierende Substanz in der Flüssigkeit enthalten sein. Vorzugsweise wird die Markierungsmasse eine pastenförmige Konsistenz haben. Es wäre auch denkbar, aus Magazinen rollbare Streifen auf die Warenbahn aufzubringen. Im Bereich der Bahnkante wäre ein Querstreifen anzubringen, der als Trägersignal für das Auslösen der Sensoren bzw. Registriereinrichtung dient.It is now provided that a Mar kierungseinrichtung is provided in front of the processing station. This marking device is indicated here by a tube 1 for a Markungsflüs liquid, which is applied by means of nozzles 2 to the paper web in a successive row of marking strips parallel to the web edges along the width of the web. This liquid can be a fast drying, glossy color so that it reflects strongly on radiated light. On the other hand, a fluorescent substance can be contained in the liquid. The marking compound will preferably have a pasty consistency. It would also be conceivable to apply rollable strips from magazines to the web. In the area of the web edge, a horizontal stripe would be attached, which serves as a carrier signal for triggering the sensors or registration device.
Es ist hier weiter dargestellt, daß eine Zufuhrleitung für die Markierungsmasse ein Steuerventil 7 aufweist, das von einem Rech ner 11 oder einer sonstigen Steuereinrichtung über Leitung 32 an gesteuert wird. Es wird dadurch der Durchfluß von einem Vorrats behälter 3 zu der Rohrleitung 1 hergestellt. Möglicherweise wäre es auch besser, das Teil 1 als Reservoir zu benutzen und für jede Düse ein eigenes Steuerventil 7 vorzusehen. Man hatte dann wahr scheinlich weniger Schwankungen in der Breite der Markierungs streifen. Jeder Markierungsstreifen dient nun mit einer seiner Kanten, z. B. jeweils der bahnäußeren Kante, bzw. mit seinen bei den Kanten, aus denen dann die Mitte des Markierungsstreifens be rechnet wird, als Impulselement für nachgeschaltete Sensoren. In diesem Fall ist nur ein Sensor 5 in Form einer Fotozelle vorhan den, der an einem beweglichen Träger 14 befestigt ist. Der An trieb dieses Trägers 14 erfolgt durch einen Antriebsmotor 13, der ebenfalls von dem Rechner gesteuert ist. Seine Bewegung wird er faßt von einem Wegmeßgerät 15, z. B. einem Winkelcodierer. Bei dieser Einrichtung werden die Markierungsstreifen von den Düsen 2 in möglichst gleichmäßigen, festen Abständen auf die Papierbahn aufgebracht. Der Rechner - z. B. ein Mikroprozessor oder Mikro rechner - verarbeitet nun die Signale der Fotozelle 5 und des Winkelcodierers 15, die ihm über die dargestellten Leitungen zu geführt werden. Er stellt Abweichungen der Markierung von der Ausgangslage im Bereich der Düsen 2 fest. Diese Abweichungen ent sprechend der Lage x1 bis xn im Bereich der Düsen 2 führen zu Signalen der Abweichung, die der Rechner 11 feststellt in der Größe Δx1 bis Δxn, z. B. jeweils gemessen nach beiden Seiten der Bahnkante hin von der Mitte der Bahn aus, wie in Fig. 3 ange deutet. Daraus ergeben sich dann die örtlichen Schrumpfungswerte entsprechend den durch unterschiedliches Feuchtigkeitsprofil her vorgerufenen Abweichungen der Markierungsstreifen von der Aus gangslage als dx2 = Δx2 - Δx1 dx3 = Δx3-Δx2 usw. Aus diesen Werten bildet der Rechner 11 ein Querprofil der Schrump fung, die im wesentlichen auch einem Querprofil der Bahnfeuchtig keit entspricht. Dieses Schrumpfungsquerprofil des Rechners kann dann z. B. seriell über Leitung 31 einer Querprofil-Steuerein richtung für die Stoffauflauflippen zugeleitet werden. Diese Steuerung wird im allgemeinen Teil eines Prozeßleitsystems sein.It is further shown here that a supply line for the marking compound has a control valve 7 , which is controlled by a computer 11 or another control device via line 32 . It is thereby the flow from a reservoir 3 to the pipe 1 is made. It might also be better to use part 1 as a reservoir and to provide a separate control valve 7 for each nozzle. You would then probably have fewer fluctuations in the width of the marking strips. Each marker strip now serves with one of its edges, e.g. B. each of the outer edge of the web, or with its edges, from which the center of the marking strip is then calculated, as a pulse element for downstream sensors. In this case, only a sensor 5 in the form of a photocell is provided which is attached to a movable support 14 . The drive to this carrier 14 is carried out by a drive motor 13 , which is also controlled by the computer. His movement is summarized by a distance measuring device 15 , for. B. an encoder. In this device, the marking strips are applied to the paper web by the nozzles 2 at as uniform, fixed intervals as possible. The calculator - e.g. B. a microprocessor or micro-computer - now processes the signals of the photocell 5 and the encoder 15 , which are led to him via the lines shown. It detects deviations of the marking from the starting position in the area of the nozzles 2 . These deviations accordingly the position x 1 to x n in the area of the nozzles 2 lead to signals of the deviation, which the computer 11 detects in the size Δx 1 to Δx n , z. B. measured on both sides of the web edge towards the center of the web, as indicated in Fig. 3. This then results in the local shrinkage values corresponding to the deviations of the marking strips from the starting position caused by different moisture profiles as dx 2 = Δx 2 - Δx 1 dx 3 = Δx 3 -Δx 2 etc. From these values, the computer 11 forms a cross profile of the Shrinkage, which essentially also corresponds to a cross-section of the rail moisture. This cross-shrink profile of the computer can then z. B. serially via line 31 a cross-profile Steuerein direction for the headbox lips. This control will generally be part of a process control system.
Der Antrieb für den Träger 14 der Fotozelle 5 kann natürlich auch ein Schrittmotor sein, so daß seine Impulse direkt als Wegimpulse im Rechner ausgewertet werden können.The drive for the carrier 14 of the photocell 5 can of course also be a stepper motor, so that its pulses can be evaluated directly as path pulses in the computer.
Der gegenseitige Abstand der Markierungsstreifen beträgt konstant 6-20 cm und ihre Breite jeweils 0,3-3 cm.The mutual distance between the marking strips is constant 6-20 cm and their width 0.3-3 cm each.
Ein Traggerät für die dargestellten Teile der Erfassungsein richtung ist hier nicht weiter dargestellt.A carrying device for the illustrated parts of the registration direction is not shown here.
Die Wegimpulse können statt von dem Träger 14 auch durch einen mit diesem verbundenen Zahnriemen oder einen Band-Reibantrieb er zeugt werden. The path impulses can instead of the carrier 14 also be generated by a toothed belt connected to it or a belt friction drive.
Gemäß Fig. 2 sind über die Breite der Bahn W verteilt mehrere Sensoren 17 vorgesehen, die z. B. vorzugsweise als Zeilenkameras ausgebildet sind, mit einer Pixelzahl, die der der benötigten Ge nauigkeit entsprechenden Auflösung entspricht. Diese Kameras wer den über den Mikrorechner 11 synchronisiert, so daß ihre Einzel bilder zu einem Abbild der Schrumpfungsverhältnisse über die ge samte Bahnbreite zusammengesetzt werden, so daß die Abstände zwi schen den Markierungen vermessen werden können. Hat man z. B. eine Kamera mit 4096 Pixel, so können Minimalabstände von 0,25 mm er kannt werden. Der gegenseitige Abstand der Kameras beträgt etwa 1 bis 2 m. Die Kameras 17 können auf einem verschiebbaren Träger balken 21 angebracht werden, welcher in Lagern 23 zu beiden Sei ten der Bahn gelagert ist. Ein Linearantrieb für den Träger 21 ist bei 22 angedeutet. Man kann von einer Mittenmarkierung M aus die Meßwerte erfassen, so daß sich die Meßfehler auf die Hälfte reduzieren. Man kann auf ein Referenzsignal jeweils verzichten, weil ja die Markierungsstreifen in immer genau der gleichen Posi tion und Breite aufgetragen werden.According to Fig. 2 of the web W are distributed a plurality of sensors 17 are provided over the width z. B. are preferably formed as line cameras, with a number of pixels that corresponds to the required Ge accuracy corresponding resolution. These cameras who synchronized via the microcomputer 11 so that their individual images are assembled to form an image of the shrinkage ratios across the entire web width so that the distances between the markings can be measured. Do you have z. B. a camera with 4096 pixels, minimum distances of 0.25 mm, he can be known. The distance between the cameras is about 1 to 2 m. The cameras 17 can be mounted on a slidable carrier beam 21 , which is stored in bearings 23 on both sides of the web. A linear drive for the carrier 21 is indicated at 22 . The measurement values can be acquired from a center marking M, so that the measurement errors are reduced by half. You can do without a reference signal, because the marking strips are always applied in exactly the same position and width.
Wie eingangs erwähnt, kann man das spezifische Flächengewicht durch eine sogenannte Querprofilsteuerung am Stoffauflauf durch Betätigung entsprechender Stellorgane an den Stoffauflauflippen verändern. Es ist ferner möglich, das Feuchteprofil, also den Feuchtigkeitsgehalt quer zum Bahnverlauf mittels Steuerung von Dampfblaskästen zu beeinflussen.As mentioned at the beginning, you can use the specific weight per unit area through a so-called cross profile control on the headbox Actuation of appropriate actuators on the headbox lips change. It is also possible to change the moisture profile Moisture content across the course of the web by controlling To influence steam blow boxes.
Es ist ferner üblich, eine Dickenmessung am Ende der Papierma schine am Aufroller vorzusehen, welche jedoch nicht genau genug die Lage der Dickenabweichungen der Dicke oder des Flächenge wichts der Bahn quer zur Bahn angibt, im Gegensatz zu der erfin dungsgemäßen Einrichtung. Es wird aufgrund deren Meßwerten dann z. B. jeweils ein Korrekturwert im Rechner des Prozeßleitsystems der Dicken- oder Flächengewichts-Messung zugeschaltet, so daß es praktisch kaum eintreten kann, daß eine falsche Profil-Steuer vorrichtung des Stoffauflaufs zwecks Korrektur des Flächenge wichts betätigt wird. Es ist praktisch auch so, daß die Totzeit bei der üblichen Dicken- oder Flächengewichts-Messung viel zu groß ist, um rechtzeitig Korrekturwerte zu erhalten, um eingrei fen zu können. Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung würde sehr viel Erfahrung dazu gehören, um eine Korrektur herbeiführen zu können. Es ist ein besonderes Problem bei solchen Fabriken, die sehr oft die Papierqualitäten wechseln.It is also common to measure the thickness at the end of the paper measure seem to be provided on the reel, but which is not precise enough the location of the thickness deviations of the thickness or the area weight of the web indicates transverse to the web, in contrast to the invented appropriate device. It is then based on their measurements e.g. B. each a correction value in the computer of the process control system switched on the thickness or basis weight measurement, so that it practically can occur that an incorrect profile tax Device of the headbox for the correction of the area weight is pressed. It is also practically the case that the dead time much too much with the usual thickness or basis weight measurement is large in order to get correction values in time to submit to be able to. Without the device according to the invention would be very a lot of experience is required to bring about a correction can. It is a particular problem with such factories that very often change the paper qualities.
Es ist auch günstig, auf die Warenbahn als Markierungsstreifen eine pigmenthaltige Flüssigkeit aufzusprühen, deren Lösungsmittel sich schnell verflüchtigt. Selbstverständlich kann das Schrump fungsprofil, das der Rechner liefern kann, auch auf einem Gra fik-Bildschirm dargestellt werden.It is also convenient to use the web as a marking strip to spray a pigment-containing liquid, its solvent quickly evaporates. Of course, the shrinkage development profile that the computer can deliver, even on a graph fik screen are shown.
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