AT502875A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von oberflächenparametern an rotierenden zylindern - Google Patents

Description

  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche bewegbaren Messfühler. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren zur Messung von Oberflächenparametern eines Zylinders sind z.B. aus der WO 99/10708 bekannt. Hier wird ein Messkopf auf einem starren Träger entlang der Zylinderoberfläche verschoben. Eine derartige Anordnung kann nicht mobil ausgeführt werden, da eine sehr exakte Ausrichtung des Trägers erforderlich ist.

   Ausserdem tritt durch die Wärme der Umgebung eine Durchbiegung des Trägers auf, die nicht kompensiert werden kann.
Ziel der Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine vorzugsweise mobile Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht bei grossen rotierenden Zylindern, beispielsweise Yankeezylindern einer Tissuepapiermaschine, Parameter wie z.B. Balligkeit, Oberflächenprofil, Temperaturprofil oder Schichtdicke eines Coating während des Betriebes mit grösster Genauigkeit zu messen. Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die mit Messfühlem ausgestattete Messeinheit entlang von zwischen zwei fixen Punkten gespannten Seilen bewegt und wiederholt zumindest ein Parameter der Oberfläche eines Zylinders gemessen wird. Durch die Seile wird eine mobile, günstige Messeinrichtung ermöglicht, die entlang der Zylinderoberfläche bewegbar ist.

   Eine günstige Ausführung ist gekennzeichnet dadurch, dass die Seile mit ihren Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sind. Damit lässt sich für mobile Anlagen besonders günstig eine Anpassung an die Maschinenbreite erzielen. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Verteilung der Oberflächentemperatur von Yankeezylindern im normalen Betrieb gemessen wird. Dadurch lassen sich Verengungen der in die Oberfläche einge arbeiteten Kühlrohre erkennen sowie ungleichmässige Verteilung der Strömung in diesen Kühlrohren. Die resultierende inhomogene Temperaturverteilung kann ausserdem Ursache einer signifikanten Verformungen der Oberfläche sein. Günstig ist es auch, wenn die Dicke einer nichtmetallischen Beschichtung des Zylinders, beispielsweise Coating, oder die relative Änderung des Oberflächenprofiles des Zylinders gemessen wird.

   Die Verteilung des Coating sowie das relative Oberflächenprofil bestimmt z.B. wesentlich die Qualität des auf Yankeezylindern getrockneten Papiers sowie die Serviceintervalle der Schaber. Inhomogenitäten des Coating bzw. Verformungen der Oberfläche führen zu Verfärbungen, Verdickungen oder Rissen im Papier.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn der Seildurchhang kompensiert wird, wobei die Kompensation durch eine vertikale Positionierung der Messfühler erfolgen kann. Dadurch kann die Genauigkeit der Messung durch Verwendung von Sensoren mit kleinerem Messbereich wesentlich erhöht werden.
Wird die axiale Position des Messfühlers bestimmt, so kann besonders günstig ein Umfangsprofil der Oberfläche gemessen werden.

   Wenn die Messung sooft wiederholt wird, bis die gesamte Zylinderoberfläche gemessen ist, kann in einfacher Weise eine Fehleranalyse für den betrachteten Zylinder erstellt werden.
Dadurch, dass eine Stelle mehrfach gemessen und von den Messwerten ein Mittelwert gebildet wird, lässt sich die Messgenauigkeit weiter erhöhen. Bei Verwendung von Sensoren mit niedriger Messrate kann die Umfangsauflösung dadurch verfeinert werden, dass unterschiedliche Umfangspositionen aus mehreren Umdrehungen des Zylinders gemessen werden. Besonders günstig ist es, wenn die Verdrehung des Messwagens in Seilebene bei aufeinanderfolgenden axialen Positionen bestimmt wird. Alternativ kann die vertikale Ausrichtung des Messwagens durch Vergleich mit einem beleuchteten Muster aus mehr als zwei Punkten durch Aufnahme mit einer Kamera und anschliessendem Mustervergleich erfolgen.

   Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Drehschwingungen durch eine gezielte Verdrehung eines Referenzbandes kompensiert werden.
Wenn alle wesentlichen Teile gekühlt werden und die Messung bei einer Umgebungstemperatur von ca. 100 [deg.]C durchgeführt wird können in einfacher Weise Ergebnisse während des Betriebes erhalten werden. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche bewegbaren Messfühler, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei fixen Punkten Seile gespannt sind und eine mit Messfühlem ausgestattete Messeinheit vorgesehen ist, die entlang der Seile geführt wird.

   Besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Seile mit ihren Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sind. Damit lässt sich für mobile Anlagen besonders günstig eine Anpassung an die Maschinenbreite erzielen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Messeinheit ein Zahnriemen vorgesehen ist, wobei der Zahnriemen mit den Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sein kann.

   Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Messfühler ein Temperaturfühler vorgesehen ist, wobei der Temperaturfühler als berührungslos messendes Strahlungsmessgerät ausgeführt ist.
Besonders günstig erweist es sich, wenn die Messeinheit zwei Wegmesssensoren aufweist, von denen einer den Abstand durch eine nichtmetallische Schicht hindurch messen kann, wobei dadurch in günstiger Weise die Dicke einer nichtmetallischen Schicht, z.B. Coating, auf dem Zylinder gemessen werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mittels einer Positioniereinrichtung an einem Messwagen angeordnet ist.

   Damit lässt sich der Seildurchhang in besonders günstiger Weise kompensieren.
Wenn ein Referenzband und ein zugeordneter Wegmesssensor zur Bestimmung des Abstandes von Messeinheit und Referenzband vorgesehen sind, lässt sich die Genauigkeit der Messung wesentlich erhöhen. Wird eine Einrichtung zur axialen Positionsbestimmung der Messeinheit vorgesehen, so kann besonders einfach eine Gesamtaufnahme der Messwerte entlang des Zylinders erfolgen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine Anlage zur Messung von Oberflächenparametern gemäss der Erfindung, Fig. 2 die Seitenansicht eines Messwagens, Fig. 3 die Vordersicht eines Messwagens und Fig. 4 die Seitenansicht einer Montageplatte gemäss der Erfindung darstellt.
Die gegenständliche Erfindung wird nun anhand Fig.

   1 erläutert, wobei sie grundsätzlich eine Messmethode zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen beschreibt.
Das Messgerät besteht aus 2 Montageplatten (1), die links und rechts des zu vermessenden Zylinders vorzugsweise am Rahmen (22) in den der Zylinder (11 ) eingebaut ist befestigt werden. Zur Justierung der Montageplatten sind die Befestigungsbohrungen als Langlöcher (23) ausgeführt. Entlang der Zylinderachse werden zwischen den Montageplatten (1 ) ein oder mehrere Seile (2) gespannt, die einen signifikanten nicht vernachlässigbaren Durchhang (3) aufweisen. Die Seile sind nicht umlaufend ausgeführt um eine einfache Anpassung an die Zylinderlänge zu ermöglichen. Die Anbringung der Seile (2) erfolgt nicht zwingend achsparallel.

   Abweichungen von der achsparallelen Lage sowie Seildurchhang (3) sind
4 innerhalb eines signifikanten Toleranzbereiches zulässig. Auf den Montageplatten befinden sich Spannvorrichtungen (25) für Seile (2), Spannvorrichtungen (26) für Zahnriemen (6) und Spannvorrichtungen (18) für das Referenzband (7). Auf den Seilen ist ein in axialer Richtung entlang der Seile beweglicher Messwagen (4) angebracht. Der Messwagen ist mit einer Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang in Form eines Positionierantriebes ausgestattet. Fest mit der Kompensationseinrichtung verbunden können ein oder mehrere Messsensoren (10) angebracht werden die über eine Justiereinrichtung unter einstellbarem Winkel (12) zur Zylinderoberfläche (11) gerichtet sind.

   Vorzugsweise sind auf der Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang zwei Sensoren (10) zur Messung des Abstandes von der Zylinderoberfläche unmittelbar nebeneinander angeordnet, wobei einer der Sensoren den Abstand zur nicht metallischen Zylinderoberfläche misst, der andere den Abstand durch die nichtmetallische Schicht hindurch bis zur metallischen Zylinderoberfläche. Weiters ist ein nicht umlaufender Zahnriemen (6) zur axialen Bewegung des Messwagens (4), eine Referenzeinrichtung zur Bestimmung des Seildurchhanges (3) in Form eines gespannten Bandes (7) oder alternativ eine optische Einrichtung mit Kamera (8) zur Positionsbestimmung, eine Einrichtung zur Erfassung eines Synchronimpulses (9) einmal pro Walzenumdrehung und ein oder mehrere, am Messwagen (4) angebrachte Sensoren (10) zur Bestimmung relevanter Messgrössen auf der Zylinderoberfläche (11 ) vorgesehen.

   Die Messmethode berücksichtigt in besonderer Weise Wegmesssensoren (10), die fest mit der Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang (3) verbunden sind und mit verstellbarem Winkel (12) den Abstand zur rotierenden Zylinderoberfläche (11) messen. Typischerweise werden zwei Wegmesssensoren (10) mit unterschiedlichem Messprinzip unmittelbar nebeneinander angeordnet, wobei einer der Sensoren den Abstand zur nicht metallischen Zylinderoberfläche misst, der andere den Abstand durch die nichtmetallische Schicht hindurch bis zur metallischen Zylinderoberfläche. Typischerweise arbeitet jener Sensor der den Abstand zur nichtmetallischen Oberfläche misst nach dem Laser Triangulationsprinzip, jener Sensor der den Abstand zur metallischen Zylinderoberfläche misst nach dem Wirbelstromprinzip.

   Eine weitere Justiereinrichtung (27) ermöglicht die Verschiebung von zwei Wegmesssensoren zueinander zu bestimmen. Die Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang (3), besteht aus einem Positionierantrieb, der in der Lage ist, die Sensoren mit einer Genauigkeit von ca. 10 Mikrometer an die Zylinderoberfläche heranzupositionieren. Dadurch können auch bei veränderlichen Abständen des Messwagens (4), wie sie durch den Seildurchhang (3) hervorgerufen werden, Wegsensoren (10) mit kleinem Messbereich verwendet werden.

   Durch den kleinen Messbereich können Messungen des Abstandes von der Zylinderoberfläche (11), Messungen der relativen Änderung des Oberflächenprofils sowie Messungen der Dicke einer nichtmetallischen Beschichtung des Zylinders mit wesentlich verbesserter Genauigkeit und Auflösung durchgeführt werden.
Zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung von Dicken nichtmetallischer Beschichtungen wir eine automatische Kalibrierung der Differenzwerte der verwendeten Wegsensoren (10) vorgenommen. Nichtlinearitäten und unterschiedliches Temperaturverhalten wird damit kompensiert. Die Sensoren messen gemeinsam den Abstand zu einer homogenen unbeschichteten Metalloberfläche. Der Positionierantrieb (5) auf dem die Sensoren befestigt sind bewegt die Sensoren in kleinen Weginkrementen auf die Metalloberfläche (11) zu.

   Auf diese Art wird über den gesamten Messbereich der Sensoren eine Differenzkennlinie erstellt, die zur Korrektur von in weiterer Folge gemessenen Dickenwerten verwendet wird. Beim Einsatz von Wegmesssensoren wird eine automatische Positionierung der Sensoren im optimalen Messbereich sowie die damit verbundene Kompensation des Seildurchhangs (3) vorgenommen. Der Positionierantrieb (5) auf dem die Sensoren angeordnet sind bewegt die Sensoren dabei um jeweils den halben Messbereich in Richtung der Zylinderoberfläche (11). Nach jeder Bewegung wird der Abstand zur Zylinderoberfläche gemessen. Sobald sich ein Messwert innerhalb des Messbereichs der Wegsensoren befindet wird der minimale Abstand über mindestens eine Umdrehung des Zylinders gebildet.

   Die Sensoren werden nun soweit in Richtung des Zylinders (11) bewegt, dass der minimale Abstand zum Zylinder am unteren Ende des Messbereichs der Wegsensoren zu liegen kommt. Zusätzlich zur automatischen Positionierung im optimalen Messbereich wird eine Berührung der Sensoren mit der Zylinderoberfläche (11) und damit Beschädigungen der Zylinderbeschichtung oder der Sensoren (10) vermieden.
Die Messmethode sieht vor, dass der Messwagen (4) mit den Sensoren (10) automatisch entlang der Zylinderoberfläche bewegt wird. An beliebigen axialen und radialen Positionen der Zylinderoberfläche werden Messgrössen aufgezeichnet.

   Ein einmal pro Umdrehung erfasster Synchronimpuls (9) ermöglicht die eindeutige Zuordnung von Messwerten zu Positionen entlang des Zylinderumfangs.
Die Erkennung der axialen Endposition (13) des Messwagens (4) erfolgt dadurch, dass der Messwagen gegen einen weichen Anschlag (14) gefahren wird. Der Anstieg des vom axialen Positionierantrieb (15) aufgenommenen Motorstroms über einen vorgegebenen Grenzwert dient zur Bestimmung der Endpositionen (13)
Fester Bestandteil der Messmethode ist die Kompensation jener bewusst zugelassenen Einflüsse, die sich aufgrund der mobilen und montagefreundlichen Auslegung des Messgerätes in Form gespannter Seile (2) mit nicht vernachlässigbarem Durchhang (3) ergeben.

   Dazu gehören insbe sondere Abweichungen in der vertikalen Position des Schlittens durch den Seildurchhang (3), Winkelfehler (16) des Messwagens (4) in der Seilebene infolge des Seildurchhangs (3), vertikale Seilschwingungen und Drehschwingungen des Messwagens senkrecht zur Seilebene. Eine substanziell achsparallele Ausrichtung des Messgeräts ist nicht Voraussetzung für die Funktion der Messmethode.
Zur Kompensation des Seildurchhangs wird die momentane Position des Messwagens (4) erfasst. Bei Verwendung eines Referenzbandes (7) wird der momentane Abstand vom Referenzband (7) zum Messwagen (4) mit einem berührungslosen Wegmesssensor (17) ermittelt.

   Die Ausführung in Form eines Bandes anstelle eines Referenzdrahtes (Klaviersaitendraht) ist wesentlich, da infolge der zulässigen Seilschwingungen eine Positionierung des Referenzdrahtes im Messbereich des Wegmesssensors nicht garantiert werden kann. Das Referenzband (7) wird mit Konstantkraft (18) gespannt. Abhängig von der Spannkraft und dem Liniengewicht wird der Durchhang an jeder Stelle des Bandes (7) errechnet und als Korrekturwert bei der Bestimmung des Abstandes vom Messwagen (4) verwendet. Das Referenzband ist winkelverstellbar ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine automatische Kompensation von Auslenkungen des Messwagens (4) , wie sie bei Drehschwingungen auftreten, für den Fall, dass auf dem Messwagen angebrachte Wegsensoren (10) ebenfalls unter einem bestimmten voreingestellten Winkel (12) auf die Zylinderoberfläche (11) messen.

   Die Kompensation erfolgt so, dass bei einer Verdrehung des Messwagens je nach Richtung der Verdrehung ein grösserer oder kleinerer Abstand von der Zylinderoberfläche (11) gemessen wird. Der Winkel des Referenzbandes (7) wird so gewählt, dass sich für den Abstand des Messwagens (4) vom Referenzband (7) eine exakt gegenläufige Änderung des Abstandes ergibt. Die Berechnung des korrigierten Abstandes von der Zylinderoberfläche erfolgt durch Addition des Abstandes vom Referenzband, des Abstandes von der Zylinderoberfläche sowie einer Konstanten. Bei Verwendung einer optischen Einrichtung zur Positionsbestimmung (8) werden an der Halterung (19) der Sensoren mehrere Bohrungen (20) in einem bestimmten Abstand voneinander angebracht.

   Eine an einem Ende des Messgeräts an einem Referenzpunkt starr montierte und achsparallel ausgerichtete Kamera (8) liefert die Position der Bohrungen (20) im Kamerabild. Eine innerhalb der Halterung der Sensoren angebrachte Beleuchtung (21 ) bildet die Bohrungen (20) als helle Punkte im Kamerabild ab. Die Identifikation der Bohrungen (20) im Kamerabild erfolgt durch ein Korrelationsverfahren. Aus trigonometrischen Berechnungen mit den Positionen der Marken werden vertikale und horizontale Position der Sensoren sowie die Verdrehung des Messwagens (4) bestimmt.
Winkelfehler (16) des Messwagens in der Seilebene entstehen, weil das Seil (2) infolge des Durchhangs (3) nicht gerade gespannt ist. Der Winkelfehler führt bei der Bestimmung von Schichtdicken mit Hilfe nebeneinander angeordneter Wegsensoren (10) zu einem Fehler der proportional des Abstandes beider Sensoren ist.

   Die Messmethode beinhaltet eine Bestimmung des Winkels aus der Änderung aufeinanderfolgender Abstände zum Referenzband (7) bei Bewegung des Messwagens entlang des Seils (2) bzw. vergleichbarer Messgrössen der optischen Positionsbestimmung (8). Die Ergebnisse der Wegsensoren werden bei gemessenem Winkel und bekannten Abständen der Sensoren gemäss den trigonometrischen Zusammenhängen korrigiert.
Die Kompensationseinrichtung für den Seildurchhang erlaubt einen zulässigen Bereich des Seildurchhangs (3), der im wesentlichen nur durch den Verfahrweg des der Kompensationseinrichtung (5) zugrundeliegenden Positionierantriebes beschränkt wird. Dadurch kann der Messwagen schwer ausgeführt werden.

   Die schwere Ausführung des Messwagens (4) führt zu einer Herabsetzung der Eigenfrequenzen des Masse-SeilSystems wodurch der Einfluss von Vibrationen oder Anregungen mit höheren Frequenzen durch Luftströmungen vermindert wird. Formstabile Führungen für den Messwagen haben im Gegensatz zu Seilanordnungen ein wesentlich komplizierteres Schwingungsverhalten, das eine Kompensation von Schwingungseinflüssen auf die Abstandsbestimmung erschwert. Bei der Seilanordnung wird die Eigenfrequenz durch die Spannkraft des Seils sowie die Masse des Messwagens bestimmt. Schwingungen können sich in vertikaler Richtung, horizontaler Richtung und Drehrichtung des Messwagens ausbilden. In allen Fällen sind die Eigenfrequenzen leicht bestimmbar und können bei der Verarbeitung der Messdaten berücksichtigt werden.

   Das Seil bietet ausserdem die Möglichkeit ungünstige Eigenfrequenzen durch Verändern der Seilspannung zu verändern.
Die Messmethode impliziert eine umfangssynchrone Aufzeichnung der Sensordaten, des Synchronimpulses (9) zur Bestimmung der Umfangsposition auf der Zylinderoberfläche (11 ) sowie der Position des Referenzbandes (7) bzw. der optischen Positionsbestimmung (8). Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann über eine einstellbare Zahl von Messwerten eine Mittelwertbildung erfolgen. Durch die exakte Zuordnung von Messpunkten zu deren Position am Umfang mit Hilfe des Synchronimpulses (9) können Messwerte an bestimmten Positionen des Umfangs über mehrere Umdrehungen des Zylinders gemittelt werden, ohne dass dadurch die Wegauflösung entlang der Zylinderoberfläche (11) abnimmt. Die Zahl der Umdrehungen über die gemittelt wird ist einstellbar.

   Die Zahl der Umdrehungen über die gemittelt wird kann so gewählt werden, dass sie eine oder mehrere Perioden der Eigenfrequenz der Masse-Seil-Anordnung ganzzahlig enthält. Insbesondere bei der Messung mit Wegsensoren (10) können damit störende Einflüsse von Schwingungen mit der Eigenfrequenz der Masse-Seil-Anordnung gezielt unterdrückt werden.
Die Messmethode ermöglicht eine Verfeinerung der örtlichen Umfangsauflösung von Sensoren mit zu geringer Messrate. Voraussetzung dafür ist, dass die Messrate kein ganzzahliges Vielfaches der Zylinderdrehzahl beträgt. Unter dieser Voraussetzung wird mit Hilfe des Synchronimpulses eine hochauflösende Darstellung der Zylinderoberfläche aus Messwerten unterschiedlicher Positionen von unterschiedlichen Umdrehungen zusammengesetzt. Das Messgerät ist speziell für mobile Messanwendungen ausgelegt.

   Wesentlich sind einfache Montierbarkeit sowie geringes Transportgewicht. Einsatzgebiet ist die vorwiegend mobile Anbringung entlang der Achse rotierender Zylinder in Papiermaschinen zur Inspektion von Oberflächenparametern dieser Zylinder während des normalen Produktionsbetriebes wie Temperaturverteilung, Balligkeit, relatives Oberflächenprofil und Profil der Dicke, einer auf den Zylinder aufgebrachten nicht metallischen Beschichtung.

   Das Messgerät weist insbesondere in Verbindung mit der ebenfalls beschriebenen Messmethode konstruktive Merkmale auf, die es unter Berücksichtigung aller Anforderungen, die an ein mobiles Messgerät gestellt werden ermöglichen, die Messgrössen Balligkeit, relatives Oberflächenprofil und Dickenprofil von nicht metallischen Beschichtungen von rotierenden Zylindern innerhalb der bei Papiermaschinen notwendigen Toleranzen und unter den herrschenden Betriebsbedingungen zu bestimmen. Zur Verminderung der Anregungen von Seilschwingungen infolge der Bewegung des Messwagens (4) können die Seile (2) mit glatter Beschichtung ausgeführt sein oder anstelle der Seile (2) können glatte Drähte verwendet werden.
Der Messwagen (4) ist durch eine automatische Positioniereinrichtung in axialer Zylinderrichtung beweglich.

   Die axiale Positioniereinrichtung (15) besteht aus einem nicht umlaufenden Zahnriemen (6) der zwischen den Montageplatten (1) gespannt ist. Die Ausführung mit einem nicht umlaufenden Zahnriemen ist wesentlich für die einfache Montierbarkeit des Messgerätes bzw. die einfache Anpassung an unterschiedliche Zylinderlängen. Der Positionierantrieb ist auf dem Messwagen (4) untergebracht und besteht aus einem lagegeregelten Antriebsmotor der über ein Winkelgetriebe ein auf der Aussenseite des Messwagens angebrachtes Zahnrad (32) antreibt. Das Zahnrad wird mit Hilfe von zwei Führungsrollen (33) kraftschlüssig vom Zahnriemen (6) umschlungen. Auf den Seilen (2) ist unmittelbar vor den Montageplatten (1) ein weicher Anschlag (14) angebracht gegen den der Messwagen (4) gefahren wird.

   Der Anstieg des vom axialen Positionierantrieb (15) aufgenommenen Motorstroms über einen vorgegebenen Grenzwert dient zur Bestimmung der Endpositionen (13). Durch die Kompensationseinrichtung für den Seildurchhang (3) kann der Messwagen (4) mit signifikant höherem Gewicht ausgeführt werden da bei grossem Durchhang die verwendeten Wegmesssensoren (10) in den zulässigen Messbereich positioniert werden können. Dies ermöglicht, dass elektronische Auswerteeinheiten (34) für die Sensorsignale darauf untergebracht werden können. Insbesondere bei Verwendung von Wegmesssensoren sind die zulässigen Kabellängen von den Sensoren zu den Auswerteeinheiten auf ca. 5 m begrenzt, sodass eine Vermessung längerer Zylinder nicht möglich ist.

   Die Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang ist auch Voraussetzung für die Ausführung mit einem nicht umlaufenden Zahnriemen (6), da dazu der Positionierantrieb für die axiale Positionierung des Messwagens auf dem Messwagen untergebracht werden muss. Die damit verbundene Gewichtserhöhung des Messwagens führt ebenfalls zu grösserem Durchhang des Seils.
Der Kabelstrang (38) sowie die Druckluftschläuche (39) werden vom Messwagen gebündelt in eine flexible, unterhalb des Messwagens angeordnete und auf Seilen entlang der Zylinderoberfläche gespannte Kabelführung (40) eingeleitet. Der Abstand (42) der Kabelführung zum Messwagen ist verstellbar. Der Kabelstrang ist von einer plastisch verformbaren Hülle (41) umgeben.

   Mit Hilfe der Umhüllung des Kabelstrangs sowie der Wahl des Abstandes der Kabelführung vom Messwagen können die Dämpfungseigenschaften des Kabelstrangs hinsichtlich der Seilschwingungen angepasst werden.
Sämtliche Funktionen des Messgerätes sowie Darstellung und Archivierung der Messergebnisse werden von einer elektronischen Steuereinheit (44) durchgeführt. Alle Kabelverbindungen führen vom Messschlitten zur Steuereinheit (44). Das Gehäuse der Steuereinheit ist gegen Schutz vor Staubpartikel und Übertemperatur mit einem Druckluftanschluss (45) ausgestattet. Der Druckluftdurchsatz ist über ein Drosselventil (36) einstellbar. Die Figuren 2 und 3 zeigen den Messwagen (4) im Detail. Die Führung des Messwagens (4) auf den Seilen (2) erfolgt durch mehrere Rollenpaare (28).

   Um eine präzise Führung der Seile zu gewährleisten sind die Rollen mit V Nuten (30) ausgestattet und besitzen eine verstellbare und fixierbare glatte Gegenrolle (29) die eine definierte Anpresskraft an die Seile ermöglicht.
Zur Steuerung der Kompensationseinrichtung für den Seildurchhang gemäss der beschriebenen Messmethode ist eine Referenzeinrichtung zur Bestimmung des Seildurchhanges in Form eines gespannten Bandes (7) oder alternativ eine optische Einrichtung mit Kamera (8) zur Positionsbestimmung angebracht.
Ist die Referenzeinrichtung in Form eines Bandes (7) ausgeführt, wird unterhalb des Messwagens von einer Montageplatte (1) zur anderen ein Referenzband (7) gespannt. Die Spannung des Bandes erfolgt mit Konstantkraft (18) über einen mit einem Hebel verbundenen Gewicht oder alternativ über einen mit Konstantdruck beaufschlagten Pneumatikzylinder (18).

   Zur Kompensation der Verdrehung des Messwagens gemäss der beschriebenen Messmethode ist das Referenzband auf zylindrischen oder kegeligen Führungen (31), die an den Montageplatten (1 ) angebracht sind gelagert. Die Führungen sind auswechselbar, wodurch der Winkel des Referenzbandes (7) verändert werden kann. Ist die Referenzeinrichtung in Form einer optischen Einrichtung zur Positionsbestimmung ausgeführt, wird eine Kamera (8) auf einer der Montageplatten (1) montiert und horizontal ausgerichtet. Auf der Kompensationseinrichtung (5) für den Seildurchhang werden Bohrungen (20) angebracht, die im Bildbereich der Kamera liegen.

   Auf der Kompensationseinrichtung für den Seildurchhang ist eine Punktförmige Beleuchtung (21) zur Ausleuchtung der von der Kamera erfassten Bohrungen angebracht.
Bei der Vermessung von rotierenden Zylindern in Papiermaschinen insbesondere von Yankeezylindern die zur Papiertrocknung eingesetzt werden herrschen Umgebungstemperaturen bis zu 100 Grad C sowie staubige Umgebungsluft. Um einen Betrieb des Messgerätes und im speziellen der elektronischen Messsensoren unter diesen Bedingungen zu ermöglichen sind der Messwagen (4) sowie die Sensoren (10) von einer Blechabdeckung (35) umgeben. Den Komponenten unterhalb der Abdeckung wird zur Kühlung Druckluft zugeführt. Der Überdruck unter der Abdeckung verhindert ein Eindringen von Staubpartikeln. Der Druckluftdurchsatz kann über ein Drosselventil (36) eingestellt werden.

   Bei Verwendung optischer Sensoren ist die Abdeckung so ausgeführt, dass die austretende Druckluft einen Luftvorhang bildet um die Optik (37) vor Verschmutzung zu schützen.
Zur Überwachung der Umgebungstemperatur der Elektronikkomponenten ist unter der Abdeckung des Messwagens ein Temperaturfühler angebracht. Auf der Rückseite des Messwagens ist eine über eine Gewindespindel verstellbare Masse (43) angebracht. Damit kann der Schwerpunkt des Messwagens exakt in der Seilebene justiert werden.
Die Steuereinheit ist mit einem Netzwerkanschluss ausgestattet und ermöglicht die vollständige Fernbedienung des Messgerätes. Fig. 4 zeigt die Anordnung einer Befestigungsplatte (1 ) in Seitenansicht. Der Abstand vom Befestigungsrahmen (22) wird mit Distanzrollen (24) unterschiedlicher Länge eingestellt.

   Auf den Montageplatten befinden sich Spannvorrichtungen (25) für Seile, Spannvorrichtungen (26) für Zahnriemen und Spannvorrichtungen (18) für das Referenzband.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche bewegbaren Messfühler, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Messfühlern (10) ausgestattete Messeinheit (4) entlang von zwischen zwei fixen

   Punkten gespannten Seilen (2) bewegt und wiederholt zumindest ein Parameter der Oberfläche (11) eines Zylinders gemessen wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Seile (2) mit ihren Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sind.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur des Zylinders während des Betriebes gemessen wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer nichtmetallischen Beschichtung des Zylinders, beispielsweise Coating, gemessen wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Änderung des Oberflächenprofiles des Zylinders gemessen wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Seildurchhang (3) kompensiert wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation durch eine vertikale Positionierung der Messfühler erfolgt.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Position des Messfühlers (10) bestimmt wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, dass die Messung sooft wiederholt wird, bis die gesamte Zylinderoberfläche (11 ) gemessen ist.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelle mehrfach gemessen und von den Messwerten ein Mittelwert gebildet wird. 11.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehung (16) des Messwagens (4) in Seilebene bei aufeinanderfolgenden axialen Positionen bestimmt wird.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Ausrichtung des Messwagens (4) durch Vergleich mit einem beleuchteten Muster (20) aus mehr als zwei Punkten durch Aufnahme mit einer Kamera (8) und anschliessendem Mustervergleich erfolgt.

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Drehschwingungen durch eine gezielte Verdrehung eines Referenzbandes (7) kompensiert werden.

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle wesentlichen Teile gekühlt werden und die Messung bei einer Umgebungstemperatur von ca. 100 [deg.]C durchgeführt wird. 15. Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche (11 ) bewegbaren Messfühler (10), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei fixen Punkten Seile (2) gespannt sind und eine mit Mess fühlem (10) ausgestattete Messeinheit (4) vorgesehen ist, die entlang der Seile (2) geführt wird.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Seile (2) mit ihren Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sind.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Messeinheit (4) ein Zahnriemen (6) vorgesehen ist.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (6) mit den Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt ist.

   19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Messfühler (10) ein Temperaturfühler vorgesehen ist. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der

   Temperaturfühler als berührungslos messendes Strahlungsmessgerät ausgeführt ist.

   2 I .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) zwei Wegmesssensoren (10) aufweist, wobei einer den Abstand zum Zylinder, der andere den

   Abstand durch eine nichtmetallische Schicht hindurch zur metallischen Zylinderoberfläche misst.

   22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mittels einer vertikal bewegbaren Positioniereinrichtung (5) an einem Messwagen (4) angeordnet ist.

   23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzband (7) und ein zugeordneter Wegmesssensor (17) zur Bestimmung des Abstandes von Messeinheit (4) und Referenzband (7) vorgesehen sind.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzband (7) schräg angeordnet ist und über, insbesondere austauschbare, kegelige Führungen (31 ) läuft.

   25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Positionsbestimmung der

   Messeinheit (4) vorgesehen ist.

   26. Vorrichtung nach Anspmch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (8) vorgesehen ist und an der Positioniereinrichtung (5) beleuchtete Marken, insbesondere mindestens zwei beleuchtete Bohrungen (20), angeordnet sind.

   27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckluftkühlung (36, 39) für alle Aggregate, wie Wegsensoren (10), Messwagen (4), Temperatursensor, Auswerteeinheit (34), etc. , vorgesehen ist.

   neue Patentansprüche

   1. Verfahren zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche bewegbaren Messfühler, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Messfühlern (10) ausgestattete Messeinheit (4) entlang von zwischen zwei fixen Punkten gespannten Seilen (2) bewegt und wiederholt zumindest ein Parameter der Oberfläche (11 ) eines Zylinders gemessen wird, wobei der Seildurchhang (3) durch Messung des Abstandes zur Zylinderoberfläche (11) bestimmt und durch eine vertikale Positionierung der Messfühler (10) kompensiert wird.

   2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur des Zylinders während des Betriebes gemessen wird.

   3. Verfahren nach Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer nichtmetallischen Beschichtung des Zylinders, beispielsweise Coating, gemessen wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Position des Messfühlers (10) bestimmt wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung sooft wiederholt wird, bis die gesamte Zylinderoberfläche (11 ) gemessen ist.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelle mehrfach gemessen und von den Messwerten ein Mittelwert gebildet wird.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehung (16) des Messwagens (4) in Seilebene bei aufeinanderfolgenden axialen Positionen bestimmt wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Ausrichtung des Messwagens (4) durch Vergleich mit einem beleuchteten Muster (20) aus mehr als zwei Punkten durch Aufnahme mit einer Kamera (8) und anschliessendem Mustervergleich erfolgt.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Drehschwingungen durch eine gezielte Verdrehung eines Referenzbandes (7) kompensiert werden.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle wesentlichen Teile gekühlt werden und die Messung bei einer Umgebungstemperatur von ca. 100 [deg.]C durchgeführt wird.

   11. Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächenparametern an rotierenden Zylindern für vorzugsweise mobile Anwendungen mit mindestens einem entlang der Zylinderoberfläche (11) bewegbaren Messfühler (10), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei fix angeordneten Montageplatten (1), die links und rechts des zu vermessenden Zylinders, vorzugsweise am Rahmen (22), in den der Zylinder (11) eingebaut ist, befestigt sind, Seile (2) gespannt sind und eine mit Messfühlern (10) ausgestattete Messeinheit (4) vorgesehen ist, die ausschliesslich entlang der Seile (2) geführt wird und eine vertikal bewegbare Positioniereinrichtung (5) aufweist.

   12. Vorrichtung nach Anspmch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Seile (2) mit ihren Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt sind.

   13. Vorrichtung nach Anspmch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Messeinheit (4) ein Zahnriemen (6) vorgesehen ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (6) mit den Enden fest eingespannt und nicht umlaufend ausgeführt ist.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Messfühler (10) ein Temperaturfühler vorgesehen ist. 16. Vorrichtung nach Anspmch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der

   Temperaturfühler als berührungslos messendes Strahlungsmessgerät ausgeführt ist.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) zwei Wegmesssensoren (10) aufweist, wobei einer den Abstand zum Zylinder, der andere den

   Abstand durch eine nichtmetallische Schicht hindurch zur metallischen Zylinderoberfläche misst.

   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzband (7) und ein zugeordneter Wegmesssensor (17) zur Bestimmung des Abstandes von Messeinheit (4) und Referenzband (7) vorgesehen sind.

   19. Vorrichtung nach Anspmch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzband (7) schräg angeordnet ist und über, insbesondere austauschbare, kegelige Fühmngen (31) läuft. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Positionsbestimmung der Messeinheit (4) vorgesehen ist.

   2 I.Vorrichtung nach Anspmch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (8) vorgesehen ist und an der Positioniereinrichtung (5) be leuchtete Marken, insbesondere mindestens zwei beleuchtete Bohrungen (20), angeordnet sind.

   22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckluftkühlung (36, 39) für alle Aggregate, wie Wegsensoren (10), Messwagen (4), Temperatursensor, Auswerteeinheit (34), etc. , vorgesehen ist.