CH707355B1 - Method for measuring the thickness of wide films. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Materialstärke breiter Folien, bei dem eine Folie (10) zwischen zwei Granittraversen (20, 30) hindurchgefördert wird. Mithilfe von wenigstens zwei jeweils an einer der Traversen (20, 30) angeordneten, einander gegenüberliegenden Abstandssensoren (22, 32) werden deren Abstände zur Folienoberfläche ermittelt und an eine Datenverarbeitungseinrichtung gesendet. Diese berechnet die Stärke der Folie (10) an einem Punkt aufgrund von Messwerten der Abstandssensoren (22, 32), wobei auf den Traversen jeweils ein Schlitten (21, 31) positionsgenau verfahren wird, und den Schlitten (21, 31) jeweils einer der Abstandssensoren (22, 32) zugeordnet ist, welcher während einer Überquerung der Folie (10) Abstandsmessungen an verschiedenen Messpunkten durchführt. Im ersten Aspekt der Erfindung handelt es sich bei den Abstandssensoren (22, 32) um Triangulationslasersensoren, welche vor einer Überquerung der Folie (10) mithilfe wenigstens eines bezüglich der Traversen (20, 30) endständig angeordneten Kalibrierstücks (12, 13) kalibriert werden, indem ein Messstrahl (23, 33) eines Triangulationslasersensors in einer Kalibrierungsposition auf eine Ebene definierten Abstandes des Kalibrierstücks (12,13) ausgesandt und wieder empfangen wird und aus der Laufzeit des Messstrahls (23, 33) der definierte Abstand bestimmt wird, wobei dem Kalibrierstück (12, 13) ein optischer Durchlass (14) zugeordnet ist. Im zweiten Aspekt der Erfindung ist zusätzlich zu den Abstandssensoren (22, 32) wenigstens einem der Schlitten (21, 31) ein Thermoelement zugeordnet, welches eine Temperaturmessung im Bereich der Folie (10) durchführt und die so ermittelten Temperaturmesswerte in Korrelation mit den Abstandsmesswerten an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden, welche anhand der Temperaturmesswerte eine Normalisierung der Abstandsmesswerte auf Normalbedingungen vornimmt.The invention relates to a method for measuring the thickness of wide films, in which a film (10) between two granite crosspieces (20, 30) is conveyed through. With the aid of at least two opposing distance sensors (22, 32) arranged on each of the traverses (20, 30), their distances to the film surface are determined and sent to a data processing device. This calculates the thickness of the film (10) at one point on the basis of measured values of the distance sensors (22, 32), wherein a respective carriage (21, 31) is moved in exact position on the traverses, and one of the slides (21, 31) in each case Distance sensors (22, 32) is assigned, which performs distance measurements at different measuring points during a crossing of the film (10). In the first aspect of the invention, the distance sensors (22, 32) are triangulation laser sensors which are calibrated before crossing the film (10) by means of at least one calibration piece (12, 13) arranged terminally with respect to the crossbars (20, 30), in that a measuring beam (23, 33) of a triangulation laser sensor is emitted and received again in a calibration position at a defined distance of the calibration piece (12, 13) and the defined distance is determined from the transit time of the measuring beam (23, 33), wherein the calibration piece (12, 13) is associated with an optical passage (14). In the second aspect of the invention, in addition to the distance sensors (22, 32), at least one of the carriages (21, 31) is assigned a thermocouple which carries out a temperature measurement in the region of the film (10) and correlates the temperature measured values determined in this way with the distance measured values the data processing device is transmitted, which carries out a normalization of the distance measured values to standard conditions on the basis of the temperature measured values.
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Materialstärke von Folien, bei dem eine Folie zwischen zwei Traversen hindurchgefördert wird und mithilfe von wenigstens zwei jeweils an einer der Traversen angeordneten, einander gegenüberliegenden Abstandssensoren deren Abstände zur Folienoberfläche ermittelt und an eine Datenverarbeitungseinrichtung gesendet werden, welche die Materialstärke der Folie an einem Punkt aufgrund von Messwerten der Abstandssensoren berechnet, wobei es sich bei den Traversen um Granitschienen handelt, auf denen jeweils ein Schlitten positionsgenau verfahren wird, wobei den Schlitten jeweils einer der Abstandssensoren zugeordnet ist, welcher während einer Überquerung der Folie Abstandsmessungen an verschiedenen Messpunkten durchführt.Description: The present invention relates to a method for measuring the material thickness of foils, in which a foil is conveyed between two cross members and with the aid of at least two distance sensors arranged on one of the cross members, the distance between them and the surface of the foil is determined and sent to a data processing device are sent, which calculates the material thickness of the film at one point on the basis of measured values from the distance sensors, the crossbeams being granite rails, on each of which a carriage is moved with positional accuracy, the carriage being assigned one of the distance sensors, which during a Crossing the foil distance measurements at different measuring points.
[0002] Ein solches Verfahren ist bereits aus der CN 2013 64 149 Y bekannt. Dort wird bereits erkannt, dass es für eine präzise Messung der Materialdicke auf eine stabile und biegesteife Anordnung der Verfahrschienen der genannten Schlitten ankommt. Aus der JP 2002 131 044 A ist ferner ein Verfahren geringerer Genauigkeit bekannt, aus der DE 10 303 659 A1 die Verwendung von Granitschienen für präzise Messaufgaben.Such a method is already known from CN 2013 64 149 Y. It is already recognized there that a stable and rigid arrangement of the travel rails of the above-mentioned slides is important for a precise measurement of the material thickness. From JP 2002 131 044 A a method of lower accuracy is also known, from DE 10 303 659 A1 the use of granite rails for precise measuring tasks.
[0003] Bei heute bekannten Verfahren wird die Materialstärke der Folie üblicherweise an zwei oder mehreren statischen Messpunkten erfasst. Werden an diesen Punkten Abweichungen von der Qualitätsnorm festgestellt, greift das Qualitätsmanagement-System in einem solchen Verfahren. Diese bekannte Vorgehensweise ist jedoch immer dann problematisch, wenn gegebenenfalls zwischen den Messpunkten Abweichungen von der gewünschten Materialstärke einer Folie auftreten, welche nach den Kriterien des Qualitätsmanagements zu einem Ausscheiden führen würde, die aber aufgrund der Platzierung der Messpunkte nicht festgestellt werden können.In methods known today, the material thickness of the film is usually recorded at two or more static measuring points. If deviations from the quality standard are found at these points, the quality management system takes effect in such a procedure. However, this known procedure is always problematic if there may be deviations between the desired material thickness of a film between the measuring points, which would lead to an elimination according to the criteria of quality management, but which cannot be determined due to the placement of the measuring points.
[0004] Durch die Anordnung einer Vielzahl von Sensoren und damit der Schaffung einer Vielzahl von Messpunkten kann theoretisch die Genauigkeit der Messung beliebig verbessert werden, problematisch ist hierbei jedoch der Kostenfaktor, welcher mit steigender Sensorzahl immer spürbarer wird.By arranging a large number of sensors and thus creating a large number of measuring points, the accuracy of the measurement can theoretically be improved as desired, but the cost factor is problematic here, which becomes more and more noticeable with an increasing number of sensors.
[0005] Umgekehrt handelt es sich bei den gewünschten, herzustellenden Folien um technische Präzisionsfolien, deren Materialstärke einen wesentlichen Anteil an der Qualität der Folien hat, so dass im Hinblick auf die Messgenauigkeit besondere Anforderungen zu stellen sind. Diese Folien werden typischerweise auf Produktionsstrassen in langen Bändern gefertigt und am Ende des Fertigungsprozesses gegebenenfalls auf die erforderlichen Masse beschnitten. Zum Teil werden in die Folienbänder aber auch bereits die vorgesehenen Schnittstellen mit eingearbeitet, so dass die Folien permanent als Endlosprodukt hergestellt werden und mithilfe geeigneter Überwachungsmittel am Ende der Fertigungsstrasse hinsichtlich ihrer Qualität, insbesondere der Materialstärke, zu überprüfen sind.Conversely, the desired foils to be produced are technical precision foils, the material thickness of which has a significant share in the quality of the foils, so that special requirements have to be met with regard to the measurement accuracy. These films are typically produced on long belts on production lines and may be cut to the required mass at the end of the manufacturing process. In some cases, however, the intended interfaces are already incorporated into the film strips, so that the films are permanently produced as an endless product and their quality, in particular the material thickness, must be checked using suitable monitoring means at the end of the production line.
[0006] Eine Materialprüfung bei sehr schmalen Folienbändern ist bereits in einer Anordnung bekannt, welche eine C-förmige Traversenanordnung vorsieht, welche die hergestellte Folie einseitig umgreift und welche eine obere sowie eine untere Traverse bildet, auf denen jeweils miteinander verbundene Sensoren bewegt werden. Aufgrund der Anordnung ist es hierbei lediglich möglich, sehr schmale Folienbänder zu prüfen, insbesondere deshalb, weil die Traversen der C-förmigen Traversenanordnung zu den Enden hin aufgrund der Schwerkraft durchhängen und damit eine präzise Messung allenfalls bis zu einer Messgenauigkeit von 10 pm ermöglichen.A material test for very narrow strips of film is already known in an arrangement which provides a C-shaped truss arrangement which encompasses the film produced on one side and which forms an upper and a lower traverse, on each of which interconnected sensors are moved. Due to the arrangement, it is only possible to check very narrow foil strips, especially because the crossbeams of the C-shaped crossbeam arrangement sag to the ends due to gravity and thus allow a precise measurement at most up to a measuring accuracy of 10 pm.
[0007] Vor diesem Hintergrund soll jedoch nunmehr auch eine Messung der Materialstärke breiterer Folien ermöglicht werden, welche zudem gleichzeitig eine Messgenauigkeit von einem Mikrometer erreicht. Gleichzeitig sollen die Kosten für eine engmaschige Überprüfung der hergestellten Folie gering gehalten werden.Against this background, however, a measurement of the material thickness of wider foils is now to be made possible, which also achieves a measurement accuracy of one micron at the same time. At the same time, the costs for a close inspection of the film produced should be kept low.
[0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Messung der Materialstärke von Folien gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 7. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen dieses Verfahrens können den nachfolgenden Ansprüchen entnommen werden.This object is achieved by a method for measuring the material thickness of films according to the features of claim 1 and the independent claim 7. Further useful embodiments of this method can be found in the following claims.
[0009] Erfindungsgemäss ist es vorgesehen, dass im Rahmen eines Verfahrens zur Messung der Materialstärke von Folien die endlos aus dem Fertigungsprozess herausgeführte Folie allseits von einer Traversenanordnung umgriffen wird, welche eine oben liegende und eine unten liegende Traverse realisiert.According to the invention, it is provided that, as part of a method for measuring the material thickness of films, the film, which is endlessly led out of the production process, is encompassed on all sides by a truss arrangement which realizes an upper and a lower traverse.
[0010] Die Worte «oben» und «unten» werden im weiteren Verlauf der Beschreibung allgemein verwendet, trotzdem die Lage der Folie und damit auch der Traversen willkürlich wählbar ist. Für die weitere Betrachtung wird davon ausgegangen, dass die Flächen der Folie nach oben bzw. unten weisen und oberhalb bzw. unterhalb der Folienflächen jeweils eine Traverse im Wesentlichen parallel zu den Folienoberflächen aufgestellt ist. Anordnungen mit anderen Ausrichtungen sind jedoch ebenso denkbar wie ein Austausch der oberen mit der unteren Traverse.The words "above" and "below" will be used in the further course of the description in general, although the position of the film and thus also the trusses can be chosen arbitrarily. For further consideration, it is assumed that the surfaces of the film point upwards or downwards and that a crossbar is set up essentially parallel to the film surfaces above or below the film surfaces. Arrangements with other orientations are just as conceivable as an exchange of the upper with the lower traverse.
[0011] Die Traversen können seitlich mithilfe von Trägern miteinander verbunden sein, so dass die Traversenanordnung das Folienband umschliesst. An den Traversen sind Abstandssensoren zur Messung des Abstandes zur Folienoberfläche angeordnet, wobei jeweils ein Sensor auf der oberen Traverse mit einem Sensor auf der unteren Traverse korreliert und gleiche Folienkoordinaten beiderseits der Folie fokussieren. Durch einen bekannten Wert des Abstandes der korrelierenden Sensoren und den über bzw. unter der Folie gemessenen Abstandswerte lässt sich die Materialstärke der Folie in dem jeweiligen Messpunkt durch einfache Differenzbildung ermitteln.The trusses can be laterally connected to one another with the aid of carriers, so that the truss arrangement encloses the film strip. Distance sensors for measuring the distance to the film surface are arranged on the traverses, a sensor on the upper traverse correlating with a sensor on the lower traverse and focusing on the same film coordinates on both sides of the film. A known value of the distance between the correlating sensors and the distance values measured above or below the film make it possible to determine the material thickness of the film at the respective measuring point by simply forming a difference.
[0012] Im Rahmen der Erfindung werden hierbei Abstandssensoren paarweise eingesetzt, welche auf Schlitten montiert über die Länge der Traversen verfahrbar sind. Hierdurch können dieselben Sensoren während der gegebenenfalls unterbrochenen Fahrt der Schlitten nacheinander mehrere Messpunkte aufnehmen und damit die Aufgabe von mehrerenIn the context of the invention, distance sensors are used in pairs, which are mounted on slides and can be moved along the length of the crossbars. As a result, the same sensors can record several measuring points in succession during the possibly interrupted travel of the sled and thus the task of several
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Abstandssensoren übernehmen, die ansonsten nebeneinander auf einer Traverse angeordnet sein müssten. Erforderlich ist es hierfür, dass die Schlitten so positionsgenau und übereinstimmend verfahrbar sind, es also gewährleistet ist, dass beide Schlitten bezüglich der Folie exakt an den gleichen Koordinaten messen.Take over distance sensors that would otherwise have to be arranged side by side on a crossbar. It is necessary for this that the carriages can be moved so precisely and in a coincident manner that it is guaranteed that both carriages measure exactly at the same coordinates with respect to the film.
[0013] Eine derart exakte Messung erfordert extrem biegesteife Traversen, was im Rahmen der Erfindung durch den Einsatz von Traversen aus Granit gewährleistet wird. Derartige Granitschienen sind absolut biegesteif und damit dafür geeignet, auch einen grösseren Abstand, wie etwa einen Meter Breite zu überspannen, ohne dass mit einer Verbiegung während des Verfahrens des Schlittens gerechnet werden muss. Hierbei ist es zudem sinnvoll, wenn die verwendeten Granitschienen in ihrer Längserstreckung gewinkelt sind, also im Querschnitt einen L-förmigen, C-förmigen, U-förmigen oder anderen gewinkelten Querschnitt aufweisen. Ein Verbiegen ist durch eine derartige Form der Granitschienen noch weiter vermieden.Such an exact measurement requires extremely rigid crossbeams, which is ensured in the context of the invention by using crossbeams made of granite. Such granite rails are absolutely rigid and are therefore suitable for spanning a larger distance, such as about a meter in width, without having to expect bending during the movement of the slide. It also makes sense here if the granite rails used are angled in their longitudinal extent, that is to say they have an L-shaped, C-shaped, U-shaped or other angled cross section in cross section. Bending is further avoided by such a shape of the granite rails.
[0014] Die positionsgenaue Bewegung des Schlittens, welcher die Abstandssensoren auf den Traversen trägt, kann hierbei mithilfe eines motorischen Antriebs bewerkstelligt werden, welcher als Servomotor, Linearmotor, Schrittmotor und dergleichen mehr oder auch als Spindelantrieb ausgeführt sein kann. Eine exakte Positionsbestimmung der Schlitten wird über eine Skale geleistet, die den Traversen zugeordnet ist. Um eine möglichst grosse Genauigkeit der Verödung gewährleisten zu können, ist die Skale in einen Glasstab eingraviert, welcher mit der Granitschiene verbunden, vorzugsweise in diese eingearbeitet ist. Mithilfe eines optischen Sensors, der mit dem Schlitten verbunden ist, wird das Überschreiten jedes Teilstrichs der Skale des Glasstabes erfasst und an eine Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt, welche ebenfalls die Abstandsdaten der Abstandssensoren empfängt und verarbeitet und welche insoweit an dem Verfahren teilnimmt.The positionally accurate movement of the carriage, which carries the distance sensors on the traverses, can be accomplished with the aid of a motor drive, which can be designed as a servo motor, linear motor, stepper motor and the like, or as a spindle drive. An exact position determination of the sled is made using a scale that is assigned to the crossbeams. In order to ensure the greatest possible accuracy of the obliteration, the scale is engraved in a glass rod which is connected to the granite rail, preferably incorporated into it. With the help of an optical sensor, which is connected to the carriage, the crossing of each division of the scale of the glass rod is recorded and transmitted to a data processing device, which also receives and processes the distance data from the distance sensors and which, in this respect, participates in the method.
[0015] Aufgrund der erfassten Abstandsmessungen sowie der mithilfe der Skale erfassten Position der Schlitten auf den Traversen ist die Datenverarbeitungseinrichtung in der Lage, jedem Punkt der Folie seine jeweilige Materialstärke zuzuordnen, so dass durch die beschriebene Anordnung eine weitgehend flächendeckende Überwachung der Materialstärke der Foliendicke erreicht werden kann.On the basis of the measured distance measurements and the position of the slides on the trusses detected with the aid of the scale, the data processing device is able to assign each point of the film its respective material thickness, so that the arrangement described achieves a largely area-wide monitoring of the material thickness of the film thickness can be.
[0016] Um eine möglichst grosse Laufruhe der Schlitten und eine präzise Lagerung derselben auf den Traversen zu erreichen, werden diese jeweils auf einem Luftkissen gelagert, welches mithilfe von auf den Schlitten angeordneten Luftdüsen geschaffen wird. Im Einzelnen weist jeder Schlitten eine Mehrzahl von Radkammern auf. in welche Räder eingesetzt sind. Diese Räder sind jedoch nicht direkt mit den Schlitten verbunden, sondern werden von allen Seiten, in denen sie von dem Schlitten umgeben sind, mit einem Luftstrahl beaufschlagt, welcher den Schlitten letzten Endes über den Rädern schweben lässt. Durch eine entsprechende Anordnung von verschiedenen Seiten der Traverse wird der Schlitten auf diese Art und Weise nicht angehoben, sondern in einer exakten Position ausgemittelt, indem die Traverse zwischen mehreren derart von dem Schlitten weggedrückten Rädern gehalten bzw. eingeklemmt ist.In order to achieve the greatest possible smoothness of the slide and a precise storage of the same on the crossbeams, they are each mounted on an air cushion, which is created with the aid of air nozzles arranged on the slide. In detail, each carriage has a plurality of wheel chambers. in which wheels are used. However, these wheels are not directly connected to the sled, but are subjected to an air jet from all sides in which they are surrounded by the sled, which ultimately causes the sled to hover over the wheels. By means of an appropriate arrangement from different sides of the crossmember, the carriage is not raised in this way, but is centered in an exact position in that the crossmember is held or clamped between a plurality of wheels which are pushed away from the carriage in this way.
[0017] Bei den verwendeten Abstandssensoren handelt es sich in einem ersten Aspekt der Erfindung um Triangulationslasersensoren, welche einen Laserstrahl aussenden und dessen Reflexion wieder empfangen, um dann aufgrund der Lichtlaufzeit den zurückgelegten Weg und damit den Abstand zu der zu messenden Folie bestimmen zu können. Um eine Kalibrierung bezüglich der Laufzeit für einen Abstand zu verwirklichen, sind den Trägern, welche die Traversen miteinander verbinden, Kalibrierstücke zugeordnet, in deren Bereich die mit den Schlitten verbundenen Abstandssensoren vor und/ oder nach der Überquerung der Folie einfahren können. Wenn sich dann der Abstandssensor eines Schlittens oberhalb eines Kalibrierstücks befindet, wird der Laserstrahl des Abstandssensors nicht mehr von der Folie reflektiert, sondern von dem Kalibrierstück, so dass anhand des definierten Abstandes des Kalibrierstücks eine Einstellung und Kalibrierung des Abstandssensors vorgenommen werden kann.In a first aspect of the invention, the distance sensors used are triangulation laser sensors which emit a laser beam and receive its reflection again, in order then to be able to determine the distance traveled and thus the distance to the film to be measured on the basis of the light propagation time. In order to carry out a calibration with regard to the running time for a distance, the carriers which connect the cross members to one another are assigned calibration pieces, in the area of which the distance sensors connected to the slide can enter before and / or after crossing the film. If the distance sensor of a carriage is then above a calibration piece, the laser beam of the distance sensor is no longer reflected by the film, but by the calibration piece, so that the distance sensor can be adjusted and calibrated based on the defined distance of the calibration piece.
[0018] Das Kalibrierstück kann hierfür wenigstens zwei Kalibrierungspositionen vorsehen, indem es zweistufig ausgebildet ist, so dass eine von dem Kalibrierstück gebildete Ebene einen Höchstabstand, die zweite gebildete Ebene einen Mindestabstand repräsentiert. Zudem kann das Kalibrierstück beidseitig der Folie angeordnet sein und auch gleichermassen für die Schlitten und Abstandssensoren beider Traversen ausgelegt sein, indem die eingearbeiteten Stufen beidseitig vorhanden sind. Es ist vorgesehen, wenngleich nicht zwingend erforderlich, dass eine Kalibrierung der Abstandssensoren nach jeder Überquerung der Folie in beiden Richtungen durchgeführt wird.For this purpose, the calibration piece can provide at least two calibration positions by being configured in two stages, so that a level formed by the calibration piece represents a maximum distance, the second level formed represents a minimum distance. In addition, the calibration piece can be arranged on both sides of the film and can also be designed equally for the slides and distance sensors of the two traverses in that the integrated steps are present on both sides. It is provided, although not absolutely necessary, that the distance sensors are calibrated in both directions after each crossing of the film.
[0019] Um das Reflexionsverhalten der zu messenden Folie bei der Kalibrierung berücksichtigen zu können, weisen die Kalibrierstücke im Bereich ihrer Kalibrierungspositionen jeweils eine Aufnahme auf, in welchen Kalibrierungsmuster eingesetzt werden können. Diese Kalibrierungsmuster sind aus einem mit dem Material der Folie korrespondierenden Material hergestellt, so dass die Reflexionseigenschaften der Folie an dieser Stelle nachgebildet werden und eine exakte Kalibrierung möglich ist.In order to be able to take into account the reflection behavior of the film to be measured during the calibration, the calibration pieces each have a receptacle in the area of their calibration positions in which calibration patterns can be used. These calibration patterns are made of a material corresponding to the material of the film, so that the reflective properties of the film are simulated at this point and an exact calibration is possible.
[0020] Zudem können die Kalibrierstücke jeweils einen optischen Durchlass aufweisen, durch welchen hindurch zwei einander gegenüberstehende Abstandsmesssensoren sich gegeneinander abgleichen können. Hierzu wird jeder der Abstandssensoren einen Messstrahl aussenden, welcher den jeweils anderen Abstandssensor trifft und von diesem zurückgeworfen wird. Hierbei wird ein Abstandssensor den Messstrahl gegenüber dem Normalbetrieb verstärken und der andere Abstandssensor den Messstrahl abschwächen. Im Idealfall wird der erstgenannte Abstandssensor den Messstrahl in maximaler Stärke einsetzen, während der andere Abstandssensor den Messstrahl bei der niedrigsten möglichen Energie betreibt. Hierdurch wird durch einen Vergleich des gesendeten mit dem empfangenen Strahl der reflektierte eigene Strahl von dem zu reflektierenden, fremden Strahl unterscheidbar.[0020] In addition, the calibration pieces can each have an optical passage, through which two mutually opposite distance measuring sensors can be compared with one another. For this purpose, each of the distance sensors will emit a measuring beam which strikes the other distance sensor and is thrown back by the latter. One distance sensor will amplify the measuring beam compared to normal operation and the other distance sensor will weaken the measuring beam. Ideally, the first-mentioned distance sensor will use the measuring beam at maximum strength, while the other distance sensor operates the measuring beam at the lowest possible energy. This makes it possible to distinguish the reflected own beam from the foreign beam to be reflected by comparing the transmitted beam with the received beam.
CH 707 355 B1 [0021] Im Zuge einer gegenseitigen Positionsabgleichung im Bereich des optischen Durchlasses der Kalibrierung wird vorteilhafterweise auch ein Abgleich hinsichtlich der Vorschubsposition auf der Traverse durchgeführt, indem die jeweilige Position auf der Skale des Glasstabes in dieser Position auf 0 bzw. auf den höchsten Wert gesetzt wird.CH 707 355 B1 In the course of a mutual position adjustment in the area of the optical passage of the calibration, an adjustment with respect to the feed position on the crossmember is also advantageously carried out by the respective position on the scale of the glass rod in this position being 0 or on the highest value is set.
[0022] In einem zweiten Aspekt der Erfindung ist über den Abstandssensor hinaus wenigstens einem der Schlitten ein Thermoelement zugeordnet, welches auf dem Schlitten im Bereich der Folie gehalten wird. Auf diese Art und Weise kann die Umgebungstemperatur der Folie erfasst werden, so dass von der erfassten Temperatur auf die tatsächliche Temperatur der Folie zurückgeschlossen werden kann und mithilfe dieser Information, welche an die Datenverarbeitungseinrichtung weitergeleitet wird, eine Umrechnung der tatsächlichen gemessenen Materialstärke auf Normalbedingungen unter einer vorgegebenen Temperatur von der Datenverarbeitungseinrichtung geleistet werden kann.In a second aspect of the invention, in addition to the distance sensor, at least one of the slides is assigned a thermocouple, which is held on the sled in the area of the film. In this way, the ambient temperature of the film can be recorded, so that the actual temperature of the film can be inferred from the recorded temperature and, using this information, which is forwarded to the data processing device, a conversion of the actual measured material thickness to normal conditions under a predetermined temperature can be provided by the data processing device.
[0023] Neben dieser Normalisierung wird auch im Vorfeld der Verwendung einer Traverse deren eventuelle Verformung erfasst und im Rahmen einer Vermessung geprüft, ob die jeweilige Traverse einen Höhenschlag besitzt oder nicht. Eventuelle Verformungen werden hierbei im Zusammenhang mit der jeweiligen Position auf der Traverse bei der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegt und bei der Berechnung der Materialstärke der Folie berücksichtigt.In addition to this normalization, the possible deformation thereof is also recorded in advance of the use of a cross member and checked as part of a measurement as to whether the respective cross member has a pitch or not. Any deformations are stored in connection with the respective position on the crossbar at the data processing device and taken into account when calculating the material thickness of the film.
[0024] Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. [0025] Es zeigenThe invention described above is explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it
Fig. 1 eine von einer Traversenanordnung umbaute, endlos produzierte Folie in einer schematischeren Darstellung quer zur Folie,1 shows an endlessly produced film converted from a truss arrangement in a more schematic representation transverse to the film,
Fig. 2 eine der in Fig. 1 gezeigten Traversen mit einem aufgesetzten Schlitten in einer schematischen Querschnittsdarstellung, sowieFig. 2 shows one of the trusses shown in Fig. 1 with an attached slide in a schematic cross-sectional view, and
Fig. 3 eines der in Fig. 1 gezeigten Kalibrierstücke in einer seitlichen, schematischen Querschnittsdarstellung.3 shows one of the calibration pieces shown in FIG. 1 in a lateral, schematic cross-sectional illustration.
[0026] Fig. 1 zeigt eine Folie 10 in einer Querschnittsdarstellung, wobei um diese Folie 10 herum eine Traversenanordnung aufgebaut ist, welche aus einer oberen Traverse 20, einer unteren Traverse 30 und zwei diese in Position haltenden Trägern 11 besteht. Auf den Traversen 20 und 30 sind jeweils ein oberer Schlitten 21 bzw. ein unterer Schlitten 31 verfahrbar angeordnet, welche die gesamte Breite der Folie 10 mit einem auf den Schlitten 21 und 31 angeordneten Abstandssensor 22 und 32 erfassen können. Die Traversen 20 und 30 sind aus Granit gefertigt, so dass trotz der grossen Breite der Folie 10, welche von den Traversen 20 und 30 Übergriffen wird, diese während des Verfahrens der Schlitten 21 und 31 ihre Form exakt beibehalten.Fig. 1 shows a film 10 in a cross-sectional view, a truss arrangement being constructed around this film 10, which consists of an upper cross member 20, a lower cross member 30 and two supports 11 holding them in position. An upper slide 21 and a lower slide 31 are each movably arranged on the cross members 20 and 30, which can detect the entire width of the film 10 with a distance sensor 22 and 32 arranged on the slide 21 and 31. The crossbeams 20 and 30 are made of granite, so that despite the large width of the film 10, which is overlapped by the crossbeams 20 and 30, the latter keep their shape exactly during the movement of the slide 21 and 31.
[0027] Während die Folie 10 also produziert und gefördert wird, verfahren die Schlitten 21 und 31 über der Folie 10 bzw. darunter hin und her und messen in einer Vielzahl von Messpunkten jeweils den Abstand zwischen den Abstandssensoren 22 und 32 und der dem jeweiligen Abstandssensor 22 und 32 zugewandten Oberfläche der Folie 10. In einer Kalibrierungsposition, also im Bereich der seitlich an den Trägern 11 angeordneten Kalibrierstücke 12 und 13, kann der Abstand zudem zwischen den beiden Abstandssensoren ermittelt werden, so dass aus diesen Abstandsmessungen die Materialstärke der Folie 10 in jedem Messpunkt ermittelt werden kann. Die erfassten Abstandswerte der Abstandssensoren 22 und 32 werden an eine entfernt liegende Datenverarbeitungseinrichtung gesendet, welche im Bild nicht dargestellt ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet die erfassten Messdaten und entscheidet aufgrund der Produktionsvorgaben, ob die Vorgaben hinsichtlich der Materialdicke und der erlaubten Abweichungen erfüllt sind. Ist dies nicht der Fall, so wird zumindest ein Teil der Folie 10 als Ausschuss markiert.So while the film 10 is being produced and conveyed, the slides 21 and 31 move back and forth over the film 10 or below and measure the distance between the distance sensors 22 and 32 and that of the respective distance sensor in a large number of measuring points 22 and 32 facing surface of the film 10. In a calibration position, ie in the area of the calibration pieces 12 and 13 arranged laterally on the supports 11, the distance between the two distance sensors can also be determined, so that the material thickness of the film 10 in every measuring point can be determined. The detected distance values of the distance sensors 22 and 32 are sent to a remote data processing device, which is not shown in the picture. The data processing device processes the recorded measurement data and, based on the production specifications, decides whether the specifications regarding the material thickness and the permitted deviations have been met. If this is not the case, at least a part of the film 10 is marked as a scrap.
[0028] Zusätzlich zu dem Messen des Abstandes eines Abstandssensors 22 bzw. 32 zu der Oberfläche der Folie 10 wird an wenigstens einem der Schlitten 21 bzw. 31 ein Thermoelement 29 angeordnet, welches die Temperatur im Bereich der Folie 10 erfasst. Die Temperaturmesswerte werden ebenfalls an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt, welche aufgrund der Temperaturwerte die gemessenen Abstandswerte auf eine gewünschte Normaltemperatur normalisiert. Bei dem oberen Messstrahl 23 und dem unteren Messstrahl 33 handelt es sich um Laserstrahlen, welche von den als Triangulationslasersensoren ausgestalteten Abstandssensoren ausgesandt werden.In addition to measuring the distance of a distance sensor 22 or 32 to the surface of the film 10, a thermocouple 29 is arranged on at least one of the slides 21 and 31, which detects the temperature in the region of the film 10. The temperature measurement values are also transmitted to the data processing device, which normalizes the measured distance values to a desired normal temperature on the basis of the temperature values. The upper measuring beam 23 and the lower measuring beam 33 are laser beams which are emitted by the distance sensors designed as triangulation laser sensors.
[0029] Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Schlitten 21 und 31 auf den Traversen 20 und 30 verfahrbar. In Fig. 2 ist exemplarisch der obere Schlitten 21 in einer Querschnittsdarstellung gezeigt, so dass zu erkennen ist, dass der obere Schlitten 21 in der gezeigten Ebene auf insgesamt drei Rädern 27 gelagert ist. Die Räder sind hierzu in Radkammern 28 des oberen Schlittens 21 aufgenommen und werden von allen Seiten mithilfe von Luftdüsen 26 angestrahlt, so dass letztendlich durch die Anordnung mehrerer solcher Räder 27 aus verschiedenen Richtungen der obere Schlitten 21 auf der Traverse festgehalten ist und auf einem Luftkissen transportiert wird. Dies ermöglicht eine exakte Positionierung auf der Traverse 20, welche einzig mit den Radlaufflächen in Kontakt steht.As can be seen in Fig. 2, the carriage 21 and 31 on the cross members 20 and 30 are movable. In FIG. 2, the upper carriage 21 is shown by way of example in a cross-sectional view, so that it can be seen that the upper carriage 21 is supported on a total of three wheels 27 in the plane shown. For this purpose, the wheels are accommodated in wheel chambers 28 of the upper carriage 21 and are illuminated from all sides with the aid of air nozzles 26, so that ultimately the arrangement of several such wheels 27 from different directions holds the upper carriage 21 on the crossmember and transports them on an air cushion becomes. This enables exact positioning on the crossbeam 20, which is only in contact with the wheel arches.
[0030] In die obere Traverse 20 ist ein Glasstab 25 eingearbeitet, welcher eine Skale aufweist. Die Skale wird mithilfe eines optischen Sensors 24 abgelesen, so dass aufgrund der Ablesungen Rückschlüsse auf die Position des oberen Schlittens 21 auf der oberen Traverse 20 von der Datenverarbeitungseinrichtung gezogen werden können. Im Einzelnen handelt es sich bei den Markierungen auf dem Glasstab 25 um eingravierte Kerben, welche mit dem optischen Sensor 24 erfasstIn the upper cross member 20, a glass rod 25 is incorporated, which has a scale. The scale is read using an optical sensor 24, so that the data processing device can use the readings to draw conclusions about the position of the upper carriage 21 on the upper cross member 20. In detail, the markings on the glass rod 25 are engraved notches, which are detected by the optical sensor 24
CH 707 355 B1 werden. Ausgehend von einem Nullpunkt kann dann auf die Position des Schlittens 21 auf der Traverse 20 durch Abzählen der erfassten, überquerten Teilstriche und der aktuellen Bewegungsrichtung des Antriebs rückgeschlossen werden.CH 707 355 B1. Starting from a zero point, the position of the slide 21 on the crossmember 20 can then be deduced by counting the detected, crossed graduation marks and the current direction of movement of the drive.
[0031] Fig. 3 zeigt ein Kalibrierstück 12, welches an einem Träger 11 angeordnet ist. Sobald der Abstandssensor 22 bzw. 32 über den Rand der Folie 10 hinausfährt, wird er in den Bereich des Kalibrierstücks 12 oder 13 eintreten, welches eine erste Kalibrierposition 15 und eine zweite Kalibrierposition 15 aufweist. Die erste Kalibrierposition 15 repräsentiert einen Mindestabstand, welchen die Folie im Rahmen der durchzuführenden Messung einnimmt, während die zweite Kalibrierposition 16 den Höchstabstand der Folie repräsentiert. An beiden Kalibrierpositionen 15 und 16 ist jeweils eine Aufnahme 17 angeordnet, in welche ein Kalibriermuster eingelegt werden kann. Dieses ist im Material der Folie 10 nachgebildet, so dass die Reflexionseigenschaften der Folie bei der Kalibrierung berücksichtigt werden können. Durch einen optischen Durchlass 14 des ersten Kalibrierstücks 12 kann ein gegenseitiges Abstandsmessen der über diesem optischen Durchlass 14 bzw. darunterliegenden Abstandssensoren 22 und 32 erfolgen. Das erste Kalibrierstück 12, ebenso wie sein Pendant am gegenüberliegenden Träger 11, nämlich das zweite Kalibrierstück 13, sind jeweils so ausgearbeitet, dass eine Kalibrierung von beiden einander gegenüberliegenden Abstandssensoren 22 und 32 gleichzeitig erfolgen kann. Eine Kalibrierung wird vor und nach jedem Überqueren der Folie 10 auf beiden Seiten der Folie 10 an den jeweiligen Kalibrierstücken 12 und 13 durchgeführt.3 shows a calibration piece 12 which is arranged on a carrier 11. As soon as the distance sensor 22 or 32 extends beyond the edge of the film 10, it will enter the area of the calibration piece 12 or 13 which has a first calibration position 15 and a second calibration position 15. The first calibration position 15 represents a minimum distance which the film occupies in the course of the measurement to be carried out, while the second calibration position 16 represents the maximum distance of the film. At both calibration positions 15 and 16 there is a receptacle 17, into which a calibration pattern can be inserted. This is simulated in the material of the film 10, so that the reflection properties of the film can be taken into account in the calibration. An optical passage 14 of the first calibration piece 12 can be used to measure the distance between the distance sensors 22 and 32 above this optical passage 14 or below. The first calibration piece 12, as well as its counterpart on the opposite carrier 11, namely the second calibration piece 13, are each designed so that calibration of the two opposite distance sensors 22 and 32 can take place simultaneously. A calibration is carried out before and after each crossing of the film 10 on both sides of the film 10 on the respective calibration pieces 12 and 13.
[0032] Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren zur Messung der Materialstärke von Folien, welches es erlaubt, trotz der Folienbreite eine Anordnung von traversierenden Sensoren einzusetzen, was durch extrem biegesteifes Material, in Form von Granittraversen, ermöglicht wird. Deren Einsatz ermöglicht zudem eine hohe Messgenauigkeit. Mit der Verwendung traversierender Abstandssensoren kann auf die Anordnung einer grossen Anzahl von Sensoren trotz einer engmaschigen Abdeckung mit Messpunkten kostenschonend verzichtet werden.A method for measuring the material thickness of foils is thus described above, which allows an arrangement of traversing sensors to be used despite the foil width, which is made possible by extremely rigid material, in the form of granite traverses. Their use also enables high measuring accuracy. With the use of traversing distance sensors, it is possible to dispense with the arrangement of a large number of sensors in spite of a close-meshed covering with measuring points.
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