CN101107503A - 纸幅张力分布测量方法以及用于实施所述方法的辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纸幅张力分布测量方法以及用于实施所述方法的辊。本发明涉及这样一种方法和辊，其用于通过螺旋倾斜的压力传感器膜，例如EMFi压力传感器膜来测量纸幅张力分布，该压力传感器膜以一定倾角接触纸幅。该膜被定向为当使用辊来测量横截面张力分布时，其沿机器方向的测量区域的长度等于或短于纸幅的覆盖区域。

Description

纸幅张力分布测量方法以及用于实施所述方法的辊

技术领域

本申请涉及对运行通过旋转辊的诸如拉伸纸、纸板、薄纸之类或诸如造纸机的脱水或干燥织物的纤维材料的拉伸纤维纸幅的张力分布进行测量。本发明还被应用在造纸机、造纸板机或造薄纸机中的拉伸纤维纸幅的情形中，或用于对纸的其它处理机器诸如切纸机或印刷机中。

背景技术

本发明的目的在于使得能通过一种简单的测量系统对运行机器的纸幅等(例如干毛毡)进行测量，以得到其CD分布。例如从专利FI113804B中公知使用安置在辊表面上的螺旋状膜传感器。本发明的目的在于，与利用在所引用专利中描述的螺旋形传感器相比提高测量精度，以及能够以比在所引用申请中阐述的使用若干相邻传感器更为简单的方式充分精确地测量纸幅张力分布，并获得比通过在所引用公开物中描述的螺旋传感器实现的分辨率更高的分辨率。

发明内容

本发明优选使用EMFi膜，所述EMFi膜为多孔塑料膜，具有永久电荷且以与压电传感器一样的方法运行。EMFi膜产生的电压信号取决于整个元件中的压力变化，这样随着压力的变化，该元件的各部分在输出电压中产生相等的变化。因此，使用高阻抗放大器测量的短期电压为整个传感器的压力的积分。该传感器作为动态传感器运行，在长时段压缩时不提供恒定的结果，施加在传感器上的直流电压分量却由于电流损失而变化。因此，该传感器仅仅当经受压力变化时才进行工作。本发明的装置也可以采取其它形式的传感器，例如电阻压敏膜、压电PVDF膜(聚偏二氟乙烯膜)、或PLL膜(压电苯三酚发光膜(piezo-pyroluminescentfilm))。然而，在下文中本申请仅仅参考EMFi膜进行讨论。作为技术测量仪器，EMFi膜价格便宜，并且特别适于根据本发明的操作。

当使用EMFi膜时，在上述专利中描述的螺旋状传感器用于测量动态载荷，即该螺旋状传感器观察出现在该膜中的压力变化，使得该膜的各点的压缩产生电荷，在通过高阻抗放大器测量施加在膜上的电压时，该电荷可视为膜电压中的变化。该变化的程度可以通过微分进行计算。可选的是，当使用低阻抗放大器(在实践中为电流一电压转换器)时，在任何给定位置的压缩变化可被直接感测为电流率的变化。第三种方案为通过电荷放大器进行测量。另外，在各测量开始时，电压和电荷放大器应优选通过使传感器和/或内放大器电容器短路而被清零。优选的清零时间为传感器处于完全非压缩状态时。如果花费在测量上的时间仅仅是传感器被重叠角覆盖的时间段，则该传感器可以在除进行测量之外的所有时间内被清零。放大器类型的选择主要取决于干涉类型和有关灵敏性和精确性的要求。

其它现有技术公开物还介绍了用来测量来自辊的压力的大量螺旋状应变计传感器。它们利用了以下事实：即经受待测压力的处于夹压下的接触区域或重叠角相对于传感器的全长较小。常常是传感器仅有很小的一部分处于压力之下。因此，由传感器提供的电压与压力成正比，并且所述处于压力之下的部分在螺旋形状传感器的一次旋转期间扫过整个纸幅宽度。然而，在测量纸幅张力的过程中，人们发现这种方法不可行，实际上优选的是纸幅重叠角尽可能地长，且传感器遮蔽物不超过该重叠角，借此该传感器将其自身缠绕在该重叠纸幅之下，直到其从而完全被遮蔽，并且此后该传感器从重叠角下显露出来，直到其再一次完全不受遮蔽。因此，如果在该传感器位于该重叠下方时传感器的各点处的压力保持恒定，则仅有的压力变化点将处于纸幅在卷绕以覆盖传感器时的前点和后点。实际情况通常如此，除非待测量的实际辊导致纸幅无规律的松弛与绷紧。

根据本发明优选实施方式的解决方案的另一目的在于提供一种通过测量张力分布中夹压引起的变化而间接地测量夹压压力的方法。优选实施方式的另一目的在于提供一种易于改型和更换的传感器。

由于该EMFi传感器本质上为变化测量传感器或动态传感器，因此就长期而言，其实际上测量的是压力变化而不是压力的绝对量。这能够以一种非常有利的方式测量对具有较长重叠长度的辊产生影响的纸幅张力。由于响应于变化，从而EMFi传感器不提供来自恒定压力区域的响应，张力测量辊优选地具有较低的摩擦，并且其运行速度等于纸幅的运行速度，这就是为何在辊本身上纸幅不会被绷紧或松弛的原因。因此，只有传感器的与纸幅接触的前边缘或后边缘提供响应，基于该响应，可以确定螺旋状传感器的各接触点处的纸幅张力。传感器的接触点可以例如通过测量传感器自身的响应和通过识别传感器与纸幅的最初接触，或通过由传感器提供的正时信号指出辊的位置来进行标定。当传感器处于静态模式，即完全处于压缩或完全不受纸幅压缩时，还需要通过外部传感器对该传感器的电荷清零。

通常，用于测量纸幅或纤维幅的张力的辊带有光滑的覆层，并且纸幅携入的空气产生薄的未扰动的气翼，用作纸幅和辊之间的支撑层。因此在实践中，由于辊不能向纸幅施加任何沿长度方向的力，因此在辊的整个行程中纸幅的张力没有任何显著的变化。因此，设想在传感器进入重叠角下方时行进通过进入喉部时的信号变化仅仅是进入喉部本身所引起的压力变化的结果通常是非常好的近似，直到传感器在后边缘处从重叠角下方出来的时刻为止。这种压力变化直接为辊直径和纸幅张力的函数，并且在传感器位于重叠角下的整个时间内该压力保持恒定。因此，本发明的特征在于，如权利要求1和6所述，该传感器整体上装配在重叠角下方，而且在每一旋转的过程中，传感器还处于没有被纸幅等压缩的完全无约束状态。

本发明最适用于拉伸纤维幅，拉伸纤维幅具有相对较低的张力并具有较高的幅面速度。金属带幅例如不在幅面和辊之间提供润滑气翼，由此该辊的动量导致测量误差，在带的长度在不同部分中变化的情况下，即使轻轻地支撑安装的自由旋转辊也导致导向纸幅的力。而且，纤维纸幅缺乏刚性，从而如同在可滚动的金属纸幅的情况下那样，可能存在由于纸幅成形而产生的力。

意外的是，在纸幅张力的测量中优选的测量几何形状包括较宽的重叠角，以及在压力测量过程中，应变计传感器的长度几乎等于重叠角的长度。另外，由于应变计传感器保持测量其整个表面区域的整体，因此优选具有较窄的应变计，结果辊表面上的较小宽度导致前边缘和后边缘之间的电压变化，且横向分辨率较高。这易于通过以螺旋构造布置的EMFi膜实现。

以下描述涉及本发明的实施方式，以及借此获得的测量结果。

附图说明

图1：根据本发明的辊的立体图。

图2：图1的辊的端视图。

图3：图1和图2的装置的平面图。

图4A：作为螺距(helical pitch)的函数的传感器发射信号。

图4B：图4A中信号相对于螺距的导数。

图5A-图5C：传感器借助于安装薄膜而安装到辊上。

图6：以曲线图示出的夹压作用的测量结果。

具体实施方式

图1-图3示出了传感器4，其被安置在辊1上，或优选地埋入辊1的覆层下，并且传感器4是一段螺旋线。该传感器具有沿纸幅2的运行方向的螺距，该螺距在示出的实施例中略微小于重叠角3。重叠角指的是该辊的与纸幅接触的部分，并且在该部分，在该辊的各片段上纸幅产生张力限定的恒定压力。在图1中，该传感器被示出为在该重叠角的外部，在图3中，该传感器被示出为完全在该重叠角3的内部。

可以为该传感器4准备保护凹槽，以将该传感器安置于其中。因此，该传感器优选大约与周围的表面齐平。由纸幅2产生的压力通过可能涂布的覆层被传输到传感器4。传感器本身例如通过涂胶或上带而固定。该传感器必须被安置在光滑表面上，并且该涂布覆层必须品质均一。由于该传感器相当薄，因此也可以不用保护凹槽即安置该传感器。该涂布覆层可以被研磨或被压平以使其光滑，从而避免在该辊表面上形成与该传感器相对应的凸出部分。

因此，在辊的每一旋转的整个过程中，该传感器瞬间完全位于该重叠角3的内部，由此整个传感器都处在纸幅压力之下。如果该传感器的螺距超过该重叠角，则纸幅2边缘处的张力将无法测定。因此，在该传感器的两端与该重叠角3的边界重合的时刻，由于传感器4的端部的变化彼此抵消，因此该传感器4不能测量横向分布。应当注意，传感器4相对于重叠角3非常微小地超出不一定会妨碍实际的执行过程，并且稍微超出应该被认为是在本专利的范围内的方案。至于测量精度，传感器在长度上正好等于重叠角时能够提供最好的精度。比重叠角短的传感器瞬间完全位于重叠角内部，并且由于遮蔽较快因此横向精度较低。

图4A和图4B示出了由测量传感器在纸幅的边缘比中部更为张紧的情况下产生的信号。这种情况通常是纸幅边缘比中部以更快地速率干燥的结果。图4A和图4B是按照相同比例的螺距绘制的，即，具有共同的x轴。在图4A中，竖直轴线包括反映压力的电压，而在图4B中，竖直轴线包括所述电压相对于螺距的导数(dV/dx)。通过高阻抗电压放大器实现测量4A，并且y轴表示传感器产生的电压。图4A的上升棱线是在传感器4进入后边缘下方时产生的。所述上升棱线的前端和后端比上升棱线的中部更陡地上升。在导数函数或张力分布图4B中可看到其呈上升沿的形式。传感器在其整个区域中测量的是压力、更确切而言为压力的变化，这样各部分中的变量具有相同的权重。在重叠角外部的区域中，该传感器不受力，在该重叠角的范围内，由于纸幅张力和纸幅绷紧曲率半径保持恒定，因此该力为恒定的。因此，电压变化仅仅是由于传感器4前边缘或后边缘所引起的变化，并且该变化可以通过对函数4A求微分而得到。导数函数4B直接表示横向的纸幅张力分布。最终的数值张力分布通过用总宽度和总张力按比例缩放所述分布而获得。如下文将描述的那样，按比例缩放的分布也在测量绝对张力分布中发挥作用，并且在同时获得较窄纸幅2的信息(有关纸幅的宽度和位置)的情况下，对分布的横向积分计算也产生总的张力。

还通过使用用于接收传感器4的信号的电流放大器产生与图形4B一致的曲线图。因此，在这种情况下，传感器4的边缘的变化是电流变化的直接原因。通常仅仅使用图形4B的一半，由纸幅的前边缘产生一半通常更加稳定，这是因为后边缘可能会干扰空气紊流，而后边缘处的负压比前边缘处的正压看上去更会干扰测量的稳定性。如图中所示，当传感器进入该重叠区域3之下时，该导数函数的符号与传感器脱离重叠区域3下方时的符号相反。

即使没有被覆盖，传感器4也能在一段时间内保持在其工作条件，然而通常较好的是通过适当的覆层或保护表层来覆盖该传感器4。在纸幅和辊1之间的摩擦由于空气润滑而足够低的情况下，辊表面速度和纸幅速度无须相等。该辊甚至可以沿相反的方向旋转。这有力地支持了以下假定，即由于辊和纸幅之间的空气层几乎完全消除了摩擦力，辊1不在纸幅2上产生任何沿长度方向的力，因此辊1的重叠区域3内的张力保持恒定。由于通过EMFi膜测量的是动态力，因此必须移动该辊以使膜受到与张力相关的压力变化。即使辊的速度不同于纸幅的速度，适当涂覆的辊也可以发挥功能，而且这样不会导致任何显著的测量误差。利用这种现象的一种方式在于，例如在离线机器的试运行或供纸期间，辊在纸幅速度下被驱动，但是当达到能提供空气润滑的足够大纸幅速度时，辊速度将保持恒定，因此消除了由辊的转速变化所引起的误差并使得传感器的读数总是在相同的采样频率之下，且施加到辊表面的加速度以及纸幅和传感器之间的接触时间以及形成接触速度始终相同，而且还能以较高的精度使样本距标准化。这样提高了在各纸幅速度下相对于以纸幅速度运行的辊的测量的再现性。

如果辊的直径相对于长度较小，优选地可以将传感器4分成多个片段。可例如通过将若干传感器片段集成在单个薄的柔性电路板基片上，并且通过在电路板上设置导体图案来将测量信号输送至辊的端面从而实现这一点。合适的电路板基片例如为薄的聚碳酸酯薄膜。通过在相连的传感器片段的接合处使用公共的导体，例如可以通过五个导体测量四个传感器片段。如果使用该方法，各传感器必须分别能够完全安装在重叠区域下，如权利要求1所述。因此，对90度的重叠区域而言，例如假如传感器位于相同的应变计上，则四个传感器片段总共在一起必须小于360度。

这导致传感器的倾斜角较陡，并且借此提高了对纸幅的横向分辨率。另一方面，这样要求有四个测量放大器或AD转换器，或多路复用器，所述多路复用器例如受到角传感器的控制，从而始终从有源传感器获得数据。各传感器的布置自然可以不是相连续的，只要每一传感器能够分别提供独立权利要求的特性特征即可。

传感器信号可例如通过以下方式提供，即，传感器的前置放大器安装在辊的端部上，并且与辊一起旋转。这样，可以在从辊的附近输送信号以进一步处理之前进行信号处理。也可以以无线方式或者例如以调制模式或先前数字化(previously digitized)模式进行数据传输，由此除了可能需要将运行电压传输到测量电子设备外，例如无需高维修率的制动刷(drag brush)。就电子设备而言，由于EMFi膜具有较高的灵敏度，并且该膜传感器被完全电保护，即信噪比天然良好，因此传感器和测量技术并不带来过分的挑战。数字数据处理的速度要求取决于纸幅的速度和所要求的分辨率。纸幅的横向分辨率还取决于带状传感器4对纸幅的倾斜角和带的宽度。带4越窄，带和纸幅2之间的倾斜角越垂直，则可以实现越高的分辨率，只要采样率相对于辊1的转速是充分的。

传感器4优选地安置在覆层下。由于实际中传感器的厚度大约为400微米，并且传感器的边缘被相当好地圆整，因此传感器也可以暂时地在覆层的顶部上使用或用在无覆层的辊1上。在这种情况下，传感器4的使用寿命将较短，然而另一方面，例如为了实现查找故障的目的，可以通过使用无线数据传送而快速安装传感器。由于传感器本身可能引起纸幅和辊之间的摩擦，因此凸出的传感器的确会略微损害测量精度。当然，直接固定在辊上的未防护传感器仅应用于临时的测量。另一方面，即使作为临时的方案，本方法与现有的技术相比也非常便捷，并且提供更为精确的结果。在实践中，通常是不可能向现有纸幅添加任何其他类似的测量装置。

用于该传感器的非常合适的防护覆层为具有较高润滑性和光滑性的陶瓷树脂复合覆层。这种覆层的一实例为A.W.CHESTERTON CO.出售的ARC S2覆层。作为一种薄而且有弹性的表面，这是一种非常耐用的硬质覆层。在所进行的试验中，证明该覆层具有优异的实用性。由于该覆层相对较薄，因此该传感器将形成轻微的凸出部分，然而该覆层能够承受应力并具有润滑性和耐磨性。在实践中，这种方案是耐用的，确保了传感器的高灵敏度，还保护传感器良好地抵抗磨损。

其他适当的覆层包括封罩(stocking)式盖，然而应注意在使用热收缩的封罩时，这种传感器不具有高的耐热性。该传感器部位在加热期间可以通过由绝热材料进行覆盖而加以保护。因此，该封罩在别处缩小，而且也在传感器部位处拉紧。缩小封罩的底面通常设有热凝固粘合剂。

图5A-图5C示出了一种安装，其中，该传感器首先被固定至在辊的顶部上改装的膜5或封罩5。由于传感器4可以由此沿平直表面安置在薄膜5上，如图5B所示，因此具体而言，由于传感器具有简单的安置线并可以预先在宽敞空间内执行该安置，因此螺旋形传感器的安装与直接将其安装在辊上相比更为方便和精确。

该膜可以为无缝封罩5，而且封罩5可具有在其表面上以对称方式布置的若干传感器4。该薄膜还易于上胶或焊接，优选的是，该薄膜可以通过加热或者例如响应于化学反应而收缩。该化学反应可以例如通过两个膜层之间的反应而产生，即，通过以适宜的溶剂或硬化剂“涂抹”该膜，通过以热敏硬化剂涂抹辊，由此加热辊时释放一种在该薄膜中产生缩小和/或上胶反应的材料。

由于该膜能够制成为对称的且厚度均匀，因此在安置传感器之后，该辊无需配平。该传感器可以以预先按照尺寸精度而设定的角度安置在该封罩上，并且围绕辊本身的安装快速且容易。多个传感器的安置和单个传感器的安置一样容易。传感器在纸幅上引起的凸出部分的影响还可以通过安置多个传感器或物理上类似传感器的条而得以减轻，这样总有若干凸出部分位于重叠角下，从而如果一个凸出部分从重叠角下显露出来，则另一个凸出部分在沿纸幅的横向观察时的相同位置进入到重叠角下。

该方法能够在用户的设备上进行不规则张力分布的测量，由此所述方法可用于替代基于气垫的张力杆。测量精度得以改善。封罩式传感器可以被固定在任何辊材料的顶部上，并且如果该表面受到损坏，则更换该封罩的成本低廉且处理迅速。

易于改型的膜可以为绕在辊上的长的双层带状物。在这种情况下，传感器本身被埋在多层膜之下。该双层薄膜可以具有以下设计，即所述层彼此发生反应，并且在硬化时围绕辊绷紧。例如使用相应的方法通过硬化双层的带子来保护电缆连接部免受水的影响。在将带子缠绕到该连接部的顶部上之前，该带子上没有粘合剂，而是仅仅缠绕该带子，这样不同的层彼此发生反应，导致该带子收缩，并且所述层彼此紧固地粘结成为防水的固体层。

在所进行的试验中，该测量方法提供纸幅2的张力分布的可靠相对结果。绝对分布必须通过以某些其它方法测量的值来计算，按照总纸幅张力和纸幅宽度标定该分布。一个试验包括例如通过润湿已经沿边缘干燥的纸幅来改变分布的张力分布。由于该测量方法提供辊1每一旋转的实时结果，因此所述方法在对调节设备进行控制的方面是非常优秀的。对蒸汽室或喷雾的控制进行了试验，结果令人鼓舞。进一步，就纸幅供给而言，该方法适于测量引导器的位置和张力，因此通过本发明的装置或方法能够测量比纸幅窄的引导器2的位置和张力。这能够实现迅速且简单的测量，该测量不仅揭示纸幅供给引导器的位置，而且还揭示其宽度、张力分布和总张力。

就间接地测量夹压压力在纸幅张力中所引起影响的变化，并由此间接地测量该夹压压力而言，完全安装在重叠角下的上述螺旋状测量传感器是极佳的。这使得能进行横向夹压压力测量，并能通过反馈调整夹压压力。

造纸生产线包括多个压区，在这些压区中压区压力分布的测量无法通过现有的传感器技术容易地实现。在纸张整饰砑光机中，例如，辊的温度可以显著地超过100度。另外，砑光机包括非常高的夹压载荷。在压制部夹压中、在薄膜尺寸压制中或在膜传送涂布中，力的大小也可能超过压敏膜传感器的承受能力，因此该传感器不能在任何情况下都用于测量直接的夹压载荷。另外，压制机的辊例如常常设有橡胶表面，因此由于橡胶的硬化，该夹压辊不能装配目前现有技术的膜传感器。

然而，该夹压压力为夹压区内的应变源，并且可以通过测量纸幅张力的变化来测量其效果。这样提供了一种测量该砑光机等的夹压力的间接方式。

已经发现，在软表面辊中，例如，在膜传输压制机或上胶器中，夹压区的长度以及由此存在于夹压区中的速度通过辊涂料位移而受到线载荷的大小的影响。相应地，夹压区上游的张力分布受到纸幅横向上的多个位置处的线载荷分布的变化的影响。如果例如该夹压区在其端部具有更强的支承效果，则该夹压区和纸幅的速度沿边缘最高，由此夹压在张力分布上的效果使得纸幅沿边缘绷紧。这种情况通常例如与膜传输压制机相关。

例如在超级砑光机的压区中，在硬表面辊中产生的情况是纸幅的多数拉伸产生于出现最高夹压载荷处。因此，在这些部分中张力减少。这样提供例如关于超级砑光机夹压的数据。根据本发明安置的测量传感器易于(尤其是与上述封罩一起)安装在砑光机压区之间的辊上。

这样提供了一种通过测量夹压在张力中引起的变化来测量由夹压载荷所引起的张力分布变化的手段。如所指出的那样，变化的方向取决于辊的覆层。所述结果自然还受到由其它因素所引起的变化的影响。其它因素的影响可以通过进行若干测量(其中改变压区或其他的因素的效果)或者通过测量挨着压区并距压区一机器方向距离(machine-directeddistance)处的张力而得以减轻，这些测量之间的差值显示夹压的效果。

因此，夹压效果表现为张力分布的变化，从而可以通过测量由夹压压力导致的纸幅中应变和压区覆层本身的应变所引起的纸幅张力变化来间接地测量夹压压力。如上所述安置的传感器便于这种测量，这是因为该传感器易于安置在现有设备中，也不占据例如砑光机中的额外空间(在该砑光机中，可能会发现不便于容纳例如测量杆之类的测量装置)。

夹压效果的测量和标定可以通过至少以下三种不同方式进行：

测量夹压压力的第一模式包括：优选通过基于螺旋状测量传感器进行根据本发明的联机张力分布测量，如以上附图所示的那样，测量砑光机压区上游和下游处的纸幅张力分布。随后从所讨论的张力分布计算差分分布。该差分分布取决于夹压分布和其他因素导致的效果类型。因此，这使得能间接确定夹压效果的形状，这可以被缩小为由于砑光机的困难情况而不能直接从该压区测量的夹压分布的形状。当然，有助于张力变化的因素不仅包括夹压分布，而且还包括温度、湿度、纸幅性质等等，因此在实践中定义的是一种分布的识别类型，其通过张力揭示了夹压分布和其它因素的效果。除了通过测量张力之外，还通过对蒸汽室、感应加热器等等进行响应试验，其它因素的一些效果可以从总识别分布中消除，以更加清楚地限定单独夹压分布形状。

第二种方案包括测量恰好在压区前方的张力分布(其使得能测量包括夹压效果的张力分布)并测量在压区前方相当一段距离处的张力分布(例如，任何保持点的上游，该处在张力分布上没有观察到夹压效果)。张力分布上的夹压效果的最大值恰位于压区之前，并且当向纸幅的上游进行时逐渐减小。当朝向湿端(wet end)行进足够远以测量张力分布时，张力上的夹压效果不再明显，结果形成没有夹压效果的张力分布(用于基准)。随后，从这两个测量计算差分分布，只要已知夹压的性质和/或总的力，其可以进一步用于确定夹压的线压力分布。

第三种方案包括通过夹压前行引导器/退绕机辊首先在压区敞开的情况下测量张力分布，然后在压区闭合时测量张力分布，并且计算差分分布，该差分分布揭示了张力如何受到压区闭合，并由此受到线载荷分布以及类似因素的影响。通过在若干夹压压力下测量夹压影响的张力分布，还可获得有关多种夹压载荷产生的线载荷分布之间的至少差分的信息，这是因为此时，在闭合压区之后，张力影响的因素仅仅包括由于夹压压力而导致在纸幅中的速度变化。

本发明适用于软砑光机，并且通常用于砑光机。通过上述第二种方案，本发明还能用于与膜传输涂布相关的情况中。在砑光机中，对消除蒸汽室及其它变量的效果的功能进行确认要求进行实际测试从而模拟各因素的效果。

图6示出了一个指示性的测量，其中示出了纸幅张力分布如何受到关闭膜传输压制机的压区的影响。这种特别的膜传输压制机的压区在其边缘被支撑，即由于辊的挠曲，夹压载荷具有″微笑″分布。夹压载荷分布(以及隆起部分等等)的效果在差分图12中示出。曲线10为针对敞开压区的图，曲线11代表闭合压区；曲线12表示差分。因此，图表所代表的含义为通过夹压增加了多少纸幅张力，并且由于膜传输压制机具有软覆层，因此增加张力意味着增加线载荷。优选的是，可以调整例如膜传输压制机的夹压载荷或软表面砑光机，以测量作为夹压载荷函数的张力分布的变化。隆起辊的载荷分布可以按照要求被优化，例如可选择辊的加载以使得隆起部分提供均一的支撑，或由于获得关于夹压载荷分布信息，从而可更好地调节纸幅的性质。

如上所述，在软表面压区中，通过覆层的应变施加于张力分布上的变化超过由于纤维纸幅或纸张自身的应变引起的张力分布的变化。因此，该测量是对夹压载荷分布中的相对变化的相对方便且可靠的指示。由于总载荷易于测量，从而夹压载荷分布中的相对变化还能用于计算绝对线载荷分布。所引起的覆层压缩和速度变化从而也可以通过测量速度变化而不是张力分布而分别进行建模。

除了造纸机中的纸幅张力之外，优选的应用领域还涉及在印刷机中控制纸幅张力。在印刷机中，纸幅被切割成若干条。所述被切分的纸幅通过转动杆被导向所指定的路线(成形机、折纸机、打包机)。所述转动杆为不旋转的中空的、端部不通的管，在其壳体中具有鼓风孔。行进到转动杆上的纸幅被支撑在由气动形成的气垫的顶部。从转动杆鼓出的空气的量由印刷机操作者可视地调节，使得分开的纸幅等在杆表面的上方悬停。在印刷机中，在退绕机和RTF辊组件之间测量并调节纸幅张力。在RTF辊组件的下游，下一个保持点位于前面的在转动杆之后的变速夹压辊处。

出现在印刷机中的纸幅断裂的相当多的部分来自在转动杆上的运行性问题。用户卷筒的张力分布中沿长度方向的变化在分开纸幅越过转动杆中产生麻烦。该转动杆只具有一个最佳的鼓风压力，在该最佳的鼓风压力下纸幅以稳定的方式行进。在正确鼓风压力方面，最重要的运行参数包括纸幅张力、运行速度、以及印刷纸的透气性。随着分开纸幅的张力的增加，转动杆的被适当调整的鼓风压力不足以在该转动杆和该分开纸幅之间形成空气膜，这导致机械磨损和纸幅断裂。相应地，随着分开纸幅的张力的下降，由于过度鼓风，该分开的纸幅开始振动，从而导致纸幅断裂。

目前，转动杆的压力调整通过手动实现，这就是为什么转动杆需要主动跟踪，并且调节需要有经验操作者的原因。由于手动调节，因此不可能响应纸幅张力/分布沿长度方向的高速变化。除了在印刷机的尾端处的运行性问题之外，张力分布中的误差妨碍了印刷单元中像素的聚焦。

根据本发明，采用EMFi膜传感器测量涂布有张力测量杆或分布测量传感器的辊上的纸幅的张力分布。分布测量的足够的精度为分开纸幅的宽度，例如在A4印刷品中约为21厘米。这使得能进行简单且廉价的张力分布测量。该张力分布测量和运行速度被用作调节转动杆的鼓风压力的基础。不透气纸张等级所需的鼓风压力通过公式p＝T/r来计算，其中T＝纸幅张力，r＝杆半径。至于可透气的纸张等级，需要考虑的另一因素为运行速度。

用于转动杆的鼓风的压力调节由目前印刷机致动器(通过将该印刷机致动器改型为自动闭环调节器)实现。除了先前所使用的之外，最近采用的印刷机控制参数包括：测量的张力分布、特定于辊的透气性、以及克重。该系统也可以通过计算机智能加以增强，使得调节系统具有自学习能力，这样能在先前印刷的辊的基础上从特定于辊的数据确定预置的鼓风压力。

另外，在将纸幅切割成分开的纸幅(例如尺寸为A4)之后，可以基于测量调整印刷机中分开纸幅的张力以及通路长度。这些分开的纸幅的张力/通路长度可以被更改，以彼此独立地控制分开纸幅的张力。本发明的张力测量辊能被用于张力测量，使得各分开纸幅的张力测量彼此独立，且能够将结果用于杆的自动调整。可通过在切割成分开纸幅之前测量全宽度纸幅的张力分布，并通过将全宽测量分布分为与各分开纸幅的位置重合的张力分布来推导出分开纸幅的张力。

另一优选的应用为在造纸机后部的切纸机。纸幅从全宽机器辊解绕，被切割成分开纸幅并卷绕在纸板芯核上形成用户卷筒，例如用于运送至印刷厂。本发明的测量辊使用在切纸和卷绕之间，其不仅区分张力分布而且还区分各分开纸幅的张力水平。必要时，分开纸幅的张力水平可以例如通过可移动辊/杆而调整，从而改变各个分开纸幅在两个不同保持位置之间行进的距离。可选的是，可以测量全宽纸幅的张力分布，并且例如基于切纸刀的位置数据将其分割成与分开纸幅相一致的部分。由于在切纸操作之前测量的张力分布即使在切纸操作之后也大量保留，因此也可以使用测量来预测分开纸幅在切纸后的特性，并且用于随后根据所测分布数据集而调节印刷机纸幅。

切纸机的特定于分开纸幅或辊的测量信号可以用于控制切纸机在切纸和卷绕之间的运行性能。此外，可形成和存储每个卷绕起来的用户卷筒，且其内含有张力分布。其后，可利用该数据，并例如随后根据所述辊的分布数据集来调节印刷过程，或者选择在张力分布的方面适于每一印刷处理的辊。

Claims (18)

1.一种用于测量纤维幅(2)的横向张力分布的方法，用于测量由该纤维幅产生的力，该方法通过使用安置于螺旋位置与辊(1)的表面相接触的至少一个压敏应变计传感器(4)，例如EMFi膜传感器来测量纤维幅(2)的横向张力分布，所述方法的特征在于，起到所述测量传感器(4)作用的膜的有效区域或多个有效区域在基本完全处于重叠区域(3)下方并在基本完全敞开的空间内对辊的每一旋转过程进行检测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括传感器(4)的单个螺旋形安置的带状物设有多个分离的传感器，而且根据该方法，轮流地使用每一个传感器来执行权利要求1的方法。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在涂布辊或将管状的防护表层安置在该辊上之前，将所述传感器(4)安置在所述辊上。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将管状封罩或防护膜安置在辊上之前，将所述传感器(4)安置在所述膜或所述封罩上。

5.如上述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器(4)被安置在防护凹槽内。

6.如上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器(4)被安置在光滑辊表面的顶部上。

7.如上述权利要求中任一项所述的方法在控制印刷机纸幅中的应用，特别是用于对转动杆的气压主动调节的应用。

8.一种用于测量张力分布的辊(1)，其特征在于，该辊(1)的表面上安置有螺旋形压力计传感器(4)，例如EMFi压力计传感器，所述压力计传感器倾斜地与纸幅(2)接触并且与所述纸幅(2)同方向地具有测量范围，当使用所述辊(1)来测量所述纸幅的横向张力分布时，所述测量范围基本上等于或小于纸幅重叠角(3)。

9.如权利要求8所述的张力分布测量辊(1)，其特征在于，存在有多个连续的测量传感器(4)，并且各个传感器(4)在所述纸幅(2)的行进方向上短于该重叠角(3)。

10.如权利要求8或9所述的测量辊(1)，其特征在于，所述传感器位于防护层之下。

11.如权利要求8至10中任一项所述的张力分布测量辊(1)，其特征在于，所述传感器(4)被安置在防护凹槽内。

12.如权利要求8至10中任一项所述的张力分布测量辊(1)，其特征在于，所述传感器(4)被安置在无防护凹槽的所述辊(1)的表面上。

13.如权利要求1至6中任一项所述的方法用于调节诸如喷雾嘴或蒸汽室之类的张力分布调节器的应用。

14.如权利要求1至6中任一项所述的方法在用于夹压线压力分布的测量方法中的应用，其特征在于，该方法包括测量由出现在该夹压中的应变所引起的张力分布变化，并且采用所述张力分布变化来确定压区线压力分布的形状和大小。

15.如权利要求13所述的线压力分布测量方法，其特征在于，该方法包括通过至少两个夹压压力值测量沿所述纸幅的横向方向的张力分布。

16.如权利要求1至6中任一项所述的方法的应用，用于例如与纸幅进给相关地识别比所述纸幅窄的带状物的位置和/或测量所述窄的带状物的张力分布和/或张力和/或宽度。

17.如权利要求16所述的测量方法的如下应用，用于在纸幅供给操作中调节纸幅供给引导器的张力，以改变所述辊的速度和/或动量，或在涉及纸幅供给绳索时，调节绳索滑轮的电驱动。

18.如权利要求1-6中任一项所述的方法的应用，用于测量其它一些相应的细长带的张力分布，而不是所述纸幅(2)的张力分布，例如用于测量线或毡制品的张力分布。

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