CN1049490C - 测量层厚的方法和实施此方法的装置 - Google Patents

Abstract

用于测量位于移动表面上的糊状或黏稠性研磨物料层厚的方法，在物料层上置放有一个可移动支承的测量滚轮，在带有物料层的平面移动期间，测量滚轮横向于平面运动方向的偏转由一个生成输出信号的传感器测定，该输出信号的一个参数与测量滚轮偏转的大小并与层厚成函数关系。为保持测量精度和避免测量料层缠卷到测量滚轮上，对测量滚轮施加一限定的制动力。

Description

测量层厚的方法和实施此方法的装置

本发明涉及一种用于测量位于移动表面上的糊状或面团状(黏稠)的研磨物料层厚度的方法，以及一种用于实施这种方法的层厚测量装置。

本发明的目的是，提供一种简便易行的方法，用它可以在不影响滚轧机的研磨过程的情况下，确定研磨物的层厚。为了使产品质量始终稳定地保持优良，加工过程，在此特别指对糊状巧克力原材料的研磨，必须在预定的，加以控制条件下进行。此时，在研磨面上，如在滚轧机的一个轧辊上对层厚加以测定，遂成为确保产品质量的最佳标准。本发明的另一个目的在于提供一种层厚测量装置，采用该装置可以方便，迅速而且经济地实施本方法。

为解决这一问题，首先须了解糊状或黏稠性研磨物的特殊性质，即它们具有向两个相向挤压的旋转体的外表面上分布的趋势。为保证探头达到预定的贴靠力，必须将一个带有一定压力的机械性测量探头向被测量的料层挤压。但这就必然造成安装在探头上，并贴靠在层面上的测量滚轮以承载研磨物的平面的速度旋转，也即以承载研磨物的滚轧机轧辊的圆周速度旋转运行，此时不可避免地出现测量滚轮上带有一定的研磨物层的情况，而这就必然导致测量结果不精确。本发明的第二步正是要如何解决防止产生上述不利现象及情况的问题。

在本文开头所述的按本发明的方法中，提出了使测量滚轮在被测量物料层滚动过程中承受一种制动力的特征。通过这一令人惊异的简便措施，可以避免过去一直妨碍在生产实践中采用这种层厚测量装置的现象，即物料层缠卷测量滚轮的现象。此措施之所以出人意外，是由于应考虑到物料层会在测量滚轮上积聚，从而导致测量结果不准。实验证明，这种担心不但是不必要的，而且通过这样的措施反而可在采用结构极其简单，占地又很小的装置的情况下达到极高的测量精度。

原则上本可以通过增加磨擦力实现制动。然而事实证明，单纯的磨擦经常很难达到制动，因为磨擦力过于受温度，湿度等变化的影响；所以有必要预先设定制动力的大小。按本发明的另一特征，即可通过下述方式来预先设定制动，也即，使测量滚轮由一个速度较低的马达来传动，其速度小于料层及平面运动速度。通过测量滚轮的马达传动，可以很方便地调节出一种预定的，与物料层运动速度相适配的旋转速度。

与测量精度相关的另一个问题是零点调节问题，也即基准平面的问题，物料层的厚度即应以该平面为基准加以测量。因此，本发明的另一结构方案中建议，在移动表面上的物料层存在或形成以前就需将传感器该时的输出信号储存起来，而当物料层在移动的表面上存在期间，将传感器输出信号与先前存储的信号至少周期性地加以比较。此后，这一比较结果可至少为以下工艺步骤之一作参考：如对承载物料层平面的移动速度的调节；对研磨物进料量的调节；对研磨的压力，温度，粘度的调节，防止轧辊空运行以及/或者显示料层厚度等。

本发明的又一结构方案中还建议，设置两个例如在弹力作用下可移动的测量滚轮，这两个滚轮应当也横向于表面，如滚轧机轧辊的圆柱形外表面的运动方向，其上配置有一个至少高度超过轧辊的，探测其运动及/或位置的电子传感器。

如果按本发明的另一特征，每个测量滚轮与一个发电机固定连接，其感应产生的制动力矩被用来按照速度对测量滚轮进行制动，这就能够以及极其简便的方式实现动力的自动控制，又可能降低制造成本，而且做到运作几乎无需维修。

如果按本发明推荐的实施形式，把每个测量滚轮圆周表面的宽度，即其与物料层或轧辊接触面的宽度与其直径的比例选择为小于1∶5，甚至小于1∶10，则可取得特别良好，即准确的测量结果。由此也可减少物料层缠卷在测量滚轮上的倾向。

在本发明的又一实施结构中又建议，传感器的输出信号通过一个滤波及放大装置向一数据处理段传输，该数据段有一转换段，用于有选择地把由传感器导出的，经放大和滤波的信号向一个存储装置或比较装置传送。一方面从存储器读出的信号，以及另一方面即对采取的，由传感器的输出信号导出的信号，均向该存储或比较装置传输；该实施结构中也建议，比较装置的输出端与一个的调节装置的输入端连接，用于控制滚轧机的至少一个参数；并且规定设置一个选择开关，用以按照滚轧机的工作状况，如正常运行，或是启动操作或惯性运作，去操作转换装置。这样，不仅可实现较高的测量精度，还可可靠地以耗费少量的设备满足零点调节的要求。存储装置应理解为能够录下和重新给出代表零点的值的任何电路或装置。

由于轧辊本身的偏心度或承载物料层的表面的不平度造成测量误差，可通过以下方式加以避免，即为降低或消除由于轧辊的偏心度造成的信号波动，传感器的输出信号通过一个低通滤波器至少间接地输往转换装置。

本发明的其它细节部分借助下面示图描述的实施例得到说明。

图1为按本发明的层厚测量装置的电路图，它如上所述，主要用于滚轧机的调节；

图2为图1的，穿过层厚测量装置机壳的放大剖面图；

图3为其俯视图；

在主要是按德国(专利)文件DE-C-31 53 304设计的滚轧机(缩写：WW)上设置有一个层厚测量器(缩写：SM)，该层厚测量器带有一个测量滚轮，它位于上轧辊的物料层上。测量滚轮与轧辊之间的距离由一作为传感器的感应线圈来确定。

图2和图3示出这种层厚测量器(SM)的细节部分；在本例中，在机壳30内两个测量滚轮32之间正中处安装了一个手柄状的支座31。原则上在支座31的中心配置处也可以设置一个叉状的支座，在它的两个叉臂之间支承着单一的测量滚轮，它必要时也可设计得较宽。但是，在支座31的自由端上设有传感器外壳33，其内装有一个可从外壳开口处进行测量的传感器34(感应线圈，必要时也可设有电容板)。由此形成由传感器34和测量滚轮32组成的对称结构。

支承装置31有利地设有弹簧臂35，如果机壳30安装得不是使测量滚轮32的平面准确地位于相关的轧辊5的运动方向上，则弹簧臂允许测量滚轮32作轻微偏转。为累进地或交替地自动修正公差，在安装机壳30时可以采取的又一措施是，支承装置31可围绕一个横向于压辊5的支行方向的轴36摆动。

为此，弹簧臂35可设计成使运行滚轮32能弹性地压向轧辊5的外表面，并且能回弹。在必要情况下，支承装置31也可设置一个万向节式的悬挂装置。

本文开头普提及，通过控制测量滚轮的圆周速度，即使该速度小于由磨擦力带动它们的轧辊5的圆周速度，可以由于避免在滚轮32上形成料层从而提高测量的精确度。虽然由于很自然的原因可能产生某种滑动损耗，但这种损耗不足以防止在各相关测量滚轮32的周面上形成物料层，此物料层由位于轧辊5上的，糊状和粘稠的研磨物构成。为此目的，各测量滚轮32上都配置有一个制动装置37。该制动装置本身可以是一个磨擦制动器，但是，如果能施加一种更好地加以限定的，在必要对取决于各相关轧辊5的速度的制动力，则此制动器就更为可靠。为此目的，制动装置37设计为发电机式的，也即，通过制动装置37中产生的感应电流进行制动。作为替代形式，也可设想各测量滚轮32由马达传动，该马达使这些测量滚轮32的速度低于轧辊5的圆周速度。

另一种有助于防止待研磨物料粘连的措施是，把测量滚轮32设计得相对窄，即轧辊5上的用于贴靠料层的周面的宽度B与其直径D的比例较小，即小于1∶5，特别是小于1∶10。虽然可以估计到，这样薄的测量滚筒会有切入压辊5上的料层的危险，从而也带来测量不准确的危险。但事实恰恰相反地表明，特别当制动是采用制动装置37来进行时，这一措施反而导致这些滚轮32的外表面出现某种“自我清理效应”。

传感器34的信号被沿着支承装置31传向旋转轴36，然后沿着机壳壁被导向电缆架38，信号从那里到达外部。按图1，这些信号被输入一个预放大器39，其输出端与一个放大及滤波装置40相连接。该装置40可以例如由一个放大器41以及一个低通滤波器42组成(必要时也可以相反的顺序)，低通滤波器的作用是滤除由于轧辊的偏心度所造成的信号的波动。

在经过滤波及放大装置40后，信号被传到数据处理电路43。该电路43可以具有一个模拟/数字转换器44，用于把到达的模拟信号转换为数字信号。随后，数字信号被传到开关段45，该开关段把信号分配到它的一个输出端45′或45″上。

在输出端45′处设有一个由节拍发生器46驱动的随机读取存储器RAM。开关段45的输出端45″构成比较器47的一个输入端，其另一个输入端由随机读取存储器RAM的输出端构成。

然而预放大器39的输出信号也被传向另一个滤波放大器40′，它由一个带交流耦合41′的放大器以及一个带通滤波器42′组成。必要时，这个滤波器42′的频率可通过一个调节输入端42″进行调节。

如果由于轧辊5上的刮刀18的磨损而出现不规则情况，用这个滤波装置40′可加以识别。通过这个滤波装置40′输出的信号被有目的地传向整流段48，其后连接着极限值开关49。如果从整流段48而来的信号超出了预定的极限值，也即，如果轧辊5每旋转一周信号的改变过大，这就表明刮刀18已用旧了，应当磨快，或者更新了。为此目的，规定设置一个相应的有声的以及/或者可视的警报装置50。

但是，整流段48的信号可能一时还正好处在段49的极限值以下，该信号在必要时可以如虚线所示，被传向导线51，以便用作比较装置22的修正值。在德国专利文件DE-PS-31 53 304中描述了这样一种设在滚轧机上的用于调节送料辊驱动轴速度的比较装置，该送料辊驱动轴通过马达10以相应可调节的速度来驱动一个或两个送料辊1，2，而另一个马达20则驱动至少两个其它的轧辊3-5。在最后一个轧辊5上，以公知的方式贴放着一个刮刀18。在送料辊1，2一侧，及在辊3-5的另一侧，分别设有一个压紧装置6和7，该压紧装置通过一个液压控制装置127进行操纵。

特别如图2所示，在正常运行的情况下，各测量滚轮32贴靠在位于轧辊5上的物料层的外表面上。现在的问题在于准确地确定零点，也即确定各有关测量滚轮32直接贴靠轧辊5外表面时得到的那个信号。

为此目的，图1中描述了两种可能性，一种可以用于自身，另一种可以在图示的组合情况下使用。图中可见，产生轧辊压力的液压缸6和7通过导线52和53中的任何一对与一个液压控制装置127连接，该控制装置应基本上与德国专利文件DE-PS-30 16 785所示出的带有一个转换控制阀27的控制装置相一致。与此相应，就可能由正常运行状态至少转换为一种脱开状态，在这种状态下，轧辊不再彼此挤压。这种转换可借助一种电动的，及带有控制杆54的手操作控制装置227来完成。

此外，也规定设置一种本身已为公知的无料运行保险装置55，它例如可以按照德国公开文件DE-OS-36 34 715设计，有关其功能的细节就无须详加描述了。轧辊2的外表面基本上是通过装置55进行监测的，而当轧辊2的外表面上不再有产品时(无料运行)，滚轧机WW就会通过输出端的导线56及56′并通过电气操作装置227自动停止运行。相反地，如果滚轧机WW用手动切断，装置55通过导线57，57′被切断，该装置从而也由控制杆54的位置加以控制。

两个导线段57，57′和56，56′通过选择开关58相关连接。选择开关58连接在输出导线59上，开关段45通过此输出导线进行控制。作为另一种可能，开关段45的控制可以取决于无料运行保险装置55的输出信号及/或按照控制杆54的位置来完成。

当滚轧机WW刚投入运行，待研磨物料还没有到达测量滚轮32范围内轧辊5旁时，探测器SM的输出信号首先通过段39，40及44被传向开关段45通往随机读取存储器RAM的输出端45′，并在那里存储。这样就确定出准确的零点。

然而一但物料层在规定时间内达到测量滚轮32(为此目的，可在开关段45或58设置一个相应的计时器)，开关段45即被换向，此时，层厚测量装置SM的其它信号就被传到输出端45″。同时，随机读取存储器RAM通过输出端45′转换到阅读状态，致使一方面实际值IST信号通过导线45″被传向比较器47，同时从随机读取存储器RAM而来的零点信号被导往其另一输入端，这样就能够进行准确的层厚比较。然后，比较器47输出端的信号被送至用于送料辊轴(缩写：EW)速度调节装置的比较器22，以便与给定值传感器ds的信号相比较，该送料辊轴速度调节装置已由德国专利文件D-P3-31 53 304公开。

显而易见，比较器47输出端的测量信号也可以其它方式加以应用，例如单纯用于显示层厚，用于调节研磨物的压力，温度，粘度等。

Claims (10)

1.用于测量位于一个移动平面上的糊状或面团状研磨物料层厚的方法，一测量滚轮朝向该平面可移动地支承着，这样，在带有物料层的平面的移动过程中，测量滚轮垂直于平面运动方向的偏转可由一个产生输出信号的传感器测定；这个输出信号的一个参数与测量滚轮偏转的大小以及与层厚成函数关系，其特征在于，测量滚筒在需测量的物料层上滚动过程中，承受一种制动力。

2.按权利要求1的方法，其特征在于，至少规定具有下列特征之一：

a)产生一种与旋转速度有关信号，并按此信号调节测量滚轮的制动力；

b)测量滚轮在发动机驱动下产生的速度小于料层平面移动速度；

3.按权利要求1或2的方法，其特征在于，传感器的输出信号被滤波，波动的数值应当确定和测出，当超出极限值时，应显示出来。

4.按权利要求1、2的方法，其特征在于，在移动平面上的物料层存在或形成以前，将传感器的信号存储起来；当物料层在移动平面上存在期同，将传感器输出信号与先前储存的信号至少周期性地加以比较，在此之后，应将比较结果用于至少作为以下几个工艺步骤中的一个步骤的参考：如对承载物料层的表面的移动速度的调节；对研磨物进料量的调节；对研磨物的压力，温度，粘度的调节；在接近或达到零点位置时通过切断而防止轧辊无料空运行，及/或用于显示料层厚度等。

5.实施例按权利要求1方法的装置，该装置上至少设有一个垂直于表面，如滚轧机(WW)轧辊的圆柱形外表面的运动方向，在负荷力作用下移动的测量滚轮，它配置有一个至少高度超过移动平面，探测其运动以及/或者位置的电子传感器，其特征在于，每个测量滚轮均配置有一个制动装置，它的制动力应可按照轧辊和测量滚轮外表面的运动速度进行调节。

6.按权利要求5的装置，其特征在于，测量滚轮除了朝向轧辊外表面外，也可垂直于该外表面可移动地置放，为此目的，支承杆沿轧辊外表面运动方向在轧辊前延伸，使测量滚轮随后由轧辊驱动。

7.按权利要求6的层厚测量装置，其特征在于，每个测量滚轮与一个发电机固定连接，其感应产生的制动力矩用于根据速度对测量滚轮进行制动。

8.按权利要求5至7之一的装置，其特征在于，测量滚轮贴靠物料层或轧辊的接触面上的周面的宽度(B)与其直径(D)的比例规定小于1∶5，特别是小于1∶10，以及/或者规定设置两个垂直于表面，如滚轧机轧辊圆柱形外表面的运动方向，在弹力作用下移动的测量滚轮，它们配置有一个至少高度超过压辊的，探测其运动及/或位置的电子传感器。

9.按权利要求8的层厚测量装置，其特征在于，传感器(34)的输出信号滤波器(42，42′)向一个数据处理级(43，及48-51)传输，并且，为降低和消除由于轧辊及/或料层可能出现的偏心度造成的信号波动，传感器的输出信号通过一个低通滤波器(42)或一个带通滤波器(42′)。

10.按权利要求9的层厚测量装置，其特征在于，数据处理级有一转换级(45)，用于有选择地把由传感器(34)导出的信号向随机读取存储装置或比较装置(47)传输，一方面从随机读取存储装置中读出的信号，及另一方面从传感器的输出信号中得到的实时输出信号，均向该存储或比较装置传输，此比较装置的输出端与一个调节装置的输入端连接，该调节装置控制滚轧机的至少一个参数；而且设置一个选择开关，用以按照滚轧机的工作状况，如正常运行，启动操作或惯性运行去操纵转换装置。

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