DE10017405A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer Materialbahn - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes (112b) einer Materialbahn (112), insbesondere einer Papierbahn (112), umfasst eine Messvorrichtung (130, 140), welche eine Temperatur (T) der Materialbahn (112) oder/und deren Umgebung (116) ortsaufgelöst ermittelt und die Orts- und Temperaturdaten an eine Auswertevorrichtung übergibt. Die Auswertevorrichtung bestimmt dabei aus den so ermittelten Daten die Position eines Temperatursprunges und stellt diese als die Position des Randes (112b) der Materialbahn (112) zur Ausgabe bereit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, wie sie bei­ spielsweise in Anlagen zur Herstellung von Wellpappe eingesetzt werden.

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Lichtschranken im Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn, d. h. im Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung der Materialbahn, hintereinander und in Querrichtung der Materialbahn verschiebbar angeordnet sind. Jede der Lichtschranken umfasst eine Fotozelle und eine zugehörige Lichtquelle, zwischen denen die Materialbahn verläuft. Im Betrieb werden die beiden Lichtschranken derart verfahren, dass die Materialbahn die eine Licht­ schranke unterbricht, während das Licht der Lichtquelle der anderen Licht­ schranke die zugehörige Fotozelle erreicht. Aus der Verfahrstellung der beiden Lichtschranken, bei der die oben beschriebenen Lichteinfall­ verhältnisse vorliegen, wird dis Position des Randes der Materialbahn ermittelt.

Bei einer weiteren Vorrichtung, die ähnlich der vorstehend erläuterten nach dem Lichtschranken-Prinzip arbeitet, ist eine Mehrzahl von Lichtschranken im Wesentlichen in einer im Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn verlaufenden Reihe angeordnet. Wie in der zuvor beschriebenen Vorrichtung verhindert die Materialbahn auch hier den Einfall von Licht auf einen Teil der Fotozellen. Im Gegensatz zu dieser ist es jedoch nicht erforderlich, die Lichtschranken in Querrichtung der Materialbahn zu verschieben, da die Position des Randes der Materialbahn aus der Position des Überganges zwischen den Licht empfangenden bzw. und den kein Licht empfangenden Fotozellen ermittelt werden kann.

Nachteilig an den genannten Vorrichtungen des Standes der Technik ist dabei, dass die Materialbahn funktionsbedingt zwischen den Fotozellen und den Lichtquellen angeordnet sein muss. Dementsprechend können diese Vorrichtung nur dort eingesetzt werden, wo oberhalb und unterhalb der Materialbahn ausreichend freier Raum vorhanden ist, um die Fotozellen und die Lichtquelle vorzusehen. In Bereichen, in denen dieser Bauraum nicht vorhanden ist, beispielsweise in Bereichen, in denen die Materialbahn um eine Stütz- oder Gegenwalze herumgeführt wird, mit einer Riffelwalze in Eingriff steht oder auf andere Art und Weise umgelenkt oder/und bearbeitet wird, ist die oben beschriebene Vorrichtung des Standes der Technik nicht einsetzbar. Dies gilt in der Regel auch dann, wenn anstelle einer Lichtquelle Umgebungslicht verwendet wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, bereitzustellen, welche nicht in unmittelbarer Nähe der Materialbahn angeordnet zu sein braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, umfassend eine Messvorrichtung, welche eine Temperatur der Materialbahn oder/und deren Umgebung ortsaufgelöst ermittelt und die Orts- und Temperaturdaten an eine Auswertevorrichtung übergibt, wobei die Auswertevorrichtung aus den so ermittelten Daten die Position eines Temperatursprungs bestimmt und als die Position des Randes der Material­ bahn zur Ausgabe bereitstellt.

Es ist das Verdienst der Erfinder, herausgefunden zu haben, dass der Temperaturunterschied zwischen der Materialbahn und ihrer Umgebung trotz deren unterschiedlicher Emissivitäten eine Erfassung des Randes der Materialbahn ermöglicht. Üblicherweise weist die Umgebung der Material­ bahn, beispielsweise eine Riffelwalze, mit Temperaturen in der Größen­ ordnung von etwa 180°C eine höhere Temperatur auf als die Materialbahn selbst mit Temperaturen in der Größenordnung von etwa 110°C. Daher sollte gemäß der Theorie der schwarzen Strahler die Riffelwalze mehr thermische Strahlung abgeben als die Materialbahn. Allerdings weist die Materialbahn üblicherweise eine sehr viel höhere Emissivität auf als die Umgebung, nämlich eine Emissivität in der Größenordnung von etwa 0,95 verglichen mit einer Emissivität der Oberfläche der Riffelwalze in der Größenordnung von etwa 0,35. Dies wiederum spricht für eine stärkere thermische Abstrahlung durch die Materialbahn. Es war daher nicht zu erwarten, dass die relativ geringen Temperaturunterschiede zwischen der Materialbahn und deren Umgebung mit einer solchen Präzision erfasst werden könnten, dass sich hieraus eine verwertbare Information über die Lage des Randes der Materialbahn ableiten ließen.

Obgleich die Emissionsverhältnisse vorstehend am Beispiel einer mit einer Riffelwalze in Eingriff befindlichen Materialbahn erläutert worden sind, hat es sich gezeigt, dass die Erfindung auch bei anders gearteten Umgebungen der Materialbahn einsetzbar ist. Beispielsweise kann die Umgebung von einer Auflage- bzw. Stützeinheit für die Materialbahn, einem Auftragswerk, einer Bahnführungseinrichtung oder auch vom räumlichen Hintergrund der Materialbahn gebildet sein.

Die von der Messvorrichtung ermittelte Temperatur der Materialbahn kann eine beliebige Temperatur der Materialbahn sein. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Temperatur der Materialbahnoberfläche handeln. Ebenso ist es jedoch auch möglich, aus dem Inneren der Materialbahn stammende thermische Strahlungsanteile zu berücksichtigen. Entsprechen­ des gilt auch für die Umgebung der Materialbahn. Weiterhin ist es nicht notwendig, die thermodynamisch exakte oder wahre Temperatur der Mate­ rialbahn oder/und deren Umgebung zu ermitteln, was den Einsatz eines kalibrierten Temperaturmessvorrichtung erforderlich machen würde. Viel­ mehr hat sich gezeigt, dass es völlig ausreicht, die scheinbaren Tempe­ raturen zu ermitteln. Dies senkt die Anschaffungskosten für die Tem­ peraturmessvorrichtung und vereinfacht zudem die Messung.

Die Temperaturmessvorrichtung hat lediglich die Aufgabe, ein Temperatur­ profil zu ermitteln, wobei ein Abschnitt dieses Temperaturprofils der Materialbahn und ein weiterer Abschnitt der Umgebung der Materialbahn zugeordnet werden kann. Dies ist aufgrund der ortsaufgelösten Messung ohne weiteres möglich. Dadurch ist die Auswertevorrichtung in der Lage, aus den Orts- und Temperaturdaten die Position eines Temperatursprungs zu bestimmen, und diese Position als die Position des Randes der Materialbahn auszugeben.

Im Vergleich zu den Einsatzvoraussetzungen der zuvor beschriebenen Positionserfassungsvorrichtungen des Standes der Technik ist es für die Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausreichend, dass die Materialbahn einem Temperatursensor der Messvorrichtung zugänglich ist. Es ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit möglich, sowohl die Position eines Randes einer frei durch den Raum verlaufenden Materialbahn als auch die Position eines Randes einer an einem Bahnfüh­ rungs- oder Arbeitselement, beispielsweise einer Umlenk-, Auftrags- und Gegenwalze, anliegenden Materialbahn sicher zu erfassen.

Grundsätzlich kann die Messvorrichtung jede beliebige Art von Temperatur­ sensor beinhalten. Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung jedoch einen Sensor zur berührungslosen Ermittlung der Temperatur der Materialbahn oder/und deren Umgebung. Berührungslose Temperatursensoren weisen den Vorteil auf, dass sie in sicherer Entfernung von der Messstelle angeordnet werden können, wodurch sie weniger anfällig für Verschmutzungen aus dem Verarbeitungsprozess der Materialbahn sind. Dies macht berührungs­ lose Temperatursensoren dauerhaft auch an bisher kritischen Stellen einsetzbar, wie z. B. an Stationen, an denen auf die Oberfläche einer durch den Eingriff mit Riffelwalzen gewellten Materialbahn Leim aufgetragen wird.

Weiterhin kann durch berührende Temperatursensoren die Materialbahn in ihrer Qualität beeinträchtigt werden, da eine Materialbahn, wie z. B. eine Papierbahn, je nach Verarbeitungszustand weich und damit empfindlich für die Punktberührung durch einen Sensor sein kann.

Als berührungslose Temperatursensoren werden bevorzugt Infrarotsensoren verwendet, da diese im Vergleich zu anderen berührungslosen Sensoren bereits bei relativ niedrigen Temperaturen zur Temperaturermittlung eingesetzt werden können.

Eine ortsaufgelöste Messung kann beispielsweise durch Einsatz eines bewegbaren, vorzugsweise drehbaren oder schwenkbaren, Infrarotsensors ermöglicht werden. Der Infrarotsensor kann beispielsweise um eine parallel zum Rand der Materialbahn verlaufende Achse oszillierend geschwenkt werden. Dadurch kann der Bereich eines Randes einer Materialbahn sowie dessen Umgebung vom Infrarotsensor fortdauernd zeilenmäßig abgetastet werden. Die Erfassung der Position des Materialbahnrandes ist nämlich besonders einfach dann möglich, wenn die Abtastrichtung der Messvor­ richtung, d. h. die Richtung der Ortsauflösung der Temperaturmessung zumindest eine nicht vernachlässigbare Komponente in einer Richtung orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Materialbahnrandes hat.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Infrarotsensor anstelle des Verschwenkens linear hin- und herzubewegen. Dadurch wird der Abstand zwischen dem Infrarotsensor und der gewöhnlich ebenen Materialbahn im Wesentlichen konstant gehalten. Somit kann gewährleistet werden, dass der optimale, d. h. kleinste, Messfleck immer auf der Materialbahnebene liegt, was sich vorteilhaft auf die erzielbare Ortsauflösung auswirkt. Bei einer Schwenkbewegung des Infrarotsensors kommt es in der Nähe der Richtungsumkehrpunkte zu Abweichungen hiervon.

Eine erhöhte Abtastgeschwindigkeit der Messvorrichtung kann erreicht werden, wenn die Messvorrichtung einen Infrarotsensor und eine beweg­ bare Optik umfasst. Da in einem derartigen Fall der Sensor ortsfest ruhen kann, während nur noch die Optik bewegt wird, kann nämlich die insgesamt zu bewegende Masse der Messvorrichtung reduziert werden. Dabei kann die Optik beispielsweise einen drehbar oder schwenkbar gelagerten Spiegel umfassen, welcher wiederum eine zeilenartige Abtastung im Bereich des Randes einer Materialbahn ermöglicht. Der Spiegel wird dann bevorzugt derart im Strahlengang des Infrarotsensors angeordnet und oszillierend verschwenkt, dass sich der Messfleck des Infrarotsensors in der Nähe des Randes der Materialbahn hin- und herbewegt.

Weiterhin kann die bewegbare Optik eine Vorrichtung zur Änderung ihrer Brennweite umfassen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch der Abstand des Infrarotsensors von der Materialbahn nach Maßgabe der frei einstellbaren Brennweite gewählt werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob zwischen dem Infrarotsensor und der Materialbahn ein Spiegel angeordnet ist oder nicht.

Anstelle eines bewegbaren Infrarotsensors oder eines Infrarotsensors mit bewegbarer Optik kann auch eine Mehrzahl von Infrarotsensoren in der Messvorrichtung eingesetzt sein, beispielsweise in Reihenanordnung oder in Matrixanordnung. Dies hat den Vorteil, dass durch die Mehrzahl von Infrarotsensoren die Temperatur der Materialbahn und deren Umgebung nicht nur an einem Punkt, sondern in einem vorbestimmten Bereich ermittelt werden kann. Bei einer Reihenanordnung von Infrarotsensoren ist dieser Bereich eine Zeile, bei einer Matrixanordnung ist dies ein Feld. Somit kann eine Bewegung des Sensors oder einer dem Sensor zugeordneten Optik ent­ fallen, was eine noch schnellere Temperaturermittlung ermöglicht.

Der Messvorrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Nachführeinrichtung zugeordnet sein. Eine derartige Nachführeinrichtung kann dazu dienen, die Messvorrichtung einer Ver­ lagerung des Randes der Materialbahn derart nachzuführen, dass sich der Rand im Wesentlichen im Zentrum des Temperaturerfassungsbereichs der Messvorrichtung befindet. Dadurch kann die Messvorrichtung mit einer geringeren Abtastbreite arbeiten, was wiederum deren Abtastrate erhöhen würde.

Der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor kann von einem Pyrometer oder von einem Halbleiterdetektor gebildet sein. Geeignete Pyrometer können bei­ spielsweise von Firma Dr. Georg Maurer GmbH Optoelektronik in 72664 Kohlberg, Deutschland bezogen werden. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Infrarotsensoren vorgesehen sein, welche in unterschiedlichen Infrarot- Wellenlängenbereichen empfindlich sind. Einerseits kann durch Vorsehen einer Mehrzahl von Infrarotsensoren mit unterschiedlichen Infrarot-Wellen­ längenbereichen sichergestellt werden, dass die Messvorrichtung an Materialien mit unterschiedlichen Infrarot-Emissionsspektren einsetzbar ist. Andererseits können auf diese Art und Weise mit der Messvorrichtung nicht nur Infrarotstrahlen erfasst werden, die direkt von der Oberfläche der Materialbahn abgestrahlt werden, sondern auch Infrarotstrahlen, welche von einem Bereich im Materialbahninneren ausgesendet werden. Durch Ausnut­ zung dieser vom erfassten Infrarot-Wellenlängenbereich abhängigen soge­ nannten "Eindringtiefe" können beispielsweise lokale Temperatureffekte an der Oberfläche der Materialbahn ausgeblendet werden.

Wie bereits oben erwähnt wurde, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn in beliebiger Umgebung der Materialbahn einsetzbar, solange die Materialbahn einer Temperaturerfassung zugänglich ist. Die Materialbahn kann beispielsweise im Bereich der Randerfassung mittels einer Stützeinheit abgestützt sein. In einem bevorzugten Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist die Gegeneinheit eine Walze, beispielsweise eine Riffelwalze, wie sie etwa bei der Herstellung von Wellpappe eingesetzt wird. Die Riffelwalze kann dabei beheizt, unbeheizt oder sogar gekühlt sein und eine metallische oder auch eine nichtmetallische Oberfläche aufweisen, beispielsweise eine Oberfläche aus einem Elastomer.

Die erfindungsgemäße Positionserfassungsvorrichtung kann bei Bewegung der Materialbahn in einer Laufrichtung dazu dienen, die Position eines Seitenrandes der Materialbahn zu erfassen, d. h. eines sich im Wesentlichen in Laufrichtung erstreckenden Randes. Darüber hinaus kann die erfindungs­ gemäße Vorrichtung bei Bewegung der Materialbahn in einer Laufrichtung auch zur Bestimmung der Position eines vorauslaufenden Randes oder/und eines nachlaufenden Randes der Materialbahn dienen, d. h. eines sich im Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung erstreckenden Randes. Durch Bestimmen eines vorauslaufenden oder/und eines nachlaufenden Randes der Materialbahn kann beispielsweise der Beginn oder das Ende einer laufenden Materialbahn in einer Anlage verfolgt werden.

Die erfasste Position eines Seitenrandes einer laufenden Materialbahn kann als Eingangsdatum für eine Steuervorrichtung verwendet werden, welche der Auswertevorrichtung zum Zwecke der Steuerung des Betriebs einer Vorrichtung zur Behandlung der Materialbahn nachgeordnet sein kann. Eine derartige Materialbahn-Behandlungsvorrichtung kann beispielsweise ein Leimauftragswerk sein und die Steuervorrichtung kann auf Grundlage der ermittelten Randposition des Seitenrandes der Materialbahn wenigstens einen Leimdamm des Leimauftragswerks derart steuern, dass sichergestellt ist, dass ein Randstreifen der Materialbahn trocken bleibt, d. h. nicht von Leim benetzt wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Positionserfassungs­ vorrichtung kann der Rand der Papierbahn vorteilhaft unmittelbar am Ort des Leimauftrags erfasst werden, was die Regelstrecke bzw. Regelzeit der Positionsregelung des Leimauftragselements verkürzt. Dies verhindert bspw. unerwünschten Leimauftrag auf die Riffelwalze und erhöht so die Verfüg­ barkeit der Wellpappenproduktionsanlage und schließlich auch die Qualität der erzeugten Wellpappe.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt wird die vorstehend angegebene Auf­ gabe durch ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, gelöst, bei welchem man eine Temperatur der Materialbahn oder/und deren Umgebung ortsaufgelöst ermittelt und bei welchem man die Position eines Temperatursprungs in dem so ermittelten Temperaturprofil als die Position des Randes der Materialbahn bestimmt. Hinsichtlich der Vorteile und Weiterbildungsmöglichkeiten dieses Verfahrens sei auf die vorstehende Diskussion der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.

Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 Eine schematische Querschnittsansicht einer Leimauftrags­ station einer Wellpappeanlage, an welcher die erfindungs­ gemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt sind;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zeilenabtastung des Bereichs eines Materialbahnrandes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; sowie

Fig. 3 ein Temperaturprofil in Abhängigkeit des Messortes, welches von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform erhalten werden kann.

In Fig. 1 ist eine Leimauftragsstation einer Wellpappeanlage allgemein mit 10 bezeichnet. Eine zu wellende Papierbahn 12 läuft in Laufrichtung L um eine obere Riffelwalze 14 sowie um eine gegen die obere Riffelwalze 14 angestellte untere Riffelwalze 16. Von einem Leimauftragswerk 18 mit einer Auftragswalze 20, einer Abstreifwalze 22 und einer Leimwanne 24, wird Leim 26 auf die Spitzen der Wellenform der von der unteren Riffelwalze weg weisenden Oberfläche 12a der frisch gewellten Bahn 12 aufgetragen.

Ein Infrarotstrahlungs-Pyrometer 30 ist in einer vorbestimmten Entfernung von der unteren Riffelwalze 16 angeordnet, die derart gewählt ist, dass es sein Fokus bzw. Messfleck M auf der Oberfläche 12a der Papierbahn 12 angeordnet ist. Das Pyrometer 30 wird um eine Achse A oszillierend geschwenkt, wobei die Achse A in einer Ebene senkrecht zu den jeweils paarweise parallelen Achsen B, C, D, E der Walzen 14, 16, 20, 22 der Leimauftragsstation liegt. Bevorzugt verläuft die Achse A zusätzlich parallel zu einer Tangentialebene an die untere Riffelwalze 16 im Punkt M. Durch die Schwenkbewegung des Pyrometers 30 wandert der Messfleck M auf der Oberfläche 12a der Materialbahn 12 parallel zur Achse C der unteren Riffelwalze 16, d. h. quer zur Laufrichtung L der Materialbahn 12, hin und her. Dadurch wird ein Bereich der Bahnoberfläche 12a bzw. der Mantel­ fläche 16a der unteren Riffelwalze 16 durch das Pyrometer 30 zeilenmäßig abgetastet.

Das Pyrometer 30 ist über eine Datenleitung 32 mit der Auswerteeinheit 34 verbunden. Die Auswerteeinheit 34 erhält vom Pyrometer 30 die am Mess­ fleck M ermittelte Temperatur T sowie die der Temperaturermittlung zugeordnete Winkelstellung des Pyrometers 30. Aus der Winkelstellung des Pyrometers 30 kann die Auswerteeinheit 34 unter Berücksichtigung der bekannten geometrischen Verhältnisse an der Leimauftragsstation 10 den Ort bestimmen, an welchem die Temperatur T erfasst wurde. Auf diese Art und Weise kann die Auswerteeinheit 34 ein Temperaturprofil für den Messbereich des Pyrometers 30 erstellen. Dieses Temperaturprofil weist aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen Materialbahn 12 und unte­ rer Riffelwalze 16 einen Temperatursprung auf. Der Ort des Temperatur­ sprungs wird von der Auswerteeinheit 34 ermittelt und als Position des Randes der Bahn 12 ausgegeben.

Eine Regelung 38 ist mit der Auswerteeinheit 34 über eine Datenleitung 36 verbunden. Die Regelung 38 steuert die Position der in Richtung der Achsen D und E der Auftragswalze 20 bzw. Abstreifwalze 22 verfahrbaren Leim­ dämme. In Fig. 1 ist lediglich der Leimdamm 24a dargestellt (der Leimdamm 24b liegt vor der Zeichenebene). Bei diesen Leimdämmen 24a, 24b handelt es sich um Seitenwände der Leimwanne 24, welche an ihren zu der Auf­ tragswalze 20 und der Abstreifwalze 22 hin weisenden Seiten Ausnehmun­ gen für die Walzen 20 und 22 aufweisen. Diese Ausnehmungen sind dabei so gestaltet, dass die Leimdämme 24a, 24b die Auftragswalze 20 und die Abstreifwalze 22 in deren Umfangsrichtung linien- oder flächenhaft dichtend berühren. Somit kann Leim 26 nur im Bereich zwischen den beiden Leim­ dämmen 24a, 24b von der Auftragswalze 20 an die Oberfläche 12a der Materialbahn 12 abgegeben werden. Die Regelung 38 verfährt die Leim­ dämme 24a, 24b nach Maßgabe der von der Auswerteeinheit 34 ausgege­ benen Information derart, dass im Bereich der beiden Seitenränder der Bahn 12 ein ca. 1 cm breiter Randstreifen der Bahn 12 nicht von Leim 26 benetzt wird.

Aus der Fig. 1 geht der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vor­ richtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich hervor: Durch die Anordnung des Pyrometers 30 unmittelbar vor dem Leimauftragsort N an der unteren Riffelwalze 16 wird die Regelstrecke zwischen Positions­ erfassung des Bahnrandes und der Position des Leimauftrags im Falle einer Verlagerung der Bahn 12, etwa in Richtung der Achse C, verkürzt. Die Gefahr, dass bei einer derartigen Verlagerung der Bahn 12 Leim 26 auch im Randbereich der Bahn 12 oder sogar auf die untere Riffelwalze 16 aufgetragen wird, wird somit deutlich verringert oder sogar beseitigt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht. Analoge Teile sind daher in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 2 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.

Gemäß Fig. 2 verläuft die Laufrichtung L der Papierbahn 112 senkrecht zur Zeichenebene, während die Achse C der unteren Riffelwalze 116 und die Querrichtung Q der Bahn 112 in der Zeichenebene liegen.

Die Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes der Materialbahn 112 umfasst neben dem Pyrometer 130 eine in dessen Strahlungsgang an­ geordnete bewegbare Optik 140. In der Optik sind eine bikonvexe Sammel­ linse 142 und ein um seine Achse S schwenkbarer Spiegel 144 enthalten, so dass vom Messfleck M ausgehende Infrarotstrahlung nach Reflektion am Spiegel 144 und nach Durchgang durch die Linse 142 vom Pyrometer 130 erfasst wird. Die Spiegelschwenkachse S verläuft im Wesentlichen parallel zum Rand 112b der Bahn 112, d. h. im Wesentlichen parallel zur Lauf­ richtung L. Der Spiegel 144 wird um diese Achse S derart oszillierend geschwenkt, dass der Messfleck M auf der Oberfläche 112a bzw. 116a in Querrichtung Q hin- und herwandert.

Der Weg den ein vom Messfleck M ausgehender Infrarotstrahl bis zum Pyrometer 130 zurücklegen muss, setzt sich aus einer Wegstrecke a vom Messfleck zum Spiegel 144 und einer Wegstrecke b vom Spiegel 144 zum Pyrometer 130 zusammen. Um den mit dem Fokus der Sammellinse 142 zusammenfallenden Messfleck M derart einstellen zu können, dass er bei seiner oszillierenden Wanderbewegung stets genau auf der Oberfläche 112a bzw. 116a angeordnet ist, kann die Sammellinse 142 in Richtung des Doppelpfeils F vom Infrarotstrahlungs-Pyrometer 130 weg bzw. auf dieses zu bewegbar angeordnet sein.

Das Pyrometer 130 kann bei der Bahnkantenerfassung auf einen beliebigen Emissionsgrad eingestellt sein. Dies kann der Emissionsgrad der Bahn 112 oder der unteren Riffelwalze 116 sein. Es ist nämlich nicht notwendig, dass die tatsächlichen Temperaturen erfasst werden, die an der Oberfläche 112a der Bahn 112 oder der Oberfläche 116a der unteren Riffelwalze 116 herr­ schen. Vielmehr genügt es, den zwischen der Bahn 112 und der unteren Riffelwalze 116 herrschenden Temperaturunterschied lediglich qualitativ zu erfassen. D. h. der tatsächliche Betrag des Temperaturunterschiedes ist nicht von Bedeutung. Es reicht die Feststellung, dass überhaupt ein Temperatur­ unterschied vorhanden ist.

Durch die Winkelstellung des Spiegels 144 und die bei dieser Winkelstellung ermittelte Temperatur kann eine in Fig. 2 nicht dargestellte Auswerteeinheit der ermittelten Temperatur einen Ort x_O an der Bahn 112 zuordnen. Somit ist eine ortsaufgelöste Temperaturermittlung möglich. Dabei ist anzumerken, dass sich besonders günstige Messbedingungen ergeben, wenn der kältere zu messende Gegenstand einen niedrigeren Emissionsgrad aufweist als der wärmere zu messende Gegenstand. In diesem Fall wird bereits eine geringe Temperaturdifferenz zwischen den zu messenden Gegenständen aufgrund der unterschiedlichen Emissionsgrade dann messtechnisch scheinbar vergrößert, wenn am Pyrometer ein Emissiongrad fest eingestellt bleibt.

Fig. 3 zeigt qualitativ ein ortsaufgelöstes Temperaturprofil, wie es beispiels­ weise durch den Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Bahnkantenerfassungs­ vorrichtung erhalten werden kann. Die Ermittlung der Position x_R des Randes 112b der Bahn 112 kann dabei wie nachstehend erläutert erfolgen:
Das Temperaturprofil zeigt im Wesentlichen drei Bereiche, nämlich einen ersten Temperaturbereich mit der im Wesentlichen konstanten Temperatur T₁, welche der Bahn 112 zuzuordnen ist, einen zweiten Bereich mit einer im Wesentlichen konstanten Temperatur T₂, welche der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen ist, wobei T₂ < T₁ gilt, und einen zwischen diesen beiden Temperaturbereichen angeordneten Übergangsbereich, in dem sich die Temperatur von T₁ auf T₂ ändert. Abhängig von den beiden ermittelten Temperaturenniveaus können Temperaturschwellenwerte gewählt werden, bis zu denen eine Temperatur sicher der Bahn 112 bzw. der unteren Riffel­ walze 116 zugeordnet werden kann. So kann ein Temperaturschwellenwert T_L beispielsweise als Funktion von T₁ gewählt werde, der eine Obergrenze für alle Temperaturen darstellt, die der Bahn 112 zuzuordnen sind. Ferner kann ein Temperaturschwellenwert T_H beispielsweise als Funktion der im Wesentlichen konstanten Temperatur T₂ bestimmt sein, welcher eine Unter­ grenze für alle Temperaturen darstellt, die der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen sind. Anhand des erhaltenen Temperaturprofils kann den Temperaturschwellenwerten T_L und T_H ein Ort x_L bzw. x_H im Messbereich der Positionserfassungsvorrichtung zugeordnet werden. Als Position x_R des Randes 112b der Bahn 112 kann beispielsweise der Mittelwert der Orte x_L und x_H ausgegeben werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise zur Ermittlung der Position des Randes 112b der Papierbahn 112 handelt es sich lediglich um eine Möglichkeit der Positionserfassung. Die Position des Randes der Bahn kann auch auf andere Weise aus dem erhaltenen Temperaturprofil bestimmt werden.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes (112b) einer Materialbahn (12; 112), insbesondere einer Papierbahn (12; 112), umfassend eine Messvorrichtung (30; 130, 140), welche eine Temperatur (T) der Materialbahn (12; 112) oder/und deren Umgebung (16; 116) ortsaufgelöst ermittelt und die Orts- und Temperaturdaten an eine Auswertevorrichtung (34) übergibt, wobei die Auswertevor­ richtung (34) aus den so ermittelten Daten die Position (x_R) eines Temperatursprunges bestimmt und als die Position (x_R) des Randes (112b) der Materialbahn (12; 112) zur Ausgabe bereitstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (30; 130, 140) einen Sensor (30; 130) zur berührungslosen Ermittelung der Tem­ peratur (T) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (30) einen be­ wegbaren, vorzugsweise drehbaren oder schwenkbaren, Infrarot­ sensor (30) umfasst.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (130, 140) einen Infrarotsensor (130) und eine bewegbare Optik (140) umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Optik (140) einen drehbar oder schwenkbar gelagerten Spiegel (144) umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Optik (140) eine Vorrichtung zur Änderung ihrer Brennweite umfasst.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Mehrzahl von Infrarotsensoren umfasst, beispielsweise eine Reihenanordnung oder eine Matrixanordnung von Infrarotsensoren.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messvorrichtung eine Nachführ­ einrichtung zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor (30; 130) von einem Pyrometer (30; 130) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor von einem Halbleiter-Detektor gebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Infrarotsensoren vorgesehen ist, welche in unterschiedlichen Infrarot-Wellenlängen­ bereichen empfindlich sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (12; 112) im Bereich der Randerfassung mittels einer Gegeneinheit (16; 116) abgestützt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegeneinheit (16; 116) eine Gegenwalze (16; 116) ist, beispielsweise eine Riffelwalze (16; 116).

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Bewegung der Materialbahn (12; 112) in einer Laufrichtung (L) zur Bestimmung der Position (x_R) eines Seitenrandes (112b) der Materialbahn (12; 112) dient, d. h. der Position (x_R) eines sich im Wesentlichen in Laufrichtung (L) er­ streckenden Randes (112b) der Materialbahn (12; 112).

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Bewegung der Materialbahn (12; 112) in einer Laufrichtung (L) zur Bestimmung der Position eines vorauslaufenden Randes oder/und eines nachlaufenden Randes der Materialbahn (12; 112) dient, d. h. der Position eines sich im Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung (L) erstreckenden Randes der Materialbahn (12; 112).

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswertevorrichtung (34) eine Steuervorrichtung (38) nachgeordnet ist, welche auf Grundlage der ermittelten Randposition (x_R) den Betrieb einer Vorrichtung (20, 22, 24, 24a, 24b, 26) zur Behandlung der Materialbahn (12; 112) steuert.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn-Behandlungsvorrich­ tung (20, 22, 24, 24a, 24b, 26) ein Leimauftragswerk (20, 22, 24, 24a, 24b, 26) ist, und dass die Steuervorrichtung (38) die Position wenigstens eines Leimdammes (24a) des Leimauftragswerks (10) steuert.

18. Verfahren zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere Papierbahn, bei welchem man eine Temperatur (T) der Materialbahn (12; 112) oder/und deren Umgebung (16; 116) orts­ aufgelöst ermittelt und dass man die Position (x_R) eines Temperatur­ sprunges in dem so ermittelten Temperaturprofil als die Position (x_R) des Randes (112b) der Materialbahn (12; 112) bestimmt.