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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Eigenschaft
einer Matte und/oder Platte, die entlang einer Förderstrecke förderbar
ist, bei dem mehrere jeweils ein Messsignal aussendende Sender und
mehrere jeweils einen Messsignalwert erfassende Empfänger paarweise einander
zugeordnet werden und die Sender-Empfänger-Paare
beidseitig an einander gegenüberliegenden
Seiten der Matte und/oder Platte angeordnet werden. Die Erfindung
betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
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Ein
derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung werden bei der
Herstellung von Holzwerkstoffplatten beispielsweise zur Bestimmung
des Flächengewichtes
und/oder der Materialdicke eingesetzt. Bei der Produktion von Holzwerkstoffplatten aus
Spänen
und/oder Fasern wird ein möglichst gleichmäßiges Flächengewicht
der zu produzierenden Platten angestrebt. Um dies zu erreichen,
werden zunächst
entsprechende Fasermatten, die zuvor geleimte Späne und/oder Fasern aufweisen,
durch eine möglichst
gleichmäßige Streuung
der Späne und/oder
Fasern vorbereitet. Diese Fasermatten werden anschließend in
einer geeigneten Presse zu den herzu stellenden Platten üblicherweise
bei höheren Temperaturen
zusammengepresst. Die für
die Herstellung der Fasermatten verwendeten Maschinen weisen üblicherweise
Verstelleinrichtungen auf, mit denen die Streuung der Späne und/oder
Fasern beeinflusst werden kann.
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Zur
Steuerung und Kontrolle der Streuung der Späne und/oder Fasern werden üblicherweise Flächengewichtsmessanlagen
eingesetzt, da die Verteilung des Flächengewichtes der Fasermatte
vor dem Pressen gleich der Flächengewichtsverteilung der
produzierten Platte ist und durch den Pressvorgang nicht verändert wird.
Durch den Pressvorgang wird das Flächengewicht lediglich insgesamt
um flüchtige
Bestandteile des Materials sowie um Feuchtigkeit reduziert, nicht
aber die Verteilung in Längs- und Querrichtung
zur Produktion modifiziert.
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Die
Flächengewichtsmessanlagen
weisen oftmals einen Röntgenstrahler
und einen sich auf der gegenüberliegenden
Seite des Materialstromes befindlichen Detektor bzw. Strahlungsempfänger auf, der
zur Erfassung von Röntgenstrahlung
geeignet ist. Die durch das Späne-
bzw. Fasermaterial hindurch dringende Röntgenstrahlung wird in Abhängigkeit
der Materialmenge mehr oder weniger stark geschwächt. Aus der Schwächung der
Röntgenstrahlung
kann das Flächengewicht
am jeweiligen Messort ermittelt werden.
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Die
eingesetzten Röntgenquellen
oder alternativ eingesetzten Isotopenstrahler senden ein relativ
konstantes Messsignal aus. Die Detektoren hingegen weisen nicht
diese Konstanz auf, so dass trotz gleich bleibendem Messsignal sich
die erfassten Messsignalwerte im Laufe der Zeit mit einem immer größer werdenden
Fehler verschieben. Daher ist es erforderlich, dass in regelmäßigen Abständen eine so
genannte Hellmessung durchgeführt
wird. Mit Hellmessung wird eine Messung bezeichnet, bei der das
Messsignal des Senders direkt von dem Empfänger erfasst wird, ohne dass
es durch ein zu überprüfendes Material
hindurch drang, das heißt,
dass keine Matte oder Platte in der Messstrecke vorhanden ist.
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Es
ist bekannt, diese kalibrierende Hellmessung in den Lücken im
Materialstrom zwischen vereinzelten Matten und/oder Platten durchzuführen. Dies
ist aber nur mög lich,
wenn die Lücken
eine hinreichende Größe aufweisen.
Bei zunehmender Fördergeschwindigkeit
oder gar bei einem Endlosstrang in der Produktionsstraße ist dies
zumindest deutlich erschwert, wenn nicht gar unmöglich. Um dennoch eine Hellmessung
durchführen
zu können,
ist es bekannt, den Sender und den Detektor beweglich in einer Messvorrichtung
vorzusehen, so dass sie aus dem Bereich des Materialstroms herausgeführt oder herausgeschwenkt
werden und abseits desselben die Durchführung der Hellmessung vorgenommen wird.
Die hierfür
erforderlichen Konstruktionen müssen
allerdings sehr präzise
sein und ihre Herstellung ist daher aufwändig und teuer. Ferner erfordern
die schwenkbaren Messvorrichtungen einen deutlich erhöhten Platzbedarf.
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Aus
der
EP 0 522 711 A2 ist
eine Vorrichtung zum Abtasten von Material bekannt, das entlang
einer Abtastregion vorbei transportiert wird. Die dort beschriebene
Erfindung löst
das Problem, eine genaue Erfassung von sich schnell bewegendem Material
durchzuführen,
ohne dass teure Sensoren vorgehalten werden müssen und ohne dass die Anlage zum
Kalibrieren stillgelegt werden muss. Dazu werden verschiedene Sensoren
so angeordnet, dass sich ihre Messbereiche überlappen. Die von den Sensoren
aufgenommenen Messwerte werden in einem Datenverarbeitungssystem
zum Kalibrieren der Sensoren oder zum redundanten Abtasten der Proben
verwendet.
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Aus
der
US 3 016 460 A ist
ein Verfahren zum Messen einer Netz-Dicke bekannt, das die Aufgabe
lösen soll,
ein Kalibrations- und Steuersystem für Strahlungssensoren bereitzustellen.
Dazu ist vorgesehen, dass für
jeden Sensor der Zustand eingestellt wird, bei dem er 100% der Strahlung
absorbiert, wobei dann alle Strahlungsquellen so eingestellt werden,
dass sie keine Strahlung emittieren. Danach wird der Zustand eingestellt,
dass in jeder Station das Null-Niveau eingestellt wird, so dass
Faktoren in den Sensoren eliminiert werden können, die die individuelle
Antwort auf die Strahlung beeinflussen. Dass der Sender bzw. der
Empfänger
eines Sender-Empfängerpaares
einem Empfänger
bzw. einen Sender eines anderen Sender-Empfängerpaares
zugewandt wird, wird nicht offenbart.
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Aus
der
US 4, 605 729 A ist
eine Vorrichtung zum Messen einer Wandstärke von Röhren bekannt. Dabei sind eine
Strahlungsquelle und ein Detektor einander gegenüberliegend angeordnet, ohne
dass diese Anordnung verändert
wird.
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Vor
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Kalibrierung für eine
Messung einer Materialeigenschaft in einfacher Weise zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Bei
einem eingangs beschriebenen Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Sender und die Empfänger
aus einer Messposition, in der die jeweiligen Sender-Empfänger-Paare
zueinander weisend ausgerichtet werden, in eine Kalibrierposition
bewegt werden, in der der Sender bzw. der Empfänger eines Sender-Empfänger-Paares
einem Empfänger
bzw. einem Sender eines anderen Sender-Empfänger-Paares
zugewandt werden.
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Der
wesentliche Kern der Erfindung besteht darin, dass die paarweise
Zuordnung von Sender und Empfänger
für die
eigentliche Messung der Materialeigenschaften erhalten bleibt, aber
für eine
Kalibriermessung die Sender und/oder die Empfänger in eine Kalibrierposition
auf einen Empfänger
bzw. einen Sender eines anderen Sensorpaares ausgerichtet werden.
Die für
die Messung vorgenommene Paarzuordnung wird erfindungsgemäß für die Kalibrierung
zeitweise aufgehoben. Für
die Kalibrierung der Detektoren ist es unbeachtlich, ob das Messsignal
für die
Hellmessung von dem zugeordneten Senderpartner oder einem anderen
im Wesentlichen vergleichbaren Sender eines anderen Sensor-Empfänger-Paares
ausgesendet wird.
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Bevorzugt
werden die Sender-Empfänger-Paare
derart vorgesehen, dass beidseitig der Matte und/oder Platte jeweils
Sender und Empfänger verschiedener
Sender-Empfänger-Paare
benachbart zueinander angeordnet werden. Dies führt zu einer beidseitig der
Förderstrecke
jeweils abwechselnde Anordnung der Sender und Empfänger.
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In
vorteilhafter Weise werden die Sender und die Empfänger drehbar
vorgesehen. Durch die Drehung ist eine einfach Positionsveränderung
von Messposition zu Kalibrierposition ermöglicht.
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Bevorzugt
wird die Messrichtung der zugeordneten Sender-Empfänger-Paare
in der Messposition orthogonal zur Oberfläche der Matte und/oder Platte
ausgerichtet. Weiterhin bevorzugt wird die Messrichtung in der Kalibrierposition
parallel zu der Oberfläche
der Matte und/oder Platte ausgerichtet.
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In
vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass zur Messung Röntgen-Strahlung
verwendet wird. Alternativ wird zur Messung Isotopen-Strahlung verwendet,
die zum einen monochromatische und zum anderen höherenergetische Strahlungseigenschaften
aufweist. Weiterhin alternativ wird zur Messung Ultraschall verwendet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer detaillierten Beschreibung einer
Ausführungsform
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer bekannten Messvorrichtung zeigt,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zeigt,
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3 die
erfindungsgemäße Messvorrichtung
aus 2 in einer Vorderansicht zeigt,
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4 die
Messvorrichtung aus 3 mit in die Kalibrierposition
verschwenkten Sendern und Empfängern
zeigt und
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5 die
Messvorrichtung aus 3 zeigt, bei der Sender-Empfänger-Paare zum Teil in
Messposition, um Teil in Kalibrierposition angeordnet sind.
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In
der 1 ist schematisch skizziert eine bekannte Vorrichtung
zur Flächengewichtsmessung als
ein Teil einer Produktionsstraße
zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, beispielsweise Span- und/oder
Faserplatten, dargestellt. Obwohl diese Messanlage hierin als Einrichtung
für die
Holzwerkstoffindustrie vorgestellt wird, ist es klar, dass auch platten-
bzw. mattenartige Produkte, die aus anderem nicht-holzartigem Material
hergestellt sind, unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Bezug auf ihr Flächengewicht
untersucht werden können.
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Nachdem
eine Matte 1, die in der 1 mit Hilfe
einer Strichlinie angedeutet ist, durch Streuen von Spänen und/oder
Fasern bereit gestellt ist, wird sie in einer Produktionsstraße entlang
einer Förderstrecke
weitergeführt
und durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung
gefördert.
Im weiteren Verlauf der Produktionsstraße wird die Matte 1 in
einer geeigneten Pressvorrichtung (nicht gezeigt) zur herzustellenden
Platte verpresst. Mit dem Begriff Förderstrecke wird der Volumenbereich
der Produktionsstraße bezeichnet,
den die gestreuten Matten 1 vereinzelt oder als Endlosstrang
einnehmen. Die Streuvorrichtung selbst ist in der Figur nicht dargestellt.
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Die
dargestellte Messanlage weist ein Rahmengestell 2 mit zwei
im Wesentlichen vertikal ausgerichteten und seitlich neben der Förderstrecke
angeordneten Stützen 3a und 3b auf.
Die Stützen 3a und 3b sind
durch zwei Rahmenträger 4a und 4b miteinander
verbunden. Hierbei ist der erste Rahmenträger 4a oberhalb und
der zweite Rahmenträger 4b unterhalb
der Förderstrecke
mit der Matte 1 vorgesehen. Die Förderrichtung der Förderstrecke
bzw. der Platte 1 wird in der 1 mit Hilfe
des Pfeils 5 angezeigt.
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Die
dargestellt Messanlage weist mehrere Sender-Empfänger-Paare 6, 7, 8 und 9 auf,
von denen jeweils alle Sender an dem unteren Rahmenträger 4b angeordnet
sind. Alle Empfänger
sind hingegen an dem oberen Rahmenträger 4a angeordnet. Die
Sender-Empfänger-Paare 6 bis 9 sind
jeweils einander zugewandt an den entsprechenden Rahmenträgern 4a bzw. 4b nebeneinander
und quer in Bezug auf die Förderrichtung
(Pfeil 5) befestigt.
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In
der 2 ist eine erfindungsgemäße Messvorrichtung schematisch
skizziert wiedergegeben, die ein Rahmengestell 12 mit zwei
im Wesentlichen vertikal ausgerichteten und seitlich neben der Förderstrecke
angeordneten Stützen 13a und 13b aufweist.
Die Stützen 13a und 13b sind
durch zwei im Wesentlichen horizontal ausgerichteten und parallel zueinander
angeordneten Rahmenträger 14a und 14b verbunden.
Hierbei ist der erste Rahmenträger 14a oberhalb
und der zweite Rahmenträger 14b unterhalb
der Förderstrecke
mit einer Matte 11 vorgesehen, so dass die Förderstrecke
durch die von den beiden Seitenstützen 13a und 13b und
den beiden Rahmenträgern 14a und 14b definierte
Fläche
im Wesentlichen orthogonal zu dieser hindurch tritt. Die Förderrichtung
der Förderstrecke
bzw. der Platte 11 wird in der 2 mit Hilfe
des Pfeils 15 angezeigt.
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Die
dargestellte Messanlage weist mehrere Sender-Empfänger-Paare 16, 17, 18 und 19 auf,
von denen jeweils alle Sender an dem unteren Rahmenträger 4b angeordnet
sind. Alle Empfänger
sind hingegen an dem oberen Rahmenträger 4a angeordnet. Die
Sender-Empfänger-Paare 6 bis 9 sind
jeweils einander zugewandt an den entsprechenden Rahmenträgern 4a bzw. 4b nebeneinander
und quer in Bezug auf die Förderrichtung
(Pfeil 5) befestigt.
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In
der 1 sind die Sender nur schematisch skizziert wiedergegeben
und sie können
sowohl als Röntgenstrahler
als auch als Isotopenstrahler ausgeführt sein. Ferner sind auch
die Empfänger
nur schematisch skizziert und Auswerteeinrichtungen für die jeweils
erfassten Messsignalwerte, beispielsweise ein geeigneter Mikroprozessor,
können
direkt im jeweiligen Gehäuse
der Empfänger
integriert sein, um einen möglichst
kompakten Aufbau der gesamten Messanlage zu ermöglichen. Zur besseren Unterscheidung
der Sender und Empfänger
voneinander sind diese unterschiedlich in den Figuren dargestellt.
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In
der 2 ist deutlich zu erkennen, dass erfindungsgemäß an jedem
Rahmenträger 14a und 14b jeweils
die Sender und Empfänger
abwechselnd angeordnet sind, d. h. den Sendern ist zumindest ein Empfänger benachbart
und kein Sender ist direkt einem anderen Sender benachbart vorgesehen.
Obwohl in der Figur genau vier Sender-Empfänger-Paare 16, 17, 18 und 19 gezeigt
werden, ist es klar, dass die Anzahl der Sender-Empfänger-Paare
eine beliebige Zahl n ≥ 2
betragen kann.
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In
den 3 bis 5 ist die Messanlage der 2 in
einer Vorderansicht wiedergegeben. Hierbei entspricht die in der 3 dargestellte
Situation derjenigen aus der 2, d. h.
alle Sender-Empfänger-Paare
befinden sich in ihrer Messposition und die Sender und die Empfänger sind
jeweils zu ihrem zugeordneten Partner gewandt ausgerichtet. Die
von den Sendern ausgestrahlten und die Matte 11 durchdringenden
Messsignale sind durch die Linien 20 in der 2 angedeutet,
so dass die Zuordnung der jeweiligen Sender-Empfänger-Paare 16, 17, 18,
und 19 eindeutig zu erkennen ist.
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In
der 4 sind die Sender und Empfänger jeweils um 90° verdreht,
und jeder Sender ist auf einen Empfänger eines anderen Sender-Empfänger-Paares
ausgerichtet. In der gezeigten Kalibriersituation zur Durchführung einer
Hellmessung ist der an dem unteren Rahmenträger 14b angeordnete Sender
des Sender-Empfänger-Paares 16 nun
dem am gleichen Rahmenträger 14b angeordneten
Empfänger
des benachbarten Sender-Empfänger-Paares 17 zugewandt.
Gleichzeitig ist der Sender des Sender-Empfänger-Paares 17 auf
den Empfänger
des Sender-Empfänger-Paares 16 ausgerichtet.
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In
gleicher Weise ist die jeweilige Zuordnung der Sender-Empfänger-Paare 18 und 19 aufgehoben,
so dass der Sender und der Empfänger
des Sender-Empfänger-Paares 18 jeweils
dem Empfänger
und Sender des Sender-Empfänger-Paares 19 zugewandt
sind. Die ausgesendeten Strahlen für die Hellmessung sind durch
die Linien 21 in der 4 angedeutet
und es ist zu erkennen, dass die Messrichtung parallel zu den Oberflächen der
nicht durchstrahlten Matte 11 vorgesehen ist.
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Schließlich ist
anhand der 5 eine Situation gezeigt, in
der zum gleichen Zeitpunkt eine Messung der Materialeigenschaft
und eine Kalibrierung durchgeführt
werden. Die Sender-Empfänger-Paare 16 und 19 sind
hier einander zugewandt und führen die
eigentliche Messung aus. Die ausgesendeten Messstrahlen sind durch
die Linien 20 in der 5 angedeutet
und durchdringen die Matte 11. Ferner ist die zugeordnete
Paarung der Sender-Empfänger-Paare 17 und 18 aufgehoben,
so dass der Sender des Sender-Empfänger-Paares 17 mit
dem Empfänger
des Sender-Empfänger-Paares 18 eine
Hellmessung durchführt.
Die Kalibriersignale, die die Matte 11 nicht durchstrahlen,
sind in der 5 durch die Linien 21 angedeutet.
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Um
eventuell auftretende Abweichungen der Messsignalqualitäten der
Sender berücksichtigen
zu können,
werden vor einer Inbetriebnahme der Produktionsstraße mehrere
Hellmessungen durchgeführt.
Zunächst
werden die jeweiligen Messsignalwerte für eine Hellmessung der zugeordneten
Sender-Empfänger-Paare 17 bis 19 erfasst
und abgelegt. Anschließend
werden entsprechende Hellmessungen mit den möglichen Kalibrierpartnern der
jeweiligen Empfänger
der Sender-Empfänger-Paare 17 bis 19,
also mit den Sendern der jeweils benachbarten Sender-Empfänger-Paare, durchgeführt. Diese
so erfassten Messsignalwerte werden ebenfalls abgelegt. Die mehreren
Messsignalwerte können
nun miteinander verglichen werden und die Verhältnisse abgespeichert werden,
um während
der Produktion aus dem Messsignalwert einer Hellmessung mit einem Kalibrierpartner
und der zwischengespeicherten Verhältnisse eine exakte Kalibrierung
für die
Messung der jeweiligen zugeordneten Sender-Empfänger-Paare 17 bis 19 durchzuführen.
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Obwohl
in der vorstehenden Beschreibung die Erfindung anhand der Messung
einer Matte 11 aus Spänen
und/oder Fasern erläutert
wurde, ist es klar, dass die erfindungsgemäße Anordnung der Sender-Empfänger-Paare 16 bis 19 auch
bei einer Messvorrichtung zur Messung einer bereits fertig verpressten
Platte eingesetzt werden kann. Dadurch, dass die Kalibrierung bzw.
die Hellmessung jeweils auf einer Seite der Förderstrecke für die Matte/Platte stattfindet,
ist die Erfindung auch in Produktionsstraßen mit Endlossträngen verwendbar.
Die Kalibrierung kann in zyklischen Zeitabständen durchgeführt werden,
um sich gegebenenfalls verändernde
Umgebungseinflüsse
zeitnah kompensieren und ausgleichen zu können.