-
Die Erfindung betrifft eine Dickenmessvorrichtung zur Dickenmessung einer durchlaufenden Platte, insbesondere einer Holzwerkstoffplatte, mit einem Messrahmen, welcher seitliche (vertikale) Ständer und zwischen den Ständern befestigte (horizontale) Traversen aufweist, wobei an den Traversen über die Gestellbreite bzw. Plattenbreite verteilt mehrere obere Messköpfe und/oder mehrere untere Messköpfe angeordnet sind, wobei die Messköpfe jeweils einen Sensor und einen relativ zu dem Sensor beweglichen und gegen die Platte drückbaren Messtaster aufweisen.
-
Mit einer solchen Dickenmessvorrichtung lässt sich die Dicke einer Platte, Bahn oder dergleichen z. B. innerhalb eines Produktionsprozesses oder Bearbeitungsprozesses „inline“ messen und überwachen. Bei der Platte kann es sich insbesondere um eine Holzwerkstoffplatte (z. B. Spanplatte oder Faserplatte) oder auch um eine Verbundplatte handeln. Solche Platten werden in der Regel in einer Presse hergestellt, so dass die Dickenmessvorrichtung z. B. hinter einer Presse angeordnet sein kann. Bei der Presse kann es sich um eine kontinuierlich arbeitende Presse oder auch um eine Taktpresse handeln, so dass die Dicke eines kontinuierlichen Plattenstrangs oder auch die Dicke von konfektionierten Platten gemessen werden kann. Die Dickenmessvorrichtung kann auch in nachgeschaltete Bearbeitungsprozesse (z. B. Schleifprozesse) integriert werden.
-
Bevorzugt sind an den Traversen einerseits obere Messköpfe und andererseits untere Messköpfe angeordnet, so dass die Platte zwischen den Messköpfen hindurchgeführt wird. Dabei liegen die Messtaster beidseitig gegen die Platte an, so dass eine berührende Messung erfolgt. Die Messtaster können insbesondere Messrollen aufweisen. Innerhalb des Messkopfes kann der Sensor die Position des Messtasters berührungslos ermitteln, z. B. optisch, induktiv oder dergleichen.
-
Eine Dickenmessvorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist z. B. aus der
DE 10 2007 022 580 B4 bekannt. Der Messrahmen weist einerseits eine obere Traverse und andererseits eine untere Traverse auf, so dass die oberen Messköpfe an der oberen Traverse und die unteren Messköpfe an der unteren Traverse befestigt sind. Bei der bekannten Anordnung können sich die Traversen und die seitlichen Ständer bzw. Stützen durch Temperaturschwankungen unterschiedlich ausdehnen bzw. zusammenziehen, so dass der gemessene Abstandswert für entsprechende Sensorpaare in Abhängigkeit der Temperatur schwankt. Ferner können sich in Pneumatikzylindern, die beispielsweise für eine berührende Messung mittels Messrollen Anwendung finden, aufgrund der Temperaturschwankungen die Druckverhältnisse der eingesetzten Druckluft verändern. Dies führt dazu, dass die wirksamen Kräfte variieren, mit denen die Messrollen an der Platte anliegen und gegen die Platte gepresst werden. Ausgehend von diesen Überlegungen wird in der
DE 10 2007 022 580 B4 vorgeschlagen, zusätzlich zu Sensorpaaren im Bereich der eigentlichen Förderstrecke ein weiteres Sensorpaar außerhalb der Förderstrecke für eine Referenzmessung vorzusehen. Dabei sollen die Umgebungseinflüsse, insbesondere die Temperatur, die eine Auswirkung auf den Rahmen und die gesamte Messanlage ausüben, für den Betrieb sämtlicher Sensoren identisch sein, so dass eine Auswirkung der Umgebungseinflüsse auf die Messgenauigkeit vermindert oder minimiert werden kann (vgl.
DE 10 2007 022 580 B4 ).
-
Um eine hohe Messgenauigkeit für eine Dickenmessung zu gewährleisten und negative Einflüsse hoher Temperaturen zu vermeiden, wird in der
DE 10 2013 007 654 A1 eine zwischen zwei Standfüßen gefangene Traversenanordnung vorgeschlagen, die zwei übereinander angeordnete Traversen aufweist, insbesondere als Träger von Sensoren für das Vermessen durchlaufender Halbzeuge. Die Traversen sollen durch gesondert ausgebildete Verbindungselemente verbunden sein. So wird z. B. vorgeschlagen, dass die Verbindungselemente nahezu thermisch inert einen Längenausdehnungskoeffizienten α von unter 5 . 10
-6 K
-1 aufweisen. Die Verbindungselemente können z. B. durch CFK-Rohre ausgebildet werden.
-
In der
DE 10 2015 000 077 A1 wird bei einer zwischen Standfüßen gefangenen Traverse vorgeschlagen, dass die Traverse durch von Spanten gehaltene Carbonstäbe oder Carbonrohre ausgebildet sein soll.
-
Insgesamt besteht das Bedürfnis, bei Dickenmessvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art eine Beeinflussung des Messergebnisses durch Temperatureinflüsse und mechanische Belastungen zu eliminieren oder zumindest zu minimieren. - Hier setzt die Erfindung ein.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dickenmessvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau und einfacher Funktionsweise durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet, insbesondere sollen negative Einflüsse von Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen auf das Messergebnis vermieden werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Dickenmessvorrichtung der eingangs beschriebenen Art, dass der Messrahmen für die oberen Messköpfe einerseits eine obere Lasttraverse und andererseits eine obere Messtraverse aufweist und/oder dass der Messrahmen für die unteren Messköpfe einerseits eine untere Lasttraverse und eine untere Messtraverse aufweist, wobei die Sensoren an den Messtraversen und die Messtaster an den Lasttraversen befestigt sind.
-
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich der Einfluss mechanischer Lasten und (schwankender) Temperaturen auf das Messergebnis in einfacher Weise eliminieren oder zumindest deutlich reduzieren lässt, wenn ein Messrahmen zur Verfügung gestellt wird, bei dem die mechanisch auftretenden Lasten entkoppelt werden, indem (in einem einzigen Messrahmen) für die jeweilige Messkopfreihe jeweils zwei Traversen, nämlich einerseits eine Lasttraverse und anderseits eine Messtraverse verwendet werden. Die eine Traverse (Lasttraverse) nimmt die mechanischen Lasten auf. Die andere Traverse (Messtraverse) nimmt die Sensoren auf. Kommt es dann aufgrund mechanischer Lasten zu einer Verformung der Lasttraverse, an welcher der gegen die Platte gedrückte Messtaster (beweglich) befestigt ist, so wird das Dickenmessergebnis dadurch nicht verfälscht, denn der eigentliche Sensor, der die Relativbewegung des Messtasters (berührungslos) erfasst, ist an einer davon separaten Traverse (Messtraverse) befestigt. Besonders bevorzugt wird die Trennung in Mess- und Lasttraverse in einem einzigen Rahmen realisiert. Die Erfindung schlägt bevorzugt vor, dass sowohl die oberen Lasttraversen und die unteren Lasttraversen als auch die oberen Messtraversen und die unteren Messtraversen an denselben Ständern und folglich in einem einzigen Messrahmen befestigt sind.
-
Der Messtaster selbst kann bevorzugt in grundsätzlich bekannter Weise eine Messrolle aufweisen, welche gegen die Platte gedrückt wird, und zwar bevorzugt mit einem Kraftelement, z. B. einem pneumatischen Kraftelement, das heißt der Messtaster kann pneumatisch beaufschlagt sein. Der bewegliche und durch das Kraftelement gegen die Platte gedrückte Taster mit der Messrolle kann z. B. beweglich an einem Träger befestigt sein, wobei dieser Träger fest an den Lasttraversen befestigt ist. Der Taster ist relativ zu dem Sensor beweglich, so dass der (an der Messtraverse befestigte) Sensor bevorzugt berührungslos die Position bzw. Bewegung des (an der Lasttraverse befestigten) Tasters und damit der an dem Taster befestigten Messrolle erfasst.
-
Um den Einfluss mechanischer Belastungen auf das Messergebnis weiter zu reduzieren, wird in bevorzugter Weiterbildung vorgeschlagen, die Lasttraverse bzw. die Lasttraversen beweglich, z. B. gelenkig an die (vertikalen) Ständer (Stützen) anzuschließen. Auf diese Weise wird vermieden, dass Momente in die vertikalen Ständer und über diese in die Messtraversen übertragen werden. Alternativ oder ergänzend kann es zweckmäßig sein, die Lasttraversen längsverschieblich an die Ständer anzuschließen, das heißt verschieblich entlang der Längsrichtung der Traverse selbst. Die Messtraversen sind demgegenüber bevorzugt starr und folglich steif an die (vertikalen) Ständer angeschlossen (z. B. über Schweißverbindungen oder feste Schraubverbindungen).
-
Um den Einfluss von Temperaturschwankungen und folglich Wärmedehnungen weiter zu minimieren bzw. auszuschließen, schlägt die Erfindung in bevorzugter Weiterbildung vor, zumindest die Ständer und folglich die vertikalen Stützen aus einem Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen. Bevorzugt sollen die Ständer aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 5 . 10-6 K-1, z. B. weniger als 2 · 10-6 K-1, gefertigt sein. Es kann z. B. zweckmäßig sein, die Ständer aus einer Eisen-Nickel-Legierung herzustellen, die unter der Bezeichnung „Invar“ im Handel ist. Alternativ können die Ständer aus einem Faserverbundwerkstoff, z. B. aus CFK hergestellt werden.
-
Sofern die Ständer aus einem Material mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, kann zur Vermeidung von Temperatureinflüssen eine (gleich bleibende) Temperierung der Ständer in Betracht kommen.
-
Ferner können zur Reduzierung von Temperatureinflüssen die Anbindungen der Messköpfe bzw. deren Komponenten an die (horizontalen) Traversen mit Verbindungsmitteln aus einem Material mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Bei diesen Materialien kann auf die bereits im Zusammenhang mit den vertikalen Ständern genannten Materialien zurückgegriffen werden.
-
Grundsätzlich erfasst die Erfindung Ausführungsformen, bei denen der Messrahmen lediglich eine obere Messkopfreihe oder eine untere Messkopfreihe aufweist, wobei für diese Messkopfreihe dann in der erfindungsgemäßen Weise einerseits eine Lasttraverse und andererseits eine Messtraverse vorgesehen sind.
-
Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße Messrahmen jedoch sowohl eine obere Messkopfreihe als auch eine untere Messkopfreihe auf, so dass die zu vermessende oder überwachende Platte zwischen den oberen Messköpfen und den unteren Messköpfen hindurchgeführt wird. In diesem Fall weist der Messrahmen folglich eine obere Lasttraverse und eine obere Messtraverse und außerdem eine untere Lasttraverse und eine untere Messtraverse auf. Konstruktiv kann es vorteilhaft sein, die Messtraverse und die zugeordnete Lasttraverse auf unterschiedlicher Höhe anzuordnen. So kann die obere Messtraverse oberhalb der oberen Lasttraverse und/oder die untere Messtraverse unterhalb der unteren Lasttraverse angeordnet sein. Alternativ kann umgekehrt die obere Messtraverse unterhalb der oberen Lasttraverse und/oder die untere Messtraverse oberhalb der unteren Lasttraverse angeordnet sein. Ferner umfasst die Erfindung aber auch Ausführungsformen, bei denen die einander zugeordneten Messtraversen und Lasttraversen auf gleicher Höhe oder im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet sind, so dass die obere Messtraverse auf (im Wesentlichen) der gleichen Höhe wie die obere Lasttraverse und/oder die untere Messtraverse auf (im Wesentlichen) der gleichen Höhe wie die untere Lasttraverse angeordnet ist.
-
Bei den Messköpfen kann auf die aus der Praxis grundsätzlichen bekannten Messköpfe und deren Messprinzipien zurückgegriffen werden. Insbesondere wird mit Messköpfen gearbeitet, die in grundsätzlich bekannter Weise eine kraftbeaufschlagte (z. B. pneumatisch beaufschlagte) Messrolle aufweisen und die außerdem zumindest einen Sensor aufweisen, so dass die Position der kraftbeaufschlagten Messrolle relativ zu dem Sensor gemessen wird, und zwar bevorzugt berührungslos. Der Messkopf selbst arbeitet folglich grundsätzlich berührend, indem der Taster mit der Messrolle gegen die Platte gedrückt wird. Innerhalb des Sensors wird jedoch bevorzugt ein berührungsloses Messprinzip realisiert. dieses ist erfindungsgemäß auch deshalb von Bedeutung, weil der grundsätzlich bekannte Messkopf hinsichtlich der Anbindung an die Traversen gleichsam aufgeteilt wird, indem die Messrolle an die Lasttraverse und der Sensor an die Messtraverse angeschlossen werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine erfindungsgemäße Dickenmessvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 den Messrahmen der Vorrichtung nach 1 in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung und
- 3 einen vereinfachten Vertikalschnitt durch eine Messvorrichtung nach 1 mit einer zu vermessenden Platte.
-
In den Figuren ist eine Dickenmessvorrichtung zur Dickenmessung einer durchlaufenden Platte 1 dargestellt. Bei der Platte kann es sich insbesondere um eine Holzwerkstoffplatte, z. B. eine Spanplatte oder Faserplatte handeln. Insofern wird eine solche Dickenmessvorrichtung bevorzugt in einen Produktionsprozess oder Bearbeitungsprozess von Holzwerkstoffplatten oder dergleichen Platten eingebunden. So kann die Dickenmessvorrichtung z. B. hinter einer Plattenpresse, z. B. einer kontinuierlich arbeitenden Heißpresse oder auch einer Taktpresse bzw. Etagenpresse angeordnet sein, um die Qualität der hergestellten Platten zu überwachen.
-
Die Dickenmessvorrichtung weist einen Messrahmen 2 auf, welcher im Wesentlichen aus zwei seitlichen vertikalen Ständern 3 und mehreren zwischen den Ständern befestigten, horizontalen Traversen 7a, b; 8a, b besteht. An dem Messrahmen sind einerseits mehrere obere Messköpfe 4a und andererseits mehrere untere Messköpfe 4b befestigt. Diese Messköpfe 4a, 4b sind jeweils über die Breitenrichtung B des Messrahmens 2 und folglich über die Plattenbreite verteilt. Dabei ist in 1 beispielhaft lediglich ein Messkopfpaar dargestellt, welches aus oberem Messkopf 4a und unterem Messkopf 4b besteht. In der Praxis sind an dem in 1 dargestellten Messrahmen jedoch sowohl mehrere obere Messköpfe 4a als auch mehrere untere Messköpfe 4b vorgesehen.
-
Jeder Messkopf 4a, b weist einen Sensor 5 und einen relativ zu dem Sensor beweglich gegen die Platte 1 drückbaren Messtaster 6 auf. Dieser Messtaster weist im Ausführungsbeispiel (endseitig) eine Messrolle 9 auf, welche gegen die Platte gedrückt wird, und zwar bevorzugt mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Kraftelementes, z. B. mittels eines pneumatischen Kraftelementes. Der Taster 6 mit der Messrolle 9 kann beweglich an einem Träger 10 befestigt sein, der fest an die Lasttraverse angeschlossen ist. Der Taster 6 ist relativ zu dem Sensor 5 bewegbar, so dass Dickenschwankungen der Platte 1 und damit eine Relativbewegung der jeweiligen Messrolle 9 (berührungslos) von dem Sensor 5 erfasst werden können.
-
Beim Stand der Technik war es üblich, sowohl die oberen Messköpfe 4a als auch die unteren Messköpfe 4b insgesamt an einer oberen Traverse einerseits und an einer unteren Traverse andererseits zu befestigen, so dass der Messrahmen 2 beim Stand der Technik im Wesentlichen aus den vertikalen Ständern 3 und einer oberen Traverse und einer unteren Traverse bestand.
-
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Messrahmen 2 für die oberen Messköpfe 4a eine obere Lasttraverse 7a und eine obere Messtraverse 8a aufweist und dass der Messrahmen für die unteren Messköpfe 4b eine untere Lasttraverse 7b und eine untere Messtraverse 8b aufweist. Erfindungsgemäß werden in einem (einzigen) Messrahmen 2 die mechanisch auftretenden Lasten entkoppelt, indem für jede Messkopfreihe jeweils zwei Traversen verwendet werden, nämlich eine Lasttraverse einerseits und eine Messtraverse andererseits. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Lasttraversen 7a, 7b als auch die Messtraversen 8a, 8b an denselben (seitlichen) Ständern 3 befestigt.
-
Die Messtaster (mit den Messrollen) sind über die Träger 10 an den Lasttraversen 7a, 7b befestigt, während die Sensoren 5 an den Messtraversen 8a, 8b befestigt sind. Die einzelnen Komponenten des jeweiligen Messkopfes sind folglich nicht mehr einheitlich an einer einzigen Traverse, sondern an zwei verschiedenen Traversen befestigt und damit entkoppelt. Die dadurch erreichten Vorteile lassen sich insbesondere anhand der schematisch vereinfachten Darstellung in 3 erkennen. Dort ist z. B. der an der oberen Lasttraverse 7a über den Träger 10 befestigte Messtaster 6 mit der Messrolle 9 erkennbar. Kommt es hier in dieser oberen Lasttraverse 7a aufgrund mechanischer Belastungen oder aufgrund von Temperatureinflüssen zu einer Verschiebung nach oben (ohne das eigentlich eine Dickenvariation der Platte erfolgt ist), so wird die Messrolle 9 über die Kraftbeaufschlagung nach unten gegen die Platte gedrückt und bei einem herkömmlichen System würde eine Dickenvariation der Platte ermittelt. Erfindungsgemäß führt jedoch zunächst ein Anheben aufgrund von Temperatureinflüssen oder mechanischen Belastungen und ein anschließendes Nachstellen über das Kraftelement dazu, dass die Messrolle 9 und damit der Taster 6 exakt dieselbe Relativposition zu dem ortsfest an der Messtraverse befestigten Sensor 5 einnimmt/einnehmen.
-
Im Übrigen ist in den Figuren erkennbar, dass die Lasttraversen 7a, 7b nicht starr, sondern gelenkig an die vertikalen Ständer 3 angeschlossen sind, so dass eine Übertragung von Momenten in die Vertikalständer 3 vermieden wird. Die Messtraversen 8a, 8b sind jedoch starr und folglich steif über starre Verbindungen 13 an die Ständer 3 angeschlossen. Demgegenüber sind die Lasttraversen in der beschriebenen Weise über Gelenkverbindungen 12 gelenkig an die Ständer 3 angeschlossen (vgl. insbesondere 2).
-
Ferner kann es zweckmäßig sein, die Vertikaltraversen aus einem Material mit sehr niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen, um Wärmedehnungen der Vertikaltraversen zu vermeiden. Auf diese Weise können insbesondere Erwärmungen der Messtraverse vermieden werden. Denn auch wenn z. B. über die Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten mit hoher Temperatur eine Erwärmung der Messköpfe und damit gegebenenfalls auch der Lasttraversen erfolgt, so wird auf diese Weise eine Erwärmung der Messtraversen vermieden.
-
Dazu kann es ferner zweckmäßig sein, die Anbindung der Sensoren und der Messtaster an die jeweilige Traverse über Verbindungsmittel vorzunehmen, die ebenfalls aus einem Material mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen.
-
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Messtraversen einerseits und die Lasttraversen andererseits auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. In diesem Fall ist die obere Messtraverse 8a oberhalb der oberen Lasttraverse 7a angeordnet, während die untere Messtraverse 8b unterhalb der unteren Lasttraverse 7b angeordnet ist. Es liegt jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, die Anordnung umgekehrt zu realisieren oder die Messtraversen einerseits und die Lasttraversen andererseits auf derselben Höhe oder im Wesentlichen derselben Höhe anzuordnen. Diese Optionen sind in den Figuren nicht dargestellt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007022580 B4 [0004]
- DE 102013007654 A1 [0005]
- DE 102015000077 A1 [0006]
