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Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zum Schneiden eines Gegenstands mit einem Wasserstrahl.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 5 zum Schneiden eines Gegenstands mit einem
Wasserstrahl.
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Der
zu schneidende Gegenstand ist eine sich in einer eine Bahn bildenden
Maschine bewegende Bahn. In dieser Anmeldung bezieht sich eine eine
Bahn bildende Maschine auf Papier-, Pappe-, Gewebe- oder Pulptrocknungs-Maschinen.
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Stand der Technik
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Das
Erhöhen der Geschwindigkeiten von eine Bahn bildenden Maschinen
bzw. Bahnbildungsmaschinen erhöht selbstverständlich
auch die Empfindlichkeit hinsicht lich Abrissen. Wenn sich nicht
alle Komponenten der Maschine in einem durch die erhöhte
Geschwindigkeit erforderlichen Zustand befinden, erhöhen
sich unweigerlich die Abrisse. Dann ist es wichtig, in der Lage
zu sein, die erzeugte Fehlfunktion vorauszusehen, wodurch ein möglicher
Abriss verhindert oder zumindest schneller beseitigt werden kann.
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Probleme
beim Schneiden des Rands der Bahn erzeugen eine Menge von Abrissen.
In eine Bahn bildenden Maschinen wird das Schneiden der Bahn mit
Wasserstrahlen durchgeführt, so dass schmale Randbereiche
von beiden Rändern der Bahn abgeschnitten werden, wodurch
ein hinsichtlich seiner Qualität im Vergleich mit der restlichen
Bahn unterschiedlicher Teil durch das Schneiden entfernt werden
kann. Durch das Schneiden ist es gleichzeitig möglich,
eine bestimmte Breite für die Bahn einzustellen. Das Schneiden
wird üblicherweise oberhalb der Bahn durch auf beiden Randbereichen
der Bahn angeordnete Strahlbeschneider bzw. Schneidspritzen (trim
spuirt) durchgeführt. Die Schneidspritzen haben Düsen,
von denen ein schmaler Wasserstrahl, der auf die Bahn gerichtet
ist, ausgegeben wird. Das Schneiden wird üblicherweise
in der Siebpartie für eine Bahn ausgeführt, welche
aufgrund der Entwässerung zu einem zusammenhängende
Fasernetz geworden ist.
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In
einer Einzugs- bzw. Aufführsituation der Bahn wird die
Bahn durch eine sogenannte schiefe bzw. abgestufte Ziehvorrichtung
geschnitten, so dass nur ein schmaler Streifen in der Bahn verbleibt,
wobei dieser Streifen zuerst durch die Maschine oder einen Maschinenabschnitt
gebracht wird. Wenn der schmale Streifen durch die Maschine oder
den Maschinenabschnitt gebracht worden ist, wird der Schneidstrahl kontrolliert,
so dass sich der schmale Streifen auf gesteuerte Art und Weise bis
auf die gesamte Breite der Bahn verbreitert.
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Mittels
des schmalen Wasserstrahls, der durch unter hohem Druck stehende
Flüssigkeit (Druck von 10 bis 45 bar) und Schneidspritzen
erzeugt wird, wird üblicherweise ein geeigneter Schnitt erreicht.
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Die
FI-Patentveröffentlichung
112180 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden
des Rands einer Papierbahn. In dem Verfahren werden zwei Schneidwasserstrahlen
verwendet, welche in der Maschinenrichtung aufeinanderfolgend und
zu dem Randbereich der Bahn gerichtet sind. Durch den ersten Strahl
in der Maschinenrichtung wird der Rand der Papierbahn in einem ersten Strahlwinkel
mit einem zu dem äußeren Rand der Bahn gerichteten
Strahl schräg geschnitten. Durch den später in
der Maschinenrichtung angeordneten zweiten Strahl wird der in dem
ersten Schritt erhaltene schräge Rand wieder geschnitten,
wobei der zweite Strahl in einem zweiten Strahlwinkel zu dem äußeren
Rand der Bahn weniger schräg gerichtet ist. Der Zweck des
zweiten Strahls ist es, den Schnitt des ersten Strahls zu beschneiden.
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Aus
dem Stand der Technik ist auch eine solche Randschneidevorrichtung
bekannt, in welcher Schneidsprit zen ferngesteuert werden können,
z. B. von dem Steuerraum der Maschine. Bei diesem System liegt das
Ziel darin, den Schneidwinkel so zu optimieren, dass er für
jede Situation geeignet ist, wobei nach dem Einstellen der Schneidwinkel
automatisiert und im Falle eines Qualitätswechsels mit
eingeschlossen werden kann. Dieses System erfordert die Verwendung
von Videokameras rund um die Randschneidvorrichtung. Aus dem Videobild
ist es möglich, den Winkel, den Schnitt und mögliche
Fehlfunktionen des Wasserstrahls zu überwachen.
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Die
japanische Patentveröffentlichung 2005288472 beschreibt
eine Vorrichtung, in welcher ein unbeweglicher Gegenstand, wie zum
Beispiel eine Keramik, ein Metall oder eine Halbleiterdisk mit einem
Wasserstrahl geschnitten wird, und bei welcher ein Laserstrahl in
den Wasserstrahl gerichtet wird. In der Anmeldung wird die RAMAN-Intensität des
Streulichts gemessen, wenn Laserlicht in den Wasserstrahl eindringt,
und die Mittelachse des Wasserstrahls wird basierend auf der gemessenen
RAMAN-Intensität des Streulichts mit der optischen Achse
des Laserstrahls synchronisiert.
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Die
japanische Patentveröffentlichung 2001287071 beschreibt
eine Vorrichtung, in welcher ein unbeweglicher Gegenstand mit einem
Wasserstrahl bearbeitet wird. Die Anmeldung beschreibt eine Spiegelanordnung,
mittels welcher es möglich ist, Laserlicht in einem Wasserstrahl
zu reflektieren.
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Die
DD-Patentveröffentlichung
296174 beschreibt eine Vorrichtung, in welcher ein unbeweglicher
Gegenstand mit einem Wasserstrahl geschnitten wird. In der Vorrichtung
wird Licht in einer Düse einer den Wasserstrahl erzeugenden
Vorrichtung mittels verspiegelter Oberflächen in den Wasserstrahl
eingeleitet. Der auf den Gegenstand auftreffende, beleuchtete Wasserstrahl
wird mit einer Videokamera aufgenommen und, basierend auf diesem
Videobild, wird der Wasserstrahl gesteuert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mittels
der Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich,
beim Schneiden der Bahn möglicherweise erzeugte Probleme
besser vorauszusehen.
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Die
prinzipiellen charakteristischen Merkmale eines Verfahrens gemäß der
Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben.
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Die
prinzipiellen charakteristischen Merkmale einer Vorrichtung gemäß der
Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 5 angegeben.
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Die
weiteren charakteristischen Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Bei
der Anordnung gemäß der Erfindung wird der Schneidstrahl,
mittels welchem eine sich bewegende Bahn in der eine Bahn bildenden
Maschine geschnitten wird, beleuchtet, wodurch es einfacher ist,
möglicher weise auftretende Fehler in dem Schneidstrahl
zu beobachten.
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Die
Anordnung gemäß der Erfindung kann in Verbindung
mit dem Schneiden des Rands der Bahn und in Verbindung mit der schrägen
bzw. abgestuften Ziehvorrichtung verwendet werden. Die Beobachtung
des beleuchteten Wasserstrahls kann direkt mittels einer visuellen Überprüfung
oder mittels Kameras durchgeführt werden. Das Kamerabild
kann seinerseits direkt durch eine visuelle Überprüfung
beobachtet werden oder das Bild kann mittels eines automatischen
Bildinterpretationsverfahrens analysiert werden. Wenn der Wasserstrahl
beleuchtet wird, können im Vergleich mit einer Situation,
in welcher der Wasserstrahl nicht beleuchtet ist, bei der Kameraüberwachung
billigere und weniger genaue Kameras verwendet werden. Die Schneidvorrichtung
kann mit einer Fernsteuereinrichtung versehen sein, wodurch Schneidspritzen
z. B. basierend auf den von den Kameras zur Verfügung gestellten
Bildern eingestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
einen schematischen Schnitt einer Schneidvorrichtung gemäß der
Erfindung in der Querrichtung der Maschine.
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2 zeigt
einen schematischen Schnitt einer weiteren Schneidvorrichtung gemäß der
Erfindung in der Querrichtung der Maschine.
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3 zeigt
einen Querschnitt einer Düse einer Schneidspritze.
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Beschreibung von vorteilhaften
Ausführungsformen
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1 zeigt
einen schematischen Schnitt einer Schneidvorrichtung 20 des
Rands der Bahn in der Querrichtung der Maschine, d. h. eine sogenannte
Schneidspritze. Flüssigkeit, welche üblicherweise Wasser
ist, wird der Schneidspritze in der durch den Pfeil S dargestellten
Richtung zugeführt, von welcher es über eine Düse 21 als
ein Strahl 22, der einen geringen Durchmesser aufweist,
in Richtung einer sich auf einem Sieb 11 bewegenden Bahn 12 geleitet wird.
Der Strahl 22 der Schneidspritze schneidet einen Streifen 12a von
dem Randbereich der Bahn 12 ab. Bei der Schneidspritze
ist des weiteren eine Laserlichtquelle 30 angeordnet, welche
eine Linse und/oder ein Fenster 31 aufweist, von welcher
bzw. welchem ein Laserlichtstrahl 32, der von der Laserlichtquelle 30 erzeugt
wurde, zu dem von der Schneidspritze erzeugten Wasserstrahl geführt
wird, so dass er den von der Düse 21 ausgegebenen Strahl 22 von
innen beleuchtet. Der schneidende Strahl 22 wird mit einer
Videokamera 40 beobachtet, welche mit einer Steuereinrichtung 100 verbunden ist.
Durch die Steuereinrichtung 100 ist es möglich, die
Schneidspritze 20 zu steuern.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die
Laserlichtquelle 30 außerhalb der Schneidspritze 20 angeordnet.
Der Laserlichtstrahl 32, der durch die Laserlichtquelle 30 erzeugt
wurde, wird mittels einer optischen Faser 33 zu der Linse und/oder
dem Fenster 31 in der Schneidspritze 20 geleitet,
von welchem der von der Laserlichtquelle 30 erzeugte Laserlichtstrahl 32 zu
dem von der Schneidspritze 20 erzeugten Wasserstrahl geführt wird,
so dass er den von der Düse 21 ausgegebenen Strahl 22 von
innen beleuchtet.
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3 zeigt
einen Querschnitt einer Düse 210 der Schneidspritze.
Die Düse 210 weist einen transparenten ersten
Düsenteil 211 auf, welcher eine runde Düsenbohrung
in der Mitte aufweist. Unterhalb des ersten Düsenteils 211 befindet
sich ein zweites Düsenteil 212 und oberhalb des
ersten Düsenteils 211 befindet sich ein drittes
Düsenteil 213. Das zweite Düsenteil 212 und
das dritte Düsenteil 213 weisen in der Mitte eine
runde Bohrung auf, deren Durchmesser größer als
die runde Düsenbohrung des ersten Düsenteils 211 ist.
Das erste Düsenteil 211 ist somit zwischen dem
zweiten Düsenteil 212 und dem dritten Düsenteil 213 gehalten.
Oberhalb des dritten Düsenteils 213 ist eine Lichtquelle 214 und
eine mit derselben verbundene lichtreflektierende Oberfläche 215 mit
einer Kegelstumpfform angeordnet, wobei die Oberfläche
das von der Lichtquelle 214 erzeugte Licht in Richtung
des ersten transparenten Düsenteils 211 reflektiert.
Das Licht durchdringt das erste Düsenteil 211 und
setzt sich danach als ein zylindrischer Lichtvorhang um den von
der Düse 210 ausgegebenen Strahl 22 fort.
Die Lichtquelle 214 ist außerhalb des Wasserraums
der Düse angeordnet und sie kann aus einer oder mehreren
Lichtquellen zusammengesetzt sein.
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Der
von der Düse der Schneidspritze 20 ausgegebene
Strahl 22 ist somit in einer Situation, in welcher der
Strahl 22 fehlerlos ist, als ein gleichmäßiger Lichtspalt
sichtbar. Falls der Strahl 22 abnormal ist und gesickt
bzw. wulstig wird, streut das Licht in den Wassertropfen, wodurch
ein Beobachter von außen den Strahl nicht als einen gleichmäßigen
Lichtspalt sieht.
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Durch
das Beleuchten des Strahls 22 ist es möglich,
die Beobachtung von möglicherweise in dem Strahl 22 auftretenden
Fehlern sobald wie möglich zu ermöglichen. Diese
Beobachtung kann durch Überwachen des Strahls 22 direkt
durch eine visuelle Überprüfung oder durch Überwachen
des Strahls 22 mittels Kameras ausgeführt werden.
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Die
Laserlichtquelle ist für die Anordnung gemäß der
Erfindung gut geeignet, weil sie einen stark ausgerichteten, schmalen
Lichtstrahl erzeugt, aber es können selbstverständlich
auch andere Lichtquellen, die einen direkten Lichtstrahl erzeugen,
verwendet werden.
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Die
Beleuchtung des Strahls wird vorzugsweise mittels Licht durchgeführt,
welches in die Richtung des Strahls gerichtet ist, weil dann der
gesamte Strahl mittels einer kleinen Lichtquelle beleuchtet werden
kann. Falls der Strahl z. B. von der Seite beleuchtet wird, muss
die Lichtquelle größer sein, damit der ge samte
Strahl beleuchtet wird. Eine den Strahl von der Seite beleuchtende
Lichtquelle erzeugt Probleme hinsichtlich der Verschmutzung. Die
Randschneideeinrichtung ist an einer Stelle angeordnet, in welcher
sie Dreck aufsammelt, d. h. Pulpe bzw. Faserstoff in der Siebpartie
der Maschine, wodurch alle dreckaufsammelnden Oberflächen
minimiert werden müssen. Wenn der Strahl durch punktgeformtes
Laserlicht in der Richtung des Strahls beleuchtet wird, kann die
Ausrichtung des Strahls (der Winkel des Strahls in Richtung des
Siebs und die Position des Strahls in der Maschinenrichtung und
der Querrichtung) z. B. in einer Abschalt-/Einschaltsituation durch Laserlicht
ohne einen Wasserstrahl durchgeführt werden.
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Oben
wurden nur einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben und es ist dem Fachmann klar, dass an denselben verschiedene
Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten
Ansprüche ausgeführt werden können.
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Zusammenfassung
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Die
Vorrichtung weist eine Schneidvorrichtung (20), welche
einen den Gegenstand schneidenden Wasserstrahl (22) erzeugt,
und wenigstens eine Lichtquelle (30) auf, mittels welcher
der Wasserstrahl (22) beleuchtet wird. Der mit dem Wasserstrahl
(22) zu schneidende Gegenstand ist eine sich in einer eine
Bahn bildenden Maschine bewegende Bahn (12). In einer normalen
Situation ist Licht als ein gleichmäßiger Lichtspalt
in dem Wasserstrahl (22) sichtbar. Wenn der Wasserstrahl
(22) gesickt bzw. wulstig wird, streut das Licht in den
Wassertropfen. Dann sieht ein Beobachter von außen keinen
gleichförmigen Lichtspalt in dem Wasserstrahl (22).
Das Licht ermöglicht die Beobachtung von möglicherweise
in dem Wasserstrahl (22) auftretenden Fehlern so früh
wie möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - FI 112180 [0008]
- - JP 2005288472 [0010]
- - JP 2001287071 [0011]
- - DD 296174 [0012]