DE19501186A1 - Bogenabfühlschuh, Dickenabtastkopf und Dickenmeßsystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Bahndicke und anderer Eigenschaften einer sich bewegenden Bahn. Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Messung von Eigenschaften einer Bahn eines sich bewegenden Bogenmaterials und betrifft insbesondere verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Bahndicke und anderer Eigenschaften eines sich bewegenden Papierbogens bzw. einer Papierbahn, der bzw. die von einer Papierherstellungsmaschine erzeugt wird.

Systeme zum Messen von Eigenschaften von sich bewegenden Materialbahnen, wie z. B. Papierbahnen, sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird die Papierbahndicke gewöhnlich durch Abtasten eines Meßkopfes quer über eine sich bewegende Bahn vor und zurück gemessen. Der Meßkopf weist Kontaktschuhe auf, die mit gegenüberliegenden Seiten der sich bewegenden Bahn in Eingriff treten. Der Abstand zwischen den Schuhen wird gemessen und direkt auf die Bogen- bzw. Bahndicke oder "Stärke" ("caliper") bezogen.

Zwar sind die bekannten Bahnmeßvorrichtungen eine erhebliche Zeitlang wirksam benutzt worden, die Anforderungen an die Wirksamkeit bzw. Funktion dieser Vorrichtungen sind aber fortlaufend gestiegen. In der Papierherstellungsindustrie ergaben sich z. B. gestiegene Funktionsanforderungen bzw. Anforderungen an die Nutzleistung, Wirksamkeit und dergleichen, mindestens teilweise wegen der folgenden neuen Industrietendenzen: Betreiben der Papierma­ schinen mit höheren Geschwindigkeiten; Erzeugen dünnerer Produkte, um Materialien zu schonen, was zu brüchigen Bahnen führt, die leicht durch Kontaktsensoren zerrissen werden; die Verwendung rezyklierter Produkte, die dazu neigen, daß sich Fremdstoffe auf den Kon­ taktsensoren ablagern; und höhere Stoffausnutzung, was zu Bahnen führt, die eine größere Menge kleiner Holzteile auf ihren Oberflächen haben, was Ungenauigkeiten bei Dickenbestimmun­ gen bedingt und zu gerissenen Bahnen führen kann, wenn diese von Kontaktsensoren ergriffen werden.

Im Hinblick auf diese neuen Industrietendenzen besteht die Notwendigkeit für eine verbesserte Meßvorrichtung, die genauer ist, eine schnellere Gesamtsystem-Ansprechzeit hat und gut bei dünneren Bahnen bzw. Bögen verwendbar ist, die oft aus rezyklierten Materialien und/oder entsprechend den Anforderungen bei höherer Stoffausnutzung erzeugt werden.

Dieser Bedarf wird durch die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung erfüllt, wobei die Bahndicke und andere Eigenschaften einer sich bewegenden Materialbahn bzw. eines Bogens, wie z. B. Papier, weiches von einer Papiermaschine hergestellt wird, gemessen werden, wobei eine Anzahl von Verbesserungen in der Meßtechnik benutzt wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bahn- bzw. Bogenabfühlschuh vorgesehen und weist einen Hauptkörper mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden, im allgemeinen ebenen Oberflächen, erste und zweite einander gegenüberliegende Enden und erste und zweite gegenüberliegende Seiten auf. Die erste ebene Oberfläche ist geeignet derart ausgestaltet, daß sie mit einer sich bewegenden Bahn bzw. einem sich bewegenden Bogen in Eingriff tritt. Das erste Ende weist erste und zweite Flächen auf, die zueinander konvergieren und an einer gemeinsamen Seite teilhaben.

Die erste und die zweite Fläche sind im wesentlichen eben. Die erste Fläche schneidet eine erste Kante auf der ersten Oberfläche unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine erste Kante auf der zweiten Oberfläche unter einem spitzen Winkel. Die zweite Fläche schneidet eine zweite Kante auf der ersten Oberfläche unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine zweite Kante auf der zweiten Oberfläche unter einem spitzen Winkel. Die erste und zweite Kante auf der ersten Oberfläche konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°, und die erste und zweite Kante auf der zweiten Oberfläche konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bogen- bzw. Bahnabfühlschuh vorgesehen und weist einen Hauptkörper, einen elektromagnetischen Kern, einschließlich einem Jochteil, und erste und zweite Polteile mit jeweils distalen bzw. entfernten Enden auf, die sich in den Hauptkörper hinein erstrecken, und weist eine Abfühlspule auf, die um das Jochteil gewickelt ist. Die ersten und zweiten Polteile haben jeweils sich quer erstreckende Querschnittsflächen, deren jede eine sich quer erstreckende Querschnittsfläche des Jochteiles übersteigt bzw. größer als diese ist. Der elektromagnetische Kern ist aus Ferrit gebildet. Der Hauptkörper ist aus Borcarbid gebildet.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bogen- bzw. Bahnabfühlschuh vorgesehen und weist einen Hauptkörper mit mindestens einem Teil auf, der aus Borcarbid gebildet ist. Ein erster Abfühlschuh, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, weist erste und zweite Lagen bzw. Schichten aus Borcarbid und eine Lage bzw. Schicht aus Ferrit auf, welches zwischen der ersten und zweiten Borcarbidschicht bzw. -lage angeordnet ist. Ein zweiter Abfühlschuh, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist im wesentlichen aus Borcarbid gebildet.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stärken- bzw. Dickenabfühlkopf vorgesehen und weist auf: ein Gehäuse; einen Abführschuh; und einen Abfühlschuhverbinder sowie eine Bewegungssteuereinrichtung, weiche dem Gehäuse für eine flexible Unterstützung des Abfühlschuhes und für eine wirksame Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu einer sich bewegenden Bahn zugeordnet ist. Der Abfühlschuhverbinder und die Bewegungssteuereinrichtung weisen einen Schuhbewegungsbegrenzer auf für die Begrenzung des Abstandes, um welchen sich der Abfühlschuh in Richtung zu der sich bewegenden Bahn hin bewegt.

Der Abfühlschuhverbinder sowie die Bewegungssteuereinrichtung weisen ferner auf: ein Gehäuse mit ersten und zweiten Kammern; einen hin- und hergehenden Kolben, der innerhalb der ersten Kammer angeordnet ist und eine sich durch diese hindurch erstreckende Öffnung hat; eine Feder für die Vorspannung des Kolbens in einer Richtung weg von der zweiten Kammer; eine Fließmittelzufuhr, die mit dem Gehäuse verbunden ist für die Zufuhr von unter Druck stehendem Fließmittel zu der ersten Kammer in ausreichender Weise, um eine Bewegung des Kolbens gegen die Feder in einer Richtung zur zweiten Kammer hin zu bewirken; eine sich über eine Öffnung in dem Gehäuse erstreckende Membran zur Bildung einer flexiblen Wand für den Einschluß der zweiten Kammer; und ein der zweiten Kammer zugeordnetes Abflußventil (oder Überlaufventil), um die Möglichkeit vorzusehen, daß eine begrenzte Menge an Fließmittel von der zweiten Kammer abströmt.

Die erste Kammer steht über eine Bohrung mit der zweiten Kammer in Verbindung, wobei sich die Bohrung zwischen der ersten und der zweiten Kammer erstreckt. Die zweite Kammer nimmt unter Druck stehendes Fließmittel auf, welches über die Öffnung durch den Kolben gelangt. Die Membran wirkt auf den Abfühlschuh, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken. Der Schuhbewegungsbegrenzer weist ein Kabel auf, welches zwischen der Membran und dem Kolben angeordnet und mit diesen verbunden ist.

Die Fließmittelzufuhr weist auf: eine Fließmittelquelle; ein Eingangsventil für das wahlweise Ermöglichen des Herausströmens von Fließmittel aus der Fließmittelquelle in die erste Kammer hinein; und einen Druckwandler zum Abfühlen des Druckes in der zweiten Kammer und Erzeugen von Drucksignalen, die typisch dafür sind (den Druck darstellen).

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stärken- bzw. Dickenabtastkopf vorgesehen und weist auf: ein Gehäuse; einen Abfühlschuh; und einen Abfühlschuhverbinder und eine Bewegungssteuereinrichtung, welche dem Gehäuse zugeordnet ist, um den Abfühlschuh flexibel abzustützen sowie für eine effektive Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn. Der Abfühlschuhverbinder und die Bewegungssteuereinrichtung weist eine Membran auf für das Einwirken auf den Abfühlschuh, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stärken- bzw. Dickenmeßsy­ stem vorgesehen für das Erfassen der Dicke der sich bewegenden Bahn bzw. des sich bewegenden Bogens. Das System weist erste und zweite Dickenabtastköpfe auf mit ersten und zweiten Abfühlschuhen, die auf gegenüberliegenden Seiten der sich bewegenden Bahn angeordnet sind. Die Abfühlschuhe sind geeignet derart ausgestaltet, daß sie mit gegenüber­ liegenden Seiten der sich bewegenden Bahn in Eingriff treten. Ein Lückensensor ist dem ersten und zweiten Abfühlschuh zugeordnet, um für den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Abfühlschuh typische Abstandssignale zu erzeugen sowie zur Bestimmung der Dicke der sich bewegenden Bahn, basiert auf den Abstandssignalen. Der Lückensensor weist einen L-C- Oszillator auf für die Erzeugung von Impulsen veränderlicher Frequenz, einen Frequenz- Spannungs-Wandler zum Umwandeln von Frequenzveränderungen der Impulse in Spannungs­ signale und eine Verarbeitungseinrichtung bzw. einen Prozessor für die Aufnahme der Spannungssignale und deren Verarbeitung, um Zacken zu entfernen, die daher rühren, daß der erste und zweite Abfühlschuh mit Klumpen in der sich bewegenden Bahn in Eingriff treten. Die sich ergebenden, verarbeiteten Spannungssignale bilden die Abstandssignale. Der Prozessor bestimmt ferner die Dicke der sich bewegenden Bahn aus den Abstandssignalen.

Der Lückensensor weist ferner ein Filter auf für das Herausfiltern des Rauschens aus den Spannungssignalen, bevor die Spannungssignale von dem Prozessor empfangen werden.

Weiterhin zählt der Prozessor die Zacken, um eine Zählung von Klumpen zu erzeugen, die in der sich bewegenden Bahn abgefühlt werden. Der Prozessor erzeugt zusätzlich aus den Abstands­ signalen ein Strichprofil. Das Strichprofil stellt schnelle Dickenveränderungen längs der sich bewegenden Bahn bzw. des sich bewegenden Bogens in der Bewegungsrichtung der Bahn bzw. des Bogens dar. Der Prozessor erzeugt das Strichprofil durch Erfassen und Drucken einer Differenz Spitze zu Spitze für jedes einer Vielzahl von Datenfeldern. Jedes Datenfeld (Datenbox) wird durch eine Vielzahl von Abstandssignalen definiert. Der Prozessor bestimmt die Spitze-zu- Spitze-Differenz für ein gegebenes Datenfeld durch Identifizieren der Maximal- und Minimalabstandssignale innerhalb des gegebenen Datenfeldes und dann Bilden einer Differenz zwischen den identifizierten Maximal- und Minimalabstandssignalen. Die Differenz definiert die Spitze-zu- Spitze-Differenz für das gegebene Datenfeld.

Aufgabe der Erfindung ist also die Schaffung verbesserter Verfahren und Vorrichtungen für die Messung von Bahneigenschaften. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Schaffung verbesserter Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Bahndicken- oder anderer Eigenschaften einer sich bewegenden Papierbahn, die von einer Papiermaschine hergestellt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Stärken- bzw. Dickenmeßsystem, weiches nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut und abstromig von Endkalanderwalzen einer herkömmlichen Papiermaschine angeordnet ist;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten und eines zweiten Dicken­ abtastkopfes des Dickenmeßsystems, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erste Seite eines ersten Abfühlschuhes des ersten Ab­ tastkopfes;

Fig. 3A eine Schnittansicht entlang der Linie 3A-3A in Fig. 3;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine zweite Seite des ersten Abfühlschuhes, wie in Fig. 3 dargestellt;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht unter Darstellung der ersten und zweiten Abfühlschuhe, wobei der elektromagnetische Kern und seine zugeordnete Abfühlspule von dem zweiten Abfühlschuh abgebrochen sind;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Abtastkopfes gemäß Darstellung in Fig. 1;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine erste Seite des zweiten Abfühlschuhes;

Fig. 7A eine Schnittansicht entlang der Linie 7A-7A in Fig. 7;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine zweite Seite des zweiten Abfühlschuhes gemäß Darstellung in Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht des elektromagnetischen Kernes des zweiten Abfühlschuhes;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 9;

Fig. 10A eine Schnittansicht entlang der Linie 10A-10A in Fig. 10;

Fig. 11 eine teilweise im Schnitt genommene Bodenansicht eines elektromagnetischen Kernes, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 11 A eine Schnittansicht entlang der Linie 11A-11A in Fig. 11;

Fig. 12 eine Schnittansicht des ersten und zweiten Abfühlschuhes, die auf gegenüberliegenden Seiten einer sich bewegenden Papierbahn angeordnet sind;

Fig. 13 eine Draufsicht unter Darstellung des ersten Abfühlschuhes, der eine sich bewegende Papierbahn berührt;

Fig. 14 eine schematische Ansicht des ersten und zweiten Abtastkopfes, einer Fließmittel­ zufuhr sowie erster und zweiter Druckmeßgeräte;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der Membran, des drehbaren Verbinders, eines leichten Kanals und des ersten Abfühlschuhes des ersten Abtastkopfes;

Fig. 16 ein schematisches Blockdiagramm der Abtastschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 in Form eines Flußdiagrammes die Schritte, die von dem Prozessor gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, um Zacken zu entfernen, die sich von einem oder beiden der ersten und zweiten Abfühlschuhe ergeben, weiche mit Klumpen in einer sich bewegenden Papierbahn in Eingriff treten; und

Fig. 18 das Beispiel einer Kurve eines Strichprofiles.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Papiermaschine 10 mit Endkalanderwalzen 11 und zugeordneten Maschinensteuerquerbetätigern 11a. Ein Dickenmeßsystem 5, weiches gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist vorzugsweise abstromig von den Endkalanderwalzen 11 angeordnet und wird in vorteilhafter Weise benutzt, um die Dicke einer sich bewegenden Papierbahn 12 nach dem Endkalandern zu überwachen. Das Meßsystem 5 sorgt auch für ein Strichprofil, welches typisch ist für die schnellen Dickenveränderungen längs der sich bewegenden Bahn 12 in der Bewegungsrichtung der Bahn 12 und für eine Zählung von Stoffklumpen, die in der sich bewegenden Bahn 12 erfaßt werden.

Das Dickenmeßsystem 5 weist eine Abtaststation 20 auf. Man sieht, wie die sich bewegende Papierbahn 12 durch das Abtastsystem 20 zwischen oberen und unteren Querträgern 22 und 24 hindurchgeht, auf welchen obere und untere Dickenabtastköpfe 30 und 50 angebracht sind. Die Abtastköpfe 30 und 50 werden in einer kontinuierlichen Abtastbewegung vor und zurück quer über die Breite der Papierbahn 12 angetrieben, wobei sie jederzeit im wesentlichen in Flucht gehalten werden.

Der obere Abtastkopf 30 weist ein Gehäuse 32 auf mit einer abnehmbaren Grundplatte 34, siehe Fig. 1 und 2. Eine Öffnung 34a erstreckt sich ganz durch die Grundplatte 34. An einer Umfangskante 34a′ der Platte 34, welche die Öffnung 34a bildet, ist ein Gehäuse 40 fest angebracht. An der äußeren Oberfläche des Gehäuses 40 ist ein flexibler Arm 36 befestigt. Vorzugsweise ist der Arm 36 aus einem gewebten Polymermaterial gebildet, wie z. B. gewebtem Kevlar (Marke). Am Ende 36a des Armes 36 gegenüber dem am Gehäuse 40 befestigten Ende ist ein erster Abfühlschuh 38 angebracht. Das Gehäuse 40 bildet Teil eines ersten Abfühlschuh­ verbinders und einer Bewegungssteuereinrichtung 42, die, wie nachfolgend erläutert wird, betrieblich mit dem ersten Abfühlschuh 38 verbunden ist, um eine Bewegung des ersten Abfühlschuhes 38 relativ zu der sich bewegenden Papierbahn 12 zu bewirken.

Der untere Abtastkopf 50 weist ein Gehäuse 52 mit einer entfernbaren Grundplatte 54 auf, siehe Fig. 2 und 6. Eine Öffnung 54a erstreckt sich ganz durch die Grundplatte 54 hindurch. An einer Umfangskante 54a′ der Platte 54, weiche die Öffnung 54a bildet, ist ein Gehäuse 61 befestigt. An der äußeren Oberfläche des Gehäuses 61 ist ein flexibler Arm 56 angebracht, der vorzugsweise aus demselben Material wie der Arm 36 gebildet ist. Am Ende 56a des Armes 56 gegenüber dem Ende, welches am Gehäuse 61 befestigt ist, ist ein zweiter Abfühlschuh 58 angebracht. Das Gehäuse 61 bildet Teil eines zweiten Abfühlschuhverbinders und Bewegungs­ steuereinrichtung 62, die, wie nachfolgend erläutert wird, betrieblich mit dem zweiten Abfühlschuh 58 verbunden ist, um die Bewegung des zweiten Abfühlschuhes 58 relativ zu der sich bewegenden Papierbahn 12 zu bewirken.

Der erste Abfühlschuh 38 weist einen Hauptkörper 39 auf, der vorzugsweise aus ersten und zweiten Schichten von Borcarbid 39a und 39b und einer Zwischenschicht aus Ferrit 39c gebildet ist, einem magnetisch suszeptiblem Material, siehe Fig. 3 und 4. Die Borcarbidschichten 39a und 39b, die eine erhebliche mechanische Festigkeit und Abriebfestigkeit vorsehen, sind durch herkömmlichen Klebstoff mit der Ferritschicht 39c verbunden. Nach dem Verbinden wird der Hauptkörper 39 geschliffen und poliert, wobei besonders darauf achtgegeben wird, eine gleichförmige Dicke der Borcarbidschicht 39a zu behalten.

Der Hauptkörper 39 weist erste und zweite gegenüberliegende, im allgemeinen ebene Oberflächen 39d und 39e, erste und zweite gegenüberliegende Enden 39f und 39g und erste und zweite gegenüberliegende Seiten 39h und 39i auf. Die erste ebene Oberfläche 39d ist der sich bewegenden Bahn 12 nächstliegend angeordnet und kann beispielsweise eine Breite W = 15 mm haben. Das erste Ende 39f weist erste und zweite im wesentlichen ebene Flächen 39j und 39k auf, die aufeinanderzukonvergieren und an einer gemeinsamen Seite 39l teilhaben. Die erste Fläche 39j schneidet eine erste Kante 39m auf der ersten Oberfläche 39d unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine erste Kante 39n auf der zweiten Oberfläche 39e unter einem spitzen Winkel, z. B. etwa 3 bis 5°. Die zweite Fläche 39k schneidet eine zweite Kante 39p auf der ersten Oberfläche 39d unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine zweite Kante 39q auf der zweiten Oberfläche 39e unter einem spitzen Winkel, z. B. etwa 3 bis 5°. Die erste und zweite Kante 39m und 39p auf der ersten Oberfläche konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°, und die erste und zweite Kante 39n und 39q auf der zweiten Oberfläche 39e konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°.

Der zweite Abfühlschuh 58 weist einen Hauptkörper 59 auf, der vorzugsweise aus Borcarbid gebildet ist, weiches geschliffen und poliert ist, siehe Fig. 5, 7 und 8. Der Hauptkörper 59 weist erste und zweite gegenüberliegende, im allgemeinen ebene Oberflächen 59d und 59e, erste und zweite gegenüberliegende Enden 59f und 59g sowie erste und zweite gegenüberliegende Seiten 59h und 59i auf. Die erste ebene Oberfläche 59d ist der sich bewegenden Bahn 12 nächstliegend angeordnet und kann beispielsweise eine Breite W = 10 mm haben. Das erste Ende 59f weist erste und zweite im wesentlichen ebene Flächen 59j und 59k auf, die zueinander konvergieren und an einer gemeinsamen Seite 59l teilhaben. Die erste Fläche 59j schneidet eine erste Kante 59m auf der ersten Oberfläche 59d unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine erste Kante 59n auf der zweiten Oberfläche 59e unter einem spitzen Winkel, z. B. etwa 3 bis 5°. Die zweite Fläche 59k schneidet eine zweite Kante 59p auf der ersten Oberfläche 59d unter einem stumpfen Winkel und schneidet eine zweite Kante 59q auf der zweiten Oberfläche 59e unter einem spitzen Winkel von z. B. etwa 3 bis 5°. Die erste und zweite Kante 59m und 59p auf der ersten Oberfläche konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°, und die erste und zweite Kante 59n und 59q auf der zweiten Oberfläche 59e konvergieren unter einem Winkel von etwa 90°.

Der zweite Abfühlschuh 58 weist ferner einen elektromagnetischen Kern 60 auf, der ein Jochteil 60a und erste und zweite Polteile 60b und 60c aufweist, siehe Fig. 5, 7 bis 10 und 10A. Wie am besten in den Fig. 10 und 10A gezeigt ist, hat jedes der Polteile 60b und 60c einen sich quer erstreckenden Querschnitt mit einer Fläche, welche die Fläche eines sich quer er­ streckenden, rechteckig geformten Querschnittes des Jochteiles 60a übersteigt. Diese besondere Kerngestalt, so glaubt man, begünstigt die Lücken- bzw. Spaltmessung durch Reduzierung der Streuinduktanz (Streuflußinduktanz). Die jeweiligen distalen bzw. entfernten Enden 60d und 60e der Polteile 60b und 60c erstrecken sich durch den Hauptkörper 59 und liegen in einer Ebene mit (sind koplanar) der ersten Oberfläche 59d, siehe Fig. 7. Eine Abfühlspule 60f ist um das Jochteil 60a gewickelt und schafft die Verbindung mit einer Abfühlschaltung 90, die ihrerseits mit einem Systemsteuerprozessor 100 verbunden ist, siehe Fig. 16. Der elektromagnetische Kern 60 ist aus Ferrit gebildet.

Eine alternative Ausführungsform des Kerns 60′ ist in den Fig. 11 und 11 A veranschaulicht. In jeder Ausführungsform ist jeder der Polteile 60b′ und 60c′ mit einem sich quer erstreckenden, kreisförmigen Querschnitt versehen mit einer Fläche, welche die Fläche eines sich quer erstreckenden Querschnittes des Jochteiles 60a′ übersteigt.

Wie oben bemerkt, sind die erste und die zweite Schicht 39a und 39b des ersten Abfühlschuhes 38 und der Hauptkörper 59 des zweiten Abfühlschuhes 38 vorzugsweise aus Borcarbid gebildet. Borcarbid ist bevorzugt, weil: es gegen Abrieb widerstandsfähig ist; es einen niedrigen kinetischen Reibkoeffizienten hat, weicher es erlaubt, daß sich eine Papierbahn quer über die ebenen Oberflächen 39d und 59d mit minimalem Widerstand bewegt; es leicht ist; und es etwas elektrisch leitfähig ist und somit in der Lage ist, statische Ladungen von einer sich bewegenden Papierbahn zu zerstreuen und das Anziehen von Schmutz an die ebenen Oberflächen 39d und 59d zu reduzieren. Zwar wird Borcarbid bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet, aber auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften können benutzt werden.

Für sehr beanspruchte Anwendungen können die ebenen Oberflächen 39d und 59d sowie die erste und zweite Oberfläche 39j, 39k, 59j und 59k durch Eisenimplantation modifiziert werden, um ihre Abriebfestigkeit zu erhöhen. Alternativ können Diamantfilme auf die Oberflächen 39d, 59d, 39j, 39k, 59j und 59k aufgebracht werden.

Die ersten Enden 39f und 59f der ersten und zweiten Abfühlschuhe 38 und 58 haben die Formen eines abgewinkelten V, welche jeweils durch ihre ersten und zweiten ebenen Flächen 39j, 39k und 59j, 59k gebildet sind, siehe Fig. 5. Wie in den Fig. 2 und 12 gezeigt ist, zeigen die ersten Enden 39f und 59f zu der hereinkommenden Papierbahn 12 hin. Die ersten Enden 39f und 59f wirken so, daß sie Staub, Schmutz und ähnliche Teilchen 70 beiseite stoßen, welche von der sich bewegenden Papierbahn 12 getragen werden, siehe Fig. 13. Somit wird verhindert, daß eine nicht akzeptable Menge von Teilchen 70 die ebenen Oberflächen 39d und 59d der ersten und zweiten Schuhe 38 und 58 berührt mit der Folge, daß sich weniger Fremdstoff auf den ebenen Oberflächen 39d und 59d aufbaut. Die ersten Enden 39f und 59f wirken auch so, daß Falten 72 herausgeglättet werden, die in der sich bewegenden Bahn 12 gebildet sind, die sonst, wenn sie zwischen die Abfühlschuhe 38 und 58 gelangen dürften, fehlerhafte Papierdickenablesungen erzeugen würden. Die ersten Enden 39f und 59f wirken zusätzlich so, daß sie Luft ablenken, welche mit der sich bewegenden Papierbahn 12 läuft, was besonders bei Anwendung einer hohen Geschwindigkeit vorteilhaft ist, wo eine Grenzluftschicht die Abfühlschuhe abheben kann.

Aus einem Vergleich der Fig. 3 und 7 geht hervor, daß die Breite des ersten Abfühlschuhes 38 größer ist als die Breite des zweiten Abfühlschuhes 58. Der zweite Abfühlschuh 58 ist so eng wie möglich aufgebaut, damit er Falten 72 in der Bahn 12 besser handhaben kann, siehe Fig. 13. Der erste Abfühlschuh 38 ist etwas breiter als der zweite Schuh 58, um eine mögliche Fehlausrichtung des Abtastkopfes aufzunehmen.

Wie oben bemerkt, bewirkt die Steuereinrichtung 42 für die Bewegung des ersten Abfühlschuhes die Bewegung des ersten Abfühlschuhes 38 relativ zu der sich bewegenden Papierbahn 12. Das Gehäuse 40 der Steuereinrichtung 42 ist fest an der Grundplatte 34 des Gehäuses 32 angebracht, siehe Fig. 2. Das Gehäuse 40 weist ein vorstehendes inneres Teil 40a auf, welches die erste und zweite innere Kammer 40b und 40c jeweils von der anderen separiert. Die erste Kammer 40b steht mit der zweiten Kammer 40c über eine Bohrung 40d in Verbindung, welche sich durch das innere Teil 40a erstreckt.

Ein Kolben 44 ist innerhalb der ersten Kammer 40b für die hin- und hergehende Bewegung in dieser angeordnet. Eine Öffnung 44a erstreckt sich durch den Kolben 44, um dem Fließmittel die Möglichkeit zu geben, durch diesen hindurchzugelangen. Ein Anschlagteil 45 ist zwischen dem Kolben 44 und dem inneren Teil 40a für die Begrenzung des Abstandes angeordnet, um welchen der Kolben 44 zu der zweiten Kammer 40c hin laufen kann. Eine erste Abdichtung 45a dichtet das Anschlagteil 45 gegen die Innenwand 40b′ der ersten Kammer 40b ab. Eine zweite Abdichtung dichtet das Anschlagteil 45 gegen den Kolben 44, wenn sich der Kolben 44 in seiner untersten Position befindet. Eine Feder 44b ist auch zwischen dem inneren Teil 40a und dem Kolben 44 für die Vorspannung des Kolbens 44 in einer Richtung weg von der zweiten Kammer 40c angeordnet.

Eine Membran 46 erstreckt sich über eine Öffnung 40e in dem Gehäuse 40 zur Bildung einer flexiblen Wand für das Einschließen der zweiten Kammer 40c. Die Membran 46 ist über eine Ringplatte 46a in Position befestigt.

Der Membran 46 ist eine drehbare, polymere Verbindereinrichtung 46b zugeordnet, die ein unteres Sperrteil 46c hat, siehe Fig. 15. Ein Kanal 46d von geringem Gewicht mit einem oberen Schlitz 46e ist fest mit dem Abfühlschuh 38 verbunden. Der leichte Kanal 46d ist mit einem Gummi­ schaumstoff 46d′ gefüllt. Das untere Sperrteil 46c gelangt durch den Schlitz 46e in den leichten Kanal 46d und versperrt nach Drehung der Verbindungseinrichtung 46b den Abfühlschuh 38 gegen die Membran 46.

Eine Fließmittelzufuhr 47 ist für die Zufuhr von unter Druck stehendem Fließmittel mit dem Gehäuse 40 verbunden, in der dargestellten Ausführungsform Luft, und zwar zu der ersten Kammer 40b hin und in ausreichender Weise, um eine Bewegung des Kolbens 44 gegen die Feder 44b in einer Richtung zu der zweiten Kammer 40c hin zu bewirken, siehe Fig. 2 und 14. Sobald Druckluft in die erste Kammer 40b gelangt, tritt Druckluft auch über die Öffnung 44a in den Kolben 44 in die zweite Kammer 40c ein.

Ein Kabel 46f ist zwischen dem Kolben 44 und dem Verbinder 46b angeordnet und fest mit diesem verbunden, siehe Fig. 2. Wenn der Kolben 44 sich in seiner obersten Position befindet, bewegt das Kabel 46f den Abfühlschuh 38 außer Eingriff mit der sich bewegenden Papierbahn 12. Wenn der Kolben 44 sich in seiner untersten Position befindet, begrenzt das Kabel 46f den Abstand, um welchen der Abfühlschuh 38 sich in einer Richtung fort von dem Gehäuse 40 bewegen kann, wodurch eine Beschädigung der Membran 46 durch Überdehnen aus dem Gehäuse 40 verhindert wird.

Die Fließmittelzufuhr 47 weist eine Luftzufuhr 47a, eine Regeleinrichtung 47b, ein Regler­ druckmeßinstrument 47c und ein Solenoidventil 47d auf, siehe Fig. 14. Die Regeleinrichtung bzw. der Regler 47b hält den Luftdruck aufrecht, der mit dem Solenoidventil 47d aus der Luftzufuhr 47a in Verbindung steht, und zwar bei einem im wesentlichen konstanten Wert, z. B. 1,5 bar. Das Druckmeßinstrument 47c fühlt den Druck der Luft, die aus dem Regler 47b zu dem Solenoidventil 47d gelangt, ab und zeigt ihn an. Der Systemprozessor 100 ist mit dem Solenoidventil 47d verbunden und steuert seinen Betrieb. Wenn das Solenoidventil 47d sich in seiner "offenen" Position befindet, gelangt Fließmittel etwa unter dem am Meßinstrument 47c angezeigten Druck in die erste Kammer 40b. Wenn sich das Solenoidventil 47d in seiner "geschlossenen" Position befindet, wird das Fließmittel daran gehindert, in die erste Kammer 40b zu gelangen.

Sobald Druckluft in die erste Kammer 40b gelangt, tritt entsprechend den vorstehenden Ausführungen Druckluft auch in die zweite Kammer 40c über die Öffnung 44a in dem Kolben 44. Ein Meßinstrument 48a ist mit dem Gehäuse 40 verbunden und steht mit der zweiten Kammer 40c für das Abfühlen und Anzeigen des Fließmitteldruckes in der zweiten Kammer 40c in Verbindung, siehe Fig. 14.

Ein Abfluß- oder Überlaufventil 48 ist dem Gehäuse 40 zugeordnet und stellt die Verbindung mit der zweiten Kammer 40c her, siehe Fig. 2. Das Abflußventil 48 sorgt, wenn es in einer teilweise offenen Position ist, für einen Luftpfad für den Austritt aus der zweiten Kammer 40c.

Vorzugsweise wird das Abflußventil 48 eingestellt, während der Abtastkopf 30 in der Fabrik ist. Die Einstellung kann dadurch erreicht werden, daß zuerst das Ventil 48 ganz geöffnet wird und danach das Ventil 48 langsam geschlossen wird, bis der Druck in der zweiten Kammer 40c, wie vom Meßinstrument 48a abgelesen, bei einem gewünschten Wert steht, der ein Bruchteil des Wertes ist, der an dem Druckmeßgerät 47c angezeigt wird. Wenn das Abflußventil 48 auf diese Weise eingestellt wird, kann ein Bedienungsmann nachfolgend den Druck in der zweiten Kammer 40c linear über den Regler 47b variieren. Wenn der Regler 47b beispielsweise auf 1,5 bar eingestellt ist, könnte der Fließmitteldruck in der zweiten Kammer 40c 30 millibar sein. Die Regeleinrichtung 47b sollte so eingestellt sein, daß der Druck in der ersten Kammer 40b ausreicht, um den Kolben 44 in seine unterste Position zu zwingen. Alternativ kann das Abflußventil 48 wie eine Beschränkungseinrichtung mit fester Öffnung angeordnet sein mit einer experimentell bestimmten Öffnung.

Wenn das Solenoidventil 47d sich in seiner "offenen" Stellung befindet, zwingt das in die erste Kammer 40b eintretende Fließmittel den Kolben 44, sich in seine unterste Position zu bewegen, wo er mit dem Anschlagteil 45 in Eingriff tritt, siehe Fig. 2. Sobald sich der Kolben 44 nach unten gegen die Feder 44b bewegt, bewegt sich auch das Kabel 46f in gleicher Weise nach unten, wodurch der Abfühlschuh 38 sich unter dem Einfluß der Membran 46 zu der sich bewegenden Papierbahn 12 hin bewegen kann. Wenn sich das Solenoidventil 47d in seiner "geschlossenen" Position befindet, wird das Fließmittel daran gehindert, in die erste Kammer 40b zu gelangen, und eventuell wird der Druck in der ersten und in der zweiten Kammer 40b und 40c auf atmosphäri­ schen Druck reduziert. Sobald der Druck in der ersten und der zweiten Kammer 40b und 40c abfällt, drückt die Feder 44b den Kolben 44 in eine Aufwärtsrichtung weg von der zweiten Kammer 40c und veranlaßt dadurch, daß das Kabel 46f den Abfühlschuh 38 außer Eingriff mit der Papierbahn 10 bewegt.

Ein Druckwandler 48b steht auch mit der zweiten Kammer 40c in Verbindung. Der Wandler 48b fühlt den Druck in der zweiten Kammer 40c ab, erzeugt Drucksignale, die für den Druck typisch sind, der in der zweiten Kammer 40c abgefühlt wird, und überführt diese Drucksignale zu dem Systemprozessor 100. Der Systemprozessor 100 überwacht die Drucksignale, die von dem Wandler 48b empfangen werden, und wenn in der zweiten Kammer 40c ein unakzeptables Druckniveau erreicht wird, warnt der Prozessor 100 einen Bedienungsmann der Papiermaschine 10, schließt das Solenoidventil 47d, um zu verhindern, daß weitere Luft in die erste Kammer 40b gelangt, oder unternimmt andere geeignete Aktionen.

Wenn wir wieder auf Fig. 2 Bezug nehmen, ist das Gehäuse 61 des zweiten Abfühlschuhver­ binders und der Bewegungssteuereinrichtung 62 fest an der Grundplatte 54 des Gehäuses 52 angebracht. Das Gehäuse 61 weist ein vorspringendes inneres Teil 61a auf, welches die ersten und zweiten inneren Kammern 61b und 61c voneinander trennt. Die erste Kammer 61b steht mit der zweiten Kammer 61c über eine Bohrung 61d in Verbindung, welche sich durch das innere Teil 61a erstreckt.

Ein Kolben 64 ist in der ersten Kammer 61b für die hin- und hergehende Bewegung in dieser angeordnet. Eine Öffnung 64a erstreckt sich durch den Kolben 64, um dem Fließmittel die Möglichkeit zu geben, durch diesen hindurchzugelangen. Ein Anschlagteil 65 ist zwischen dem Kolben 64 und dem inneren Teil 61a für die Begrenzung des Abstandes angeordnet, um welchen der Kolben 64 zu der zweiten Kammer 61c hin laufen kann. Eine erste Abdichtung 65a dichtet das Anschlagteil 65 gegen die innere Wand 61b′ der ersten Kammer 61b ab. Eine zweite Abdichtung 65b dichtet das Anschlagteil 65 gegen den Kolben 64 ab, wenn der Kolben 64 mit dem Anschlagteil 65 in Eingriff kommt. Eine Feder 64b ist auch zwischen dem Innenteil 61a und dem Kolben 64 für die Vorspannung des Kolbens 64 in einer Richtung fort von der zweiten Kammer 61c angeordnet.

Eine Membran 66 erstreckt sich quer über eine Öffnung 61e in dem Gehäuse 61 zur Bildung einer flexiblen Wand für das Einschließen der zweiten Kammer 61c. Die Membran 66 ist über eine Ringplatte 66a in Position angebracht. Der Membran 66 ist eine drehbare polymere Verbindungs­ einrichtung 66b zugeordnet, die ein unteres Sperrteil (nicht gezeigt) hat, welches lösbar mit einer Öffnung in einem Leichtgewichtkanal 66d in Eingriff tritt, der an dem zweiten Abfühlschuh 58 befestigt ist.

Eine Fließmittelzuführung 67 ist mit dem Gehäuse 61 für die Zuführung von unter Druck stehendem Fließmittel verbunden, in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel Luft, und zwar zu der ersten Kammer 61b in ausreichender Weise, um die Bewegung des Kolbens 64 gegen die Feder 64b in einer Richtung zu der zweiten Kammer 61c hin zu bewirken, siehe Fig. 2 und 14. Sobald Druckluft in die erste Kammer 61b gelangt, tritt sie auch über die Öffnung 64a im Kolben 64 in die zweite Kammer 61c ein.

Ein Kabel 66f ist zwischen dem Kolben 64 und der Verbindungseinrichtung 66b angeordnet und mit diesen fest verbunden. Wenn sich der Kolben 64 in seiner untersten Position befindet, bewegt das Kabel 66f den Abfühlschuh 58 außer Eingriff mit der sich bewegenden Papierbahn 12. Wenn sich der Kolben 64 in seiner obersten Position befindet, begrenzt das Kabel 66f den Abstand, um welchen der Abfühlschuh 58 sich in einer Richtung fort von dem Gehäuse 61 bewegen kann, wodurch eine Beschädigung der Membran 66 durch Überdehnen vom Gehäuse 61 verhindert wird.

Die Fließmittelzufuhr 67 weist eine Regeleinrichtung bzw. einen Regler 67b auf, die bzw. der mit der Luftzufuhr 47a in Verbindung steht, und weist ein Reglerdruckmeßinstrument 67c sowie ein Solenoidventil 67d auf, siehe Fig. 14. Der Regler 67b hält den Druck der Luft, die von der Luftzufuhr 47a zu dem Solenoidventil 67d übertragen ist, bei einem im wesentlichen konstanten Wert, z. B. 1,5 bar. Das Druckmeßinstrument 67c fühlt den Druck der Luft, die von dem Regler 67b zum Solenoidventil 67d gelangt, ab und zeigt ihn an. Der Systemprozessor 100 ist mit dem Solenoidventil 67d verbunden und steuert seinen Betrieb. Wenn sich das Solenoidventil 67d in seiner "offenen" Position befindet, gelangt Luft unter nahezu dem auf dem Meßinstrument 67c angezeigten Druck in die erste Kammer 61b. Wenn sich das Solenoidventil 67d in seiner "geschlossenen" Position befindet, wird verhindert, daß Luft in die erste Kammer 61b gelangt.

Wenn Druckluft in die erste Kammer 61b gelangt, tritt entsprechend den vorstehenden Ausführungen Druckluft auch in die zweite Kammer 61 c über die Öffnung 64a im Kolben 64 ein. Ein Meßinstrument 68a ist mit dem Gehäuse 61 verbunden und steht mit der zweiten Kammer 61c in Verbindung zum Abfühlen des Luftdruckes in der zweiten Kammer 61c, siehe Fig. 14.

Ein Abflußventil 68 ist dem Gehäuse 61 zugeordnet und steht mit der zweiten Kammer 61c in Verbindung, siehe Fig. 2. Das Abflußventil 68 sorgt für einen Luftweg, wenn es sich in einer teilweise offenen Position befindet, für Luft, so daß diese aus der zweiten Kammer 61c austritt. Das Abflußventil 68 ist vorzugsweise wie das Abflußventil 48 in der gleichen Weise eingestellt.

Wenn sich das Solenoidventil 67d in seiner "offenen" Position befindet, tritt Fließmittel in die erste Kammer 61b ein und zwingt den Kolben 64, daß er sich zu der zweiten Kammer 61c hin bewegt, bis er mit dem Anschlagteil 65 in Eingriff tritt, siehe Fig. 2. Sobald der Kolben 64 sich nach oben gegen die Feder 64b bewegt, bewegt sich ebenso das Kabel 66f nach oben und ermöglicht dadurch, daß sich der Abfühlschuh 58 unter dem Einfluß der Membran 66 auf die sich bewegende Papierbahn 12 hin bewegt. Wenn sich das Solenoidventil 67d in seiner "geschlossenen" Position befindet, wird das Fließmittel daran gehindert, in die erste Kammer 61b zu gelangen, und eventuell wird der Druck sowohl in der ersten als auch in der zweiten Kammer 61b und 61c auf atmosphärischen Druck reduziert. Sobald der Druck in der ersten und zweiten Kammer 61 b und 61c abfällt, zwingt die Feder 64b den Kolben 64 in einer Abwärtsrichtung weg von der zweiten Kammer 61c und veranlaßt das Kabel 66f, den Abfühlschuh 58 außer Eingriff mit der Papierbahn 12 zu bewegen.

Ein Druckwandler 68b steht auch mit der zweiten Kammer 61c in Verbindung. Der Wandler 68b fühlt den Druck in der zweiten Kammer 61c ab, erzeugt Drucksignale, welche für den Druck typisch sind, welcher innerhalb der zweiten Kammer 61c abgefühlt ist, und überträgt diese Signale zu dem Systemprozessor 100. Der Systemprozessor 100 überwacht die Drucksignale, die von dem Wandler 68b aufgenommen werden, und wenn ein nicht akzeptables Druckniveau in der zweiten Kammer 61c erreicht ist, warnt der Prozessor 100 einen Bedienungsmann der Papiermaschine 10, schließt das Solenoidventil 67d, um zu verhindern, daß weitere Luft in die erste Kammer 61b gelangt, oder unternimmt andere geeignete Schritte.

Die Art und Weise, auf welche das Dickenmeßsystem 5 die Dicke einer sich bewegenden Papierbahn 12 überwacht, wird nun beschrieben. Sobald Luft unter Bezugnahme auf Fig. 2 auf die ersten Kammern 40b und 61b aufgebracht wird, bewegen sich die Kolben 44 und 64 zu der sich bewegenden Papierbahn 12 hin, bis sie mit den Anschlagteilen 45 und 65 in Eingriff kommen. Die Kabel 46f und 66f bewegen sich mit den Kolben 44 und 64. Aus den ersten Kammern 40a und 61a in die zweiten Kammern 40c und 61c gelangende Luft veranlaßt die Membranen 46 und 66, sich zu der sich bewegenden Papierbahn 12 hin auszudehnen. Hierdurch werden ihrerseits die ersten und zweiten Abfühlschuhe 38 und 58 veranlaßt, mit der sich bewegenden Papierbahn 12 in Eingriff zu kommen.

Es wird bemerkt, daß jede der Membranen 46 und 66 eine gewellte oder geriffelte oder gerippte Gestalt hat, siehe Fig. 2 und 6. Infolge dieser besonderen Gestalt nimmt man an, daß jede der Membranen 46 und 66 eine im wesentlichen konstante Kraft über einen breiteren vertikalen Verschiebebereich als den auf ihren Abfühlschuh aufbringt, der zuvor beim Stand der Technik möglich war.

Wie oben bemerkt, weist der erste Abfühlschuh 38 einen Hauptkörper 39 auf, der aus ersten und zweiten Schichten aus Borcarbid 39a und 39b und einer Zwischenschicht aus Ferrit 39c gebildet ist. Ferrit ist ein Material mit magnetischer Suszeptibilität. Der untere Abfühlschuh 58 weist einen elektromagnetischen Kern 60 auf mit einem Jochteil 60a sowie ersten und zweiten Polteilen 60b und 60c. Eine Abfühlspule 60f ist um das Jochteil 60a gewickelt und ist mit dem Abfühlschaltkreis 90 verbunden, der seinerseits mit dem Prozessor 100 verbunden ist, siehe Fig. 16.

Der Abfühlschaltkreis 90 weist einen L-C-Oszillator 92 auf, welcher Impulse veränderlicher Frequenz erzeugt, weist ferner eine phasenstarre Schaltung, einen PLL-Kreis 94 auf (der im Handel von Exar Integrated Systems, Inc., Sunnyvaie, CA, unter der Bezeichnung XR-2211 erhältlich ist), der eine Umwandlung Frequenz-in-Spannung durchführt, und weist ein Ausgangs­ filter 96 auf.

Ein Fließweg wird durch den Kern 60, die sich bewegende Papierbahn 12 und die Ferritschicht 39c geschaffen. Die Lücke bzw. der Spalt zwischen dem Kern 60 und der Ferritschicht 39c verändert sich entsprechend der Stärke oder Dicke der sich bewegenden Papierbahn 12. Sobald sich der Spalt verändert, ändert sich die Induktanz der Spule 60f, die ihrerseits eine Änderung der Resonanzfrequenz des L-C-Oszillators 92 hervorruft. Der PLL-Kreis 94 wandelt kleine Frequenzveränderungen des L-C-Oszillators 92 in ein Spannungsniveausignal um. Das sich ergebende Spannungsniveausignal wird auf Rauschen vom Ausgangsfilter 96 gefiltert und gelangt dann zu einem Analog-Digital(ND)-Wandler 100a, der in der dargestellten Ausführungsform einen Teil des Prozessors 100 bildet. Mit dieser Anordnung ist der ND-Wandler 100a in der Lage, von etwa 1000 bis 5000 Ablesungen mit 16 Bits Auflösung pro Sekunde aufzunehmen. Das Abfühlen mit dem PLL-Kreis ist viel schneller und gibt eine bessere Auflösung als frühere Schaltungen, die in typischer Weise Oszillatorimpulse direkt zählten.

Der Prozessor 100 verarbeitet das digitalisierte Spannungsniveausignal, um Zacken zu entfernen, die sich von einem oder beiden der ersten und zweiten Abfühlschuhe 38 und 58 ergeben, welche mit Klumpen in der sich bewegenden Papierbahn 12 in Eingriff kommen. Fig. 17 zeigt in Form eines Flußdiagrammes die Schritte, die von dem Prozessor 100 durchgeführt werden, um solche Zacken zu entfernen.

Gemäß der Darstellung besteht der erste Schritt 102 darin, ein digitalisiertes Spannungs­ niveausignal aus dem Analog-Digital-Wandler 100a aufzunehmen. Beim Schritt 104 wird das digitialisierte Signal als erstes Signal gespeichert.

Beim Schritt 106 wird das digitalisierte Signal durch ein Niederpaßfilter, z. B. 100 Hz, hindurch­ geführt, welches dazu dient, aus abgetasteten Klumpen sich ergebende Zacken zu schwächen bzw. zu unterdrücken. Beim Schritt 108 wird eine Differenz zwischen dem ursprünglichen, digitalisierten Spannungsniveausignal und dem gefilterten, digitalisierten Spannungsniveausignal genommen. Beim Schritt 110 wird der absolute Wert der Differenz zwischen dem originalen und dem gefilterten Signal bestimmt. Beim Schritt 112 wird der absolute Wert verstärkt, z. B. durch eine Verstärkung mit Faktor 3, um das System zu normalisieren. Beim Schritt 114 bestimmt der Prozessor 100, ob der verstärkte Wert einen vorbestimmten Wert überschreitet, z. B. 1 für ein geeignet normiertes System. Wenn nicht, ist ein Klumpen nicht erfaßt worden, und das augenblickliche, digitalisierte Spannungsniveausignal, d. h. das erste Signal, wird als ein Distanzsignal ausgegeben, welches vom Prozessor 100 verwendet wird, um die Dicke der Papierbahn 12 zu bestimmen, und das Ausgangssignal wird als ein zweites Signal gespeichert, siehe Schritte 116 und 118. Wenn ja, ist ein Klumpen erfaßt worden, und das zweite Signal, d. h. das vorherige Ausgangssignal, wird als Abstandssignal ausgegeben, welches von dem Prozessor 100 für die Bestimmung der Dicke der sich bewegenden Papierbahn 12 benutzt wird, siehe Schritt 120. Der Distanzsignalausgang entweder in Schritt 116 oder Schritt 120 wird hier auch als ein bezüglich Klumpen korrigiertes Signal (klumpenkorrigiert) verstanden und bezeichnet.

Im allgemeinen existiert ein Klumpen unter den ersten und zweiten Abfühlschuhen 38 und 58 eine sehr kurze Zeit lang, z. B. ein oder zwei Millisekunden. Wenn die Probenahme bzw. Abtastung des Ausganges aus der Abfühlschaltung 90 mit etwa 1000 Momentwerten pro Sekunde durchgeführt wird, sind nur etwa ein oder zwei aufeinanderfolgende Probewerte fehlerhaft. Somit wird das zweite Signal, welches bei dem Schritt 118 gespeichert wird, ausgewählt, denn es ergab sich aus einem vorherigen, nicht fehlerhaften Momentwert, d. h. ein Wert, der erzeugt wurde, bevor der Klumpen zwischen den ersten und zweiten Abfühlschuh 38 und 58 gelangt war. Bei der dargestellten Ausführungsform wird, wenn das erste Signal als das Ausgangssignal benutzt wird, dieses auch als das zweite Signal gespeichert, um dadurch das zweite Signal auf den neuesten Stand zu bringen bzw. zu aktualisieren oder fortzuschreiben. Für andere Ausführungsformen können auch frühere Signale, wie z. B. dasjenige Signal, welches vor dem letzten Ausgangssignal erzeugt wurde, verwendet werden.

Demgemäß werden für Klumpen typische bzw. repräsentative Zacken in wirksamer Weise von dem Signal entfernt, weiches verwendet wird, um die Stärke bzw. Dicke der sich bewegenden Papierbahn 12 zu bestimmen, um die Dicke genauer zu bestimmen. Jedoch ist die Anzahl der Klumpen, die man während der Dickenmessung antrifft, auch wichtig, und so hält der Prozessor 100 die Zählung der Anzahl von erfaßten Klumpen, siehe Schritt 122.

Das Meßsystem 5 der vorliegenden Erfindung ist auch in der Lage, ein Kalanderstrichprofil zu schaffen, weiches typisch ist für schnelle Dickenveränderungen längs der sich bewegenden Bahn 12 in Bewegungsrichtung der Bahn bzw. des Bogens 12. Das Strichprofil ist vorteilhaft, denn es sorgt für eine relative Anzeige von Vibrationen über die Kalanderwalzen 11 der Papiermaschine 10. Eine solche Information ist nützlich beim Diagnostizieren der Dickenveränderlichkeit der Bahn 12, welche aus Falzenvibrationsproblemen bei der Papiermaschine 10 entsteht.

Der Prozessor 100 erzeugt das Strichprofil durch Bestimmen und Aufzeichnen einer absoluten Spitze-zu-Spitze-Differenz der Dickenauslesungen innerhalb jeder einer Vielzahl von Datenfeldern. Jedes Datenfeld (Datenbox) wird durch eine Vielzahl von ausgegebenen, klumpenkorrigierten Signalen definiert, die entsprechend den Schritten gemäß Fig. 17 von dem Prozessor 100 erfaßt werden.

Der Prozessor 100 bestimmt die absolute Differenz Spitze-zu-Spitze für ein gegebenes Datenfeld dadurch, daß die maximalen und minimalen klumpenkorrigierten Signale innerhalb des gegebenen Datenfeldes identifiziert werden und eine Differenz zwischen den identifizierten maximalen und minimalen Abstandssignalen genommen wird. Die erfaßte Differenz definiert für das gegebene Datenfeld die Differenz Spitze-zu-Spitze. Eine grafische Darstellung, die ein beispielhaftes Strichprofil zeigt, welches Vibrationen anzeigt, die in der Mitte der Bahn am heftigsten sind und an den Kanten der Bahn kleinere Amplitude haben, ist in Fig. 18 gezeigt. Die Dauer des Datenfeldes für das Strichprofil kann so ausgewählt werden, daß jedes Feld den gewünschten Bahnlauf repräsentiert.

Die Erfindung ist im einzelnen und unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben worden, es versteht sich aber, daß Modifikationen und Veränderungen möglich sind, ohne daß der Rahmen und Schutzumfang der Erfindung verlassen wird, wie er in den anliegenden Ansprüchen vorgegeben ist.

Claims (36)

1. Bogenabfühlschuh, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit ersten und zweiten gegenüberliegenden, im allgemeinen ebenen Oberflächen, ersten und zweiten gegenüber­ liegenden Enden und ersten und zweiten gegenüberliegenden Seiten, wobei die erste ebene Oberfläche geeignet derart ausgestaltet ist, daß sie mit einem sich bewegenden Bogen in Eingriff tritt, und wobei das erste Ende erste und zweite Flächen aufweist, die aufeinanderzu­ konvergieren und an einer gemeinsamen Seite teilhaben.

2. Bogenabfühlschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Flächen im wesentlichen eben sind.

3. Bogenabfühlschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche eine erste Kante auf der ersten Oberfläche unter einem stumpfen Winkel schneidet und eine erste Kante auf der zweiten Oberfläche unter einem spitzen Winkel schneidet und daß die zweite Fläche eine zweite Kante auf der ersten Oberfläche unter einem stumpfen Winkel schneidet und eine zweite Kante auf der zweiten Oberfläche unter einem spitzen Winkel schneidet.

4. Bogenabfühlschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kante auf der ersten Oberfläche unter einem Winkel von etwa 90° konvergieren und daß die erste und zweite Kante auf der zweiten Oberfläche unter einem Winkel von etwa 90° konvergieren.

5. Bogenabfühlschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Fläche von der ersten Seite nach einwärts erstreckt und daß die zweite Fläche sich von der zweiten Seite nach einwärts erstreckt.

6. Bogenabfühlschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Borcarbid gebildet ist.

7. Bogenabfühlschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin aufweist:

einen elektromagnetischen Kern mit einem Jochteil und ersten und zweiten Polteilen mit jeweils distalen Enden, die sich in den Hauptkörper erstrecken, wobei das erste und zweite Polteil jeweils sich quer erstreckende Querschnittsflächen haben, deren jede eine sich quer erstreckende Querschnittsfläche des Jochteiles übersteigt; und
eine Abfühlspule, die um das Jochteil des Kerns herumgewickelt ist.

8. Bogenabfühlschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper erste und zweite Schichten aus Borcarbid und eine Schicht aus Ferrit aufweist, die zwischen der ersten und zweiten Schicht aus Borcarbid angeordnet ist.

9. Bogenabfühlschuh, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper; einen elektromagnetischen Kern mit einem Jochteil und ersten und zweiten Polteilen mit jeweils distalen bzw. entfernten Enden, die sich in den Hauptkörper erstrecken, wobei das erste und zweite Polteil jeweils sich quer erstreckende Querschnittsflächen haben, deren jede eine sich quer erstreckende Querschnittsfläche des Jochteiles übersteigt; und eine Abfühlspule, die um das Jochteil des Kerns herumgewickelt ist.

10. Bogenabfühlschuh nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Kern aus Ferrit gebildet ist.

11. Bogenabfühlschuh nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper aus Borcarbid gebildet ist.

12. Bogenabfühlschuh, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper mindestens einen Teil hat, der aus Borcarbid gebildet ist.

13. Bogenabfühlschuh nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper erste und zweite Schichten aus Borcarbid und eine Schicht aus Ferrit aufweist, die zwischen der ersten und zweiten Schicht aus Borcarbid angeordnet ist.

14. Dickenabtastkopf, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Gehäuse; einen Abfühlschuh; und Verbindungs- und Verschiebungsmittel aufweist, welche dem Gehäuse zugeordnet sind für die flexible Unterstützung des Abfühlschuhes und für das Bewirken einer Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu einer sich bewegenden Bahn, wobei das Verbindungs- und Verschiebemittel Grenzmittel aufweist für das Beschränken des Abstandes, um welchen sich der Abfühlschuh in Richtung zu der sich bewegenden Bahn hin bewegt.

15. Dickenabtastkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs- und Verschiebemittel ferner aufweist:

ein Gehäuse mit ersten und zweiten Kammern, wobei die erste Kammer mit der zweiten Kammer über eine Bohrung in Verbindung steht, die sich zwischen der ersten und zweiten Kammer erstreckt;
einen hin- und hergehenden Kolben, der in der ersten Kammer angeordnet ist und eine Öffnung hat, die sich durch diesen hindurch erstreckt;
Mittel zum Vorspannen des Kolbens in einer Richtung fort von der zweiten Kammer;
Zuführmittel, die mit dem Gehäuse verbunden sind für die Zufuhr von unter Druck stehendem Fließmittel zu der ersten Kammer in ausreichender Weise, um eine Bewegung des Kolbens gegen das Vorspannmittel in einer Richtung zu der zweiten Kammer hin zu bewirken, wobei die zweite Kammer unter Druck stehendes Fließmittel aufnimmt, welches durch den Kolben über die Öffnung gelangt;
Membranmittel, die sich über eine Öffnung in dem Gehäuse erstrecken, um eine flexible Wand zu definieren für das Einschließen der zweiten Kammer, wobei das Membranmittel auf den Abfühlschuh wirkt, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken; und
Abflußventilmittel, welche der zweiten Kammer zugeordnet sind, um eine begrenzte Menge an Fließmittel zuzulassen, damit dieses aus der zweiten Kammer abfließt.

16. Dickenabtastkopf mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkopf ferner aufweist:

einen Abfühlschuh; und
einen Abfühlschuhverbinder und eine Bewegungssteuereinrichtung, welche dem Gehäuse zugeordnet sind für die flexible Unterstützung des Abfühlschuhes und für das Bewirken einer Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu einer sich bewegenden Bahn, wobei der Abfühlschuh­ verbinder und die Bewegungssteuereinrichtung eine Schuhbewegungsbegrenzungseinrichtung aufweisen für das Begrenzen des Abstandes, um welchen der Abfühlschuh sich in der Richtung zu der sich bewegenden Bahn hin bewegt.

17. Dickenabtastkopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfühlschuhverbinder und die Bewegungssteuereinrichtung ferner eine Membran aufweisen, welche auf den Abfühlschuh wirkt, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken.

18. Dickenabtastkopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfühlschuhverbinder und die Bewegungssteuereinrichtung ferner aufweisen:

ein Gehäuse mit ersten und zweiten Kammern, wobei die erste Kammer mit der zweiten Kammer über eine Bohrung in Verbindung steht, welche sich zwischen der ersten und zweiten Kammer erstreckt;
einen hin- und hergehenden Kolben, der innerhalb der ersten Kammer angeordnet ist und eine Öffnung hat, die sich durch diesen hindurch erstreckt;
eine Feder für die Vorspannung des Kolbens in einer Richtung fort von der zweiten Kammer;
eine Fließmittelzufuhr, die mit dem Gehäuse verbunden ist für die Zufuhr von unter Druck stehendem Fließmittel zu der ersten Kammer in ausreichender Weise, um eine Bewegung des Kolbens gegen die Feder in einer Richtung zu der zweiten Kammer hin zu bewirken, wobei die zweite Kammer unter Druck stehendes Fließmittel aufnimmt, welches durch den Kolben über die Öffnung gelangt;
eine Membran, die sich über eine Öffnung in dem Gehäuse erstreckt, um eine flexible Wand zu bilden für das Einschließen der zweiten Kammer, wobei die Membran auf den Abfühlschuh wirkt, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken; und
Abflußventilmittel, welche der zweiten Kammer zugeordnet sind, um es einer begrenzten Menge von Fließmittel zu ermöglichen, aus der zweiten Kammer abzufließen.

19. Dickenabtastkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuhbewegungs­ begrenzer ein Kabel aufweist, welches zwischen der Membran und dem Kolben angeordnet und mit diesen verbunden ist.

20. Dickenabtastkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließmittelzufuhr aufweist:

eine Fließmittelquelle;
ein Einlaßventil für das wahlweise Zulassen von Fließmittel, um aus der Fließmittelquelle in die erste Kammer hineinzufließen; und
einen Druckwandler für die Abtastung des Druckes in der zweiten Kammer und Erzeugung von Drucksignalen, welche für diesen Druck repräsentativ sind.

21. Dickenabtastkopf mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf ferner einen Abfühlschuhverbinder und -bewegungssteuereinrichtung aufweist, welche dem Gehäuse zugeordnet sind für die flexible Unterstützung des Abfühlschuhes und für das Bewirken einer Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu einer sich bewegenden Bahn, wobei der Abfühlschuh­ verbinder und -bewegungssteuerer eine Membran aufweist für das Einwirken auf den Abfühlschuh, um eine Bewegung des Abfühlschuhes relativ zu der sich bewegenden Bahn zu bewirken.

22. Dickenabtastkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfühlschuhverbinder und -bewegungssteuereinrichtung ferner aufweisen:

ein Gehäuse mit ersten und zweiten Kammern, wobei die erste Kammer mit der zweiten Kammer über eine Bohrung in Verbindung steht, welche sich zwischen der ersten und zweiten Kammer erstreckt;
einen hin- und hergehenden Kolben, der in der ersten Kammer angeordnet ist und eine Öffnung hat, die sich durch diesen hindurch erstreckt;
ein federnd elastisches Teil zur Vorspannung des Kolbens in einer Richtung fort von der zweiten Kammer;
eine Fließmittelzufuhr, die mit dem Gehäuse verbunden ist für die Zufuhr von unter Druck stehendem Fließmittel zu der ersten Kammer in ausreichender Weise, um eine Bewegung des Kolbens gegen das federnd elastische Teil in einer Richtung zu der zweiten Kammer hin zu bewirken, wobei die zweite Kammer das unter Druck stehende Fließmittel aufnimmt, welches durch den Kolben über die Öffnung gelangt; und
ein einstellbares Abflußventil, welches der zweiten Kammer zugeordnet ist, um einer begrenzten Menge von Fließmittel die Möglichkeit zu geben, aus der zweiten Kammer abzufließen.

23. Dickenabtastkopf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran sich über eine Öffnung in dem Gehäuse erstreckt und eine flexible Wand bildet für das Einschließen der zweiten Kammer.

24. Dickenabtastkopf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließmittelzufuhr aufweist:

eine Fließmittelquelle;
ein Einlaßventil für die wahlweise Ermöglichung von Fließmittel, aus der Fließmittelquelle in die erste Kammer zu fließen;
einen Druckwandler zum Abtasten des Druckes in der zweiten Kammer und Erzeugen von Drucksignalen, die für den Druck repräsentativ sind.

25. Dickenmeßsystem zur Bestimmung der Dicke eines sich bewegenden Bogens bzw. einer sich bewegenden Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß
erste und zweite Dickenabtastköpfe erste und zweite Abfühlschuhe haben, die auf gegenüberliegenden Seiten der sich bewegenden Bahn bzw. des sich bewegenden Bogens angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Abfühlschuhe geeignet derart ausgestaltet sind, daß sie mit den gegenüberliegenden Seiten des sich bewegenden Bogens bzw. der sich bewegenden Bahn in Eingriff treten;
ein Lückensensor dem ersten und zweiten Abfühlschuh zugeordnet ist für die Erzeugung von Distanzsignalen, die typisch sind für den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Abfühlschuh, und für das Bestimmen der Dicke der sich bewegenden Bahn bzw. des sich bewegenden Bogens, basierend auf den Abstandssignalen, wobei der Lückensensor einen L-C-Oszillator aufweist für die Erzeugung von Impulsen veränderlicher Frequenz, einen Frequenz-Spannungs-Wandler aufweist für die Umwandlung von Frequenzveränderungen der Impulse in Spannungssignale und einen Prozessor aufweist für die Aufnahme der Spannungs­ signale und für die Verarbeitung der Spannungssignale, um Zacken zu entfernen, die sich aus den ersten und zweiten Abfühlschuhen ergeben, die mit Klumpen in der sich bewegenden Bahn bzw. dem sich bewegenden Bogen in Eingriff kommen, und daß die sich ergebenden verarbeiteten Spannungssignale die Abstandssignale definieren und der Prozessor ferner die Dicke der sich bewegenden Bahn bzw. des sich bewegenden Bogens aus den Abstands­ signalen bestimmt.

26. Dickenmeßsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Lückensensor ferner ein Filter aufweist für das Filtern des Rauschens aus den Spannungssignalen, bevor die Spannungssignale von dem Prozessor aufgenommen werden.

27. Dickenmeßsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor ferner Zacken zählt, um eine Zählung von Klumpen zu erzeugen, die in der sich bewegenden Bahn abgefühlt werden.

28. Dickenmeßsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor ferner ein Strichprofil aus den Abstandssignalen erzeugt und daß das Strichprofil schnelle Dickenver­ änderungen längs der sich bewegenden Bahn in der Bewegungsrichtung der Bahn darstellt.

29. Dickenmeßsystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor das Strichprofil dadurch erzeugt, daß er für jedes einer Vielzahl von Datenfeldern eine Differenz Spitze-zu-Spitze erfaßt und zeichnet, wobei jedes Datenfeld durch eine Vielzahl von Abstandssignalen definiert ist, daß der Prozessor die Durchschnitts-Spitze-zu-Spitze-Differenz für ein gegebenes Datenfeld dadurch bestimmt, daß er maximale und minimale Abstands­ signale bei dem gegebenen Datenfeld identifiziert und eine Differenz bestimmt zwischen den identifizierten maximalen und minimalen Abstandssignalen und daß die bestimmte Differenz die Spitze-zu-Spitze-Differenz für das gegebene Datenfeld definiert.