DE19515373A1 - Vorrichtung zur Aufnahme von von einer Strahlungsquelle auf eine bandförmige laufende Probe gerichteter und von der Probe reflektierter oder durch die Probe transmittierter Strahlung - Google Patents
Vorrichtung zur Aufnahme von von einer Strahlungsquelle auf eine bandförmige laufende Probe gerichteter und von der Probe reflektierter oder durch die Probe transmittierter StrahlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von
von einer Strahlungsquelle auf eine bandförmige laufende
Probe gerichteter und von der Probe reflektierter oder
durch die Probe transmittierter Strahlung.
Bei bestimmten Produktarten ist es sinnvoll oder auch uner
läßlich, während der Produktion Qualitätskontrollen, z. B.
im Hinblick auf die stoffliche Zusammensetzung des Produk
tes, durchzuführen. Derartige Kontrollen werden häufig mit
Hilfe der Wechselwirkung von Strahlung, z. B. Infrarotstrah
lung, mit den zu untersuchenden Proben ausgeführt. Dabei
wird die Probe der Strahlung ausgesetzt und die durch die
Probe transmittierte oder von der Probenoberfläche reflek
tierte Strahlung einer Analyseeinheit zugeführt. Dabei ist
es angestrebt, die Maßnahmen zur Qualitätskontrolle derart
in den Produktionsprozeß zu integrieren, daß dieser auf
möglichst geringe Weise gestört wird.
Im Falle von bandförmigen laufenden Produkten, wie z. B. Pa
pier- oder Textilbahnen, ist es bekannt, das laufende Pro
dukt an einer bestimmten Stelle des Produktionsweges mit
einer Strahlung zu beaufschlagen und einen möglichst großen
Bruchteil der reflektierten oder transmittierten Strahlung
mit fest positionierten Strahlungsaufnehmern aufzufangen.
Damit möglichst wenig dieser Strahlung verloren geht, ist
es günstig, diese Strahlungsaufnehmer möglichst nahe an die
zu untersuchende Probe heranzuführen. Werden die Strah
lungsaufnehmer direkt auf die laufende Probe aufgesetzt,
hat dies den Nachteil, daß es zu einer das Produkt beein
trächtigenden Reibungswirkung kommen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine hohe
Ausbeute der analysierbaren Strahlung gewährleistet und die
gleichzeitig eine mechanische Schädigung der zu untersu
chenden Probe vermeidet.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese
Aufgabe gelöst durch einen drehbar gelagerten zylinderför
migen Walzenkörper, der mindestens eine am Umfang des Wal
zenkörpers befindliche, für die Strahlung durchlässige Auf
nahmestelle und mindestens an seinem einen Ende eine für
die Strahlung durchlässige zentrale Auskoppelstelle auf
weist, und durch im Inneren des Walzenkörpers befindliche
Mittel zur Weiterleitung der Strahlung von der (den) Auf
nahmestelle(n) zur Auskoppelstelle.
Ein solcher Walzenkörper kann in den Produktionsweg einer
bandförmigen laufenden Probe gebracht werden, ohne daß
hierdurch der Produktionsablauf gestört wird. Wenn die
bandförmige Probe über den Walzenkörper geführt wird, kon
taktieren die die zu analysierende Strahlung aufnehmenden
Aufnahmestellen die Oberfläche der Probe. Somit wird die
gesamte von dem durch die Aufnahmestelle überdeckten Teil
der Probenoberfläche ausgehende Strahlung durch die Aufnah
mestelle aufgefangen.
Im laufenden Produktionsbetrieb entspricht die Geschwindig
keit der Walzenkörperoberfläche der Geschwindigkeit der
laufenden Probe, so daß zwischen beiden Oberflächen keine
Gleitreibung auftritt. Wird die Strahlung auf die dem Um
fang des Walzenkörpers abgewandte Seite der bandförmigen
Probe gegeben, wird die durch die Probe transmittierte
Strahlung analysiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet
sein, daß sie eine am anderen Ende des Walzenkörpers be
findliche, für die unmittelbar von der Strahlungsquelle
ausgehende Strahlung durchlässige zentrale Einkoppelstelle
und Mittel zur Weiterleitung der durch die Einkoppelstelle
einfallenden Strahlung zu jeder Aufnahmestelle aufweist.
Hiermit wird also die von der Strahlungsquelle ausgehende
Strahlung über das Innere des Walzenkörpers auf die Ober
fläche der zu analysierenden Probe gegeben und das von dort
reflektierte Licht zur Analyse wieder aus dem Walzenkörper
herausgeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet
sein, daß mindestens zwei der Aufnahmestellen auf dem Wal
zenkörper auf ein Zylinderkoordinatensystem bezogen ver
schiedene Umfangswinkel aufweisen.
Hierdurch ist gewährleistet, daß bei einer einzelnen Umdre
hung des Walzenkörpers mehrere in Richtung der Probenbewe
gung hintereinanderliegende Stellen der Probenoberfläche
untersucht werden können.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausge
bildet sein, daß mindestens zwei der Aufnahmestellen auf
dem Walzenkörper auf ein Zylinderkoordinatensystem bezogen
verschiedene Höhen aufweisen.
Hierdurch können Messungen über die Breite der bandförmigen
Probe durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft auch so
ausgebildet sein, daß sie Mittel zur Erfassung und Kon
trolle einer absoluten Drehwinkelposition des Walzenkörpers
aufweist.
Ist die absolute Winkelposition des Walzenkörpers bekannt,
ist gleichzeitig bekannt, welche der Aufnahmestellen der
zeit Kontakt mit der bandförmigen Probe hat.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so ausgebildet
sein, daß sie mindestens einen in einer bestimmten radialen
Entfernung von der Drehachse des Walzenkörpers befindli
chen, feststehenden Induktionssensor und ein sich mit dem
Walzenkörper drehendes, auf den Induktionssensor wirkendes
Positionselement aufweist.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausge
bildet sein, daß das Positionselement eine Scheibe mit min
destens einer bei der Drehung unmittelbar am Induktionssen
sor vorbeilaufenden Öffnung ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor
richtung wird erreicht durch einen ersten und einen zweiten
Induktionssensor, wobei die Induktionssensoren unterschied
liche radiale Entfernungen von der Drehachse des Walzenkör
pers aufweisen, und durch eine Positionsscheibe, die auf
dem der Position des ersten Induktionssensors entsprechen
den Radius eine Lochung und auf dem der Position des zwei
ten Induktionssensors entsprechenden Radius mindestens zwei
Lochungen aufweist.
Der die einzelne Lochung registrierende Induktionssensor
gibt stets dann ein Signal ab, wenn der Walzenkörper eine
volle Umdrehung getätigt hat. Somit kann bei jeder vollen
Umdrehung die Position des Walzenkörpers neu geeicht wer
den.
Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch so
ausgebildet sein, daß im Inneren des Walzenkörpers zur Wei
terleitung der Strahlung Lichtleiter vorgesehen sind.
Hierdurch gestaltet sich die Leitung des Strahlenganges be
sonders einfach, da die Justierung alternativer optischer
Elemente, wie z. B. Linsen und Spiegel, entfällt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrich
tung so auszubilden, daß die unmittelbar von der Strah
lungsquelle ausgehende Strahlung über die Einkoppelstelle
in ein Bündel aus Einkoppelfasern eingekoppelt ist und zu
jeder Aufnahmestelle die gleiche Anzahl von Fasern geführt
ist.
Wird die Einkoppelstelle gleichmäßig von der Strahlungs
quelle beleuchtet, werden die über den verschiedenen Auf
nahmestellen liegenden Teile der Probenoberfläche in etwa
mit gleicher Strahlungsintensität beaufschlagt.
Des weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so aus
gebildet sein, daß von jeder Aufnahmestelle ausgehend die
gleiche Anzahl von Auskoppelfasern in ein zur Auskoppel
stelle führendes Bündel geführt ist.
Hierdurch werden sämtliche Aufnahmestellen mit der Auskop
pelstelle optisch verbunden. Da in der Regel innerhalb des
Bündels an der Auskoppelstelle nicht mehr nach den von den
verschiedenen Aufnahmestellen kommenden Auskoppelfasern se
pariert werden kann, ist es sinnvoll, den Umschlingungswin
kel der bandförmigen Probe auf dem Walzenkörper so zu wäh
len, daß stets nur eine Aufnahmestelle im Kontakt mit der
Probenoberfläche steht. Ist die absolute Drehwinkelposition
des Walzenkörpers bekannt, ist auch bekannt, welche der
Aufnahmestellen im Kontakt mit der Probenoberfläche steht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor
richtung kann auch erreicht werden durch eine geschliffene
Oberfläche auf dem Umfang des Walzenkörpers.
Die geschliffene Oberfläche des Walzenkörpers gewährlei
stet, daß die Aufnahmestellen auf der Walzenkörperoberflä
che keine Unebenheit verursachen.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausge
bildet sein, daß der Walzenkörper aus einem kohlenfaserver
stärkten Kunststoff besteht.
Kohlenfaserverstärkter Kunststoff hat den Vorteil einer ge
ringen Dichte, wodurch gegenüber alternativen Materialien,
wie z. B. Edelstahl, das Gewicht des Walzenkörpers reduziert
wird. Zudem ist der Ausdehnungskoeffizient des kohlenfaser
verstärkten Kunststoffes nahezu Null, weshalb sich bei pro
duktionsbedingten Temperaturänderungen die geometrischen
Abmessungen des Walzenkörpers nicht wesentlich verändern.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausge
bildet sein, daß sie eine die bandförmige Probe auf den
Walzenkörper pressende Andrückwalze aufweist.
Hierdurch wird ein stets gleichbleibender und guter Kontakt
zwischen der Probenoberfläche und der Oberfläche des Wal
zenkörpers gewährleistet.
Im folgenden wird anhand einer Figur eine Ausbildungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt
durch eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Ein Walzenkörper 1 ist mittels zweier Zapfen 2 und 3 in ei
ner hier nicht dargestellten Lagerung drehbar gelagert. Bei
seinem bestimmungsgemäßen Einsatz wird der Walzenkörper 1
derart in den Produktionsweg einer hier nicht dargestellten
bandförmigen laufenden Probe integriert, daß die bandför
mige Probe über den Umfang des Walzenkörpers 1 hinwegläuft.
Durch die bandförmige Probe selbst angetrieben, erhält der
Umfang 4 des Walzenkörpers 1 die gleiche Geschwindigkeit
wie die bandförmige Probe, so daß zwischen beiden Materia
lien keine Gleitprozesse auftreten.
In den Umfang 4 des Walzenkörpers 1 sind drei Aufnahmestel
len eingearbeitet, von denen lediglich zwei Aufnahmestellen
5 und 6 beispielhaft dargestellt sind. Diese Aufnahmestel
len 5, 6 erlauben es, z. B. mit Hilfe infraroter Strahlung,
die Oberfläche der bandförmigen Probe auf bestimmte Eigen
schaften hin zu untersuchen. Hierzu muß zunächst die Pro
benoberfläche mit einer Strahlung beaufschlagt werden. Dies
geschieht, indem die von einer Strahlungsquelle 7 ausge
hende Strahlung mit optischen Instrumenten, wie einem Spie
gel 8 und optischen Linsen 9 und 10, auf ein Lichtleitfa
serbündel 11 fokussiert wird, dessen Einkoppelende 12 sich
in der Einkoppelstelle 13 am Ende des Zapfens 2 befindet.
Das aus einer Vielzahl von Einkoppelfasern bestehende
Lichtleitfaserbündel 11 wird durch den Zapfen 2 hindurch in
das Innere des Walzenkörpers 1 geführt. Im Inneren des Wal
zenkörpers 1 werden aus dem Lichtleitfaserbündel 11 Teil
bündel 14 und 15 zu den Aufnahmestellen 5 und 6 geführt,
wobei jeder Aufnahmestelle 5 und 6 in etwa die gleiche An
zahl von Einkoppelfasern zugeordnet werden, so daß beide
Aufnahmestellen 5 und 6 in etwa mit der gleichen Strah
lungsintensität beaufschlagt werden. An den Aufnahmestellen
5 und 6 sind in dem Umfang 4 des Walzenkörpers 1 halbkugel
förmige Glaskörper 15 und 16 eingearbeitet, die mit den
Teilbündeln 15 und 16 optisch gekoppelt sind. Diese Glas
körper 15 und 16 sind zusammen mit dem Umfang 4 des Walzen
körpers 1 geschliffen, so daß im Bereich der Aufnahmestel
len 5 und 6 die Oberfläche des Walzenkörpers keinerlei Un
ebenheiten aufweist.
Die über die Teilbündel 14 und 15 geführte Strahlung wird
über die Glaskörper 16 und 17 dann auf die Oberfläche der
bandförmigen Probe gebracht, wenn sich die entsprechende
Aufnahmestelle 5 bzw. 6 gerade im von der bandförmigen
Probe umschlungenen Bereich des Walzenkörpers 1 befindet.
Die über die Aufnahmestelle 5 bzw. 6 auf die Oberfläche der
bandförmigen Probe gebrachte Strahlung wechselwirkt mit
dieser Oberfläche und wird anschließend wieder in den Glas
körper 16 bzw. 17 reflektiert. Neben dem Teilbündel 14 bzw.
15 der Einkoppelfasern ist an jedem Glaskörper 16 und 17
ein weiteres Teilbündel 18 bzw. 19 von Auskoppelfasern op
tisch angekoppelt. Ein Teil der von der Oberfläche der
bandförmigen Probe reflektierten Strahlung gelangt in das
Teilbündel 18 bzw. 19 der Auskoppelfasern und wird durch
den Zapfen 3 hindurch zur Auskoppelstelle 20 am Ende des
Zapfens 3 geführt. Die an der Auskoppelstelle 20 austre
tende Strahlung wird über Linsen 21 und 22 in einen weite
ren Lichtleiter 23 eingekoppelt, der die Strahlung zu einer
hier nicht dargestellten Auswerteeinheit führt.
Der Umschlingungswinkel der bandförmigen Probe auf dem Wal
zenkörper 1 und die Verteilung der Aufnahmestellen 5, 6 sind
derart aufeinander abgestimmt, daß stets nur eine der Auf
nahmestellen 5, 6 die bandförmige Probe kontaktiert. Durch
eine hier nicht dargestellte Meßeinrichtung zur Feststel
lung einer absoluten Drehwinkelposition des Walzenkörpers 1
kann ermittelt werden, welche der Aufnahmestellen 5 bzw. 6
sich gerade im Umschlingungsbereich befindet. Somit kann
die an der Auskoppelstelle 20 registrierte Strahlung ein
deutig einem bestimmtem Ort der Probenoberfläche zugeordnet
werden.
Die Aufnahmestellen 5, 6 sind derart auf dem Umfang 4 des
Walzenkörpers 1 auf einer Wendellinie angeordnet, daß die
Aufnahmestellen gleichmäßig über die in Richtung seiner
Drehachse gesehene Länge des Walzenkörpers 1 verteilt und
auf der Wendellinie nacheinanderfolgende Aufnahmestellen
stets durch den gleichen Umfangswinkel voneinander getrennt
sind. Mit dieser Anordnung der Aufnahmestellen 5, 6 können
sowohl Meßprofile über die Länge als auch über die Breite
der bandförmigen Probe ermittelt werden.
Bezugszeichenliste
1 Walzenkörper
2 Zapfen
3 Zapfen
4 Umfang
5 Aufnahmestelle
6 Aufnahmestelle
7 Strahlungsquelle
8 Spiegel
9 Linse
10 Linse
11 Lichtleitfaserbündel
12 Einkoppelende
13 Einkoppelstelle
14 Teilbündel
15 Teilbündel
16 Glaskörper
17 Glaskörper
18 Teilbündel
19 Teilbündel
20 Auskoppelstelle
21 Linse
22 Linse
23 Lichtleiter
2 Zapfen
3 Zapfen
4 Umfang
5 Aufnahmestelle
6 Aufnahmestelle
7 Strahlungsquelle
8 Spiegel
9 Linse
10 Linse
11 Lichtleitfaserbündel
12 Einkoppelende
13 Einkoppelstelle
14 Teilbündel
15 Teilbündel
16 Glaskörper
17 Glaskörper
18 Teilbündel
19 Teilbündel
20 Auskoppelstelle
21 Linse
22 Linse
23 Lichtleiter
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Aufnahme von von einer Strah
lungsquelle (7) auf eine bandförmige laufende Probe gerich
teter und von der Probe reflektierter oder durch die Probe
transmittierter Strahlung, gekennzeichnet
- - durch einen drehbar gelagerten zylinderförmigen Walzen körper (1), der mindestens eine am Umfang (4) des Walzen körpers (1) befindliche, für die Strahlung durchlässige Aufnahmestelle (5, 6) und mindestens an seinem einen Ende eine für die Strahlung durchlässige zentrale Auskoppel stelle (20) aufweist, und
- - durch im Inneren des Walzenkörpers (1) befindliche Mittel (11, 14, 15, 18, 19) zur Weiterleitung der Strahlung von der (den) Aufnahmestelle(n) (5, 6) zur Auskoppelstelle (20).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine am anderen Ende des Walzenkörpers (1) befindliche, für
die unmittelbar von der Strahlungsquelle (7) ausgehende
Strahlung durchlässige zentrale Einkoppelstelle (13) und
durch Mittel zur Weiterleitung der durch die
Einkoppelstelle (13) einfallenden Strahlung zu jeder
Aufnahmestelle (5, 6).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens zwei der Aufnahmestellen (5, 6)
auf dem Walzenkörper (1) auf ein Zylinderkoordinatensystem
bezogen verschiedene Umfangswinkel aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Aufnahmestel
len (5, 6) auf dem Walzenkörper (1) auf ein Zylinderkoordi
natensystem bezogen verschiedene Höhen aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge
kennzeichnet durch Mittel zur Erfassung und Kontrolle einer
absoluten Drehwinkelposition des Walzenkörpers (1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
mindestens einen in einer bestimmten radialen Entfernung
von der Drehachse des Walzenkörpers (1) befindlichen, fest
stehenden Induktionssensor und ein sich mit dem Walzenkör
per (1) drehendes, auf den Induktionssensor wirkendes Posi
tionselement.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Positionselement eine Scheibe mit mindestens
einer bei der Drehung unmittelbar am Induktionssensor vor
beilaufenden Öffnung ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
einen ersten und einen zweiten Induktionssensor, wobei die
Induktionssensoren unterschiedliche radiale Entfernungen
von der Drehachse des Walzenkörpers (1) aufweisen, und
durch eine Positionsscheibe, die auf dem der Position des
ersten Induktionssensors entsprechenden Radius eine Lochung
und auf dem der ,Position des zweiten Induktionssensors ent
sprechenden Radius mindestens zwei Lochungen aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß im Inneren des Walzenkörpers (1)
zur Weiterleitung der Strahlung Lichtleiter
(11, 14, 15, 18, 19) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die unmittelbar von der Strahlungsquelle (7) aus
gehende Strahlung über die Einkoppelstelle (13) in ein Bün
del (11) aus Einkoppelfasern eingekoppelt ist und zu jeder
Aufnahmestelle (5, 6) die gleiche Anzahl von Fasern geführt
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß von jeder Aufnahmestelle (5, 6) ausgehend
die gleiche Anzahl von Auskoppelfasern in ein zur Auskop
pelstelle (20) führendes Bündel geführt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
gekennzeichnet durch eine geschliffene Oberfläche auf dem
Umfang (4) des Walzenkörpers (1).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (1) aus einem
kohlenfaserverstärkten Kunststoff besteht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
gekennzeichnet durch eine die bandförmige Probe auf den
Walzenkörper (1) pressende Andrückwalze.
Priority Applications (5)
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