DE19632988C1

DE19632988C1 - Verfahren zur Beseitigung von Papierfehlern bei der kontinuierlichen Papierherstellung

Info

Publication number: DE19632988C1
Application number: DE19632988A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dr Burkhart
Original assignee: Stora Publication Paper AG
Current assignee: Stora Publication Paper AG
Priority date: 1996-08-15
Filing date: 1996-08-15
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-08-16
Also published as: CZ48899A3; CN1104526C; EP0922139A1; WO1998006897A1; PT922139E; PL184169B1; PL331586A1; DE59705791D1; RU2166017C2; ES2165084T3; ATE210762T1; CN1228132A; EP0922139B1; CZ297849B6; NO990605L; BR9714336A; KR20000029927A; CA2263211C; NO990605D0; JP2001502648A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Papierfehlern bei der kontinuierlichen Papierherstellung. Kontinuierlich arbeitende Papiermaschinen setzen sich aus den Stationen Stoffauflauf, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie, Trockenglättwerk und Aufrollung zusammen. Im Stoffauflauf wird die wäßrige Stoffsuspension gleichmäßig über die Bahnbreite verteilt, um so zunächst eine optimale Blattbildung zu gewährleisten. In der anschließen den Siebpartie wird das eigentliche Papierblatt durch einen Filtrationsvorgang gebildet. Die einzelnen Papierfasern werden in einem nassen Vlies bereits auf ihre endgültige Lage fixiert. Sodann wird in der Pressenpartie das überschüssige Wasser mittels Druck aus dem Papierfaservlies herausgetrie ben. Die Papierbahn gelangt hierzu durch mehrere hintereinander angeordnete Pressen hindurch. Nach dem daran anschließenden Trocknen erfolgt ein Glät ten der Papierbahn, wozu in der Regel ein aus zwei Walzen zusammengesetz tes Glättwerk verwendet wird, welches neben der Glättung eine Komprimierung des Papiers bewirkt und hierbei zugleich Einfluß auf die Papierdicke nimmt. Schließlich wird die Papierbahn auf eine Trommel aufgewickelt.

Während des vorgenannten Produktionsprozesses kann es zu Fehlern in der Papierbahn kommen. Dies können Löcher oder Einrisse entlang der Längskanten der Papierbahn sein, sowie ferner dunkle oder helle Flecken auf der Papierbahn. Ferner kann es bei der Herstellung zu unerwünschten Stoffbatzen kommen, oder zu Falten in der laufenden Papierbahn. Diese Fehler stören in der Regel den weiteren Transport der Papierbahn innerhalb der Pa piermaschine nicht. In den nachgeschalteten Verarbeitungsstationen hingegen, etwa in einer anschließenden Streichmaschine oder auch in einer Druckma schine, kann es an den fehlerhaften Stellen zu Einrissen oder ganzen Abrissen der Papierbahn kommen. Es ist daher erforderlich, derartige Papierfehler zu beseitigen, noch bevor die Papierbahn in eine nachgeschaltete Verarbei tungsstufe gelangt.

Die Beseitigung der Papierfehler erfolgt bisher manuell, indem die mit Hilfe von Detektoren (siehe hierzu: "Defect detection and on-line analysis of coated pa pers" in: Appita Journal, Vol. 44, No. 5, Seiten 305 und 306) auf Fehler hin überwachte Papierbahn an jenen Stellen, an denen Fehler festgestellt werden, mit einer Markierung versehen wird, und in einer nachgeschalteten Station die Papierbahn bei Annäherung des so gekennzeichneten Papierbahnabschnittes abgebremst wird, so daß bei Kriechgeschwindigkeit durch eine Bedienperson ein Kleber auf die Fehlerstelle aufgebracht werden kann. Je nach Art des Fehlers wird von der Bedienperson auch der gesamte fehlerhafte Papier bahnabschnitt beseitigt, und eine Klebestelle über die gesamte Papierbahnbrei te angebracht. Diese Art der Fehlerbehebung ist zeitaufwendig, da die Ge schwindigkeit der Papierrolle und damit der gesamten Papierbahn bis auf Kriechgeschwindigkeit oder sogar bis zum Stillstand heruntergefahren werden muß, um dann manuell die Fehlerstelle zu beseitigen. Aber selbst diese zeit- und damit kostenaufwendige Beseitigung reicht nicht aus, um in nachfolgen den Verarbeitungsstufen Papierfehler als Abrißursache sicher auszuschließen.

In der DE 691 21 545 T2 ist eine Einrichtung zur Überwachung einer sich be wegenden Materialbahn beschrieben. Die Überwachung erfolgt mittels mehre rer auf die Materialbahn gerichteter Videokameras, wobei zusätzliche Beleuch tungseinrichtungen vorgesehen sind, um die jeweils von der Videokamera er faßte Fläche der Materialbahn hell auszuleuchten. Mindestens eine Videoka mera ist auf die Oberseite, und eine weitere Kamera auf die Unterseite der Materialbahn gerichtet. Zusätzliche Kameras dienen als optische Detektorein richtungen für die Ränder der Materialbahn. In dieser Druckschrift sind über wiegend technische Einzelheiten zur Auswertung der von den Videokameras erzeugten Bildsignale beschrieben. Hinweise auf die Beseitigung der so detek tierten Fehler finden sich nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die bei der Papierherstellung durch Beseitigung von Fehlern in der Papierbahn bedingten Zeitverluste verringern lassen.

Zur Lösung wird ein Verfahren zur Beseitigung von Papierfehlern bei der kontinuierlichen Papierherstellung mit den folgenden Schritten vorgeschla gen:

a) Erkennen und Lokalisieren des Papierfehlers mittels eines auf die laufende Papierbahn ausgerichteten Detektors;
b) Erfassung oder Berechnung der Geschwindigkeit der Papierbahn zwi schen dem Detektor und einer dem Detektor räumlich nachgeschalteten Station zur Fehlerbehebung;
c) anhand der Geschwindigkeit der Papierbahn Berechnung des Zeitpunkts des Eintreffens des den Papierfehler aufweisenden Bahnabschnitts in der Station zur Fehlerbehebung;
d) noch vor dem Eintreffen des den Papierfehler aufweisenden Bahnab schnitts in der Station zur Fehlerbehebung Herabsetzen der Geschwin digkeit des Bahnabschnittes auf einen gegenüber der normalen Ge schwindigkeit verminderten Wert oder auf Null;
e) automatische Beseitigung des Papierfehlers in der Station zur Fehlerbe hebung und
f) Heraufsetzen der Geschwindigkeit des Bahnabschnittes auf normale Ge schwindigkeit.

Gemäß der Erfindung erfolgt daher lediglich das Erkennen und Lokalisieren des Papierfehlers mittels herkömmlicher Mittel, nämlich geeigneter Detektoren, de ren Erfassungsorgane auf die laufende Papierbahn ausgerichtet sind. Abwei chend von den bisher verwendeten Mitteln hingegen erfolgt eine Erfassung oder Berechnung der Geschwindigkeit der Papierbahn zwischen dem Detektor und einer dem Detektor räumlich nachgeschalteten Station zur Fehlerbehe bung. Anhand dieser Geschwindigkeit wird jener Zeitpunkt berechnet, zu dem der den Papierfehler aufweisende Bahnabschnitt in der Station zur Fehlerbehe bung eintrifft, wobei noch vor diesem Eintreffen die Geschwindigkeit des Bahnabschnittes auf einen gegenüber der normalen Geschwindigkeit vermin derten Wert oder sogar ganz auf Null reduziert wird. In der Station erfolgt dann zu jenem Zeitpunkt, der anhand der Geschwindigkeit der Papierbahn er rechnet wurde, mittels geeigneter Vorrichtungen die selbsttätige Beseitigung des Papierfehlers. Anschließend wird die Geschwindigkeit des Bahnabschnit tes wieder auf normale Werte heraufgesetzt.

Anders als bei der bekannten manuellen Fehlerbehebung ist es nicht erforder lich, die Papierbahn vorsichtig und von Hand auf die zur Fehlerbehebung er forderliche reduzierte Geschwindigkeit herabzufahren. Vielmehr wird aufgrund der durch die Auswertung der Detektionssignale gewonnenen Erkenntnisse systemintern entschieden, welche Geschwindigkeit der Bahnabschnitt in der nachgeordneten Station zur Fehlerbehebung haben muß, um die Papierfehler sicher zu beheben. Zu diesem Zweck kann der Detektor dazu eingerichtet sein, nicht nur den Papierfehler zu erkennen und zu lokalisieren, sondern auch dessen Charakter zu bestimmen, z. B. die Art und Kontur des Papierfehlers sowie seine Lokalisierung bezüglich der Breite der Papierbahn. Alle diese In formationen können systemintern dazu herangezogen und ausgewertet wer den, um die Geschwindigkeit des Bahnabschnitts innerhalb der Station zur Fehlerbehebung auf den erforderlichen Wert einzustellen. Auf diese Weise werden die bei der Papierherstellung durch Beseitigung von Fehlern in der Pa pierbahn bedingten Zeitverluste auf das unbedingt erforderliche Mindestmaß verringert.

Mit einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Papier bahn, bevor sie den Detektor erreicht, einen weiteren Detektor durchläuft, und daß der weitere Detektor eine Vor- oder Großerfassung des Papierfehlers durchführt, wohingegen der Detektor zur zusätzlichen Erfassung der Charak teristik des Papierfehlers, z. B. dessen Art und Kontur, eingerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Papierbahn und damit die Papiermaschine im Normal betrieb mit sehr hoher Geschwindigkeit zu betreiben, da der weitere Detektor ausschließlich dafür eingerichtet sein muß, Fehler überhaupt zu erkennen und vorläufig zu lokalisieren. Die Meßcharakteristik dieses Detektors ist daher auf eine schnelle Erfassung ausgerichtet, weniger auf eine detailreiche Erfassung. Details werden vielmehr durch den der Station zur Fehlerbehebung vorgeschalteten Detektor erfaßt. Solche Details sind die Art des Papierfehlers, dessen Kontur sowie die Lage des Papierfehlers bezüglich der Breite der Papierbahn.

Vorzugsweise wird der Zeitpunkt des Eintreffens des den vordetektierten Pa pierfehler aufweisenden Bahnabschnitts am Detektor anhand der Geschwin digkeit der Papierbahn auf dem Weg zum Detektor berechnet.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Ge schwindigkeit des den Papierfehler enthaltenden Bahnabschnitts noch vor dem Eintreffen des Bahnabschnitts am Detektor auf einen gegenüber der normalen Geschwindigkeit verminderten Wert herabgesetzt wird. Ferner kann die bereits verminderte Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Eintreffen des Bahnab schnitts in der Station zur Fehlerbehebung auf einen demgegenüber nochmals verminderten Wert oder auf Null herabgesetzt wird.

Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß die Beseitigung des Papier fehlers durch flächiges Abdecken der Fehlerstelle mit einem schnell erhärten den Fluid vorgenommen wird. Der Auftrag des Fluids kann gemäß einer ersten Variante durch ein- oder beidseitiges Aufsprühen auf die Fehlerstelle erfolgen. Gemäß einer zweiten Variante kann das Fluid durch Walzenauftrag auf die Fehlerstelle aufgetragen werden.

Als Fluid eignet sich insbesondere ein schnell härtender UV-Lack.

Das Verfahren eignet sich sowohl im Rahmen einer Papierproduktion on line als auch einer Papierproduktion off line. Im ersten Fall werden Station, Detek tor und weiterer Detektor entlang einer durchgehenden Papierbahn angeord net, so daß die automatisierte Beseitigung von Papierfehlern also bei voller Papierbahngeschwindigkeit in der Papiermaschine stattfindet, während im zweiten Fall der weitere Detektor an einer Papiermaschine und Station und Detektor entlang eines der Papiermaschine nachgeordneten Umrollers oder Vorrollers angeordnet sind. Der Umroller bzw. Vorroller stellt das Verbindungsglied zwischen der Papiermaschine und der Streichmaschine dar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand eines Ausfüh rungsbeispieles erläutert. Hierbei wird auf die anliegende Zeichnung Bezug ge nommen, auf der in einer Seitenansicht ein Vorroller dargestellt ist, welcher innerhalb des Produktionsprozesses zwischen der Papiermaschine und der Streichmaschine angeordnet ist.

In der Zeichnung ist rechts die Trommel 1 dargestellt, auf der sich die am En de der Papiermaschine aufgewickelte Papierbahn befindet. Diese Papierbahn kann an verschiedenen Stellen Papierfehler aufweisen. Die Detektion dieser Papierfehler erfolgt bereits in der vorgeschalteten Papiermaschine, wobei die Lokalisierung des Papierfehlers bezüglich der Länge der auf die Trommel auf gewickelten Papierbahn in einer Kontrolleinheit intern abgespeichert ist. Nach dem die Trommel 1 auf die Vorroller aufgespannt ist, "weiß" das System also bereits, wo sich innerhalb der Länge der aufgewickelten Papierbahn Fehler be finden. Es ist alternativ auch möglich, die Trommel 1 mit einem eingebauten Speicherelement zu versehen, welches die entsprechenden Positionsdaten der Papierfehler enthält, z. B. einem an der Trommel angeordneten elektronischen Chip.

Im Vorroller wird die Papierbahn von der Trommel 1 abgezogen, und anschlie ßend über eine erste Umlenkwalze 2 und eine zweite Umlenkwalze 3 geführt. Die Papierbahn selbst ist auf der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 4 darge stellt.

Zwischen der Trommel 1 und der Umlenkwalze 2 befindet sich ein Detektor 5, welcher in seiner Erfassungscharakteristik anders aufgebaut ist als der in der vorgelagerten Papiermaschine integrierte, weitere Detektor. Während der weitere Detektor lediglich dazu eingerichtet ist, Papierfehler auch bei hoher Bahngeschwindigkeit zu erfassen und bezüglich der Bahnlänge zumindest grob zu lokalisieren, ist der am Vorroller befestigte Detektor 5 darauf eingerichtet, den bereits vordetektierten Papierfehler hinsichtlich seines genauen Charakters zu erkennen sowie Größe und Ausdehnung des Papierfehlers zu lokalisieren. Ferner kann eine Sensibilisierung hinsichtlich weiterer Eigenschaften des Pa pierfehlers vorgesehen sein, z. B. die Erkennung von Hell/Dunkel-Schattierun gen oder von Verwerfungen und Faltungen. Aufgrund der Meßwerte des Detektors 5 wird dann systemintern entschieden, in welchem Umfang und auf welche Weise eine Fehlerbehebung erfolgt.

Da die grobe Lokalisierung des Papierfehlers bereits aufgrund des Meßergeb nisses des weiteren Detektors bekannt ist, kann die Geschwindigkeit des den Papierfehler enthaltenden Bahnabschnitts noch vor dem Eintreffen dieses Bahnabschnittes an dem Detektor 5 auf einen gegenüber der normalen Ge schwindigkeit verminderten Wert herabgesetzt werden. Dies hat den Vorteil, daß der Detektor 5 bereits auf das Eintreffen und die ungefähre Lokalisierung von Fehlersignalen vorbereitet ist, und ohne Zeitverzögerung die Detailerfas sung des Fehlers einsetzen kann.

Der Zeitpunkt des Eintreffens des den vordetektierten Papierfehlers aufwei senden Bahnabschnitts am Detektor 5 kann, sofern die Papierbahn unmittelbar und ohne Unterbrechung von der Papiermaschine in den Vorroller gelangt, auch anhand der Geschwindigkeit der Papierbahn auf dem Weg vom weiteren Detektor zum Detektor 5 berechnet werden.

Die Beseitigung des Papierfehlers erfolgt in einer Station 6, die sich beim Ausführungsbeispiel zwischen der Umlenkwalze 2 und der Umlenkwalze 3 be findet. Dort ist ein auf die Papierbahn 4 ausgerichteter Sprühkopf 7 angeordnet, über den ein schnell härtender UV-Lack auf die Fehlerstelle aufgesprüht wird. Alternativ ist auch ein Auftrag des Fluids über Walzen möglich. Der Auftrag kann, wie auf der Zeichnung dargestellt, einseitig, oder auch beidseitig sein. Alternativ zu einem schnell härtenden UV-Lack ist auch die Verwendung eines geeigneten Kunststoffklebers möglich. Entscheidend ist, daß das Fluid für sich allein die Eigenschaft aufweist, die Fehlerstelle flächig und filmbildend abzudecken, und auf diese Weise das Papier im Bereich des Papierfehlers bei der Weiterverarbeitung etwa in einer Streichmaschine oder auch in einer Druckmaschine zu schützen. Das verwendete Mittel sollte im Auflöseprozeß von Papier, z. B. in der Ausschußverarbeitung oder der Altpapierverwertung leicht wieder von dem Papier abtrennbar sein.

Der Auftrag des Fluids in der Station 6 erfolgt automatisch, d. h. ohne menschliches Einwirken. Hierzu muß der genaue Zeitpunkt bekannt sein, an dem der Bahnabschnitt mit dem Papierfehler in den Arbeitsbereich des Sprühkopfes 7 gelangt. Maßgeblich hierfür ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Papierbahn und damit auch der fehlerhafte Bahnabschnitt von den Detektoren zu dem Sprühkopf 7 bewegt. Daher wird die Geschwindigkeit der Papierbahn zwischen dem Detektor 5 und der dem Detektor 5 räumlich nachgeschalteten Station 6 erfaßt oder berechnet, und anhand der ermittelten Geschwindigkeit der exakte Zeitpunkt des Eintreffens des den Papierfehler aufweisenden Bahnabschnitts in der Station 6 berechnet. Innerhalb der Steuerung des Sprühkopfes 7 findet ferner das Ergebnis der von dem Detektor 5 durchgeführten Messungen Berücksichtigung, d. h. der Sprühkopf 7 arbeitet nicht in allen Fällen über die gesamte Breite der Papierbahn, sondern nur in dem hinsichtlich der Bahnlängsrichtung sowie der Breite der Bahn als fehlerhaft detektierten Bereich. Vorteilhafterweise setzt sich der Sprühkopf 7 daher aus einer Vielzahl einzelner Sprühdüsen zusammen, die über die Breite der Papierbahn angeordnet und einzeln ansteuerbar sind.

Noch vor dem Eintreffen des den Papierfehler aufweisenden Bahnabschnitts in der Station 6 wird die Geschwindigkeit der Papierbahn auf einen gegenüber der normalen Geschwindigkeit verminderten Wert oder auf Null herabgesetzt. Nachdem die Station 6 durchlaufen ist und der Trocknungsprozeß als abge schlossen gelten kann, wird die Geschwindigkeit der Papierbahn wieder auf den normalen Wert angehoben.

Auf der Zeichnung ist das Verfahren für eine Anwendung off line dargestellt, d. h. der weitere Detektor befindet sich bereits in der Papiermaschine und die Station 6 sowie der Detektor 5 sind in dem Vorroller angeordnet. Ebenso ist jedoch auch eine Verfahrensanwendung on line möglich, wobei sich Station, Detektor und weiterer Detektor entlang einer durchgehenden Papierbahn be finden, etwa in einer kombinierten Papier- und Streichmaschine.

Die Detektoren arbeiten optisch über die gesamte Breite der Papierbahn. Zur Anwendung können Infrarot-Fotodetektoren oder CCD-Zeilenkameras kom men.

Bezugszeichenliste

1 Trommel
2 Umlenkwalze
3 Umlenkwalze
4 Papierbahn
5 Detektor
6 Station
7 Sprühkopf

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von Papierfehlern bei der kontinuierlichen Pa pierherstellung mit den folgenden Schritten:

a) Erkennen und Lokalisieren des Papierfehlers mittels eines auf die laufende Papierbahn (4) ausgerichteten Detektors (5);
b) Erfassung oder Berechnung der Geschwindigkeit der Papierbahn (4) zwischen dem Detektor (5) und einer dem Detektor (5) räumlich nachgeschalteten Station (6) zur Fehlerbehebung;
c) anhand der Geschwindigkeit der Papierbahn (4) Berechnung des Zeitpunkts des Eintreffens des den Papierfehler aufweisenden Bahn abschnitts in der Station (6) zur Fehlerbehebung;
d) noch vor dem Eintreffen des den Papierfehler aufweisenden Bahn abschnitts in der Station (6) zur Fehlerbehebung Herabsetzen der Geschwindigkeit des Bahnabschnittes auf einen gegenüber der nor malen Geschwindigkeit verminderten Wert oder auf Null;
e) automatische Beseitigung des Papierfehlers in der Station (6) zur Fehlerbehebung und
f) Heraufsetzen der Geschwindigkeit des Bahnabschnittes auf normale Geschwindigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier bahn, bevor sie den Detektor (5) erreicht, einen weiteren Detektor durchläuft, und daß der weitere Detektor eine Vor- oder Groberfassung des Papierfehlers durchführt, wohingegen der Detektor (5) zur zusätzli chen Erfassung der Charakteristik des Papierfehlers, z. B. dessen Art und Kontur, eingerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Eintreffens des den vordetektierten Papierfehler aufweisenden Bahn abschnitts am Detektor (5) anhand der Geschwindigkeit der Papierbahn (4) auf dem Weg zum Detektor (5) berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge schwindigkeit des den Papierfehler enthaltenden Bahnabschnitts noch vor dem Eintreffen des Bahnabschnitts am Detektor (5) auf einen gegenüber der normalen Geschwindigkeit verminderten Wert herabgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits verminderte Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Eintreffen des Bahnab schnitts in der Station (6) zur Fehlerbehebung auf einen demgegenüber nochmals verminderten Wert oder auf Null herabgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beseitigung des Papierfehlers durch flächiges Abdecken der Fehlerstelle mit einem schnell erhärtenden Fluid vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein- oder beidseitig auf die Fehlerstelle aufgesprüht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch Walzenauftrag auf die Fehlerstelle aufgetragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen schnell härtenden UV-Lack als Fluid.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Station, Detektor und weiterer Detektor entlang einer durchgehenden Papierbahn angeordnet sind (Verfahren on line), die automatisierte Beseitigung von Papierfehlern also bei voller Papierbahngeschwindigkeit in der Papiermaschine stattfindet.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der weitere Detektor an einer Papiermaschine und Station (6) und Detektor (5) entlang eines der Papiermaschine nachgeordneten Umrollers oder Vorrollers angeordnet sind (Verfahren off line).