DE202005007443U1 - Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung oder einer Materialbahn - Google Patents

Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung oder einer Materialbahn Download PDF

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Abstract

Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung (12) oder einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs- oder -Veredlungsmaschine, in der die Bespannung (12) oder die Materialbahn um ihr zugeordnete rotierende Elemente, wie zum Beispiel Walzen (10), läuft, wobei diese Walzen (10) über Lager (11) an den Maschinenkonstruktionen (13) abgestützt sind und die Spannung der Bespannung (12) oder der Materialbahn an wenigstens einem Ende (11) wenigstens einer der Walzen (10) durch in Verbindung mit dem Lager (11) angeordnete Sensormittel (18) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11) an einer um ein Gelenk (16) schwenkbaren Stütze (14, 15) angeordnet ist und das Schwenken der Stütze (14, 15) durch ein in einem Abstand vom Gelenk (16) angebrachtes Federelement (17) gehemmt ist, wobei die Stütze (14, 15) dazu konzipiert ist, entsprechend der von der Bespannung (12) oder Materialbahn verursachten Kraft zu schwenken, und in einem Abstand von dem Gelenk (16) ein Abstandssensor 18 angeordnet...

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung oder einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs- oder -Veredlungsmaschine, in der die Bespannung oder die Materialbahn um ihr zugeordnete rotierende Elemente, wie zum Beispiel Walzen, läuft, wobei diese Walzen über Lager an den Maschinenkonstruktionen abgestützt sind und die Spannung der Bespannung oder der Materialbahn an wenigstens einem Ende wenigstens einer der Walzen mit in Verbindung mit dem Lager angeordneten Sensormitteln gemessen wird.
  • Vom Stand der Technik her sind eine Anzahl Vorrichtungen zum Messen der Spannung einer Bepannungsschlaufe bekannt, die auf dem Einsatz von Dehnungsmessstreifen basieren. Als Beispiele solcher Bespannungsschlaufen, die jedoch keinesfalls begrenzenden Charakter haben sollen, seien das Papiermaschinen-Langsieb und der Trockenfilz der Trockenpartie genannt. Die Sensoren auf Dehnungsmessstreifen-Basis weisen jedoch oft einen bekannten Mangel auf: ihre Temperaturbegrenzung, die ihren Einsatz zum Beispiel in der Trockenpartie verbietet. In der Trockenpartie ist die Spannung der Bespannung von Bedeutung u.a. hinsichtlich der Trocknungseffizienz, der Runnability der Maschine und des Energieverbrauchs des Herstellungsprozesses. Auch sind die Dehnungsmessstreifen-Sensoren kostenintensiv.
  • Bei den meisten bekannten Sensor-Lösungen wird die Walze gleichzeitig auch „gewogen" obgleich das Gewicht der Walze kaum jemanden interessiert. Außerdem mangelt es den Sensoren im Allgemeinen an zuverlässigen Überlastungsschutzeigenschaften. Der häufigste Grund für Sensorschäden sind Schläge/Stöße, denen der Sensor entweder in der Montagephase, beim Einbau der Walze oder später während des Prozesses ausgesetzt wird.
  • Auch ein nachträgliches Kalibrieren der Dehnungsmessstreifen-Sensoren gestaltet sich schwierig. Zum Kalibrieren sind separate Messvorrichtungen erforderlich, an deren Anzeige der betreffende Sensor verglichen wird. Das Kalibrieren ist auch eine teure und zeitraubende Maßnahme und geht auf Kosten der effektiven Produktionszeit.
  • Eine zweite dem Stand der Technik entsprechende Lösung zum Messen der Spannung der Bespannung besteht darin, dies indirekt in Verbindung mit der Spannvorrichtung der betreffenden Bespannung durchzuführen. Dabei wird die Spannung zum Beispiel an Hand der Drücke der Hydraulikmotoren, mit denen die Bespannung gespannt wird, bestimmt. Die in den Spannvorrichtungen auftretenden Reibungen verfälschen allerdings das Ergebnis leicht um bis zu 30 Prozent. Dabei handelt es sich also in Wirklichkeit gar nicht um eigentliches Messen, sondern eher um Ermittlung eines mäßig genauen Schätzwertes, der beim Spannen mit anfällt. Außerdem macht dieses sehr ungenaue indirekte Messen die Spannvorrichtungen auch kompliziert und teuer. Ohne ein separates Messen der Siebspannung bleibt der Spannungswert zu ungenau.
  • Bezüglich des Standes der Technik beim Messen der Spannung von Bespannungen sei außerdem auf die GB-Patentschrift 2 255 646 A (Scapa Group PLC) und die US-Patentschrift 4,077,834 (Stark) verwiesen.
  • Scapa stellt eine an einem ungestützten Abschnitt der Bespannung angeordnete Spannungsmessanordnung vor. Bei dieser wird die Bespannung mit einem am Ende einer vertikalen Achse angeordneten Rad, das an der Bespannung anliegt, belastet. Auf der zu dem Rad entgegengesetzten Seite der Bespannung befinden sich in einem gegenseitigen Abstand angeordnete Reaktionselemente, zwischen denen die Bespannung mit dem Rad belastet wird. An der Vertikalachse ist ein Federelement angeordnet, dessen Kompression zur Feststellung der zwischen den Reaktionselementen erfolgten Durchsenkung der Bespannung mit einer Tiefenlehre gemessen wird. Diese Lösung ist jedoch kompliziert und außerdem für Produktionsbedingungen schwer zu verwirklichen. Außerdem kann der am ungestützten Abschnitt ermittelte Spannungswert zum Beispiel infolge instabilen Verhaltens der Bespannung mit Unsicherheit behaftet sein.
  • Stark stellt eine Spannungsmessung vor, bei der ein am Ende der Walze angeordnetes magnetoelastisches Kraftmessgerät zur Anwendung kommt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung oder einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs- oder - Veredlungsmaschine geschaffen werden. Die kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung sind im Schutzanspruch 1 definiert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt das Messen der Spannung in Verbindung mit einer Walze, über die die Bespannung oder die Materialbahn läuft. Das Wal zenlager befindet sich an einer um ein Gelenk, d.h. um einen Drehpunkt schwenkbaren Stütze. Das Schwenken der Stütze wird durch ein in einem Abstand von dem Gelenk angeordnetes Federelement gehemmt, wobei die Stütze so konzipiert ist, dass sie eine der von der Bespannung bzw. der Materialbahn bewirkten Kraft entsprechende Schwenkbewegung vollführt. In einem Abstand von dem Gelenk ist ein Abstandssensor angeordnet, mit dem der Abstand der Stütze von einem vorgegebenen Festpunkt gemessen wird. Aus der Abstandsinformation lässt sich die Kompression der Feder ermitteln und daraus wiederum eine Information über die Spannung der Bespannung bzw. der Materialbahn gewinnen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind bekannte Nachteile minimiert, und man erhält auf zuverlässige Weise jeweils die genaue Spannung der Bespannung bzw. der Materialbahn.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Abstandsinformation der Stützenbewegung verstärkt werden. Dieses Verstärken kann zum Beispiel durch eine mechanische Vorrichtung oder auch elektronisch erfolgen.
  • Als Abstandssensor kommen mehrere verschiedene Sensortypen in Frage. Als ein Beispiel sei der LVDT-Sensor genannt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich aus durch einfache Funktion, Montage, Kalibrierung und problemloses Auswechseln und ist außerdem von hoher Lebensdauer. Die übrigen mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielbaren Vorteile gehen aus der Beschreibung, ihre kennzeichnenden Merkmale aus den Schutzansprüchen hervor.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Anordnung, die nicht auf die nachstehend aufgeführten Ausführungsformen beschränkt ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in grober schematischer Darstellung in ihrer Anwendungsumgebung seitlich betrachtet;
  • 2a ein erstes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung in Maschinenrichtung betrachtet;
  • 2b ein zweites Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung in Maschinenrichtung betrachtet; und
  • 2c ein drittes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung in Maschinenrichtung betrachtet.
  • 1 zeigt in grober schematischer Darstellung ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Papier- oder Kartonmaschine, allgemeiner gesagt in einer Materialbahn-Herstellungsmaschine. Beispiele für Bespannungen, deren Spannung gemessen werden muss, sind die Bespannungen des Nasspartie wie zum Beispiel das Formersieb, die Filze der Pressen, und die Bespannung der Trockenpartie wie zum Beispiel die Trockensiebe.
  • Angewendet werden kann die Erfindung auch auf Veredlungsmaschinen und -vorrichtungen, wie zum Beispiel auf das Messen der Spannung des Bandes von Bandkalandern. Außerdem lässt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch die Spannung der Karton- oder Papierbahn, allgemeiner gesagt einer Materialbahn messen. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2a2c beschrieben. Teile mit gleicher Funktion tragen in allen Zeichnungen jeweils die gleiche Bezugszahl.
  • In der Produktionsmaschine läuft die endlose Bespannungsschlaufe 12 über die ihr zugeordneten rotierenden Elemente, wie zum Beispiel die Walzen 10. Die Walzen bilden zusammen einen Walzensatz, zu dem auch Siebspannwalzen gehören können, deren Position in der vor gegebenen Richtung zur Regulierung der Spannung der Bespannung 12 verändert werden kann. Entsprechend kann auch die Materialbahn über eine Walze laufen. Im Vergleich zur Bespannung bedeckt die Materialbahn einen kleineren Teil der Walzenoberfläche, verursacht an dieser jedoch gleichzeitig eine mit der Anordnung messbare Kraftwirkung. Die Walzen für die Materialbahn sind im Allgemeinen etwas leichter gebaut als zum Beispiel die Sieb- und Filzleitwalzen.
  • Die Walzen 10 sind an ihren Enden über Lager 11 an Maschinenkonstruktionsteilen 13 abgestützt. Was 1 und 2a2c betrifft ist klar, dass diese Zeichnungen nicht dem Zweck dienen, Walzen-, Lager- und Maschinenkonstruktionen genau und detailliert zu zeigen, sondern nur grob darzustellen. Auch der Lauf der Bespannung 12 über die Walze 10 ist nur in sehr exemplarischer Form gezeigt.
  • Gemäß der Erfindung kann die Spannung der Bespannung 12 mit den Sensormitteln 17, 18, 19 an wenigstens einem Ende 11 wenigstens einer Walze 10 gemessen werden. Die Sensormittel sind in Verbindung mit dem Lagerbock 11 angeordnet. In der Erfindung ist der Lagerbock 11 in überraschender Weise angeordnet, wie zum Beispiel an die um das Gelenk 16 schwenkbare Stütze 14, 15 angeschraubt. Bei den Ausführungsformen in 1, 2a, 2b befindet sich der Lagerbock 11 auf der Stütze 14, 15. Für die Befestigung durch Schrauben können ur sprüngliche Befestigungslöcher des Lagergehäuses 11 der Walze 10 benutzt werden. Das Gelenk 16 ist über eventuelle Zwischenelemente 13 weiter an den Maschinenkonstruktionen, zum Beispiel am Maschinenrahmen, abgestützt.
  • Die Bespannungskräfte bewirken ein Moment um den Gelenk-, d.h. Drehpunkt 16 herum und damit ein Schwenken der Stütze 14, 15 (gekrümmter Pfeil in 1). Das Schwenken der Stütze 14, 15 um das Gelenk 16 wird gehemmt durch ein in einem Abstand vom Gelenk 16 angeordnetes Federelement 17. Dieses Federelement, das hier aus einer einzigen, bevorzugt linearen Stützfeder 17 besteht, nimmt die durch das Moment bewirkte Kraft auf und behindert so das Schwenken der Stütze 14, 15 um den Drehpunkt 16. Die Kraft-Weg-Kurve der Feder 17 ist bekannt, so dass aus der Kompression der Feder 17 (gerader Pfeil in 1) die von der Bespannung 12 verursachte Kraftwirkung bestimmt werden kann.
  • Wie in 1, 2a und 2b kann der Drehpunkt 16 zum Beispiel so arrangiert sein, dass an den aus dickem Blech bestehenden Maschinenkonstruktionen 13 außerhalb beider Enden der Walze 10 je ein nach oben gerichteter Flansch 16* ausgebildet ist. Dieser Flansch 16* erstreckt sich etwa bis an die Oberkante der Stütze 15 und hat eine Achsbohrung für eine starke Achse 16'. Die in der Achsbohrung gelagerte, in Maschinenquerrichtung verlaufende starke Achse 16' ist auch an der Stütze 15 befestigt, die gleichfalls aus einem dicken Blechflansch bestehen kann. Die Stütze 15 und die Rahmenkonstruktion 13 befinden sich in einem gegenseitigen Abstand parallel zueinander übereinander, und der Drehpunkt 16 kann sich in deren Mitte befinden. Die Rahmenkonstruktion 13 kann durch Schrauben am eigentlichen Maschinenrahmen befestigt sein.
  • Die Gelenklagerung 16 nimmt die Masse der Walze 10 auf, und die Feder 17 ist unbelastet. Dadurch wird u.a. ein eventuell erforderliches Auswechseln der Feder 17 erleichtert und beschleunigt. Die Feder 17 einschließlich ihres Halters kann, ist die Bespannung gelockert, zwischen den Platten 13, 15 herausgezogen werden.
  • In einem Abstand vom Gelenk 16 ist auch ein Abstandssensor 18 angeordnet, zum Beispiel ein LVDT-Sensor (Linear Variable Displacement Transducer), aber auch eventuelle andere Sensortechniken sind keinesfalls ausgeschlossen. Der Abstand des LVDT-Sensors 18 vom Drehpunkt 16 kann ungefähr der gleiche wie der Abstand der Feder 17 sein, kann aber auch von diesem abweichen. Mit dem Sensor 18 wird die Schwenkung der Stütze 15 und damit die Kompression der Feder 17 gemessen. Daraus wiederum erhält man, sind die Eigenschaften der Feder 17 bekannt (Federkonstante), den genauen Wert der von der Bespannung 12 verursachten Kraft.
  • 2a zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in grober Prinzipdarstellung. Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung besteht also in der in Verbindung mit dem Lagergehäuse 11 gelenkig angeordneten Stütze 14, 15. Bei dieser Ausführungsform wird die an der Feder 17 erfolgende Bewegung in mechanisch verstärktem Zustand gemessen. Eine Art der Verwirklichung dieser Lösung besteht darin, einen in Verbindung mit der Stütze 14, 15 und den Maschinenkonstruktionen 13 gelenkig angeordneten Hebelmechanismus 19, 20 einzusetzen. Mit diesem wird die Bewegung des Federelements 17 auf ein Vielfaches verstärkt, so dass die Längenveränderung aufgenommen werden kann und eine höhere Genauigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt wird.
  • An der Stütze 15 kann nun ein in Maschinenrichtung betrachtet stirnseitig befindlicher vertikaler Schaft 21 angeordnet sein, der sich unterhalb der Unterseite der Stütze 15 bis in den Stirnseitenbereich der Maschinenkonstruktionen 13 erstreckt. An den Maschinenkonstruktionen 13 ist, in Maschinenrichtung betrachtet gleichfalls stirnseitig und in Reichweite des Schaftes 21, der Hebelmechanismus 19, 20 angeordnet.
  • Der in Maschinenquerrichtung langgestreckte Hebelarm 19 ist mit seinem einen Ende am Drehpunkt 20 an die Maschinenkonstruktionen angelenkt. Der Schaft 21 befindet sich in einem Abstand, zum Beispiel in einem sehr geringen Abstand, vom Drehpunkt 20. Der Drehpunkt hat eine sehr leichtgängige Lagerung, und der Hebel 19 hat eventuell eine (nicht dargestellte) Rückführfeder. Die Rückführfeder kann auch durch einen im Sensor 18 enthaltene Federkonstruktion ersetzt werden, wobei die Kolbenstange 18' des Sensors 18 mit ihrem Ende am Hebelarm 19 befestigt sein kann und für die Rückführung des Hebels 19 sorgt.
  • Bei Zunahme der von der Bespannung 12 verursachten Kräfte, d.h. bei Anwachsen der Spannung der Bespannung schwenkt die Stütze 15 um den Drehpunkt 16 und drückt dabei die Feder 17 zusammen. Hierbei drückt die Stirnseite der Stütze 15, an der sich der Schaft 21 befindet, diesen Schaft 21 nach unten. Der Hebelarm 19 dreht sich um seinen Drehpunkt 20 (gekrümmter Pfeil) und verstärkt die Verlagerung der Stütze 15. Da der Sensor 18 so an der Stütze 15 angeordnet ist, dass er in Verbindung mit dem zum Drehpunkt 20 entgegengesetzten Ende des Hebelarms 19 steht, wird die aus der Schwenkbewegung der Stütze 15 resultierende Verlagerung verstärkt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kommt für zahlreiche verschiedene Walzenpositionen in Frage. Besonders günstig gestaltet sie sich jedoch in Verbindung mit einer festen Walzenposition unterhalb des Lagergehäuses 11. Bei der stationären Walze 10 befinden sich die Lagergehäuse 11 fest an ihrer Stelle, und die Walze vollführt außer ihrer Rotation keine anderen Bewegungen wie zum Beispiel die Siebspannerwalze. Die Anordnung kann jedoch, wenn möglich, in der Nähe des Siebspanners platziert werden.
  • Die Anordnung eignet sich jedoch auch für Siebspanner, bei denen sich der Umschlingungswinkel der Bespannung in Abhängigkeit vom Verlagerungsweg der Walze ändern kann, wobei dann auch die zu messende Sieb- oder Filzspannung eine Funktion dieses Weges ist. Der Siebspanner hat eine bewegliche Walze, die vielfach sogar über einen Winkel von bis zu 180 Grad von der Bespannung umschlungen ist. Durch Verlagern der Walze in der vorgegebenen Richtung wird die Bespannung entweder gelockert oder stärker gespannt.
  • Es besteht sogar die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Messanordnung nur an einem Ende der Walze 10, zum Beispiel auf der Antriebsseite anzuordnen. In einem solchen Fall sind am entgegengesetzten Ende der Walze 10 auf der Führerseite unter dem Lagergehäuse 11 passende Unterlegstücke anzuordnen. Die so bewirkte Erhöhung kann etwa in der Größenordnung von 50 bis 200 mm liegen und zum Beispiel 100 bis 150 mm betragen. Anderseits kann die Walze 10 auch an beiden Enden mit der erfindungsgemäßen Anordnung versehen werden, wobei man dann eine noch etwas genauere Information über die Spannung der Bespannung 12 und über die Spannungsverteilung an der Walze in ihrer Längsrichtung erhält.
  • Die Spannung der Bespannung 12 kann nämlich mitunter in Querrichtung der Maschine auch ungleichmäßig verteilt sein.
  • Bei einer Ausführungsform lassen sich der Sensor 18, die Feder 17 und der eventuelle Hebel 19 sogar ohne Ausbau oder auch nur Lockern der Walze 10 auswechseln. In manchen Fällen muss die Walze 10 vielleicht abgestützt, d.h. unterfangen werden wenn sie mit ihrem Gewicht auf der Feder 17 lastet.
  • Die Anordnung ermöglicht außerdem einen ausgezeichneten Überlastungsschutz – eine Eigenschaft, die zum Beispiel bei Betriebsstörung der Maschine, wenn die Bahn nicht einwandfrei läuft, sondern sich zusammenschiebt, erforderlich ist. In der Praxis ist eine Überlastung ausgeschlossen. In Überlastungssituation wird die Feder 17 zusammengestaucht, der (nicht dargestellte) Stößel der Feder 17 berührt den Rahmen 14 und bildet danach eine mechanische Sperre. Es ist dies eine sehr wichtige Eigenschaft im Hinblick auf das Vermeiden von Sensorschäden. Der größte Teil der Sensorschäden wird nämlich bereits in der Montagephase durch Überlastung verursacht. Eine solche Überlastungssituation ist beispielsweise dann gegeben, wenn man die schwere Walze 10 auf den Sensor 18 fallen lässt.
  • Befindet sich der Drehpunkt 16 der Anordnung unmittelbar unter dem Schwerpunkt der Walze 10, so hat nur die Spannungsveränderung der Bespannung, nicht aber das Gewicht der Walze 10 Auswirkung auf das Messergebnis selbst. Wenngleich der Drehpunkt 16 am besten direkt unterhalb des Schwerpunkts der Walze 10 angeordnet wird, so kann er doch in Ausnahmefällen auch anders platziert werden. Nach einer Ausführungsform kann die Stelle des Drehpunktes 16 zum Aufzeigen der von der Bespannung verursachten Bespannungskräfte auch vom Schwerpunkt weg verlegt werden. Fällt die resultierende Kraft der Spannung der Bespannung 12 auf den Drehpunkt 16, kann der Drehpunkt 16 so verlagert werden, dass die Koinzidenzstellen zum Beispiel der von der Masse der Walze 10 und der Bespannungsspannung bewirkten Kräfte eliminiert werden. In gewissen Fällen können nämlich die Masse der Walze 10 und die Resultierende der Spannung der Bespannung 12 auf den gleichen Punkt fallen und lassen sich dann durch Verlagern des Drehpunktes 16 trennen.
  • 2b zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Auf eine mechanische Verstärkung der Bewegung wurde hier völlig verzichtet. Dafür kann hier ein extrem genauer Sensor 18 eingesetzt werden, bei dem das „Verstärken" der Bewegung elektronisch erfolgt. Ansonsten kann die Konstruktion die gleiche wie im Fall von 2a sein. Der Hebel 19 wurde weggelassen, desgleichen der auf diesen drücken de Schaft 21 an der oberen Stützplatte 15. Der Sensor 18 misst unmittelbar den Abstand zwischen Ober- und Unterplatte 15, 13, der nun der Kompression der in ihren Eigenschaften bekannten Feder 17 entspricht. Die Kolbenstange 18' des Sensors 18 liegt hier an dem am Rahmen 13 befindlichen Anschlag 19 an, der über seine gesamte Länge unbeweglich am Rahmen 13 angeordnet ist.
  • 2c zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Hier befindet sich die Maschinenkonstruktion 13 oberhalb des Lagerbockes 11 der Walze 10, und die Walze 10 einschließlich ihrer Lagerung 11 „hängt" sozusagen an ihrer an der Stütze 15 befestigten Anlenkung 16.
  • Auch die Kalibrierung des Sensors 18 lässt sich, zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Betriebsstillstand, leicht durchführen. Einer eigentlichen Fristenwartung bedarf die Anordnung nicht. Bei gelockerter Bespannung 12 zeigt der Sensor 0 kN/m an. Mit der an der Anordnung vorhandenen Belastungsschraube 22 (1) lässt sich leicht die volle Spannung herbeiführen, was der Situation entspricht, in der die Feder auf den Boden, d.h. völlig niedergedrückt ist. Der Sensor 18 muss dann den größten Spannungswert, zum Beispiel 5 kN/m, anzeigen. Besondere Kalibriervorrichtungen sind also nicht unbedingt erforderlich. Die mechanische Bewegung des Sensors 18 wird an diesem gemessen (Minimum- und Maximumwert). Dadurch wird der Zustand der Feder 17 und des Mechanismus gesichert. Der (nicht dargestellte) Verstärker des Sensors 18 wird dann so eingestellt, dass die Ausgabewerte richtig sind. Damit ist die Kalibrierung durchgeführt. Zum Kalibrieren ist außerdem eine gute Messuhr mit einer Ablesegenauigkeit von zum Beispiel 0,001 mm erforderlich. In der Lieferung des Sensors 18 ist auch angegeben, welche Messuhrablesung der vollen Spannung der Bespannung 12 entspricht. Der Verstärker kann aus einem digitalen Verstärker bestehen, wobei sich dann das Abstimmen des Sensors 18 einfach gestaltet. Die Ausgabe des Verstärkers kann zum Beispiel 4 – 20 mA betragen, wobei die Ablesung 20 mA der größten Spannung kn/m entsprechend eingestellt werden kann. Der Verstärker kann sich zum Beispiel in der Trockenpartie außerhalb der Haube befinden. Mitbestimmend für die Wahl des Verstärkers kann auch sein, ob die Spannung einer Materialbahn oder einer Bespannung 12 gemessen wird.
  • Das schnell und einfach durchzuführende Kalibrieren hat in der Papierfabrikation echte Bedeutung im Hinblick auf die Produktionseffizienz, ist es doch wichtig, dass der Papierproduzent zum Beispiel in Verbindung mit Betriebsstillständen schnell und mühelosen prüfen kann, ob die Sensoren richtig anzeigen. Der Umstand, dass in der Fabrik oft Dutzende Bespannungsschlaufen vorhanden sind, deren Spannung gemessen werden muss, erhöht die Bedeutung einer schnellen Prüfungsmöglichkeit noch.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung 12 lässt sich unter nur sehr geringen Abänderungen auf alle Lagergehäusegrößen, Walzenbreiten und Spannungen von Bespannungen 12 anwenden. Die Anordnung kann sowohl in neue als auch bereits vorhandene Maschinen problemlos eingebaut werden.
  • Durch Erhöhung der Steifigkeit der Feder 17 wird der Messbereich der Messvorrichtung vergrößert. Der Sensor 18 kann dabei der gleiche bleiben. Die Vorrichtung kann also bei Bedarf, etwa wenn eine Sonderanwendung, wie zum Beispiel das Messen der Spannung einer Materialbahn, es erfordert, auf einfache Weise auf maximale Sensibilität gebracht werden. Trotzdem ist ständig Überlastungsschutz gewährleistet. Wird mit der Anordnung zum Beispiel die Spannung einer Papierbahn gemessen, so kann die Feder 17 – teils wegen der geringeren Spannung der Bahn, teils wegen der leichteren Walzenkonstruktion – eine geringere Steifigkeit haben. Beim Messen einer Kartonbahn kann die Feder entsprechend etwas steifer sein. Bei der Anwendung der Anordnung auf Kalanderbänder kann es zum Beispiel um Spannungen von 10 kN gehen.
  • Der als Beispiel genannte LVDT-Sensor 18 und sein Verstärker können an sich bekannte Komponenten sein. Der LVDT-Sensor hat zum Beispiel im Vergleich zu Dehnungsmessstreifen auch eine bessere Temperaturverträglich keit (ständig 150 Grad; auch 200 Grad werden vertragen). Auch die Kabellänge ist kein begrenzender Faktor. Sie kann zum Beispiel 15 Meter betragen und dabei über eine Länge von 14,5 Meter geschützt sein. Das Kabel kann sogar eine maximale Länge von bis zu 90 Meter haben. Der Kabelschutz kann dabei druck- und temperaturbeständig ausgeführt sein und, um schnelle Befestigung zu ermöglichen, an beiden Enden mit Hydraulikkupplung versehen sein. Das Kabel hat außerdem geringe Dicke, und der Sensor 18 selbst ist, anders als zum Beispiel die Dehnungsmessstreifen, verschleiß- und ermüdungsfrei. Als ein Beispiel für den temperaturbedingten Fehler beim LVDT-Sensor 18 kann angeführt werden: unter 1% in Anwendungen und Linearitätsfehler unter 0,25%.
  • Der Verstärker des Sensors 18 kann mit Temperatur- und sonstiger Linearitätsfehlerkompensation ausgestattet werden. Die Kompensationsfunktionen können auch erst in der Maschinensteuerung gemäß den Kalibriermessungen des Sensors 18 vorgegeben werden. Die Temperatur des Sensors 18 kann zum Beispiel aus der Veränderung seines Widerstandes (Resistenz) oder über einen in der Maschine befindlichen Temperatursensor ermittelt werden.
  • In der Trockenpartie können die Rahmenteile des Spannungssensors aus grundiertem Baustahl und in der Nasspartie der Maschine aus säurefestem Stahl bestehen.
  • Ansonsten können die mechanischen Teile aus Stahl mit Rostschutzanstrich/-beschichtung oder aus nichtrostendem Stahl bestehen. Der Spannungssensor ist gegen Wasser- und Stoffspritzer geschützt.
  • Neben oder statt dem LVDT-Sensor kommen als weitere geeignete Sensoren zum Beispiel die verschiedenen induktiven, Ultraschall- und Wirbelstromsensoren in berührungsfreier Form in Frage. Im Falle des berührungsfreien Sensors kann zum Beispiel der Abstand über einen Luftspalt hinweg gemessen werden.
  • Die Erfindung hat kostensenkende Wirkung auch bezüglich der Bespannungsspanner, deren Preis namentlich durch unbestimmte Ergebnisse oder besser gesagt Schätzwerte liefernde Spannungsmess-Anwendungen gestiegen ist. Dank des einfacheren Bespannungsspanners sinken die Gesamtkosten der Maschine – obgleich die Technik eine Verbesserung erfährt und richtige und zuverlässige Spannungswerte der Bespannung liefert.
  • In der Sicht des Papierfabrikanten ist auch die Korrelation zwischen den Bespannungsspannungen und dem Dampfverbrauch von Bedeutung. Kann nämlich die Spannung der Trockensiebe zuverlässig auf einem ausreichend hohen (vom Hersteller empfohlenen) Wert gehalten werden, so erzielt man in der Trockenpartie infolge verbesserten Kontakts zwischen Papier und Trockenzylinder Einsparungen beim Dampfverbrauch. Die Verbesse rung der Trocknungseffizienz wiederum ermöglicht ein Anheben der Produktionsgeschwindigkeit der Maschine.
  • Es versteht sich, dass die obige Beschreibung einschließlich der Zeichnungen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung dienen soll. Die Erfindung beschränkt sich somit nicht auf die oben angeführten oder in den Schutzansprüchen definierten Ausführungsformen, sondern für den Fachmann sind zahlreiche verschiedene im Rahmen der in den Schutzansprüchen definierten Erfindungsidee mögliche Variationen und Modifikationen der Erfindung offenkundig.

Claims (5)

  1. Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung (12) oder einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs- oder -Veredlungsmaschine, in der die Bespannung (12) oder die Materialbahn um ihr zugeordnete rotierende Elemente, wie zum Beispiel Walzen (10), läuft, wobei diese Walzen (10) über Lager (11) an den Maschinenkonstruktionen (13) abgestützt sind und die Spannung der Bespannung (12) oder der Materialbahn an wenigstens einem Ende (11) wenigstens einer der Walzen (10) durch in Verbindung mit dem Lager (11) angeordnete Sensormittel (18) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11) an einer um ein Gelenk (16) schwenkbaren Stütze (14, 15) angeordnet ist und das Schwenken der Stütze (14, 15) durch ein in einem Abstand vom Gelenk (16) angebrachtes Federelement (17) gehemmt ist, wobei die Stütze (14, 15) dazu konzipiert ist, entsprechend der von der Bespannung (12) oder Materialbahn verursachten Kraft zu schwenken, und in einem Abstand von dem Gelenk (16) ein Abstandssensor 18 angeordnet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung außerdem einen in Verbindung mit der Stütze (14, 15) und den Maschinenkonstruktionen (13) angeordneten Hebelmechanismus (19, 20) zur Verstärkung der Längenveränderung des Federelements (17) umfasst.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in Verbindung mit einer ortsfesten Walze (10) angeordnet ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzierung des Gelenk-, d.h. Drehpunktes (16) so gewählt ist, dass der Angriffspunkt der von der Bespannung (12) bzw. der Materialbahn verursachten Kräfte von den übrigen Kräften getrennt ist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (18) ein Sensor vom LVDT-Typ ist.
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