DE2201407A1 - Device for measuring or testing a property, in particular the thickness of a sheet-like material - Google Patents
Device for measuring or testing a property, in particular the thickness of a sheet-like materialInfo
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Description
M. 71 162 Wdm/WaM. 71 162 Wdm / Wa
HAMBURG 13 T2. 1. Ύ& HAMBURG 13 T2. 1. Ύ &
INNOCENTIASTRASSE 30 TELEFON 45 2139INNOCENTIASTRASSE 30 TELEFON 45 2139
Measurex Corporation,
Santa Clara, Kalif. (7.St.A.)Measurex Corporation,
Santa Clara, Caliph. (7th St.A.)
Einrichtung zum Messen oder Prüfen einer Eigenschaft, insbesondere der Dicke, eines blattförmigen Materials.Device for measuring or testing a property, in particular the thickness, of a sheet material.
PUr diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden Anmeldung in den U.S.A. Serial No. Io6 55o vom 14. Januar 1971 beansprucht.For this registration, the priority is derived from the corresponding one Application in U.S.A. Serial No. Io6 55o of January 14, 1971 claimed.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen oder Prüfen einer bestimmten Eigenschaft, insbesondere der Dicke eines Untersuchungsgutes in Form eines blattförmigen Materials wie beispielsweise Papier. Einrichtungen dieser Art werden gemeinhin als Rachenlehre bezeichnet. Die Erfindung betrifft speziell die Messung der Dicke eines sich linear mit hoher Geschwindigkeit bewegenden blattförmigen Materials in Bahnenform bei seiner Herstellung bzw. im unmittelbaren Anschluß daran.The invention relates to a device for measuring or testing a certain property, in particular the thickness of an object to be examined in the form of a sheet Material such as paper. Facilities of this type are commonly referred to as throat gauges. The invention specifically relates to the measurement of the thickness of a sheet material moving linearly at high speed in web form during its production or immediately after it.
Zur Dickenmessung eines blattförmigen Materiala wie Papier wurde schon früher versucht, Rachenlehren anzuwenden und sie dem Flattern und Versohlebebewegungen des Papier.! sowie den äußerst hohen Umgebungstemperaturen anzupassen, dlο beim IlGrstellun;;=ejpror.eß das Papiers auftreten. Solche Rachenlehren benutzten zum Abfühlen der Dicke des Papiers opti *>ohjTo measure the thickness of a sheet-like material such as paper, attempts have already been made to use snap gauges and to compare them to the fluttering and scuffing movements of the paper. as well as to adapt to the extremely high ambient temperatures, dlο occur with IlGrstellun ;; = e jpror.eß the paper. Such snap gauges used opti *> ohj to sense the thickness of the paper
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und akustische Vorrichtungen oder die Messung elektrischer oder magnetischer Eigenschaften.and acoustic devices or the measurement of electrical or magnetic properties.
Manche früheren Meßlehren dieser Art erforderten gegen das blattförmige Material anliegende oder es übergreifende Teile. Um für eine entsprechende Gelenkigkeit und die erforderliche Anpassung an die Kantung und den Schräglauf einer Papierbahn zu sorgen und außerdem noch an der Papierbahn wirksame hemmende Reibungskräfte möglichst klein zu haiton, wurden Versuche mit verschiedenen mechanischen Gelenkvorrichtungen sowie auch mit der Lagerung auf Luftkissen unternommen. Keine dieser Vorrichtungen war indessen voll befriedigend, da sie entweder übermäßig empfindlich gegen die Umgebungstemperatur waren oder der Kantung und dem Schräglauf des Papiers nicht voll ausreichend zu folgen vermochten.Some earlier gauges of this type required abutting or overlapping the sheet material Parts. In order for a corresponding flexibility and the necessary adaptation to the camber and the skew of a To ensure the paper web and, moreover, to keep the frictional forces that are effective on the paper web as small as possible, Attempts have been made with various mechanical articulation devices as well as with storage on air cushions. Neither of these devices, however, has been entirely satisfactory since they are either overly sensitive to ambient temperature or were unable to fully follow the fold and skew of the paper.
Eine weitere Schwierigkeit für die Dickenmessung von Papier in Form einer fortlaufenden Bahn besteht darin, daß die Normen für die Papierdicke, die durch die Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) vorgeschrieben und in dem Standards Bulletin T411OS-44 niedergelegt sind, vorsehen, daß das Papier unter einem Druck von 0,56 kg/cm gemessen werden soll. Es war bisher äußerst schwierig, Messungen mit an einer laufenden Papierbahn arbeitenden Einrichtungen genau den TAPPI-Normen entsprechend auszuführen. Another difficulty in measuring the thickness of paper in the form of a continuous web is that the standards for paper thickness prescribed by the Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) and set out in Standards Bulletin T411OS-44 provide that the paper should be measured under a pressure of 0.56 kg / cm. It has been extreme so far difficult to carry out measurements with devices working on a moving paper web exactly in accordance with the TAPPI standards.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffon, duroh die oino bestimmte Eigenschaft einee blattförmigen Materials wie seine The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset, duroh the oino certain property of a sheet-like material like his
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Dicke fortlaufend gemessen bzw. geprüft werden kann, die außerdem temperaturstabil ist und den Bewegungen des blattförmigen Materials besser zu folgen vermag.Thickness can be continuously measured or checked that is also temperature stable and the movements of the leaf-shaped Material is able to follow better.
Eine neue zur Lösung dieser Aufgabe geeignete Einrichtung der zur Rede stehenden Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch zwei Luftkammern mit je einer größeren öffnung, die durch zwei flexible Membrane oder dünne Platten mit je mindestens einer Wellung geschlossen gehalten werden, Vielehe einander so gegenüber angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Spalt gebildet wird, in den das blattförmige Untersuchung· gut einführbar ist und an denen Meßvorrichtungen zum Messen einer bestimmten Eigenschaft des Untersuchungsguts angebracht sind, und durch eine Druckluftquelle zur Erzeugung eines Druckes in den beiden Kammern, der etwas großer ist als der Druck in der Umgebung, um die beiden Membrane aufeinander hin zu bewegen und die Meßvorrichtung zur Berührung mit dem Untersuchungsgut zu bringen.A new device of the type in question which is suitable for solving this problem is characterized according to the invention through two air chambers, each with a larger opening, the be kept closed by two flexible membranes or thin plates, each with at least one corrugation, polygamy are arranged opposite one another in such a way that a gap is formed between them, into which the sheet-shaped examination is easy to introduce and on which measuring devices for measuring a certain property of the material to be examined are attached, and by a compressed air source to generate a Pressure in the two chambers, which is slightly greater than the pressure in the environment, around the two membranes on top of each other to move out and the measuring device for contact with the Bring the material to be examined.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. Show it
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teil von einem Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils von
Fig. 1,Fig. 1 is a perspective view of part of an embodiment of a device according to the invention,
FIG. 2 is an enlarged sectional view of part of FIG. 1;
Fig.2A ist die Seitenansicht einer Deckplatte zur Ergänzung von Fig. 2,Fig. 2A is the side view of a cover plate to supplement Fig. 2,
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Pig. j5 zeigt einen Querschnitt etwa entlang der Linie 5-5Pig. j5 shows a cross section approximately along line 5-5
von Fig. 2,
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einesof Fig. 2,
4 is an enlarged cross-sectional view of a
Teils von Fig. 1 und
Fig. 5 ist ein elektrisches Ersatzschema eines Teils einer Einrichtung gemäß der Erfindung.Part of Fig. 1 and
Figure 5 is an electrical equivalent schematic of part of a device according to the invention.
Die, wie Fig. 1 zeigt, nach Art einer Rachenlehre ausgebildete Einrichtung gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit einem Abtaster verwendet, der die sich in Längsrichtung bewegende blattförmige Bahn beispielsweise Papier im Bereich einer Papiermaschine bestreicht. Der in Flg. 1 dargestellte Abtaster besteht allgemein aus einem Gestell mit zwei in einem Abstand voneinander befindlichen Balken, einem oberen Balken 11 und einem unteren 12, auf denen die Schlitten 13 und 14 geführt sind. Der Schlitten IjJ trägt den oberen Teil 16 und der Schlitten 14 den unteren Teil 17 einer Art Rachenlehre. Die Teile 16 und 17 sind so einander gegenüber angeordnet, daß sie einen Spalt 18 bilden, durch den das blattförmige Material, dessen Dicke gemessen werden soll, sich frei bewegt.The, as Fig. 1 shows, designed in the manner of a throat gauge Device according to the invention is used in connection with a scanner which extends in the longitudinal direction moving sheet-like web coated for example paper in the area of a paper machine. The in Flg. 1 shown The scanner generally consists of a frame with two spaced beams, an upper one Beam 11 and a lower 12 on which the carriage 13 and 14 are performed. The slide IjJ carries the upper part 16 and the carriage 14 the lower part 17 of a kind of throat gauge. The parts 16 and 17 are arranged opposite one another that they form a gap 18 through which the sheet-shaped Material whose thickness is to be measured moves freely.
Wenngleich die in Fig. 2 gezeigte Anordnung nur die Rachenlehrenteile l6 und 17 für die Papierdickenmessung erkennen läßt, können doch die Schlitten 15 und 14 auch normalerweise zusätzliche Anordnungen zum Messen des Basisgewichts, des Feuchtigkeitsgehalts und anderer Eigenschaften des blattförmigen Materials tragen. Außerdem kann die Meß-Although the arrangement shown in Fig. 2 only recognize the snap gauge parts l6 and 17 for the paper thickness measurement can, but the carriages 15 and 14 can also normally additional arrangements for measuring basis weight, moisture content and other properties of the sheet material. In addition, the measuring
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lehre gemäß der Erfindung selbst in der Welse abgewandelt werden, daß auch* noch andere Eigenschaften meßbar sind.teach according to the invention itself modified in the catfish become that * other properties can also be measured.
In Fig. 2 ist der obere Teil 16 der Dickenmeßeinrichtung gemäß der Erfindung im Querschnitt gezeigt. Er enthält eine Kammer 16 mit einer größeren öffnung 22, die durch eine flexible dünnwandige Platte oder Membran 2j5 geschlossen gehalten 1st. Die flexible dünnwandige Platte oder Membran (die anhand von Pig. 4 noch näher im einzelnen erläutert werden wird) ist eine Gummimembran, wie sie beispielsweise für die Zwecke von Pumpen verwendet zu werden pflegt. Eine solche Membran hat mindestens eine ringförmige Wellung oder Rille 24, durch die für eine leichte Beweglichkeit des zentralen Teils der Membran gesorgt wird, wenn dieser beispielsweise durch einen Kolben oder, wie im vorliegenden Falle durch Luftdruck und Vakuum bewegt wird. Es können aber auch natürlich noch andere Gestaltungen benutzt werden wie beispielsweise eine Membran mit einer hufeisenförmigen Wellung.In Fig. 2 the upper part 16 is the thickness measuring device according to the invention shown in cross section. It contains a chamber 16 with a larger opening 22, which passes through a flexible thin-walled plate or membrane 2j5 held closed 1st. The flexible thin-walled plate or membrane (which will be explained in more detail with reference to Pig. 4) is a rubber membrane, as it is for example wont be used for the purposes of pumps. Such a membrane has at least one annular corrugation or groove 24 which allows the central part of the membrane to move easily when it is for example by a piston or, as in the present case Trap is moved by air pressure and vacuum. Of course, other designs can also be used, such as for example a membrane with a horseshoe-shaped corrugation.
Der Teil ΐβ der Meßlehre wird auf dem Schlitten 13 durch einen kreisförmigen Kunststoffeinsatzring 26 gehalten, der einen Teil der Kammer 21 enthält. Der Schlitten 13 ist in Platten 13a und 13b unterteilt, um für eine größere Abmossungsstabilität zu sorgen, sobald Temperaturschwankungen vorkommen. Es ist auch der Grund für die Benutzung des Kunststoffs bei dem Ring 26. Die Membran 23 wird gegen den Ring gehalten, der gleichfalls einen Teil der größeren öffnung 22 bildet,The part ΐβ of the gauge is on the carriage 13 through a circular plastic insert ring 26 held, the a part of the chamber 21 contains. The carriage 13 is in Plates 13a and 13b divided in order to provide greater resistance to resistance as soon as temperature fluctuations occur. It is also the reason for using the plastic in the case the ring 26. The membrane 23 is held against the ring, which also forms part of the larger opening 22,
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und zwar durch einen Haltering 27, der durch eine Maschinenschraube 23 (es*1st nur eine dargestellt) befestigt ist, um den Rand der Membrane 23 zwischen BUgeln oder Reifen 29 und 31 einzuklemmen. Der Ring 26 enthält auch eine V-förmige Schulter 32, die der Wellung oder Rille 24 gegenüberliegt, um Bewegung der Membran 23 nach einwärts zu begrenzen.namely by a retaining ring 27, which by a machine screw 23 (only one shown) is attached to the edge of the membrane 23 between brackets or hoops 29 and 31 to be clamped. The ring 26 also includes a V-shaped Shoulder 32 facing corrugation or groove 24, to limit inward movement of the diaphragm 23.
Durch eine Druckluftquelle wird ein Luftdruck In der Kammer 2L und einer entsprechenden Kammer in dem unteren Teil 17 (Piß· 1) der Einrichtung zu erzeugen, der grüßer ist als der Umge bungs luftdruck, um auf diese V/eise die flexible Membrane 23 und die entsprechende Membrane in dem unteren Teil 17 aufeinander zu zu bewegen und sie In Berührung mit dem sich bewegenden Untersuchungsgut, nämlich dem Papier oder dem sonstigen blattförmigen Material zu bringen. Außerdem kann in der Kammer 21 und der entsprechenden Kammer des unteren Teils 17 auch ein Vakuum hergestellt werden, um eine rasche RUckzugsbewegung der Membran herbeizuführen. Die Einzelheiten der Luftquelle sind in Fig. 2 und 3 gezeigt. Der Druck bzw. das Vakuum wird von einem durch einen Motor angetriebenen Gebläse % (Fig. 3) geliefert. Das Gebläse hat einen Lufteinlaß 37 und einen Luftauslaß 38. Das Gebläse 36 ist in einem Gehäuse 39 untergebracht, das mit dem Schlitten 13 und dem Ring 26, der die öffnung 22 aufweist und einem Teil der Kammer 21 gekuppelt ist. Ein oberer Teil 21a dieser Kammer ist in gestrichelten Linien gezeigt.A source of compressed air is used to generate an air pressure in the chamber 2L and a corresponding chamber in the lower part 17 (Piß x 1) of the device, which is greater than the ambient air pressure, in order to thereby create the flexible membrane 23 and the to move corresponding membranes in the lower part 17 towards one another and to bring them into contact with the moving specimen, namely the paper or other sheet-like material. In addition, a vacuum can also be established in the chamber 21 and the corresponding chamber of the lower part 17 in order to bring about a rapid retraction movement of the membrane. The details of the air source are shown in FIGS. The pressure or the vacuum is supplied by a motor-driven blower % (FIG. 3). The fan has an air inlet 37 and an air outlet 38. The fan 36 is accommodated in a housing 39 which is coupled to the slide 13 and the ring 26, which has the opening 22, and a part of the chamber 21. An upper part 21a of this chamber is shown in broken lines.
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Das Gebläse 56 ist vorzugsweise ein solches der tfirbel- oder Kreiselbauart und liefert einen Druck von etwa 5,74 bis 5,61 Torr (2-5 Zoll Wassersäule oder O,lpsi = 0,007The fan 56 is preferably one of the turbulent or gyroscopic type and provides a pressure of about 5.74 to 5.61 torr (2-5 inches of water or 0.1 psi = 0.007
kg/cm ). Ein geeignetes Gebläse ist z.B. der Typ Nr. ES2A-1 der HerstellerPirma Rotron Incorporated in Woodstock im Staate New York. Das Gebläse 56 ist in einem Gehäuse 59 angeordnet und sein Lufteinlaß 57 ist mit einem Vakuumraum 41 verbunden, der sich im Vorderteil des Gehäuses 59 befindet, während ein Druckraum 42 im hinteren Teil des Gehäuses angeordnet ist.kg / cm). A suitable blower is, for example, type no. ES2A-1 the manufacturer Rotron Incorporated in Woodstock im New York State. The fan 56 is in a housing 59 arranged and its air inlet 57 is connected to a vacuum space 41, which is located in the front part of the housing 59, while a pressure chamber 42 is arranged in the rear part of the housing.
Diese beiden Räume stehen mit der Luftkammer 21 durch eine Kolbenanordnung in Verbindung, die zwei Zylinder 46 und 47 mit Kolben 48 bzw. 49 enthält. Die unteren Enden der Zylinder 46 und 47 sind, wie in Fig. 5 dargestellt, direkt mit dem oberen Teil 21a der Luftkammer verbunden. Im mittleren Teil jedes dieser Zylinder sind mehrere öffnungen 51 bzw. 52 filr jeden Zylinder vorgesehen. Die Öffnungen 51 stehen in direkter Verbindung mit dem'Vakuumraum 41, die öffnungen 52 mit dem Druckraum 42, und zwar Über eine öffnung 5o. Die Kolben 48 und 49 sind durch einen Drehelektromagneten 54 hin und her bewegbar, so daß die öffnungen 51 und 52 abwechselnd mit der Luftkammer 21 verbunden werden. Dadurch wird fUr Druck oder Vakuum in der Kammer 21 je nach Bedarf gesorgt. Die oberen Teile der Kolben 46 und 47 sind an den Hohlraum 56 angeschlossen, der gleichfalls den Drehelektromagneten enthält, und dieser ist mit einer mit einem SiebThese two spaces are in communication with the air chamber 21 through a piston arrangement, the two cylinders 46 and 47 with pistons 48 and 49, respectively. The lower ends the cylinders 46 and 47 are, as shown in Fig. 5, connected directly to the upper part 21a of the air chamber. In the middle part of each of these cylinders there are several openings 51 and 52 respectively are provided for each cylinder. The openings 51 are in direct connection with the vacuum chamber 41, the openings 52 with the pressure chamber 42, specifically via an opening 5o. The pistons 48 and 49 are driven by a rotary solenoid 54 can be moved back and forth so that the openings 51 and 52 alternate be connected to the air chamber 21. This creates pressure or vacuum in the chamber 21 as required taken care of. The upper parts of the pistons 46 and 47 are attached to the Cavity 56 connected, which also contains the rotary electromagnet, and this is with a sieve
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versehenen Öffnung 57* wie in Fig. 2A dargestellt, welche die Deckplatte 5δ zur Abdeckung der Vorderseite des Gehäuses 39 bildet.provided opening 57 * as shown in Fig. 2A, which the cover plate 5δ for covering the front of the housing 39 forms.
Die öffnung 57 ist mit der freien Atmosphäre in der Umgebung Über eine Abdeckhaube 6l verbunden, die auf dem Schlitten 13 gehalten wird und das ganze Gehäuse 39 umgibt. Die Abdeckung 6l wird durch den Kanal 15 in dem achlitten mit trockenem Stickstoff gereinigt, um das Gerät gegen die korrodierend wirkende Atmosphäre der Umgebung zu schlitzen. Es sind jedoch genügend Lecks vorhanden, um die Atmosphäre innerhalb der Abdeckung 6l auf dem Druck der Umgebung zu halten. Die Abdeckung 6l enthält Membranen 62 und 6.5 von gleicher Konstruktion wie die Membran 23 zur Verbindung mit der äußeren Atmosphäre und zum fast augenblicklichen Ausgleich des Druckes in dem Behälter, wenn beispielsweise die Membran 23 plötzlich durch eine Bewegung des blattförmigen Untersuchungsguts zusammengedruckt wird. Diese Membranen sind erforderlich, da bei dem niedrigen Druck, nämlich 0,007 kg/cm ,der hier zur Anwendung gelangt, die Luft relativ Inkompresslbel sein kann.The opening 57 is connected to the free atmosphere in the surrounding area with a cover 6l, which is held on the carriage 13 and the entire housing surrounds. 39 The cover 6l is cleaned with dry nitrogen through the channel 15 in the achlitten in order to slit the device against the corrosive atmosphere of the surroundings. However, there are enough leaks to keep the atmosphere within cover 61 at ambient pressure. The cover 61 contains membranes 62 and 6.5 of the same construction as the membrane 23 for connection with the outside atmosphere and for almost instantaneous equalization of the pressure in the container, for example if the membrane 23 is suddenly compressed by a movement of the sheet-shaped material to be examined. These membranes are necessary because at the low pressure, namely 0.007 kg / cm, which is used here, the air can be relatively incompressible.
Der untere Teil 17 der Meßlehre nach I?ig. 1 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie er vorher für den oberen Teil 16 beschrieben wurde. Der einzige erhebliche Unterschied in den beiden Teilen besteht in dem noch zu behandelnden Magnetkreis.The lower part 17 of the measuring gauge according to I? Ig. 1 has in essentially the same structure as previously described for the upper part 16. The only significant one The difference in the two parts is still to be found treating magnetic circuit.
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Un die Größe des Druckes zu rejoin, enthält der Druckraum 42 auch eine Kraftsteuereinrichtung an der Rückseite de3 Gehäuses 39· Hierzu gehört eine drehbare Scheibe 64 mit verschieden großen öffnungen 66, die wahlweise in eine Lage gedreht werden können, in der sie mit der Öffnung 57 in dem Gehäuse 39 übereinstimmen, um so das Durchdringen von etwas Luft aus dem Druckraum 42 in die umgebende Atmosphäre in der Abdeckung 6l zu erlauben. Damit ist eine Regelung des maximalen Druckes geschaffen, der sich In dem Druckraum 42 aufbauen kann. Die auf das blattförmige Untersuchungsgut einwirkende Kraft kann daher so eingestellt werden, daß es sich auch besonders feinem Papier anpaßt, das leicht zerreißbar ist. Außerdem können ungleiche Kräfte an den sich gegenüberstehenden Membranen, die von Unterschieden der Gebläse oder des Aufbaues der Membranen herrUhren, ausgeglichen werden. Der maximale Druck ist auch durch Andern derden Gebläsemotoren zugeführten Spannung regelbar.In order to rejoin the size of the pressure, the pressure chamber 42 also contains a force control device on the back of the housing 39.This includes a rotatable disk 64 with openings 66 of different sizes, which can optionally be rotated into a position in which they fit with the opening 57 match in the housing 39, so as to allow the penetration of some air from the pressure space 42 into the surrounding atmosphere in the cover 6l. This creates a regulation of the maximum pressure that can build up in the pressure chamber 42. The force acting on the sheet-shaped material to be examined can therefore be adjusted so that it also adapts to particularly fine paper which is easy to tear. In addition, unequal forces on the opposing membranes, which result from differences in the fans or the structure of the membranes, can be compensated. The maximum pressure is also adjustable by changing the voltage supplied to the fan motors.
Die magnetischen Einrichtungen sind zentral an den beiden flexiblen Membranen 23 und 231, wie Fig. 4 zeigt, angebracht, so daß ein Spalt 18 gebildet wird, in den das Papier oder sonstige blattartige Material einführbar ist. Die Membrane 231 bildet einen Teil des unteren Teils 17 der Meßlehre. Zu dem Magnetkreis gehört ein U-förmiger Kern 71 aus Perritmaterial mit zwei Schenkeln 72 und 73* welche Spulen oder Wicklungen 74 und 75 tragen. Ein Tragschuh 76 mit einer ebenen Fläche 77 zur Berührung des blattartigen MaterialsThe magnetic devices are attached centrally to the two flexible membranes 23 and 23 1 , as shown in FIG. 4, so that a gap 18 is formed into which the paper or other sheet-like material can be inserted. The membrane 23 1 forms part of the lower part 17 of the measuring gauge. The magnetic circuit includes a U-shaped core 71 made of Perrit material with two legs 72 and 73 * which carry coils or windings 74 and 75. A support shoe 76 having a flat surface 77 for contacting the sheet-like material
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ist auf der Membran 2j> angebracht. Der ochuh Υβ enthält el no erste öffnung 78, durch die ein Ferritschenkel 72 hindurchreicht und in der öffnung durch ein im wesentlichen starres Klebemittel wie z.B. einen Epoxykleber befestigt ist. In einer zweiten öffnung 79 des Schuhes 76 ist der Schenkel 73 durch einen gummiartigen Kleber wie z.B. einen bei LRaumtemperatur vulkanisierenden (RTV) Kautschuk oder Gummi befestigt. Der Kern 71 kann auch viele andere Formen aufweisen. Die Verwendung eines U-förmigen Kerns dürfte jedoch vorzuziehen sein, um ein Verwerfen des Tragschuhes zu verhindern. Der Schuh 76 besteht aus einem hoch verschleißfesten, hinsichtlich seiner Abmessungen beständigen Material wie Rubin oder Saphir. Ein solches Material gewährleistet eine Flachheit, die beeser ist als 0,0025^· mm, selbst bei den äußerstenfalls vorkommenden Temperaturschwankungen.is attached to the membrane 2j>. The shoe Υβ contains a first opening 78 through which a ferrite leg 72 extends and is fastened in the opening by an essentially rigid adhesive such as an epoxy adhesive. In a second opening 79 of the shoe 76, the leg 73 is fastened by a rubber-like adhesive such as, for example, a rubber or rubber that vulcanizes at room temperature (RTV). The core 71 can have many other shapes as well. The use of a U-shaped core should, however, be preferred in order to prevent warping of the support shoe. The shoe 76 consists of a highly wear-resistant material, such as ruby or sapphire, which is stable in terms of its dimensions. Such a material ensures a flatness which is less than 0.0025 mm, even with the most extreme temperature fluctuations.
Mit der Membran 2j5' 1st ein Tragschuh 8l gekuppelt, der aus Ferrit besteht und eine ebene Oberfläche 82 zur Berührung mit dem blattartigen Material aufweist. Somit l3t uin in siüh geschlossener Kreis flir den Magnetfluß gebildet durch den U-formigen Ferritkern 71» den Spalt 18 und den Ferritschuh 8l. Der Schuh 8l hat einen größeren Durchmesser als der Schuh 76, um Jegliche Fehlausrichtung zu kompensieren. Das Ferrit ist ein keramisches Material, das gleichfalls in seinen Abmessungen beständig ist, wenngleich etwas weniger als Rubin. Jedoch würde ein einzelner FerritkristallCoupled to the membrane 2j5 'is a support shoe 8l which is made of ferrite and has a flat surface 82 for contact with the sheet-like material. Thus L3t uin in siüh closed circle FLIR the magnetic flux formed by the U-shaped ferrite core 71 'of the gap 18 and the Ferritschuh 8l. The shoe 81 is larger in diameter than the shoe 76 to compensate for any misalignment. The ferrite is a ceramic material that is also stable in its dimensions, albeit a little less than ruby. However, a single ferrite crystal would
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die filüi'jjio Stabilität 'wie Rubin g-3w"ihrl.'ii:;U:in.the filüi'jjio stability 'like ruby g-3w "ihrl.'ii:; U: in.
Der Magnetkreis wird erregt durch einen Oszillator, wie er in Fig. 5> dargestellt ist, gespeist von einer Spannungs quelle V. Der Oszillator enthält einen Verstärker 85 nebst einem Rückkopplung3kreis mit den induktiven Wicklungen 7^, 73 und einem Kondensator C. Diese Anordnung bildet einen Oszillator, dessen mit f~ bezeiclinete Resonanzfrequenz an der AusEangsklernme durch die Induktanz L der wicklung 7^, 75 bestimmt wird. Diese Induktanz wiederum wird bestimmt durch den Spaitabstand lo, der gleich der Diuke des blattförmigen Materials ist. Die Ausgangsfrequenz des OsziIlators geniäa Fic· b ist daher ein Maß für die Güte deo blattartigen Materials. Dies läßt sich wie folgt beweisen. Dia Resonanzfrequenz f uea Oszillators istThe magnetic circuit is excited by an oscillator, as shown in Fig. 5>, fed by a voltage source V. The oscillator contains an amplifier 85 together with a feedback circuit with the inductive windings 7 ^, 73 and a capacitor C. This arrangement forms an oscillator whose resonance frequency, labeled f ~, at the output terminal is determined by the inductance L of the winding 7 ^, 75. This inductance in turn is determined by the gap distance lo, which is equal to the diameter of the sheet-like material. The output frequency of the oscillator geniäa Fic · b is therefore a measure of the quality of the sheet-like material. This can be proven as follows. The resonance frequency is for the oscillator
f = 1 (1)f = 1 (1)
R äiTf1 R äiTf 1
Die Induktanz L ist bestimmt durchThe inductance L is determined by
L = 1^- (2)L = 1 ^ - (2)
φ - φλ + φ2 (5)φ - φ λ + φ 2 (5)
wobei <f>, der Hauptfluß in dem Spalt und <p„ der Streufluß ist, der als konstant angenommen wird. Daherwhere <f> is the main flux in the gap and <p "is the leakage flux, which is assumed to be constant. Therefore
209831/0702209831/0702
220H07220H07
-it--it-
♦ι = ΊΓΤΤζ" (5)♦ ι = ΊΓΤΤζ "(5)
Darin ist G die Spaltwelte oder die Dicke des blattartlgen Materials in Mel und KL eine Konstante zur Korrektur der Reluktanz, d.h. des magnetischen Widerstandes in dem Ferrit. Eine Substitution der Gleichung (2), (3), (4) und (5) in die Gleichung (l) ergibt,Where G is the gap worlds or the thickness of the leaf-like length Materials in Mel and KL a constant for correcting the reluctance, i.e. the magnetic resistance in the ferrite. Substituting equation (2), (3), (4) and (5) into equation (l) gives
f . ι (6) f . ι (6)
V G + K d wobei K sämtliche Konstanten kombiniert. Eine Lösung nach VG + K d where K combines all constants. A solution after
G hin ergibtG yields
f2 f 2
1 R 1 row
(7)(7)
Somit ist die Dicke des blattartigen Materials G proportional der Resonanzfrequenz f„ des Oszillators. Zusätzlich wird eine Konstante T für jede besondere Art von blattartigem Material oder Papier, das geraessen werden soll, eingestellt, um die erforderlichen 0,56 kg/cm (8 Pfund pro Quadratzoll) zu simulieren, wie es dem normgerechten TAPPI-Meflverfahren entspricht. Somit ermöglicht die Erfindung die fortlaufende Ablesung eines den TAPPI-Normen entsprechenden Dickenmeßergebnisses. Die für Computerzwecke brauchbare Endgleichung lautetThus, the thickness of the sheet-like material G is proportional to the resonance frequency f "of the oscillator. Additionally will set a constant T for each particular type of sheet-like material or paper to be milled, to simulate the required 0.56 kg / cm (8 pounds per square inch), as is the standard TAPPI-Mefl method is equivalent to. The invention thus enables continuous reading of a TAPPI standard Thickness measurement result. The final equation useful for computing purposes is
(8)(8th)
CountCount
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220H07220H07
Hierin dient K^/Count zur Umw and lung von fR in eine Digitalzählung, genommen über einen Einstellzeitintervall, T ist die TAPPI-Korrektur, Moi ist die tatsächliche Feuchtigkeit und MoiRef der Feuchtigkeitsbezugswert für das blattartige iMaterial. Die letzteren Werte sind aus einem Feuchtigkeitsmesser erhältlich. A ist eine Konstante für eine gegebene Art eines blattartigen Materials.Here, K ^ / Count is used to convert f R into a digital count, taken over a setting time interval, T is the TAPPI correction, Moi is the actual moisture and MoiRef is the moisture reference value for the sheet-like material. The latter values are available from a moisture meter. A is a constant for a given type of sheet-like material.
Wie aus Fig. 4 weiterhin zu ersehen ist, sind auf den Membranen 2j5 und 2J51 zusätzlich noch aus rostfreiem Stahl bestehende Lagerringe 84 und 84' angebracht, welche- mit dem blattartigen Material zur Anlage kommen. Diese sorgen für eine zusätzliche Stabilität des blattartJgen Materials gegen Schrägstellung. Jeder Frütionsring enthält eine dazugehörige rückseitige Abstützplatte 86 und 38'. Diese Ringe sind in der gleichen Ebene wie die Schuhe angeordnet und bewirken, daß die zentralen Teile der Membranen als Null-Ablcnkmembranen wirken, wodurch die Kraft der Tragschuhe an dem blattartigen Untersuchungsgut, beispielsweise Papier, konstat gehalten wird, ohne Rücksicht auf die Lage des Untersuchungsguto in dem Gesamtspalt zwischen dem Ring 27 (Fig. 2) und dem gegenüberstehenden Ring an dem unteren Teil der Meßlehre.As can also be seen from FIG. 4, bearing rings 84 and 84 ', which are made of stainless steel and come into contact with the sheet-like material , are additionally attached to the membranes 2j5 and 2J5 1. These ensure additional stability of the sheet-type material against tilting. Each friction ring contains an associated rear support plate 86 and 38 '. These rings are arranged in the same plane as the shoes and have the effect that the central parts of the membranes act as zero-distance membranes, whereby the force of the carrying shoes is kept constant on the sheet-like material to be examined, for example paper, regardless of the position of the material to be examined in the total gap between the ring 27 (Fig. 2) and the opposite ring on the lower part of the measuring gauge.
Um jegliche elektrostatische Ladung abzuleiten, die sich etwa an der Meßlehre aufbauen kann, ist eine geerdete Platte 87 gegenüber dem Ferritschuh 82 und eine Platte 88In order to dissipate any electrostatic charge that may build up on the measuring gauge, a grounded one is required Plate 87 opposite the ferrite shoe 82 and a plate 88
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- 14 - - 14 -
in Verbindung mit dem Schuh 76 vorgesehen. Außerdem kann beispielsweise der Rubinschuh "(S selbst metallisiert sein, um den Aufbau einer Ladung zu verhüten. Iiine andere Möglichkeit besteht darin, elektrisch leitenden Kautschuk oder dgl. für das Material der Membranen zu verwenden.provided in connection with the shoe 76. In addition, for example, the ruby shoe "(S itself can be metallized in order to prevent the build-up of a charge. Another possibility is to use electrically conductive rubber or the like for the material of the membranes.
Die Verwendung von Membrankonstruktionen mit Wellungen oder Rillen 24, 24' ergibt eine Art Schwenklagerung der Tragschuhe 76 und 8l, wobei deren Schwenkpunkte praktisch in derselben Ebene liegen wie ihre ebenen Oberflächen 77 und 32, die das blattförmige Untersuchungsgut ber'ihren. Es ist dies eine Eigenschaft des flexiblen dünnwandigen Materials für die Kautschukmembranen. Ein solcher Aufbau ist erheblich überlegen gegenüber komplizierten starren Gelenkvorrichtungen, die keinen Schwenkpunkt dieser Art ermöglichen würden. Eine solche schwenkbare Halterung ist geradezu ideal für die Schuhe 76 und 8l, da sie es ermöglicht, frei von dem Papier oder sonstigen blattartigen Untersuchungsgut bewegt zu werden, das sich im wesentlichen in der gleichen Ebene befindet wie die Schwenkpunkte. Damit wird ein Hauptzweck der Erfindung erfüllt, der darin besteht, eine Meßeinrichtung mit verbesserter Genauigkeit des Polgens der Bewegung des blattartigen Untersuchungsguts zu schaffen.The use of membrane structures with corrugations or grooves 24, 24 'results in a kind of pivot mounting of the support shoes 76 and 8l, with their pivot points being practical lie in the same plane as their flat surfaces 77 and 32, which touch the sheet-shaped material to be examined. This is a property of the flexible thin-walled Materials for the rubber membranes. Such a structure is vastly superior to complicated rigid ones Articulated devices that would not allow a pivot point of this type. One such pivotable bracket is almost ideal for shoes 76 and 8l, as it enables to be moved freely from the paper or other sheet-like material to be examined, which is essentially is in the same plane as the pivot points. This fulfills a main purpose of the invention, which is a measuring device with improved accuracy of the pole position to create the movement of the sheet-like specimen.
Eine besonders gute Temperaturstabilität wird erreicht teilweise durch den Gebrauch eines temperaturetabllon Materials wie Rubin für den Schuh 76, in dem der Ferritkorn 71 angeordnet ist und außerdem verringert die Verwendung von Particularly good temperature stability is achieved in part through the use of a temperature- stable material such as ruby for the shoe 76, in which the ferrite grain 71 is arranged, and also reduces the use of
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Kautschuk vom IiTV-Ty ρ zur Defest I £urr. der. Gchonkela T3 in der ufX'nun^ 79, die thermischen Beans?ruchunßen des ochuheu Yo.Rubber from IiTV-Ty ρ to Defest I £ urr. the. Gchonkela T3 in the ufX'nun ^ 79, the thermal beans? Odor of the ochuheu Yo.
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