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Vorrichtung zur,Messung des Schichtauftrages auf laufenden Bahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Schichtauftrages auf laufenden
Bahnen, die in der Nähe einer Beschichtungsstelle angebracht ist, bei der die Bahn
um einen Winkel d\ umgelenkt wird. Die Meßvorrichtung besteht aus einer optischen
Transmissionsanordnung in Vergleichslage vor der Beschichtungsstelle und einer gleichartig
aufgebauten Transmissionsanordnung in Meßlage nach der Beschichtungsstelle.
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Bei einer Reihe von technisch wichtigen Prozessen werden Bänder hzw.
Bahnen mit flüssigen Substanzen beschichtet. Zu diesem Zweck wird die zu beschichtende
Bahn durch eine Beschichtungsr anlage geführt und anschließend getrocknet. In vielen
Fällen ist dabei die aufgetragene Schichtdicke bzw. das Flächengewicht der aufgetragenen
Substanz (Auftrag) von großer Bedeutung. Voraussetzung zur Erzielung einer konstanten
Schichtdicke ist eine einwandfreie Auftragsmessung. Bekannt sind Auftragsmessungen,
die auf der optischen Absorption der aufgetragenen Schicht beruhen. Dabei treten
Schwierigkeiten auf, wenn der Meßeffekt klein ist, und/oder wenn die in die Beschichtungsanlage
einlauf fende Bahn schon Schichten trägt, die der neu aufzubringenden ähnlich sind.
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Für diese Fälle wurden Transmissionsanordnungen vorgeschlagen, die
aus zwei Zhotometern gleicher Konstruktion bestehen. Das eine Photometer mißt die
Lichtschwächung der in die Beschichtungsanlage einlaufenden Bahn. Das andere mißt
die Lichtschwächung der soeben beschichteten Bahn.- Das aus beiden Meßwerten gebildete
Verhältnis stellt die eigentliche Meßgröße dar. Eine
notwendige
Bedingung dieser Meßanordnung ist die Symmetrie der beiden Photometer. Beide Photometer
müssen bei der unbeschichteten Bahn die gleiche Anzeige liefern (Nullanzeige).
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Die Nullanzeige soll sich auch über längere Zeiträume nicht ändern.
Anderenfalls wären häufige Kontrollen erforderlich.
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Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Meßanordnungen sind diese
Bedingungen im allgemeinen nicht einzuhalten. Dieser Nachteil geht auf verschiedene
Ursachen zurück: 1. Beide Photometer haben einen unterschiedlichen Temperaturgang
und sind witerschiedlichen Temperaturen ausgesetzt.
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2. Die Photometer sind zwar im Prinzip von gleicher Konstruktion,
sind aber mit unterschiedlichen Filtern zur Aussonderung des Meßlichtes ausgestattet.
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3. Beide Photometer unterscheiden sich innerhalb der Fertigungstoleranzen.
Außerdem kann ihr Justierzustand unterschiedlich sein.
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Man kann versuchen, diese Schwierigkeiten durch Anwendung praxisnaher
Standards zu vermindern. Die Beschaffung und Erhaltung solcher Standards ist jedoch
schwierig, die Handhabung aufwendig und nur von geschultem Personal auszuführen.
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Insgesamt hat sich gezeigt, daß die bekannten photometrischen Auftragsmeßgeräte
in vielen Fällen unzureichend sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde) das eingangs erwlLhnte Meßgerät
mit zwei optischen Transmisaionsanordungen hinsichtlich seiner Meßgeiauigkeit und
seiner Drift zu verbessern.
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Das neue Meßgerät soll in der Nähe einer Beschichtungsstelle angebracht
werden, bei der die Bahn um einen bestimmten Winkel i umgelenkt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden
Transmissionsanordnungen einen gemeinsamen Empfänger besitzen, der aus der Vergleichslage
B in die Meßlage A umschwenkbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Transmissionsanordnung
in Vergleichslage B bezüglich der Winkelhalbierenden spiegelsymmetrisch zur Transmissionsanordnung
in Meßlage A aufgebaut. Vorteilhaft sind die Lichtquellen der beiden ransmissionsanordnungen
der zu beschichtenden bzw. der beschichteten Seite der Bahn zugewandt.
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Die neue Meßvorrichtung ist konstruktiv einfacher und läßt sich leichter
symmetrisch aufbauen als die bisher bekannten Meßanordnungen. is wird eine wesentlich
höhere Meßgenawigkeit und Langzeitkonstanz erzielt. Nacheichungen sind nur noch
sehr selten erforderlich.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Bahn 1 läuft über eine Führungswalze
2 zur Beschichtungsanlage 3 Geeignete Beschichtungsanlagen sind z.B. in den Patentschriften
US-PS 3 063 868 und US-PS 3 038 441 näher beschrieben. Die Bahn 1 wird dann durch
die eigentliche Beschichtungswalze 4 um den Winkel « umgelenkt und verläßt über
die Führungswalze 5 die Beschichtungsanlage 3. Der Winkel liegt im allgemeinen zwischen
300 und 900.
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Vor und hinter der Beschichtungsanlage 3 ist je eine Nicht quelle
6 angebracht. Die beiden Lichtquellen 6 sind identisch.
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Die von ihnen ausgehende Strahlung durchsetzt bei der Rands missionsanordnung
in Vergleichslage 3-die unbeschichtete Bahn und in Meßlage A die beschichtete Bahn.
Die nicht absorbierte Strahlung fällt auf einen Empfänger 7, der von der Vergleichslage
3 in die Meßlage A geschwenkt werden kann. Die beiden Transmissionsanordnungen sind
spiegelbildlich zur Winkelhals 0< bierenden angeordnet. Der Drehpunkt für die
Schwenkbewegung liegt dann auf der Winkelhalbierenden
Der Empfänger
7 enthält die kritischen Bauelemente, die für die Symmetrie der beiden Transmissionsanordnungen
wesentlich sind. Er besteht im einzelnen aus einem Filter zur Aussonderung des Meßlichtes,
einem photoelektrischen wandler, einem rotierenden Blendenrad zur Lichtmodulation,
und einem Vorverstärker.
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Die driftempfindlichen Bauteile sind also alle in dem gemeinsamen
Empfänger 7 untergebracht. Die Lichtquellen 6 bestehen im allgemeinen aus Glühlampen
gleicher Bauart, die mit annähernd gleicher Stromstärke betrieben werden (vgl. Eichung).
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Der Eich- und Meßvorgang verläuft in folgender Weise: Zunächst werden
die beiden Lichtquellen 6 auf gleiche Leistung abgeglichen. Zu diesem Zweck wird
die Bahn 1 ganz entfernt. Dann wird die Lichtleistung einer der beiden Lichtquellen
so lange nachgeregelti bis das vom Verstärker abgegebene Signal in Meßstellung A
und in Vergleichsstellung B gleich ist. Danach wird die unbeschichtete Bahn in die
Meßanordnung eingeführt.
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In Meßstellung A und Vergleichsstellung B ergeben sich dann zwei annähernd
gleiche Signale MA (O) bzw. MB(O). Daraus wird das Verhältnis V (O) = MA (O) : MB
(0) gebildet. Es entspricht dem Auftrag Null. Sodann werden unterschiedliche Aufträge
aufgebracht und die jeweiligen Verhältnisse V (a) = MA (a) : MB (0) gebildet. V
als Funktion von a stellt nun die Eichkurve dar, nach der der Auftrag a ermittelt
wird.
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Streng genommen ist daher für jede Auftragsmessung erforderlich, den
Wert MA (a) in Meßstellung A und den Wert MB (O) in Vergleichsutellung B zu ermitteln.
Wie oft die Vergleichsstellung tatsächlich hergestellt werden muB, hängt davon ab,
innerhalb welcher Zeit sich der Wert MB (O) in unzulässig starkem Maße ändert. Oft
wird es genügen, den Wert einmal pro Tag zu messen. Bei höheren Anforderungen an
die Meßgenauigkeit wird es nötig seinwihnJedesmal zum Zeitpunkt der Messung sicherzustellen.
Eine gelegentliche Kontrolle des Nullpunktes der Eichkurve ist mglich, wenn für
kurze Zeit die Beschichtung unterbrochen wird, und die Meß- bzw. Vergleichestellung
zur Kontrolle von MA (o) und MB (o) und V (0) elngeetellt wird.
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Sollte dann V (o) nicht mehr den ursprünglichen Wert haben, so muß
neu geeicht werden.
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Der wesentliche Fortschritt gegenüber den bekannten Meßeinrichtungen
liegt darin, daß alle Alterungs- und Driftempfindlichen Bauteile in einem für die
Messung vor dem Beschichten der Bahn und nach der Beschichtung der Bahn gemeinsamen
Empfängerteil eingebaut sind. Die Beleuchtungseinrichtungen besitzen dagegen keine
kritischen Bauteile und geben daher zu Schwierigkeiten keinen Anlaß.
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Die neue Meßvorrichtung eignet sich insbesondere zur Auftragsmessung
bei der Beschichtung mit photographischen Emulsionen.
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In diesem Fall werden besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit
der Schichtdicke gestellt.