DE2510451C3

DE2510451C3 - Vorrichtung zum mechanischen Abtasten von lokalen Verdickungen in Papier- und Folienbahnen

Info

Publication number: DE2510451C3
Application number: DE2510451A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dr. 5000 Köln Gref
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1984-04-26
Also published as: FR2304054B1; DE2510451B2; CH599023A5; BE839225A; DE2510451A1; GB1482402A; JPS51113747A; US4095063A; IT1057331B; FR2304054A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Abtasten von lokalen Verdickungen in Papier- oder Folienbahnen, mit einer sich über die gesamte Bandbreite erstreckenden Führungswalze und einer parallel darüber angeordneten Abtastwalze, die beidseitig je von einem schwenkbar gelagerten Hebel getragen ist, wobei an den Hebelarmen Anschläge zur Bildung eines definierten Spaltes zwischen Führungs- und Abtastwalzen angebracht sind, durch den die Bahn geführt wird und die Abtastwalze von passierenden Verdickungen angehoben wird und einen Signalimpuls auslöst.

Bei der Herstellung "on photographischen Materialien (Schwarzweiß- bzw. Colorpapier) wird eine Papierbahn mit photographischer Emulsion beschichtet und anschließend getrocknet. In den Beschickungsvorrichtungen werden die Bahnen im allgemeinen durch einen sehr engen Gießspalt geführt. Lokale Verdickungen bzw. Knötchen in der Bahn können ab einer kritischen Dicke den Gießspalt nicht passieren. Die Bahn bleibt hängen und reißt ein bzw. völlig durch. Dies führt zu kostspieligen Produktionsunterbrechungen und zum Verlust der gesamten im Trockner befindlichen Bahn

länge (einige 100 m²).

Die Knötchen bzw. Verdicki'ngen entstehen bei vorausgehenden Produktionsstufen und lassen sich trotz aller Gegenmaßnahmen nicht völlig vermeiden. Es handdt sich dabei um angetrocknete Barytkügelchen bis zu einem Durchmesser von ca. 1 mm, die in den Barytmaschinen unkontrolliert aus den Streichbürsien auf die frisch barytierte Bahn gelangen und sehr fest haften. Bei mit Polyethylen kaschierten Bahnen entstehen Verdikkungen durch örtliche Störungen des Extrudiervorganges beim Überschichten der Papierbahn mit Polyethylen.

Die Verdickungen sind von derselben Größenordnung wie die zuvor beschriebenen Barytknötchen.
Bekannt sind elektrooptische Abtastvorrichtungen, die auf dem unterschiedlichen Reflexionsvermögen der Fehlstellen beruhen. Dabei wird die von der Bahn reflektierte Strahlung elektrisch ausgewertet Die Auswertelektronik ist in der Regel kompliziert und aufwendig. Bei den oben erwähnten Knötchen und Verdickungen ist zudem die Änderung des Reflexionsvermögens sehr gering. Dadurch wird eine Erfassung auf elektrooptischen! Wege erschwert.

Weiterhin sind mechanische Abtaster bekannt, die eine Vielzahl über die Bahnbreite verteilte Äbtastelemente besitzen. Diese Vorrichtungen werde.i beim Auftreten eine.· Verdickung auf der Bahn angehoben und betätigen einen Kontakt (Kontaktgabe oder -unterbrechung) oder unterbrechen einen Lichtstrahl (siehe zum Beispiel Verpackungsrundschau Nr. 6/1969, Seite 966). Alle bekannten Abtasteinrichtungen rollen oder schleifen auf der Bahn, wodurch bei empfindlichen Oberflächen Druckstellen, Kratzer oder Schrammen erzeugt werden, insbesondere, wenn Rollenabtastvorrichtungen eingesetzt werden, beim Abbremsen der Bahn oder beim schnellen Anfahren, da die Bahn selbst die Rollen antreiben oder abbremsen muß.

Aus der DEPS 18 13 300 ist eine Sicherheits- und Bogenkontrollvorrichtung mit mehreren Abtastwalzen bekannt. Da die Walzen ohne Antrieb und Massenausgleich angeordnet sind, muß das gesamte Kontrollwalzengewicht von der zu erfassenden Verdickung angehoben und beschleunigt werden, wobei die Verdickungen eher abgeschert werden, als zu einer Anzeige führen.
Nach der DE-OS 17 61 583 werden die Abtastwalzen mittels Druckfedern sogar in Schwenkrichtung zur Bogentransportebene gedrängt, so daß sich diese Einrichtung noch weniger für die Abtastung von Verdickungen auf Bahnen eignet.

Aus der Literaturstelle »Technische Mitteilungen«, AEG-Telefunken (1968, Br. 3, Seite 203) ist eine Abtasteinrichtung mit einer Vielzahl schmaler Abtastelemente bekannt, die die Bahn nicht berühren und nur von Verdickungen angehoben werden. Auf diese Weise ist die Masse der anzuhebenden und zu beschleunigenden Abtastelemente zwar kleiner, aber bei der Vielzahl der Abtastelemente über die Bahnbreite ergibt sich der erhebliche Nachteil, daß diese alle einzeln eingestellt werden müssen und bei einer Änderung der Bahndicke jeweils angepaßt werden müssen.

In der DE-PS 11 08 553 wird ein Verdickungsfühler für laufende Bahnen beschrieben, der ebenfalls aus einer Vielzahl von Abtastelementen besteht, die auf der Bahn schleifen, wobei durch Kristalltonarme das Vorhandensein und die Dicke der Verdickungen angezeigt werden. Außer den vorher angegebenen Nachteilen erfordert diese Vorrichtung einen erheblichen elektronischen Aufwand und ständige Wartungsarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung zu entwickeln, die lokale Dickenände-.ungen in der Bahn auf mechanischem Wege bei zugleich schonender Behandlung der Bahnoberfläche erfaßt und nicht mit der fehlerfreien Bahnoberfläche in Berührung kommt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hebel zum Tragen der Abtastwalze zweiarmig ausgeführt und auf beiden Seiten der Abtastwclze unabhängig voneinander schwenkbar gelagert sind, daß an den nicht die Abtastwalze tragenden Armen der Hebel Zugfedern zur näherungsweisen Kompensation des Gewichtes der Abtastwalze angeordnet sind, daß die Abtastwalze mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Führungswalze, aber in entgegengesetzter Richtung antreibbar ist, und daß die Anschläge als Berührungsschalter in Reihenschaltung ausgebildet sind, so daß der elektrische Strom vorübergehend unterbrochen wird, wenn ein oder beide Anschläge beim Passieren einer Verdikkung durch den Spalt von ihrer Unterlage abueben.

Vorteilhaft sind die Anschläge als Endmaße ausgebildet und stellen den Spalt entsprechend der minimalen Dicke der noch anzuzeigenden Verdickungen ein. Die Abtastvorrichtung kann dann leicht auf eine Bahn mit einer anderen Materialstärke umgestellt werden. Zu diesem Zweck werden lediglich die Endmaße gegen andere ausgetauscht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Eigengewicht der Abtastwalze zum Teil kompensiert. Zu diesem Zweck sind die beiden Hebel, in denen die Abtastwalze gelagert ist, zweiarmig ausgeführt und an ihren Enden mit Zugfedern versehen. Die Zugfedern wirken dem Gewicht der Abtastwalze entgegen.

Entsprechend einer Weiterentwicklung der Erfindung ist in den Stromkreis, der durch die beiden als Schalter wirkenden Abschläge gebildet wird, ein Impulsformer geschaltet Der Impulsformer erzeugt bei einer vorübergehenden Stromunterbrechung einen standardisierten Impuls, der zum Steuern der auf die Abtastvorrichtung folgenden Beschichtungsapparaturen verwendet wird. Standardisierung bedeutet dabei, daß der kurzzeitige, von der Form der Verdickungen und der Bahngeschwindigkeit abhängige Signalimpuls in einen Steuerimpuls konstanter Länge und Amplitude umgewandelt wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß eine solche Abtastvorrichtung auch bei relativ breiten Bahnen eine sehr hohe Empfindlichkeit besitzt und die Empfindlichkeit über die gesamte Bahnbreile nahezu gleich ist. Es können noch Knötchen bzw. Verdickungen bis herunter zu 0,05 mm nachgewiesen werden. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die untere Ansprechgrenze durch Ändern der Spaltweite den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. In der Praxis wird die Spaltweise so gewählt, daß nur solche Verdikkungen bzw. Knötchen angezeigt werden, die die nachfolgenden Beschichtungsapparaturen nicht passieren können. Die Abtastvorrichtung arbeitet normalerweise berührungslos; d. h., die Abtastwalze kom:nt mit der Oberfläche der zu untersuchenden Bahn nicht in Kontakt. Eine Berührung findet nur bei einem Knoten bzw. einer Verdickung hinreichender Größe statt.

Die neue Abtastvorrichtung besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß sie einfach und kompakt aufgebaut ist und mit relativ geringen elektronischen Hilfsmitteln auskommt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeiet

F i g. 1 eine Vorderansicht der Abtastvorrichtung,
F i g. 2 eine Seitenansicht,
F i g. 3 den Antrieb der Abtastwalze und
F i g. 4 das Schaltschema.

Gemäß F i g. 1 besteht die Abtastvorrichtung aus zwei achsenparallelen Walzen 1 und 2, die in kalibriertem Abstand übereinander angeordnet sind und mit ihren Mantelflächen den Meßspalt 3 bilden. Die untere Walze 2 ist ortsfest und wird als Führungswalze

ίο von der zu untersuchenden Bahn 4 umschlungen (siehe F i g. 2). Die obere Walze 1 stellt die Abtastwalze dar und berührt die Bahn 4 außerhalb der Störstellen nicht

Die Abtastwalze 1 ist an zweiarmigen, rechtwinklig ausgebildeten Kniehebeln 5 gelagert, die um den Drehpunkt 6 schwenkbar sind (Fig.2). Wichtig ist dabei, daß die Hebel 5 nicht starr miteinander verbunden sind. Das infolge des Eigengewichtes der Abtastwalze 1 ausgeübte Drehmoment wird durch Zugfedern 7 näherungsweise kompensiert Das eine Ende der Federn 7 ist an einer ortsfesten Stellschraube 8 und das andere Ende an dem freien Schenkel 5a des Kniehebels 5 befestigt Mit den Stellschrauben 8 kann also das Eigengewicht der Abtastwalze 1 weitgehend kompensiert werden. Die Kniehebel 5 und die Lager für die Führungswalze 2 sind ebenso wie die Stellschrauben 8 an den Seitenschildern 9 und 9' angeordnet Die Seitenschilder 9 und 9' dienen auch zur Montage der Abtastvorrichtung innerhalb der Bahnführung einer Beschichtungsanlage.

Die Weite des Meßspaltes 3 wird durch auswechselbare Anschläge 10, 10', die als Endmaße ausgebildet sind, eingestellt Zusammen mit der Unterlage 11, W wird je ein Anschlag für die oberen Schenkel 5b der Kniehebel 5 gebildet Durch passende Wahl der Endmaße 10 wird die Spaltweite an die Dicke der zu untersuchenden Bahn 4 angepaßt Für die Spaltweite gilt die Beziehung s = d + Δ, wobei d die Dicke der Bahn und Δ die maximale Dicke der noch tolerierbaren Verdickungen bedeutet

In der Praxis geht man so vor, daß ein Satz von Endmaßen 10, 10' bereitliegt, wobei die Länge der Endmaße der Dicke der zu untersuchenden Bahnen entspricht

Die Unterlage 11, 11' besteht aus Stahlplatten, die

⁴S durch eine isolierende Zwischenschicht 12, 12' von den Seitenschildern 9, 9' elektrisch isoliert sind. Die als Anschläge wirkenden Endmaße 10, 10' und die Stahlplatten 11, W stellen demnach zwei Berührungsschalter dar, die normalerweise geschlossen sind.

Passiert ein Knötchen mit der Dicke Z3>4 den Spalt 3, so werden die Abtastwalze 1 und damit mindestens einer der beiden Anschläge (Endmaße 10, 10') angehoben. Dadurch wird mindestens einer der beiden Kontakte 10,11 bzw. 10', W vorübergehend unterbrochen. Die Anschläge 10,10' und die als Unterlage 11,11' wirkenden Stahlplatten verhalten sich also wie elektrische Schalter 13, 13' (s. F i g. 4), die im Ruhezustand geschlossen sind und im Falle einer Fehlstelle in der Bahn vorübergehend öffnen.

Die Abtastwalze 1 rotiert mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung wie die Führungswalze 2. Der Antrieb der Abtastwalze 1 erfolgt durch einen Endlosriemen 14, der die Abtastwalze 1 und die Führungswalze 2 umschlingt und

^fe5 über die Umlenkrollen 15, 15' geführt ist (siehe F i g. 3). Ohne Drehung besteht infolge der Scherbelastung die Gefahr einer Rißbildung in der Bahn, wenn ein Knötchen oder eine Verdickune in der Bahn den

Meßspalt 3 passiert.

Die elektrische Schaltung zur Erfassung von Fehlstellen in der Bahn ist sehr einfach aufgebaut (siehe F i g. 4). Die beiden Berührungsschalter 13, 13' sind in Serie geschaltet, werden also von demselben Strom durchflos- ^r> sen. Es genügt also, daß einer der beiden Anschläge (Endmaße) 10 bzw. 10' von der Unterlage 11,11' abhebt, um eine Stromunterbrechung hervorzurufen. Die verübergehende Stromunterbrechung entspricht einem Impuls, der dem Impulsformer 16 zugeleitet wird. Der Impulsformer 16 besteht z. B. aus einem monostabilen Multivibrator und erzeugt einen langer andauernden, standardisierten Stromimpuls, der zu Steuer- und Regelzwecken verwendet werden kann.

Nachfolgend wird die Funktion der Abtastvorrichtung im Zusammenhang mit den zugeordneten Beschichtungsapparaturen beschrieben.

Die zu untersuchende Bahn 4 läuft durch die Abtastvorrichtung und anschließend durch eine oder mehrere Beschichtungsapparaturen, in denen die Bahn mit photographischer Emulsion beschichtet wird. Solche Beschichtungsapparaturen sind in der Literatur eingehend beschrieben, z. B. US-PS 27 61 419. Bei diesen Beschichtungsvorrichtungen wird die Bahn in engem Abstand (Gießspalt) zwischen einem Gießerblock und der Gießwalze hindurchgeführt. Der Gießblock kann von Hand oder mit Hilfe von Elektromotoren abgeschwenkt werden. Wie schon beschrieben, bringen die engen Gießspalte die Gefahr von Bahnrissen mit sich, wenn Verdickungen oder Knötchen in der Bahn auftreten.

In der Abtastvorrichtung passiert die abzutastende Bahnoberfläche den Meßspalt 3 zwischen der Abtaslwalze 1 und der Führungswalze 2 berührungslos. Erst ein Knötchen oder eine Verdickung in der Bahn führt zu einer örtlichen Berührung der Abtastwalze 1. Dadurch wird die Abtastwalze 1 mit dem Kniehebel 5 um dei Drehpunkt 6 nach oben geschwenkt, so daß das Endmal 10 oder 10', oder auch beide Endmaße von dei Stahlplatten 11, 11' abheben. Dies bedeutet, dal mindestens einer der beiden Berührungsschalter 13, 13 öffnet. Da sie in Serie geschaltet sind, entsteht an Eingang des impulsformers 16 ein Impuls, dessen Längt abhängig ist von den Abmessungen des Knötchens ode der Bahnverdickung sowie von der Bahngeschwindig keit. Der durch die beiden Berührungsschalter 13, 13 gebildete Stromkreis enthält selbstverständlich nod eine Spannungsquelle, die hier der Einfachheit halbei weggelassen wurde. Der am Impulsformer 16 anliegen de Impuls ist im allgemeinen zu kurz, um direkt al; Steuerimpuls weiter verwendet zu werden. Aus diesen-Grund wird der Impuls im Impulsformer !6 verlängern und gegebenenfalls auch verstärkt. Der Ausgangsimpuls steuert nun z. B. die nachfolgenden Beschichtungsapparaturen über eine geeignete Verzögerungseinrichtung ir der Weise, daß die Gießspalte sukzessive kurzzeitig vergrößert werden, wenn die Abtastvorrichtung eine Verdickung oder ein Knötchen gemeldet hat, das die Toleranzgrenze Δ überschreitet. Mit anderen Worten Die Abtastvorrichtung veranlaßt im Falle einer Störung das rechtzeitige und sukzessive Abtauchen der nachfolgenden Beschichtungsapparaturen, so daß die Verdikkung bzw. das Knötchen sämtliche Beschichtungsapparaturen passieren kann, ohne daß es dabei zu den gefürchteten Bahnrissen kommt. Auf diese Weise setzt allerdings die Beschichtung für eine bestimmte Bahnlänge aus. Die fertige Bahn enthält also eine Leerstelle. Die Leerstelle kann aber bei der späteren Weiterverarbeitung leicht aussortiert werden und verursacht im Vergleich zu einem Bahndurchriß sehr viel geringere Kosten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum mechanischen Abtasten von lokalen Verdickungen in Papier- oder Folienbahnen, mit einer sich über die gesamte Bahnbreite erstrekkenden Führungswalze und einer parallel darüber angeordneten Abtastwaize, die beidseitig je von einem schwenkbar gelagerten Hebel getragen ist, wobei an den Hebelarmen Anschläge zur Bildung eines definierten Spaltes zwischen Führungs- und Abtastwalze angebracht sind, durch den die Bahn geführt wird und die Abtastwalze von passierenden Verdikkiingen angehoben wird und einen Signalimpuls auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (5) zum Tragen der Abtastwalze (1) zweiarmig ausgeführt und auf beiden Seiten der Abiastwalze (I) unabhängig voneinander schwenkbar gelagert sind, daß an den nicht die Abtastwalze (1) tragenden Armen (5a) der Hebel (5) Zugfedern (7) zur näheningsweisen Kompensation des Gewichtes der Abtastwaize (1) angeordnet sind, daß die Abtastwalze (1) mil: der gleichen Geschwindigkeit wie die Führungswalze (2), aber in entgegengesetzter Richtung antreibbar ist, und daß die Anschläge (10, 10') als Berührungsschalter in Reihenschaltung ausgebildet sind, so daß der elektrische Strom vorübergehend unterbrochen wird, wenn ein oder beide Anschläge (H), 10') beim Passieren einer Verdickung durch den Spalt (3) von ihrer Unterlage (12) abheben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (10, 10') als Endmaße ausgebildet sind und den Spalt (3) entsprechend der minimalen Dicke der noch aufzufindenden Verdikkungen einstellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis ein Impulsformer (16) geschaltet ist, der den bei der vorübergehenden Stromunterbrechung entstehenden Signalimpuls in einen standardisierten Impuls umwandelt, der zum Steuern der auf die Abtastvorrichtung folgenden Beschichtungsapparaturen verwendet wird.