DE2616443B2 - Verfahren zur beruehrungslosen laengen- bzw. geschwindigkeitsmessung eines sich bewegenden bandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Messen der Länge bzw. der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Bandes oder dgl., bei dem Markierungen ;iIs Bezugspunkte auf das Band aufgebracht werdcii, die von in einem festgelegten Abstand (Meßstrecke) angeordneten Empfängern festgestellt werden, durch deren Ausgangsimpulse die zum Durchlaufen der Meßstrecke benötigte Zeit und hieraus die Geschwindigkeit bzw. Bandlänge bestimmt wird.

Es ist bekannt, bei einem solchen Meßverfahren bleibende Markierungen, beispielsweise in Form von Farbmarken, aufzubringen, die mit Hilfe von auf Lichtstrahlen ansprechenden Empfängern festgestellt werden. Wenn bei diesem bekannten Verfahren die Markierungen dauernd auf dem Materialband verbleiben, können sie u. U. später bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Bandmaterials stören. Will man diesen Nachteil nicht in Kauf nehmen, dann müssen die Markierungen wieder entfernt werden. Das aber ist mit zusätzlichem Arbeitsaufwand verbunden, und bringt die Gefahr mit sich, daß das Bandmaterial beim Entfernen der Markierungen beeinträchtigt oder gar beschädigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein berührungsloses Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Markierungen auf dem Bandmaterial nach der für die Messung benötigten Zeit von selbst rückstandslos verschwinden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Markierungen aus örtlich auf dem Band aufgebrachten, nach vorbestimmter Zeit von selbst verschwindenden Erwärmungen bestehen und daß zum Feststellen der Markierungen ein oder mehrere Wärmestrahlungsempfänger verwendet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich beispielsweise die Länge einer Bahn aus einer bakelitgebundenen Basalt- bzw. Glaswolle, die je nach ihrem Raumgewicht, das zwischen 30 und 200 kg/m³ schwanken kann, mit einer Geschwindigkeit zwischen 2 und 50 m/min die Produktionsanlage verläßt, mit einer Genauigkeit von bis zu 0,2% messen. Da für die Anwendbarkeit und für die Genauigkeit des Verfahrens auch der spezifische Wärmeleitwert des Bandmaterials von Bedeutung ist, eignet sich das Verfahren bei geringen Bandgeschwindigkeiten in erster Linie für Materialien mit verhältnismäßig niedrigem Wärmeleitwert. Wenn sich das Band mit hohen Geschwindigkeiten bewegt, kann das Verfahren auch bei Materialien mit verhältnismäßig hohem Wärmeleitwert mit Erfolg angewendet werden.

Die »Wärmemarken« können beispielsweise durch Berührung des Bandmaterials mit einem Wärmeträger aufgebracht werden. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die »Wärmemarken« aber durch Strahlungsimpulse aufgebracht. Dabei hat es sich bewährt, wenn Wärmemarken mit wenigstens einer zur Bewegungsrichtung des Bandes quer verlaufenden, im Temperalurprofil in Bewegungsrichtung des Bandes gesehen, einen mögliehst stellen Anstieg aufweisenden Kante aufgebracht werden.

Je nachdem, welche Genauigkeit im Einzelfall erforderlich ist bzw. gewünscht wird, können die Verfahrensbedingungen unterschiedlich gewählt bzw. verschiedene Varianten des Verfahrens angewendet werden. Grundsätzlich wird die Genauigkeit des Verfahrens dadurch erhöht, daß eine lange Meßstrecke gewählt wird, und daß die Wärmemarken beobachtet werden, solange ihr Temperaturprofil noch nicht zu stark abgeflacht ist. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis bei vielen Materialien das Verfahren sich gut durchführen läßt, wenn die Wärmemarken beim Passieren des Empfängers am Ende der Meßstrecke eine wenigstens

noch um etwa 10⁰C höhere Temperatur als das Bandmaterial in der Umgebung der Wärmemarken aufweisen, und wenn die Wärmemarken den Wärmestrahlenempfänger am Ende der Meßii/ecke innerhalb einer Zeitspanne von größenordnungsmäßig bis zu 10 Sekunden passieren. Unter diesen Bedingungen sind die für die Messung entscheidenden Flanken des Temperaturprofils der Wärmemarken genügend ausgeprägt, so daß sich mit üblichen Empfängern hinreichend genaue Messungen durchführen lassen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, daß der Beginn der Zeitmessung für das Durchlaufen der Meßstrecke durch die am Anfang der Meßstrecke angeordnete, die Wärmemarken aufbringende Vorrichtung ausgelöst wird. Vorzugsweise wird jedoch der Beginn der Zeitmessung für das Durchlaufen der Meßstrecke durch einen ersten, am Anfang der Meßstrecke angeordneten Empfänger ausgelöst. Das hat den Vorteil, daß bei gleichartigen Empfängern exakt derselbe Punkt des Temperaturprofils als Bezugspunkt festgestellt werden kann.

Vorteilhafterweise werden die Wärmemarken in einer festgelegten Taktfolge aufgebracht die in Abhängigkeit von der Länge der Meßstrecke und der Geschwindigkeit des Bandes so gewählt wird, daß der Abstand der Wärmemarken auf dem Band größer ist als die Länge der Meßstrecke.

Falls es wünschenswert erscheint, daß der gegenseitige Abstand der Wärmemarken kleiner ist als die Large der Meßstrecke, werden die von den Wärmemarken ausgelösten Impulse am Beginn bzw. Ende der Meßstrecke derart gespeichert, daß jeweüs die ein und derselben Wärmemarke zugehörigen Impulse für eine Messung verwertet werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich au- den Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsforrn des Verfahrens nach der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung der hierfür erforderlichen Vorrichtung,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens mit dichter Aufeinanderfolge der Wärmemarken, ebenfalls anhand einer schematischen Darstellung,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des anhand der F i g. 1 oder 2 beschriebenen Verfahrens, wobei die Länge der Meßstrecke verändert werden kann, und

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit mehreren parallel zueinander vorgesehenen Meßstrecken.

Das in der F i g. 1 dargestellte Verfahren läßt sich besonders einfach realisieren. Es eignet sich besonders für solche Fälle, in denen die Bewegungsgeschwindigkeit des Bandmaterials 1 keinen allzu großen Schwankungen unterworfen ist. Die Meßanordnung besteht aus dem Wärmestrahlensender 10, sowie einem ersten Wärmestrahlungsempfänger 20 und einem zweiten, im Abstand M hierzu angeordneten Wärmestrahlenempfänger 30.

Der Sender 10 ist eine Blitzlampe, die von der Steuereinheit 2 in vorgewählten Zeitabständen gezündet wird. Dabei sind die Zeitabstände, in denen die Wärmestrahlenimpulse abgegegen werden, entsprechend der Geschwindigkeit des Bandes 1 so gewählt, daß der Abstand zwischen zwei Wärmemarken !! großer ist als die Meßstrecke M. Die Wärmemarken 11 haben die Form schmaler Streifen, so daß auch bei Drift des Bandes 1 quer zur Transportrichtung die Wärmemarken von den Empfängern erfaflt werden.

F i g. 2 beinhaltet eine Meßanordnung, die sich dann anbietet, wenn das Bandmaterial verhältnismäßig langsam läuft und/oder die Meßwerte in schneller Reihenfolge abgerufen werden sollen. Der Meßkreis ist hier folgendermaßen aufgebaut: Eine Wärmestrahlungsquelle 10 und zwei Wärmestrahlungsempfänger 20 und 30 sind wieder in fester Entfernung zueinander montiert. Von der Steuereinheit 2 wird der Wärmestrahlensender 10 in vorgewählten Zeitintervallen gezündet.

Wenn die so auf dem Bandmaterial erzeugten Wärmemarken 12 den Wärmestrahlenempfänger 20 erregen, startet dieser für jede Wärmemarke einen eigenen Zeitmesser. Diese Zeitmesser sind in dem Baustein 5 zusammengefaßt. In dem elektronischen Schieberegister 6 werden die einzelnen Wärmemarken verfolgt, so daß die Signale, die der Wärmestrahlenempfänger 30 beim Passieren einer jeden Wärmemarke 12 abgibt, in der Recheneinheit 7 mit den Signalen des Wärmestrahlenempfängers 20 und der Meßstrecke M zu Geschwindigkeitseinheiten umgerechnet.

F i g. 3 stellt eine Ausführungsforrn dar, die besonders geeignet ist für Anwendungsfälle, in denen die Geschwindigkeit des Bandmaterials sich in weiten Grenzen ändern kann, und wo zudem eine hohe Meßgenauigkeit verlangt wird. Der Meßkreis ist wie folgt aufgebaut: Der Wärmestrahlensender 10 und der Wärmestrahlenempfänger 20 sind wieder in einem bestimmten Abstand voneinander nahe dem Bandmaterial 1 installiert. Die Stellung des Wärmestrahlenempfängers 30, der mit dem Empfänger 20 die Meßstrecke M begrenzt, wird entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Bandmaterials so verändert, daß die Meßstrecke Mbei allen Bandgeschwindigkeiten immer in möglichst genau der gleichen Zeit zurückgelegt wird. Dadurch, daß die Wärmemarken 11 immer nach demselben Zeitintervall abgetastet werden, ergibt sich der besondere Vorteil, daß unabhängig von der jeweiligen Bandgeschwindigkeit am Ende der Meßstrecke die Wärmemarke immer dasselbe Temperaturprofil aufweist, das ja bekanntlich mit zunehmender Zeit flacher wird. Der Einfluß des Abflachens auf dem Empfänger 30 läßt sich auf diese Weise ausschalten.

Die Verschiebung des Empfängers 30 erfolgt mit Hilfe der Spindel 15, die von dem Motor 16 angetrieben wird. Von der Steuereinheit bzw. dem Taktgeber 2 wird der Wärmestrahlensender 10 in konstanten Zeitintervallen angeregt. Die so erzeugten Wärmtmarkierungen lösen wieder beim Passieren der Empfänger 20 und 30 Signale aus, die den Zeitzähler 8 steuern. Die über den Zeitzähler 8 ermittelte genaue Laufzeit wird der Steuer- und Auswerteinheit 9 zugeleitet, die aus dieser Zeitangabe sowie der Meßstreckenlänge M die Geschwindigkeit des Bandmaterials ermittelt. Der Wert der genauen Meßstreckenlänge M wird der Steuer- und Auswerteinheit 9 von der Gebereinheit 17 über die Auswerteinheit 18 zugeleitet. Die Anpassung der Meßstreckenlänge Man die Fördergeschwindigkeit des Bandmaterial erfolgt über die Auswerteinheit 18, die mit der vom Zeitzähler 8 ermittelten genauen Laufzeit beaufschlagt wird und über die Siellmotorsteuerung und -regelung 19 den Stellmotor 16 schaltet. Die Rückmeldung der eingestellten genauen Meßstrcckcnlange erfolgt über «lic Gebereinheit 17 ;in die Aliswerteinheit 18.

Fig.4 zeigt schließlich einen Schallkreis, der eine mögliche Lösungsvariante für den Anwendungsfall darstellt, wo die Bandgeschwindigkeit eines verhältnismäßig schnellaufenden Bandes sehr genau ermittelt werden soll. Das Prinzip der Messung ist das gleiche wie in Fig. 1 beschrieben. Zur Erhöhung der Informationsdichte wird aber über die Breite des Bandmaterials 1 eine Anzahl genau gleicher Meßkreise (10, 20, 30; 10a, 20a, 30a...) parallel zueinander installiert. Der untere Meßkreis besteht also wieder aus zwei Wärmestrahlenempfängern 20 und 30, die wieder untereinander und zur Wärmestrahlungsquelle 10 hin in festem Abstand installiert sind. Ein zweiter Meßkreis besteht aus der Wärmestrahlungsquelle 10a und den Wärmestrahlungsempfängern 20a und 30a, ein dritter Meßkreis aus dem Sender 106 und den Empfängern 206 und 306 usw. Die Wärmestrahlensender 10,10a, 106 usw. werden von der Steuereinheit 23 so zur Wärmemission angeregt, daß das Zeitintervall von zwei aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen des Wärmestrahiensenders 10 in so viel gleiche Teile geteilt wird, wie Wärmestrahlensender vorhanden sind. Da die Meßstrecke M für jede Meßkreiseinheit gleich lang ist, werden von der Steuereinheit 24 über entsprechende Zeitmesser die den einzelnen Wärmemarken zugeordneten Laufzeiten zum Durchlaufen der Meßstrecke M zwischen den zugehörigen Wärmestrahlenempfängern getrennt ermittelt und in der Recheneinheit 25 in Geschwindigkeitseinheiten umgerechnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum berührungslosen Messen der Länge bzw. der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Bandes oder dgl., bei dem Markierungen als Bezugspunkte auf das Band aufgebracht werden, die von in einem festgelegten Abstand (Meßstrecke) angeordneten Empfängern festgestellt werden, durch deren Ausgangsimpulse die zum Durchlaufen der Meßstrecke benötigte Zeit und hieraus die Geschwindigkeit bzw. Bandlänge bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (II, 12) aus örtlich auf dem Band (1) aufgebrachten, nach vorbestimmter Zeit von selbst verschwindenden Erwärmungen bestehen und daß zum Feststellen der Markierungen (11,12) ein oder mehrere Wärmestrahlungsempfängir (20, 30) verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die örtlichen Erwärmungen (11, 12) durch Strahlungsimpulse aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmemarken (U, 12) mit wenigstens einer zur Bewegungsrichtung des Bandes (1) quer verlaufenden, einen hohen Temperaturgradienten aufweisenden Kante aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemarkierungen (U, 12) in einer festgelegten Taktfolge aufgebracht werden, die in Abhängigkeit von der Länge der Meßstrecke (M) und der Geschwindigkeit des Bandes (1) so gewählt wird, daß der Abstand der Wärmemarkierungen (11, 12) auf dem Band (1) größer ist als die Länge der Meßstrecke (M)

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Taktfolge der Wärmemarkierungen (U, 12), bei der der gegenseitige Abstand zweier aufeinanderfolgender Wärmemarkierungen (11, 12) kleiner ist als die Länge der Meßstrecke (M) die von den Wärmemarkierungen ausgelösten Impulse am Beginn bzw. Ende der Meßstrecke derart gespeichert werden, daß jeweils nur die ein und derselben Wärmemarkierung zugehörigen Impulse für die Messung verwertet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Informationsdichte parallel zueinander mehrere Meßstrekken mit den zugehörigen Sendern (10) und Empfängern (20, 30) vorgesehen werden, die mit zeitlich verschobener Pulsfolge ai beiten.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemarkierungen (U, 12) mit Hilfe einer sich periodisch entladenden Blitzlampe aufgebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemarkierungen (11, 12) mit Hilfe eines Impulslasers aufgebracht werden.