DE3435908A1

DE3435908A1 - Vorrichtung zum beruehrungslosen messen der dicke von materialbahnen aus polymeren werkstoffen

Info

Publication number: DE3435908A1
Application number: DE19843435908
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 3043 Schneverdingen Draeger; Alfred Dipl.-Ing. 2105 Seevetal Korgel
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-10

Description

Vorrichtung zum berührungslosen Messen der
Dicke von Materialbahnen aus polymeren Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen und kontinuierlichen Messen der Dicke einer über eine rotierende Metalltrommel laufende bandförmige Materialbahn aus polymeren Werkstoff; die Vorrichtung besteht aus einer in Schwebe gehaltenen Meßeinrichtung aus einem Wegaufnehmer und einer damit verbundenen Luftdüse, durch die ein konstanter auf die Bahn gerichteter Luftstrom so geführt ist, daß ein gleichbleibender Abstand zwischen Düse und Band entsteht. An die Stelle der rotierenden Trommel kann auch eine Platte treten, über die die Bahn hinweggleitet.
Eine Vorrichtung, mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist aus der 1981 erschienenen Firmenschrift HBM-Instrumentenkurs (Interkama 80) Aufhabe 7; Dickenmessung an bandförmigen Materialien" bekannt. Diese Firmenschrift wird ausdrücklich zum Gegenstand der Beschreibund als Offenbarung hinzu genommen. Mittels einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, Bahnen aus polymeren Werkstoffen berührungslos und kontinuierlich auf Dicke zu messen. An derartigen Meßvorgängen besteht großes Interesse, wenn auf eine gleichbleibende Dicke solcher Bahnen Wert gelegt werden muß und im Zusammenhang damit auch auf die Produktion direkt Einfluß genommen werden soll. Mittels derartiger Einrichtungen lassen sich Dicken bis zu einem Grenzwert von +/- o,t mm genau kontrollieren.
Für die weitaus meisten technischen Ziele ist eine derartige Meßgenauigkeit ausreichend. Eine größere Genauigkeit läßt sich mit dieser Einrichtung in erster Linie deswegen nicht erzielen, weil sich bei großen Trommeln eine Genauigkeit, die unter o,1 mm liegt, nicht verwirklichen läßt. Die zylindrische Wand solcher Trommeln unterliegt nämlich gewissen Schwankungen, weil Ungenauigkeiten beim Rundlauf und infolge der Wärmeausdehnung unvermeidbar sind. Bei der obengenannten Vorrichtung gehen daher diese Schwankungen mit in die Messung ein und addieren sich zu der Wandstärke, die die betreffende Materialbahn aufweist.
Für bestimmte Artikel, wie z.B. Drucktücher für den Offsetdruck, ist jedoch eine derartige Dickentoleranz nicht ausreichend. Sie muß um das lo-fache genauer sein, damit solche Drucktücher die hohen Qualitätsanforderungen erfüllen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung gemäß dem eingangs genannten Aufbau zu schaffen, die eine wesentlich engere Meßtoleranzgrenze ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der eingangs genannten Meßeinrichtung der Wegaufnehmer fest in oder an der Düse angeordnet ist und der Wegaufnehmer bei der Trommel oder Platte aus ferromagnetischen Material als magnetisch arbeitender Sensor oder bei einer Trommel oder Platte aus nicht ferromagnetischen Metall als mit Wirbelstrom arbeitender Sensor ausgebildet ist.
Durch diese Anordnung von Wegaufnehmern und Düse entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen ist es möglich, die Wirkung der Ungenauigkeiten bei der Trommel oder Platte an der äußeren Oberfläche völlig zu eliminieren.
Die Messung einer derartig aufgebauten Vorrichtung beschränkt sich unmittelbar auf die Dickenmessung der Bahn aus polymeren Werkstoff. Die Einrichtung wird daher in ihrer Meßgenauigkeit ausschließlich durch die Meßgenauigkeit der elektronischen Sensoreigenschaften bestimmt. Diese können bereits relativ hoch angesetzt werden. Die Meßeinrichtung kann in zwei gleichwertigen Lösungen verwirklicht werden, je nachdem ob die Trommel oder Platte aus einem ferromagnetischen oder einem nicht magnetischen Metall besteht. Beim ferromagnetischen Metall ist es erforderlich, daß der Sensor auf magnetischen Wege arbeitet. Bei nicht magnetischen Metall ist eine Arbeitsweise des Sensors mittels Wirbelströmen erforderlich.
Bei einer ferromagnetischen Trommel wird ein magnetisch induktives Meßprinzip angewendet, in dem die Abhängigkeit des magnetischen Flusses, der von der Meßsonde zum ferromagnetischen Werkstoff fließt, zur Messung der Schichtdicke ausgenutzt wird. Je dicker die Schicht ist, desto geringer ist der magnetische Fluß. Diese Messung führt dann zu einer Wertangabe in der zugehörigen Recheneinrichtung. Bei der Methode für nicht ferromagnetische Metalle wird dagegen ein hochfrequenter Wechselstrom in einer Meßsonde zur Anwendung gebracht. Dadurch bildet sich ein elektromagnetisches Feld aus, das in der Trommel aus nicht ferromagnetischen Material Wirbelströme erzeugt.
Diese haben eine Rückwirkung auf die Meßspule, wobei die Größe der Rückwirkung ein Maß für den Abstand der Sonde vom Grundmetall und damit die Dicke der Schicht hervorbringt.
Durch die Erfindung ist man also in der Lage, Meßeinrichtungen vorzusehen, ohne Rücksicht darauf, ob die rotierende Trommel oder Platte aus Stahl oder Aluminium besteht. Die Meßgenauigkeit beträgt bei beiden Methoden bis zu +/- o,ol mm. Damit kann also die Dickenprüfung von Drucktüchern mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Meßeinrichtung genau in radialer Richtung zur Trommel geführt sein kann. Eine solche Führung vermeidet eine Winkelverdrehung, die bei einer Düse den Ausströmungsquerschnitt unsymmetrisch verändert. Insbesondere tritt eine solche Veränderung in Abhängigkeit von einem Höhenschlag einer Trommel auf.
Ferner ist es nach der Erfindung sinnvoll, daß die radiale Führung auch horizontal ausgerichtet und stabilisiert werden kann, um Reibungen und Schwingungen klein zu halten. Weitere wertvolle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungsind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird in Verbindung mit einer Abbildung beispielsweise beschrieben.
Die Abbildung zeigt eine Trommel 1, die um die Achse 2 rotiert. Auf dem Trommelumfang 3, der möglichst genau kreisförmigen Querschnitt aufweist, läuft ein Drucktuch 4, dessen Dicke kontrolliert und berührungslos gemessen werden soll. Zur Durchführung dieser Messung dient eine Meßeinrichtung, die an einer Stütze 5 befestigt ist. Die Düse 6 hängt dabei an einer Feder 7, die durch ihre Verstellbarkeit die Auflagekraft und den Luftspalt 11 und damit den Abstand der unteren Düsenkante 8 gegenüber dem Drucktuch 4 ermöglicht. Die Einstellung des Luftspaltes 11 erfolgt durch einen Luftstrom, der durch eine Leitung 9 in den Raum lo geführt wird. Über den Spalt 11 wird ein genauer Abstand gegenüber dem Drucktuch 4 erreicht. In der Düse 6 befindet sich ein Wegaufnehmer 12, der fest angeordnet ist und über die Stromleitung 13 kontrolliert wird. Bei dem Meßvorgang wird der Abstand zwischen der Oberfläche 3, der Trommel 1 und dem Wegaufnehmer 12 gemessen. Gleichzeitig wird durch die eventuelle Schwankung der Drucktuchdicke 4 und der Ungenauigkeit der Oberfläche 3 ein Meßergebnis erreicht. Da die Meßeinrichtung 12 nur den Abstand auf der Oberfläche 3 mißt und der Abstand der Fuge 11 durch den Luftstrom konstant gehalten wird, wird ein Meßergebnis erhalten, das nur die Dicke des Drucktuches 4 erfaßt. Die Meßeinrichtung wird durch die Ringdüse 14 in der horizontalen Lage stabilisiert. Der Lufteintritt erfolgt durch die Leitung 15. Durch mehrere Bohrungen 16 am inneren Umfang wird der Meßkopf horizontal ausgerichtet.

Claims

Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Dicke von Materialbahnen aus polymeren Werkstoffen Ansprüche 1.) Vorrichtung zum berührungslosen und kontinuierlichen Messen der Dicke einer über eine rotierende metallische Trommel laufende bandförmige Materialbahn aus polymeren Werkstoff bestehend aus einer in Schwebe gehaltenen Meßeinrichtung, aus einem Wegaufnehmer und einer damit verbundenen Luftdüse, durch die ein konstanter auf die Bahn gerichteter Luftstrom so geführt ist, daß ein gleichbleibender Abstand zwischen Düse und Band entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Meßeinrichtung der Wegaufnehmer (12) fest in oder an der Düse (6) angeordnet ist und der Wegaufnehmer (12) bei einer Trommel oder Platte (1) aus ferromagnetischen Material als magnetisch arbeitender Sensor oder bei einer Trommel oder Platte aus nicht ferromagnetischen Metall als mit Wirbelstrom arbeitender Sensor ausgebildet ist.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung in radialer Richtung zur Trommel (1) geführt ist.
3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial ausgerichtete Führung in horizontaler Ebene angeordnet ist.
4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Ausrichtung mittels einem als Ringdüse ausgebildeten Luftlager erfolgt.
5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Führung mittels Zugfeder erfolgt, die auf Werte zwischen o,5 - lo N einstellbar ist.
6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (11) durch Variation des Luftdruckes und der Auflagerkraft auf Werte von o,1 - 0,6 mm einstellbar. ist.
7.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in Verbindung mit der Unterlage einen Difusorquerschnitt aufweist.
8.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in Verbindung mit der Unterlage düsenförmig ausgebildet ist.
9.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) ein Durchmesser-Höhenverhältnis kleiner eins aufweist.
mio.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom ringförmig und zentrisch auf das Drucktuch (4) ausgerichtet ist.
lot.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler durch den Luftstrom umspühlt ist.
12.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) gegenüber der Ringdüse gegen Verdrehen gesichert ist.
13.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) durch Permanentmagnete horizontal ausgerichtet ist.