DE3435908A1 - Apparatus for contactlessly measuring the thickness of webs of polymeric materials - Google Patents

Apparatus for contactlessly measuring the thickness of webs of polymeric materials

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Abstract

The invention relates to an apparatus for contactlessly and continuously measuring the thickness of a web of polymeric material in strip form running over a rotating metal drum, comprising a measuring device kept in suspension, a displacement pick-up and an air nozzle which is connected thereto and through which a constant air stream, directed at the web, is passed in such a way that a constant distance is obtained between nozzle and strip. The essential point about this apparatus is that, in the case of the measuring device, the displacement pick-up is arranged fixedly in or on the nozzle and the displacement pick-up is designed as a magnetically operating sensor in the case of a drum or plate of ferromagnetic material or is designed as a sensor operating by an eddy current in the case of a drum or plate of non-ferromagnetic metal.

Description

Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Device for non-contact measurement of the

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. Thickness of webs of polymeric materials The invention relates to a device for non-contact and continuous measurement the thickness of a strip-shaped material web running over a rotating metal drum made of polymer material; the device consists of a suspended one Measuring device consisting of a displacement transducer and an air nozzle connected to it a constant air flow directed onto the web is guided so that a constant There is a gap between the nozzle and the belt. Can take the place of the rotating drum also kick a plate over which the web slides.

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.A device with the structure described above is made up the company publication HBM-Instrumentenkurs (Interkama 80) published in 1981 7; Thickness measurement on strip-shaped materials "known. This company publication is expressly taken to the subject of the description as a disclosure. Means With a device of this type, it is possible to produce webs made of polymeric materials without contact and continuously measure for thickness. There is a great deal of such measurement processes Interest if a constant thickness of such sheets is important must and, in connection with this, also have a direct influence on production target. Such devices allow thicknesses up to a limit value Check exactly from +/- o, t mm.

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.For the vast majority of technical goals, such a measurement accuracy is sufficient. A greater accuracy can be achieved with this device in the first place Line cannot be achieved because large drums have an accuracy that is less than 0.1 mm. The cylindrical wall of such drums is subject to certain fluctuations because of inaccuracies in runout and are unavoidable due to thermal expansion. In the above device therefore these fluctuations are included in the measurement and add up to the wall thickness, which has the material web in question.

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.For certain items, such as printing blankets for offset printing, however, such a thickness tolerance is insufficient. It must be ten times as large be more precise so that such printing blankets meet the high quality requirements.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung gemäß dem eingangs genannten Aufbau zu schaffen, die eine wesentlich engere Meßtoleranzgrenze ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a device according to the opening paragraph to create mentioned structure, which allows a much narrower measurement tolerance limit.

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.This object is achieved according to the invention in that at the beginning named measuring device of the displacement transducer is fixed in or on the nozzle and the displacement transducer on the drum or plate made of ferromagnetic material as a magnetically working sensor or in the case of a drum or plate made of non-ferromagnetic Metal is designed as an eddy current sensor.

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.This arrangement of displacement transducers and nozzle according to the characteristic features it is possible to reduce the effect of the inaccuracies in the To completely eliminate drum or plate on the outer surface.

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.The measurement of a device constructed in this way is limited directly on the thickness measurement of the web made of polymer material. The establishment is therefore in its measurement accuracy exclusively through the measurement accuracy of the electronic Determined sensor properties. These can already be set relatively high. The measuring device can be implemented in two equivalent solutions, each after whether the drum or plate made of a ferromagnetic or a not magnetic metal. With ferromagnetic metal it is necessary that the sensor works in a magnetic way. In the case of non-magnetic metal it is an operation of the sensor by means of eddy currents is required.

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.A ferromagnetic drum becomes a magnetically inductive one Measuring principle applied, in which the dependence of the magnetic flux that of the measuring probe flows to the ferromagnetic material to measure the layer thickness is exploited. The thicker the layer, the lower the magnetic flux. This measurement then leads to a value indication in the associated arithmetic unit. The method for non-ferromagnetic metals, on the other hand, uses a high frequency Alternating current brought into use in a measuring probe. This creates an electromagnetic Field that generates eddy currents in the drum made of non-ferromagnetic material.

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.These have an effect on the measuring coil, the size of the Reaction a measure of the distance between the probe and the base metal and thus the thickness the layer produces.

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.With the invention one is thus able to provide measuring devices, regardless of whether the rotating drum or plate is made of steel or aluminum consists. With both methods, the measurement accuracy is up to +/- 0.01 mm. In order to can therefore check the thickness of printing blankets with the required accuracy be performed.

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.Another advantage of the invention is that the measuring device can be guided precisely in the radial direction to the drum. Such a leadership avoids an angular rotation which, in the case of a nozzle, makes the outflow cross-section asymmetrical changes. In particular, such a change occurs depending on one The height of a drum beats on.

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.Furthermore, it is useful according to the invention that the radial guide can also be aligned horizontally and stabilized to avoid friction and vibrations to keep it small. Further valuable developments of the device according to the invention are described in the subclaims.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einer Abbildung beispielsweise beschrieben.The invention is used in connection with an illustration for example described.

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.The figure shows a drum 1 that rotates about axis 2. on the drum circumference 3, which has a circular cross-section as precisely as possible, runs a printing blanket 4, the thickness of which is to be measured in a controlled and non-contact manner. A measuring device, which is attached to a support 5 is attached. The nozzle 6 depends on a spring 7, which is adjustable by its adjustability the bearing force and the air gap 11 and thus the distance from the lower nozzle edge 8 compared to the blanket 4 allows. The air gap 11 is set by an air stream which is guided through a line 9 into the room lo. Above the gap 11 a precise distance from the printing blanket 4 is achieved. In the Nozzle 6 is a displacement transducer 12, which is fixed and over the power line 13 is controlled. In the measuring process, the distance between the surface becomes 3, the drum 1 and the displacement transducer 12 are measured. At the same time, through the eventual Variation in the blanket thickness 4 and the inaccuracy of the surface 3 are a measurement result achieved. Since the measuring device 12 only measures the distance on the surface 3 and the distance between the joint 11 is kept constant by the air flow, becomes a measurement result obtained, which only detects the thickness of the blanket 4. The measuring device is through the ring nozzle 14 is stabilized in the horizontal position. The air inlet takes place through the line 15. Through several bores 16 on the inner circumference, the measuring head horizontally aligned.

Claims (13)

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. Device for non-contact measurement of the thickness of material webs from polymeric materials claims 1.) Device for non-contact and continuous Measuring the thickness of a belt-shaped belt running over a rotating metallic drum Material web made of polymer material consisting of a suspended measuring device, from a displacement transducer and an air nozzle connected to it, through which a constant directed to the web air flow is guided so that a constant distance arises between nozzle and strip, characterized in that the measuring device the displacement transducer (12) is fixed in or on the nozzle (6) and the displacement transducer (12) in the case of a drum or plate (1) made of ferromagnetic material as magnetic working sensor or in the case of a drum or plate made of non-ferromagnetic Metal is designed as an eddy current sensor. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung in radialer Richtung zur Trommel (1) geführt ist.2.) Device according to claim 1, characterized in that the measuring device is guided in the radial direction to the drum (1). 3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial ausgerichtete Führung in horizontaler Ebene angeordnet ist.3.) Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the radially aligned guide is arranged in the horizontal plane. 4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Ausrichtung mittels einem als Ringdüse ausgebildeten Luftlager erfolgt.4.) Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the horizontal alignment by means of an air bearing designed as an annular nozzle he follows. 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.5.) Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the radial guidance takes place by means of a tension spring, which is set to values between o, 5 - lo N is adjustable. 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.6.) Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the air gap (11) by varying the air pressure and the bearing force Values from 0.1-0.6 mm adjustable. is. 7.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in Verbindung mit der Unterlage einen Difusorquerschnitt aufweist.7.) Device according to claims 1 to 6, characterized in that that the nozzle (6) has a diffuser cross-section in connection with the base. 8.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in Verbindung mit der Unterlage düsenförmig ausgebildet ist.8.) Device according to claims 1 to 6, characterized in that that the nozzle (6) is designed in the form of a nozzle in connection with the base. 9.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) ein Durchmesser-Höhenverhältnis kleiner eins aufweist.9.) Device according to claims 1 to 8, characterized in that that the nozzle (6) has a diameter-height ratio of less than one. mio.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom ringförmig und zentrisch auf das Drucktuch (4) ausgerichtet ist.mio.) Device according to claims 1 to 9, characterized in that that the air flow is ring-shaped and centered on the printing blanket (4). lot.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler durch den Luftstrom umspühlt ist.lot.) Device according to claims 1 to lo, characterized in that that the sensor is surrounded by the air flow. 12.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) gegenüber der Ringdüse gegen Verdrehen gesichert ist.12.) Device according to claims 1 to 11, characterized in that that the nozzle (6) is secured against twisting in relation to the ring nozzle. 13.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) durch Permanentmagnete horizontal ausgerichtet ist.13.) Device according to claims 1 to 12, characterized in that that the nozzle (6) is aligned horizontally by permanent magnets.
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