DE3617689A1

DE3617689A1 - Verfahren zum messen der dicke einer kontinuierlichen materialbahn und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3617689A1
Application number: DE19863617689
Authority: DE
Inventors: Pertti Prof. Kuopio Puumalainen
Original assignee: PUUMALAISEN TUTKIMUSLAITOS Oy
Current assignee: PUUMALAISEN TUTKIMUSLAITOS Oy
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1986-12-04
Also published as: JPS61292513A; SE8602317L; GB2175699A; SE8602317D0; FI852127A0; US4700486A; GB8612676D0

Description

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ReLLMANN - laRAMS - OTRUrF Dipl.-Chem.G.Bühling

3617689 Dipl.-lng.R.Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

-4- Bavariaring 4, Postfach 202403

8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89-537377

cable: Germaniapatent München 26. Mai 1986

DE 5857

Puumalaisen Tutkimuslaitos Oy Kuopio, Finnland

Verfahren zum Messen der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn und Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung einer kontinuierlichen Materialbahn muß die Dicke der Materialbahn ununterbrochen überwacht werden. Es ist in der Papierindustrie teilweise üblich, sowohl die Dicke des Papiers und entsprechender Produkte als auch das Dickenprofil in Querrichtung während des Herstellungsprozesses zu messen.

/ Die Dicke der Papierprodukte wird heutzutage in der Produktionsphase nahezu immer auf der Basis der Induktion gemessen, indem auf der einen Seite der Bahn eine Spule und auf der entgegengesetzten Seite der Bahn ein Spulenkern angeordnet ist und die Änderung der Induktivität gemessen wird. Die Messungen werden durchgeführt, indem entweder diese Teile auf entgegengesetzten Seiten gegen

Dresdner Bank (München) Kto 3939 844 Deutsche Bank (München) Kto. 2861060 Postscheckamt (München) Kto. 670-43-604

(BLZ 700 800 00) (BLZ 700 700 10) (BLZ 700100 80)

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die Papierbahn gezogen und sie direkt gegen die Papierbahn gedrückt werden oder indem in den Zwischenräumen zwischen den Meßgeräten und der Papierbahn ein gesteuertes Luftpolster ausgebildet wird.

Beide Verfahren weisen die gleichen Nachteile auf: Indem

die Meßgeräte der Materialbahn nahegebracht werden, zerkratzen sie und werden durch Verunreinigungen, wie z. B. Harzwerkstoffe, verunreinigt und können die Materialbahn ₁₍~) zerstören. Wenn die Messung mittels Verwendung des Luftpolsters durchgeführt wird, wächst der zu messende Zwischenraum, wodurch die Genauigkeit absinkt. Zusätzlich kann die Dicke des Luftpolsters schwanken, wenn sich die Rauhigkeit der Papieroberfläche ändert.

λ Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu Messung der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn zu schaffen, mit deren Hilfe die mit den bisherigen Verfahren einhergehenden Nachteile vermieden werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die Dicke der Materialbahn kontinuierlich und in einer zuverlässigen Weise gemessen werden kann, mit dessen Hilfe mögliche Verun-

_₅ reinigungen schnell festgestellt werden und das sich selbst kontinuierlich kalibriert. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die genau und zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Dicke der Materialbahn gemessen,

indem an derselben Stelle von entgegengesetzten Seiten drehbare Räder gegen die Materialbahnen gepreßt werden, wobei ein Rad mit einer leitenden Oberfläche versehen ist und mittels eines am anderen Rad angebrachten Detektorteils der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen wird, woraus mit Hilfe einer Kalibrierung die Dicke der Materialbahn aus dem kleinsten Meßwert des Detektorteils bestimmt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer grundsätzlichen Darstellung in ic Querrichtung der Materialbahn und

Fig. 2 eine Ausführung des Detektorteils in Seitenansicht.

Die Vorrichtung weist gemäß den Fig. 1 und 2 ein mit einer konduktiven bzw. leitenden Oberfläche versehenes Gegenrad 2 und ein Detektorrad 3 auf, die auf entgegengesetzten Seiten einer Materialbahn 1 angeordnet sind. Das Gegenrad 2, das in einem Gehäuse 13 angeordnet ist, besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Metall und das Detektorrad, das in einem Detektorgehäuse 14 und in dem ein messendes Detektorteil 4 angeordnet ist, besteht aus einem isolierenden Werkstoff. Desweiteren weist die Vorrichtung ein an dem Detektorrad anliegendes Kalibrierungsrad 5, das zusammen mit dem Detektorrad drehbar ist, und im Abstand von -₀ dem Detektorrad angeordnete Kalibrierungssegmente 6 und 7 auf.

Gemäß Fig. 2 ist im Inneren des Detektorrades ein Schwingkreis und eine Regel- und Filterschaltung für eine ungere-_3C-gelte bzw. schwankende Versorgungsspannung angeordnet, die

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mittels Gleitringen und Kohlen 15 dem Rad zugeführt wird. Zu der Vorrichtung gehört desweiteren eine Welle 9, an derem einen Ende 10 eine Übertragungsvorrichtung 11 angeordnet ist, um die Information bezüglich der Frequenz des Schwingkreises auf eine Fotodiode 12 auf optischem Wege zu übertragen, von der es zur weiteren Behandlung weitergeleitet wird. Zusätzlich weist die Vorrichtung einen Servomotor 8 zur Drehung der Räder mit einer gewünschten Umfangsgeschwindigkeit und eine optische Lesevorrichtung 16 ,Q zur Bestimmung der Position des Rades auf.

Bei dem Messen der Dicke der Materialbahn werden die drehenden Räder 2 und 3 von beiden Seiten mit einer bestimmten Kraft gegen die Materialbahn 1 gedrückt. Wenn die Materialbahn bewegt wird und die Räder sich drehen, ändert sich die Frequenz des Schwingkreises, der in dem Detektorrad eingebaut ist, wenn er an den Berührungspunkt mit dem Gegenrad kommt. Die Position des Detektorrades wird auf optischem Wege mit Hilfe radial verlaufender Linien, die auf seiner Oberfläche angeordnet sind, gemessen. Wenn das

Detektorrad sich dreht und das Detektorteil sich der Materialbahn nähert, stellt die optische Meßvorrichtung dies fest und der Impulszähler beginnt für eine gewisse Zeit zu zählen, während der das Detektorteil den nassen Punkt der Materialbahn passiert. Anschließend werden für die gleiche Zeitdauer die Impulse auf entsprechende Weise gemessen, wenn das Detektorteil das metallische Kalibrierungsrad passiert. Wenn die Differenz der Impulsanzahl durch die Impulsanzahl, die an dem Kalibrierungsrad aufgenommen

wurde, geteilt wird, erhält man eine der Dicke entspre-30

chende Impulsanzahl. Auf diese Weise erhält man ein Meßergebnis, das nicht von der Langsambewegung des Schwingkreises und nicht von der Geschwindigkeit der Bahn abhängig ist.

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In Fig. 1 ist auch eine automatische Kalibrierung dargestellt, wobei die metallischen Kalibrierungssegmente in einem gewissen Abstand zu dem Detektorrad angeordnet sind. Wenn diese Segmente sowohl als Nullwert von dem Kalibrierungsrad und als infiniter Wert von dem Punkt 17 verwendet werden, wird in der Vorrichtung automatisch eine interne Kalibrierung mit rückwärtiger Begrenzung "back stop calibration" erhalten.

IQ Die Messungen werden üblicherweise an der Kalibrierungsstelle nahe der Materialbahn begonnen, indem die Räder mittels des Servomotors mit einer ähnlichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Bahngeschwindigkeit der Produktionsmaschine gedreht werden. Die Radien der metallischen Räder

je und Segmente stimmen exakt überein, aber der Radius des Detektorrades ist von diesen etwas unterschiedlich. Hierdurch ist es möglich, an der Kalibrierungsstelle mögliche Verunreinigungen, die an dem Gegenrad anhaften, festzustellen, die sich als periodisch wiederkehrende

2Q Veränderungen in den sequentiellen Meßergebnissen darstellen. Wenn Verunreinigungen vorliegen, kann das Gegenrad in der Kalibrierungslage gesäubert werden. Wenn die Vorrichtung über die Bahn versetzt wird, wird der Rädersatz aufgrund eines den Bahnrand anzeigenden Signals in den Gehäusen angehoben und der Rand der Bahn wird danach überschritten, die Räder werden gegen die Oberfläche der Bahn gepreßt und der Servomotor kann abgeschaltet werden.

Beim Überqueren der Bahn werden für einen Analysewert (z. _on B. 10 cm der Bahnbreite) eine Vielzahl von Meßwerten

aufgenommen, der Durchschnitt und die Verteilung werden errechnet, die Ergebnisse, die einen bestimmten Wert überschreiten, werden herausgenommen und der Durchschnitt wird neu errechnet, was dann das Meßergebnis ergibt. Auf diese „f. Weise wird der Einfluß gelegentlicher Verunreinigungen, z.

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B. von Schmutz, der auf dem Gegenrad haftet, soweit wie möglich ausgeschlossen. Beide Gehäuse werden mittels eines leichten, kontinuierlichen Flusses von Druckluft unter einen Überdruck gesetzt.

Vorstehend ist nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

erläutert worden. Es liegt jedoch für den Fachmann auf der Hand, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen ausführbar sind, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfin-,Q dung zu verlassen.

Das Messen der Dicke eines Materials, das in Form einer kontinuierlichen Materialbahn hergestellt ist, ist nicht ausreichend genau und es ist nicht einfach, die Verunrei-.. p. nigungen mit den Meßvorrichtungen zu berücksichtigen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb die Dicke der Materialbahn gemessen, indem an der gleichen Stelle von entgegengesetzten Seiten der Materialbahn 1 drehbare Räder 2 und 3 gegen die Materialbahn gepreßt werden, wobei ein Rad 2 mit einer leitenden Oberfläche versehen ist und am anderen Rad 3 ein Detektorteil 4 angeordnet ist, mit dem der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen wird.

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Claims

TeDTKE - BüHLING - KlNNE;-- SflU-Pc l-t λ - Ö - - : : : Dipl.-Ing. H.Tiedtke nELLMANN " V3RÄM3 α OTRUfF - ■ Dipl.-Chem. G. Bühling 1 7RÖQ Dipl.-Ing. R. Kinne I /DOJ Djpi-ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89-537377 fable: Germaniapatent München 6. Max 1986 DE 5857 Patentansprüche

1. Verfahren zum Messen der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß an derselben Stelle der Materialbahn (1) von entgegengesetzten Seiten drehbare Räder (2, 3) gegen die Materialbahn gepreßt werden, wobei ein Rad (2) mit einer leitenden Oberfläche versehen ist und mittels eines an dem anderen Rad (3) angeordneten Detektorteils (4) der Abstand zu der leitenden Oberfläche gemessen wird und wobei mit Hilfe einer Kalibrierung die Dicke der Materialbahn aus dem kleinsten Anzeigewert des Detektorteils bestimmt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Induktivität eines Schwingkreises, der in dem als Detektorrad dienenden anderen Rad (3) angeordnet ist, bei Annäherung an die leitende Oberfläche des als Gegenrad dienenden einen Rades (2) gemessen wird, daß die Impulsfrequenz des Schwingkreises gezählt wird, wenn er die Oberfläche des Gegenrades und die Oberfläche eines entsprechenden Kalxbrierungsrades (5) und/oder eines Kalibrierungssegmentes (6), das in einem gewissen Abstand angeordnet ist, passiert, wobei aus der Differenz zwischen den zwei Impulswerten, die durch den Kalibrierungswert der Impulse geteilt ist, ein der Dicke der Materialbahn ent-

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sprechender Meßwert erhalten wird, aus dem mit Hilfe von einer an bekannten Meßdicken durchgeführten Vergleichskalibrierung die Dicke der Materialbahn errechnet werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalibrierungsrad an dem Detektorrad anliegend angeordnet wird, daß entsprechende Kalibrierungssegmente (6, 7) mit unterschiedlichen Abständen zu dem Detektorrad jg angeordnet werden und daß die Impulsfrequenz des Schwingkreises an den entsprechenden Stellen und auch der infinite Wert gemessen wird, wodurch eine automatische Kalibrierung für jeden Meßdurchgang erreicht wird.

jg 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler, die in Verunreinigungen, die auf der Oberfläche des Gegenrades haften, begründet sind, aufgrund des Messens der Dicke mit dem Detektorrad dessen Durchmesser von den Durchmessern des Gegenrades, des Kalibrierungsrades oder der Kalibrierungssegmente verschieden ist, berücksichtigt werden, wodurch die Verunreinigungen in verschiedenen aufeinanderfolgenden Messungen periodisch berücksichtigt und herausgenommen werden können.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein messender Rädersatz (2, 3, 5) an der Kalibrierungsstelle auf der Seite der Materialbahn mittels eines Servomotors (8) drehangetrieben wird und daß _n die Sauberkeit sowohl des Gegenrades als auch der Materialbahn untersucht wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Räder auf eine der Geschwindigkeit der Materialbahn entsprechenden Geschwindigkeit gebracht wird, bevor die Räder gegen die Materialbahn pressen.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein mit einer leitenden Oberfläche versehenes Gegenrad (2) und ein Detektorrad (3)aufweist, das mit einem Detektorteil (4) versehen ist, das den Abstand zu der leitenden Oberfläche mißt, wobei die Räder (2 und 3) an derselben Stelle auf entgegengesetzten Seiten der Materialbahn angeordnet sind.

iQ

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein an dem Detektorrad anliegendes, drehbares Kalibrierungsrad (5) und ein im Abstand zu der Oberfläche des Detektorrades angeordnetes Kalibrierungssegment (6) aufweist, daß das Detektorteil (4) ein

-,ρ- Schwingkreis ist und daß die Dicke der Materialbahn errechnet werden kann, indem die Änderung der Induktivität des Schwingkreises verfolgt wird, wenn dieser das Kalibrierungsrad, das Kalibrierungssegment und das Gegenrad passiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwingkreis im Inneren des Detektorrades zusammen mit einer Regel- und Filterschaltung für eine ungeregelte Versorgungsspannung angeordnet ist, wobei die ungeregelte „p. Versorgungsspannung einer Welle (9) zugeführt wird, an

deren einem Ende (10) eine Übertragungsvorrichtung (11) angeordnet ist, um die Information bezüglich der Frequenz des Schwingkreises auf optischem Wege (12) zu einer außenstehenden Datenverarbeitungselektronik zu übertragen.