DE3854843T2 - Verfahren und Anordnung zur kontinuierlichen Bestimmung der Papierfestigkeit - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Fachgebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Papierherstellung und insbesondere das kontinuierliche Bestimmen der Papierfestigkeit während der Herstellung von Papierbogen-Materialien.
Stand der Technik
• In der Papierherstell-Industrie sind Festigkeitsangaben von kommerziell für zahlreiche Papierprodukte einschließlich Tütenpapier, Auskleidungspappe, Wellmedium, Zeitungspapier und Papier für kosmetische Zwecke wichtig. Als ein Ergebnis des Handelsbrauchs und der Entwicklungen während der Jahre werden Festigkeitsangaben üblicherweise aufgrund standardisierter Laborvorgänge festgestellt, um Eigenschaften wie Berstfestigkeit, Zugfestigkeit, Längung, innerer Reißwiderstand, Kantenreißwiderstand, Druckfestigkeit usw. zu bestimmen. Ein besonderes Beispiel eines weithin anerkannten Labortests ist der Mullen-Bersttest. Ein Mullen-Test wird üblicherweise dadurch durchgeführt, daß eine Papierprobe über einen Ring geklemmt und dann eine Membrane angelegt wird, um den Druck gegen eine Seite des geklemmten Papiers zu erhöhen, bis es birst. Der Druck, bei dem die Probe zum Bersten kommt, wird die Mullen-Berstfestigkeit genannt. (Standardfestlegung für diesen Test enthalten TAPPI 403os-76 und ASTM D774.) Andere Beispiele eines üblichen Laboruntersuchungsvorganges ist der "STFI"-Drucktest für schweres Papier, der durch das schwedische Technische Forstinstitut eingerichtet wurde. Bei dem STFI-Test wird ein Probestreifen zwischen zwei Klemmen gehalten, die aufeinander zubewegt werden, während die Druckkraft überwacht wird. Die maximale Druckkraft wird die STFI-Druckfestigkeit des Papiers genannt. (Standardfestlegungen für diesen Test enthalten TAPPI 7818os-76 und ASTM D1164.)
• Noch ein anderes Beispiel eines weithin anerkannten Labortests ist der standardisierte Zugfestigkeitstest, bei dem ein Probestreifen des Papiers in einander entgegengesetzten Richtungen mit progressiv ansteigender Kraft gezogen wird, bis die Probe versagt; die Zugspannung an dem Versagenspunkt wird die Zugfestigkeit des Papiers genannt. (Standardfestlegungen für diesen Test enthalten TAPPI Standard T404os-76 und ASTM Standard D828.)
• Labortestvorgänge bei der Papierherstellung besitzen gewisse inhärente Begrenzungen. Eine kritische Begrenzung ist, daß für Probenaufnahme und -Analyse wesentliche Zeiträume erforderlich sind. Während dieser Zeiten können sich die Produktionsbedingungen soweit ändern, daß die Labortestergebnisse, sobald sie verfügbar sind, nicht mehr repräsentativ für die dann aktuellen Herstell- oder Produktbedingungen sind. Eine andere Begrenzung ist, daß fast alle Laboruntersuchungen physikalisches Versagen von Papiermaterialien erfassen und so notwendigerweise zerstörende Untersuchungen sind. Noch eine andere Begrenzung ist, daß die Labortests von Haus aus eine Probenentnahme einschließen und die relativ kleinen Proben, die für die Untersuchung erhalten werden, nicht vollständig oder genau das erzeugte Bogenmaterial repräsentieren. Wegen dieser vorstehend erwähnten Begrenzungen und wegen der Tatsache, daß Papierqualitätslabors nur einen kleinen Bruchteil des durch die Papierherstellmaschinen erzeugten Papiers untersuchen können, kommt es oft vor, daß enorme Mengen von den Standard nicht erreichendem Papier erzeugt werden, bevor ein Qualitätslabor Produktionsprobleme entdeckt.
• In einem offensichtlichen Versuch, Labortestvorgänge zu automatisieren, schlägt US-PS 4 550 613 eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Zugfestigkeits-Eigenschaften eines Papierbogens vor. Die Vorrichtung enthält eine Schneideinrichtung, um eine Papierprobe von Standardbreite zu durchschneiden, und ein Gerät zum Messen der Zugfestigkeits-Eigenschaften der Probe.
• In Hinsicht auf die Begrenzungen von standardisierten Laboruntersuchungen, ob sie nun automatisiert sind oder nicht, haben Mitarbeiter auf dem Gebiet der Papierherstellung danach gesucht, kontinuierliche Messungen der Papierfestigkeit bei der Herstellung "on-line", d.h. bei arbeitender Bogenherstellmaschine zu vollbringen. Wenn On-line-Messungen rasch und genau hergestellt werden, bieten sie die Möglichkeit, eine nahezu sofortige Steuerung von Papierherstelivorgängen zu ermöglichen und so die Menge von vor der Korrektur der Verfahrensbedingungen erzeugtem, nicht den Standard erreichenden Papier wesentlich zu reduzieren. Mit anderen Worten, On-line-Messungen bieten die Möglichkeit, die Zeitverzögerungen zwischen dem Auftreten und der Korrektur von "Störungs-"Bedingungen bei Papierherstellvorgängen wesentlich zu reduzieren. In der Praxis sind jedoch On-line-Messungen von Papierherstellvorgängen nur mit Schwierigkeiten genau durchzuführen und können oft nicht gut mit den standardisierten Laboruntersuchungen korreliert werden. Eine der Schwierigkeiten bei der Herstellung genauer Messungen von Bogenmaterial an Papierherstellmaschinen entsteht aus der Tatsache, daß moderne Papierherstellmaschinen groß sind und mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten; Z.B. können viele Papierherstellmaschinen Bögen mit einer Breite von bis zu 10,16 m (400 inch) mit der "Siebgeschwindigkeit" genannten Rate von etwa 61 bis 30,5 m/s (20 bis 100 ft/sec) erzeugen. Eine andere Komplikation, welche On-line-Messungen beeinflußt, ist, daß die physikalischen Eigenschaften von Papierbogenmaterial sich über die Breite eines Bogens ändern können und in Maschinenrichtung anders sein können als in der sich quer zum Bogen erstreckenden Richtung. (So besitzt bei Laboruntersuchungen die Papierfestigkeit typischerweise unterschiedliche Werte in Abhängigkeit davon, ob die Teststreifen in Maschinenrichtung oder in der Querrichtung ausgeschnitten wurden.)
• Da Laboruntersuchungen von kennzeichnenden Eigenschaften des Papierbogenmaterials normalerweise zerstörender Natur sind, können derartige Untersuchungsvorgänge nicht leicht zum Erhalten von On-line-Messungen ausgelegt werden. Da es andererseits handelsbüblich ist, daß Laboruntersuchungen von Bogeneigenschaften den Maßstab für die Annehmbarkeit von On-line-Messungen bilden, können On-line-Sensoren, deren Ausgabe gut mit den Labortests der Bogeneigenschaften übereinstimmen, wahrscheinlich maximale Akzeptanz bei der Papierherstellindustrie finden.
• Ein besonderes Beispiel eines Vorschlages, On-line-Messungen von mechanischen Eigenschaften von Papierbogenmaterial zu schaffen, erscheint in US-PS 4 291 577, die dem Institut der Papierchemie überschrieben ist, mit dem Titel "On Line Ultrasonic Velocity Gauge". Diese Patentschrift beschreibt ein System zum Messen von Geschwindigkeiten von Ultraschallwellen durch laufende Papierbahnen unter Benutzung eines Gerätes mit Rädern, die Abstand voneinander besitzen und längs einer laufenden Papierbahn abrollen; die Räder haben Wandler in ihren Umfangsbereichen, um Ultraschallsignale auf die Bahn zu übertragen. Gemäß dieser Patentschrift können Ausgangssignale der Wandler benutzt werden, um die Geschwindigkeit von Schallwellen durch die Bahn zu messen. Der Patentinhaber gibt auch an, daß die Schallgeschwindigkeitsmessung mit dem Young'schen Elastizitätsmodul korreliert werden kann, der wiederum zur Abschätzung der Papierfestigkeit benutzt werden kann. (Siehe auch G.A. Baum "Papier Testing and End-Use Performance", abgedruckt in "Compressive Strength Development on the Paper Machine", Institute of Paper Chemistry, 5-8, 1984.)
• Andere Fachleute auf diesem Gebiet haben auch angegeben, daß Korrelationen bestehen zwischen der Zugfestigkeit, der Berstfestigkeit und der Schallgeschwindigkeit in einer Papierbahn. Siehe "On-line Measurement of Strength Characteristics of a Moving Sheet; King T. Lu, TAPPI, 58(6); 80 (Juni 1975). Siehe auch R.S. Seth und D.H. Page "The Stress Strain Curve of Paper" in "The Rolle of Fundamental Research in Paper Making", PIRA Symposium Proceedings, Cambridge, 1981, worin berichtet wird, daß der Elastizitätsmodul eines Bogens mit dem Elastizitätsmodul der Fasern, der mittleren Länge und Breite der Fasern und der relativen Bindungsfläche in Beziehung steht. Siehe auch US- PS 4 574 634, das ein Gerät offenbart, welches Schallwandler benutzt, um die Young'schen Module in Maschinenrichtung und in Querrichtung an Papierproben zu erfassen. Weiter ist in der der Bebit Corporation überschriebene US-PS 4 335 603 angegeben worden, daß die Spannung in einer sich bewegenden Papierbahn erfaßt werden kann durch Messen der Laufzeit einer Schallwelle durch die Bahn.
• Nach Definition bezeichnet der Young'sche Modul die Änderungsrate einer Spannungs/Dehnungs-Beziehung. Beim Anwenden der Beziehung auf Papiermaterialien bezieht sich Spannung (stress) auf die an die Papierprobe angelegte Belastungskraft und Dehnung (strain) bezieht sich auf die Längung der Proben in Reaktion auf die angelegte Kraft. Es ist beobachtet worden, daß bei der Bestimmung des Young'schen Moduls einer bestimmten Papierprobe der Versagenspunkt anderen Papiers der gleichen Art manchmal vorhergesagt werden kann. In der Praxis ist jedoch der Young'sche Modul nicht rigoros mit den Papierherstell-Verfahrensbedingungen in Beziehung gesetzt worden, welche die Papierfestigkeit beeinflussen, und es ist bekannt, daß einige Verfahrenschritte die Festigkeit des Papiers einer bestimmten Art erhöhen können bei nur geringer wesentlicher Anderung im Young'schen Modul, und daß andere Verfahrensschritte, z.B. das Naßrecken den Young'schen Modul für bestimmte Papierarten wesentlich beeinflussen mit wesentlich geringerer Einwirkung auf Papierfestigkeitsmessungen. Siehe z.B. den vorstehend genannten Artikel von Seth und Page.
• Als weiterer Hintergrund für die vorliegende Erfindung ist es nützlich, allgemein einen typischen Papierherstellvorgang zu beschreiben. Breit gesprochen beginnt ein Papierherstellvorgang damit, daß eine Auf schlämmung von Fasern in Wasser, "Rohstoff" (raw stock) genannt, von einem "Stoffauflauf(-Kasten)" oder "head box" genannten Behälter als Bahn auf ein Drahtsieb verteilt wird, das die Bahn abstützt, während sie wesentlichen Wasserablauf zuläßt. Nachdem sich die nasse Faserbahn gebildet hat, durchläuft sie einen Pressungsabschnitt, wo das Wasser aus der Bahn ausgequetscht wird, und durchläuft dann einen Trocknerabschnitt, in dem das Wasser aus der Bahn verdampft wird. Nach dem Trocknerabschnitt durchläuft die Bahn Kalanderwalzen, die für die Oberflächen-Fertigbearbeitung sorgen und geht dann üblicherweise durch einen Scanner und auf eine Rolle. Der Abschnitt des Papierhersteilvorganges vor dem Trockner wird oft als das "nasse Ende" ("wet end") des Vorganges bezeichnet. Es kann erkannt werden, daß On-line-Messungen am nassen Ende sehr erwünscht sind, da diese Messungen, wenn sie prompt durchgeführt werden, früh genug für eine Steuerung sorgen, um während der Papierherstellung Änderungen des Vorganges zu ermöglichen, bevor erhebliche Quantitäten von nicht den Standard erreichendem Papier erzeugt werden. Andererseits sind Messungen am nassen Ende wegen des hohen Wassergehalts der Papierbahn in dieser Stufe und wegen der häufig strengen Umgebungsbedingungen schwierig durchzuführen.
• Noch weiter zum Hintergrund der vorliegenden Erfindung sollte verstanden werden, daß Papierherstellmaschinen so ausgerüstet sind, daß sie Sensoren enthalten, um Parameter wie die Siebgeschwindigkeit, das Grundgewicht, den Feuchtigkeitsgehalt und die Rohdicke des Papiers während der Herstellung zu erfassen. Viele der On-line-Sensoren sind so ausgelegt, daß sie periodisch die laufende Bogenmaterial-Bahn überqueren oder "scannen". (Auf dem Gebiet der Bogenherstellung wird eine Abfolge von Messungen an benachbarten Orten, die insgesamt eine laufende Bahn in Querrichtung überspannt, ein "Profil" genannt.) Abtast- oder Scanning-Systeme sind vorteilhaft, da, wie vorher erwähnt, verschiedene Eigenschaften des Papiers sich in Querrichtung eines Bogens wie auch in Längsrichtung desselben ändern können; insbesondere können in Querrichtung gemessene Festigkeitseigenschaften sich von den Festigkeitseigenschaften in Maschinenrichtung unterscheiden.
• Beispiele solcher Abtast- oder Scanning-Systeme sind zu sehen in US-PS 3 641 349; 3 681 595; 3 757 122 und 3 886 036, die der Measurex Corporation übertragen sind. Andere besondere Beispiele von Abtastmessungen, die durch Mitarbeiter auf diesem Gebiet vorgeschlagen wurden, enthalten solche, welche die Zusammensetzung des Bogenmaterials erfassen durch Messung der absorbierten Strahlung aus Infrarotlicht- oder anderen Strahlenkegeln bekannter Wellenlänge, die gegen einen bestimmten Bereich des Bogenmaterials gerichtet werden. Geräte des zuletzt genannten Typs arbeiten entsprechend dem allgemeinen Prinzip, daß die durch das Bogenmaterial bei einer bestimmten Wellenlänge absorbierte Strahlungsmenge eine Funktion der Zusammensetzung des Materials ist. Auch wird in US-PS 43 453 404, das der Mead Corporation übertragen wurde, ein Abtast-System zum Bestimmen statistischer Kennwerte von Bogenmaterial beschrieben; die Patentschrift stellt fest, daß das System das Grundgewicht von Bogenmaterial wie Papier bei der Herstellung des Materials überwachen kann. Noch weiter wird in US-PS 2 806 373 eine Vorrichtung zum Prüfen von Bogenpapier geoffenbart, die mindestens zwei Detektoren umfaßt, die kontinuierlich auf die Dicken- und Lichtdurchässigkeits-Veränderungen reagieren. Die Patentschrift stellt fest, daß bei Papier, das in einer bestimmten Papiermaschine aus bestimmten Rohmaterialien erzeugt wird, Beziehungen zwischen verschiedenen Kenngrößen des Papiers existieren, und daß die Kenntnis einiger Kenngrößen Schlüsse betreffend anderer charakteristischer Eigenschaften erlaubt; insbesondere stellt die Patentschrift fest, daß Veränderungen der Porosität und des Feuchtigkeitsgehalts als algebraische Funktionen von Veränderungen der Dicke und der Substanz abgeleitet werden können.
• Noch weiterhin kann zum Stand der Technik bemerkt werden, daß US-PS 3 687 802 ein Verfahren und ein System beschreibt zum Steuern des Feuchtigkeitsgehalts, der Mullen-Festigkeit und des Grundgewichts von Papier durch Messen der jeweiligen Größe und Entwickeln angemessener Steuersignale zum Einstellen einer Papierherstellmaschine in der Weise, daß die gewünschten Messungen angenähert werden. Auch die US-PS 3 936 665 offenbart eine Bogenmaterial-Überwachungsvorrichtung einschließlich Erfassungsmeßgeräten und einem Computer zum Bestimmen eines Datenprofils quer zu dem Bogenmaterial. Nach dieser Patentschrift können die überwachten Daten benutzt werden, um Information zum Steuern des Bogenherstellverfahrens zu schaffen, damit eine gewünschte Kenngröße des Bogenmaterials erzielt werden kann. Weiter lehrt das Patent, daß das Datenprofil einer Kenngröße eines Bogens ohne Benutzung von Abtastmeßeinrichtungen erreicht werden kann.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
• Allgemein gesprochen ist es ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Systeme und Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen von Festigkeitseigenschaften wandernder kontinuierlicher Bahnen von Papierbogenmaterial während der Herstellung an einer Papierherstellmaschine ohne zerstörende Prüfung zu schaffen.
• Insbesondere besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, verbesserte On-Line-Systeme und -Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung von Stellvertreterwerten für Verfahrensmeßgrößen für Festigkeitseigenschaften von Papierbogenmaterialien während der Herstellung zu schaffen, welche Näherungswerte beispielsweise zum Steuern von Änderungen der Papierherstellvorgänge benutzt werden können, um wahlweise die Festigkeit des erzeugten Papierbogenmaterials zu verändern.
• Gemäß der vorstehend genannten Ziele schafft die vorliegende Erfindung allgemein einen zerstörungsfreien Vorgang und ein System zum kontinuierlichen Bestimmen der Festigkeit von Papierbogenmaterial während der Herstellung aufgrund des Erfassens von Verfahren-Stellvertreterwerten für mindestens vier der folgenden auf die Bogenfestigkeit bezogenen Eigenschaften: der Festigkeit der Einzelfasern, der Längenverteilung der Fasern, der Menge von Fasern, der Verteilung der Fasern, der Ausrichtung der Fasern, der Anzahl von Bindungen zwischen den Fasern und der Bindungsfestigkeit. Nachdem Stellvertretermeßwerte für mindestens vier dieser Eigenschaften erfaßt sind, werden statistische Berechnungen unternommen, um die Näherungsmessungen mit der Papierfestigkeit zu korrelieren. Auch kann der Betrieb der Papierherstellung aufgrund von Änderungen der erfaßten Näherungswerte gesteuert werden, um die Festigkeit des erzeugten Bogenmaterials nachzustellen.
• Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Verfahrens-Stellvertretungsmessung für die Festigkeit einzelner Fasern der an einen Bogen während des Trocknens angelegte Spannungswert. Derartige Spannungen werden erfaßt beispielsweise durch ein zerstörungsfreies Gerät vom Abtast- oder Scan-Typ, das enthält Stützmittel zum Abstützen einer Seite der laufenden Bahn um einen örtlichen unabgestützten Bereich, ein die Bahn innerhalb des unabgestützten Bereiches versetzendes Abbiegemittel, Kraftfühler zum Erfassen von Kräften, die auf die Kraft bezogen sind, mit der die Bahn innerhalb des örtlichen Bereiches versetzt wird, und Versetzungsfühler zum Erfassen des Weges, um den die Bahn innerhalb des örtlichen Bereiches versetzt wird.
• Wie aus der nachfolgenden Beschreibung klar werden wird, ergeben die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung wesentliche Vorteile auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Erfassung von Papierfestigkeits-Eigenschaften von kontinuierlichen laufenden Bahnen von Papierbogenmaterial während der Herstellung. Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung können erkannt werden mit Bezug auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, welche die bevorzugte Ausführung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild für ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 ist eine bildliche Darstellung eines Beispiels eines Abtast-Erfassungsgeräts zur Verwendung bei einem Verfahren und System nach der vorliegenden Erfindung zur kontinuierlichen Bestimmung der Festigkeit eines Papierbogenmaterials;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt des Erfassungsgeräts der Fig. 2;
• Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den unteren Abschnitt des Erfassungsgeräts nach Fig. 3, nach Ebene der Linie 4-4 in Fig. 3 geschnitten und in Richtung der Pfeile gesehen;
• Fig. 5 ist ein Schaubild zur Unterstützung der Erklärung des Betriebs der Erfassungsvorrichtung nach Fig. 2 und 3;
• Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die zur weiteren Hilfe bei der Erklärung des Betriebs des Erfassungsgeräts der Fig. 3 benutzt wird;
• Fig. 7 ist ein Schaubild, das die Beziehung der durch verschiedene Sensoren einschließlich des Erfassungsgeräts nach Fig. 2 und 3 erhaltenen Meßergebnisse darstellt zur Bestimmung der Papierbogenfestigkeit in Hinblick auf den in Fig. 1 umrissenen Vorgang; und
• Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines Systems, das Verfahrensmessungs-Stellvertreterwerte benutzt, um Ausgangssignale zum Steuern einer Papierherstellmaschine zu schaffen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
• Ein Verfahren zum Bestimmen der Papierfestigkeit, wie es allgemein in Fig. 1 umrissen ist, beruht auf der Voraussetzung der Identifizierung und Erfassung von Verfahrens-Stellvertretermeßwerten für grundsätzliche physikalische Eigenschaften, welche die Papierfestigkeit bestimmen. Insbesondere werden aufgrund der Charakterisierung von Papierbögen als getrockneten Fasermatten grundsätzliche Festigkeitseigenschaften des Papiers in zwei breite Kategorien eingeteilt: Eigenschaften, die den Fasern eigen sind, und Eigenschaften, die den strukturellen Anordnungen der Fasern eigen sind. Eigenschaften innerhalb der ersten Kategorie enthalten die Festigkeit von Einzelfasern und ihre Längenverteilung. Eigenschaften innerhalb der zweiten Kategorie enthalten die Menge von Fasern, ihre Verteilung oder "Formation", ihre Ausrichtung, die Anzahl von Bindungen zwischen Fasern und die Festigkeit dieser Bindungen. Noch allgemeiner gesprochen werden Sensoren in dem in Fig. 1 umrissenen Vorgang benutzt, um für Verfahrens-Stellvertretermeßwerte bezeichnende Ausgangssignale zu schaffen für normalerweise mindestens vier der grundsätzlichen physikalischen Eigenschaften, welche die Papierfestigkeit bestimmen. Demzufolge schafft eine Ausführung des Verfahrens von Fig. 1 eine Vereinfachung und Rationalisierung des Gebietes der Bestimmung der Papierfestigkeit in einer allgemein kontinuierlichen Weise während der Erzeugung von Papierbogenmaterialien.
• Zur Erfassung der Festigkeit von Einzelfasern ist eine Anfangskomplizierung, daß keine direkten Messungen ohne Zerstörung des Bogenmaterials angestellt werden können. Diese Komplizierung wird jedoch überwunden in dem Verfahren nach Fig. 1 durch Erfassen von Verfahrensparametern, die kausal mit der Festigkeit von Einzelfasern in Beziehung stehen. Insbesondere hat es sich gezeigt, daß die Festigkeit von Einzelfasern in erster Linie von der Faserart, von den Lösungsvorgängen und den auf die Bögen beim Trocknen übertragenen Spannungen abhängt. Was die Faserart betrifft, hat es sich gezeigt, daß Weichhölzer ein festeres Papier als Harthölzer ergeben, daß jedoch die Papierfestigkeit sich nicht wesentlich mit der jeweiligen Weichholzart ändert. (Siehe V.C. Setterholm und W.A. Chilson, TAPPI 48, Noll: 634-640, November 1965.) So wird entsprechend den Verfahrensumrissen in Fig. 1 angenommen, daß das Verhältnis von Hartholz-Halbstoff zu Weichholz-Halbstoff ein Anzeichen für die von der Faserart abhängige Papierfestigkeit schafft. Dementsprechend wird ein Verfahrens-Stellvertretermeßwert für die Einzelfaserfestigkeit geschaffen durch Verfolgen des Verhältnisses von Hartholz zu Weichholz in einer Vor- oder Halbstoffpulpe, üblicherweise durch Fließmessungen.
• Weiter ist zu den indirekten Messungen der Festigkeit von Einzelfasern bekannt, daß Unterschiede bei den Stoffauflösungsvorgängen die Faserfestigkeit beeinflussen. So siehe z.B. J. Mardon u.a. "Stock Quality Factors Affecting Papier Machine Efficiency", Technical Section CPPA, Montreal 1972, worin berichtet wird, daß die Erhöhung des chemischen Pulpenanteils im Zeitungspapier die Festigkeit und den Elastizitätsmodul des Zeitungspapiers erhöht. Typische Pulpenaufbereitungsvorgänge enthalten Holzschleifen, thermomechanische und Kraft-(Natron- und Sulfat-Behandlungs)Vorgänge. Viele bekannte Papiermaterialien, einschließlich Zeitungspapier, werden erzeugt durch Mischen von Halbstoffen (Pulpen), die durch zwei oder mehr Halbstoff-Herstellvorgänge erzeugt werden. So wird ein weiterer Verfahrens-Stellvertretermeßwert für die einzelne Faserfestigkeit geschaffen durch Erfassen des Mengenverhältnisses der Halbstoffsorten, die einer Papierherstellmaschine zugeführt werden (d.h. des Stoffverhältnisses). Das Stoffverhältnis kann normalerweise durch einfache Strömungsüberwachung erfaßt werden.
• Noch weiter zu den indirekten Meßwerten für die Festigkeit der Einzelfasern wurde gezeigt, daß während des Trocknens angelegte Spannung die Festigkeit der Einzelfasern bei einem Bogenmatenal erhöhen kann. Siehe C. Kimm u.a. "The Mechanical Properties of Single Wood Pulp Fiebers", Journal of Applied Polymer Science, Band 14, Seiten 1549-1561 (1975). Dieser Effekt wird am wahrscheinlichsten dadurch verursacht, daß nasse Fibrillen während des Trocknens aneinander vorbeigleiten und Bereiche von ungleichmäßigen Spannungskonzentrationen freigeben. Eine Manifestation dieses Effekts ist, daß wegen eines mechanisch eingeleiteten Zuges oder einer Längung des Papiers in der Maschinenrichtung während der Herstellung Papier oft anisotrop in dem Sinne ist, daß es in der Maschinenrichtung fester als in der Querrichtung ist. Wie in Fig. 1 bezeichnet, kann der Maschinenrichtungszug (d.h. die Längung) erfaßt werden als ein Verfahrens-Stellvertretermeßwert für die Einzelfaser-Festigkeit. In der Praxis wird der Maschinenrichtungszug leicht erfaßt durch übliche Geschwindigkeitssensoren oder Tachometer, die an ausgewählten Walzen einer Papiermaschine angebracht sind.
• Weiter hat es sich gezeigt, daß Spannungen in Papierbögen sich während des Trocknens infolge der Papierschrumpfung und des Maschinenrichtungszuges und infolge von Hemmungen der physischen Bewegung der Bögen aufbauen. Es ist auch gefunden worden, daß die Elastizitätsmoduln in Querrichtung von der Mitte zu den Kanten der Bögen an Papierherstelimaschinen abnehmen. Derartige Erkenntnisse bilden eine Basis, um in dein in Fig. 1 umrissenen Vorgang Messungen, die auf den Elastizitätsmodul bezogen sind, als Verfahrens-Stellvertretermeßwerte für Spannungen zu verwenden. Ein Fühlergerät zum Erfassen der Elastizitätsinoduln in Querrichtung und in Maschinenrichtung wird in Verbindung mit Fig. 2 bis 6 beschrieben.
• Weiter mit Bezug auf den Vorgang nach Fig. 1 ist die zweite Eigenschaft in der Kategorie der Faserkennwerte, welche die Festigkeit der Papierbahnmaterialien beeinflussen, die Faserlängenverteilung. Diese Eigenschaft ist wichtig für die Bahn- oder Bogenfestigkeit, da gezeigt wurde, daß lange Fasern mehr Bindungen pro Faser als kurze Fasern erzeugen. Ein Verfahrens- Stellvertretermeßwert für Faserlängenverteilung ist der Unterdruck an einer Gautschwalze der Papierherstellmaschine. Eine Klärung für den Grund dieses Stellvertretermeßwertes ist, daß Schichtporosität, wie sie durch den Gautschwalzen-Unterdruck bezeichnet wird, mit der Faserlänge abnimmt, da kurze Fasern häufiger Bereiche in Bögen öffnen als lange Fasern. Ein anderer Stellvertretermeßwert für die Längenverteiung von Fasern ist die optische Streuung. Eine Erklärung für die Grundlage dieses Stellvertretermeßwertes ist, daß auf Bahnmaterial auftreffendes Licht durch kurze Fasern mehr als durch lange Fasern gestreut wird. In der Praxis kann optische Streuung erfaßt werden durch verschiedene übliche Infrarot-Abtastgeräte, wie den von der Measurex Corporation of Cupertine, California, hergestellten Infrarot Measurex Feuchtigkeitssensor.
• Die Messung von Eigenschaften innerhalb der Kategorie der strukturellen Anordnung von Fasern wird nun im Hinblick auf das in Fig. 1 umrissene Verfahren beschrieben. Eine der Eigenschaften innerhalb dieser Kategorie ist die Fasermenge. Eine Identifizierung dieser Eigenschaft als die Bogenfestigkeit beeinflussend ist begründet durch Beobachtungen, welche anzeigen, daß die Festigkeit von fasrigen Schichten allgemein proportional zur Anzahl der Fasern innerhalb der Schichten ist. Wie in Fig. 1 angezeichnet, ist ein Verfahrens-Stellvertretermeßwert für die Menge der Fasern in einer Bahn geschaffen durch das Erfassen des Trockengrundgewichts der Bahn. Trockengrundge wicht wird normalerweise definiert als das Gewicht des Bahnmaterials ausschließlich Feuchtigkeit pro Einheitsfläche und wird üblicherweise in Einheiten von Gramm pro m² festgestellt; so ist auf dem Gebiet der Papierherstellung das Trockengrundgewicht äquivalent zum Gewicht des Trockenmaterials, in erster Linie Fasern, das einen bestimmten Bereich eines Papierbogens umfaßt. Darauf bezogene Meßparameter sind das Grundgewicht und der Feuchtigkeitsgehalt eines Bogens pro Einheitsfläche; derartige Parameter werden auf die Tatsache bezogen, daß bei einer bestimmten Fläche eines Bogens das Trockengrundgewicht gleich dem Grundgewicht minus Feuchtigkeitsgehalt ist.
• Trockengrundgewicht kann bestimmt werden durch Benutzen eines Measurex-Basisgewichtssensors im Zusammenhang mit einem Measurex-Feuchtigkeitssensor und einem Measurex-Röntgenstrahl- Aschensensor. Die letzteren beiden Geräte messen die Feuchtigkeit bzw. den Füllstoffgehalt. Mit solchen Messungen kann das Trockengrundgewicht errechnet werden durch Abziehen des Feuchtigkeits- und Füllstoffgehalts vom Gesamtgrundgewicht. Auch schlägt die der Intec Corporation überschriebene US-PS 4 289 964 vor, daß Betastrahlen-Meßgeräte über eine laufende Bahn in Querrichtung abtasten können, um das Grundgewicht zu bestimmen. Weiter wird ein Gerät zum Messen des Trockengrundgewichtes in der US-Patentanmeldung SN 902 225 gelehrt, die am 29. August 1986 eingereicht wurde und der Measurex Corporation of Cupertino, California, übertragen ist. Das in dieser Anmeldung beschriebene Gerät mißt das Trockengrundgewicht von Bogenmaterialien optisch durch die Reflexion von auf einer Fläche einer laufenden Papierbahn auffallenden Lichtstrahlen und erfaßt von zwei bestimmten Lichtwellenlängen, die durch die Bahn hindurchgelassen wurden.
• Auf den Gebiet der Bogenherstellung wird die Verteilung der Fasern innerhalb eines Bogens als "Formation" bezeichnet. Formation kann auf die Bogenfestigkeit bezogen werden, da es bekannt ist, daß Bögen mit unterschiedlichen Faserformationen wesentlich unterschiedliche Festigkeiten besitzen, und daß Bögen mit ungleichmäßiger Faserformation am schwächsten an "Dünnflecken" (thin spots) genannten Bereichen sind, wo die Faserkonzentration minimal ist. Allgemein gesprochen kann ein Verfahren-Stellvertretermeßwert für Faserformation erhalten werden durch optisches Erfassen der Durchlässigkeit kollimatierten Lichtes durch eine laufende Bahn unter Benutzung von optischen Sensoren, die relativ unempfindlich für Feuchtigkeitsveränderungen sind; Beispiele von geeigneten optischen Sensoren enthalten solche, die den Durchgang von hochkollimatiertem Licht in engen Wellenlängenbereichen von etwa 1,3 µm messen. Mit derartigen optischen Sensoren können Dünnflecken als Durchlässigkeitsmaxima identifiziert werden.
• Ein alternativer Verfahren-Stellvertretermeßwert für Faserformation ist das Verhältnis der Strahl- zur Siebgeschwindigkeit, wo die Strahlgeschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, mit der der Halbstoff aus einem Stoffauflauf austritt. Die Rechtfertigung für diese Messung besteht darin, daß für die Faserflockenformation schädliche Turbulenz bei Strahlgeschwindigkeiten erzeugt wird, die kleiner als die Siebgeschwindigkeit sind. Die Siebgeschwindigkeit beeinflußt auch die Formation, da Erhöhungen der Siebgeschwindigkeit normalerweise Erhöhungen der Strahlgeschwindigkeit bedingen. Strahlgeschwindigkeit kann erfaßt werden aus den üblichen Messungen des Drucks im Stoffauflauf, und die Siebgeschwindigkeit kann erfaßt werden mit üblichen Tachometern, die an den entsprechenden Walzen in einer Papierherstellmaschine angeschlossen sind.
• An dieser Stelle mag bemerkt werden, daß US-PS 3 435 242 ein Gerät offenbart, von dem es heißt, daß es die Formatierung von Fasern in Papierbögen inspiziert. Das Gerät enthält eine Vielzahl von Engstrahl-Photodioden, die in die Nähe des zu untersuchenden Materials gesetzt werden, einen Engstrahl- Detektor und einen Augenblicksverhältnis-Rechner zum Schaffen von Ausgangssignalen, welche die Strukturformation des getesteten Materials darstellen. In der Veröffentlichung "Pulp & Paper" (August 1985, Seite 163) ist ein Lippke-Sensor genanntes Gerät beschrieben, mit dem die Bogenformatierung oder Faser- Orientierung am nassen Ende eines Papierherstellvorganges überwacht wird; vom Lippke-Sensor wird gesagt, daß er einen Laserlichtstrahl und einen zweidimensionalen Photodetektor benutzt, um die Lichtstreuungsunterschiede zwischen zufällig orientierten Fasern und miteinander parallel ausgerichteten Fasern zu erfassen.
• Weiter mit Bezug auf Fig. 1, wird die Erfassung der geometrischen Ausrichtung von Fasern beschrieben. In dieser Hinsicht sollte verstanden werden, daß eine größere Bogenfestigkeit in der Ausrichtrichtung der Mehrzahl der Fasern in einem Bogen als in anderen Richtungen festgestellt wurde. Um Verfahrens-Stellvertretermeßwerte für Faserausrichtungen zu schaffen, kann ein System benutzt werden, das zwei Mikrowellen-Feuchtigkeitssensoren umfaßt, wobei ein Sensor in Maschinenrichtung und der andere in Querrichtung dazu ausgerichtet ist. So wird auch in US-PS 3 807 868, die an Valmet Oy übertragen wurde, ein Verfahren zum Bestimmen der Faserausrichtung in einem Papier beschrieben mit den Schritten des Erfassens von polarisiertem Licht mit rechten Winkeln zu der Papierebene, Reflektieren des Lichtes in zwei Ebenen gleichwinklig zu einander und Ausbilden von zwei Größen aufgrund des reflektierten Lichtes, um einen Indexwert für die Anisotropie der Faserausrichtung zu schaffen. Weiter wird in einem Aufsatz von Z. Koran u.a. mit dem Titel "Network Structure and Fiber Orientation in Paper", TAPPI Journal, Mai 1986 (Seiten 126-128), ein Verfahren beschrieben, bei dem die Faserausrichtung in Papier durch Röntgenstrahlenbrechung und eine Null-Spannung-Zugprüfung erfaßt wird. Trotz allem Vorangehenden sollte jedoch bemerkt werden, daß Faserausrichtungen normalerweise eine Funktion der Auslegung des Stoffauflaufs ist, und, obwohl sich Stoffauflauf-Auslegungen von Maschine zu Maschine wesentlich unterscheiden können, die Auswirkungen der Stoffauflauf-Auslegung auf die Faserausrichtung allgemein bei einer bestimmten Maschine konstant ist. Noch eine weitere Eigenschaft, welche die Papierfestigkeit beeinflußt, ist die Anzahl von Bindungen, die die Fasern innerhalb eines Bogens bilden. Da die Anzahl von Bindungen innerhalb eines Papierbogens allgemein anwächst, wenn die Fasern dichter aneinander gepackt werden, können Dichtemessungen einen Verfahrens-Stellvertretermeßwert für die Anzahl der Bindungen zwischen den Fasern schaffen. Für die Zwecke des in Fig. 1 umrissenen Verfahrens sollten die Dichtemessungen am nassen Ende des Papierherstellvorganges gemacht werden, weil am trockenen Ende das Kalandern die Dichte erhöht, jedoch das Bogenmaterial durch mechanisches Niederbrechen von Fasern schwächen kann. In der Praxis kann die Dichte direkt on-line erfaßt werden unter Benutzung herkömmlicher Sensoren zum Bestimmen des Grundgewichts und der Dicke (des Kalipers).
• Was die Festigkeit der Bindungen zwischen Fasern betrifft, hat es sich gezeigt, daß die Bindungsfestigkeit in erster Linie von der Faserart, von den Stoffaufbereitungsvorgängen, den Zusätzen, dem Druck und der Feuchtigkeit abhängt. Die Beziehung der Bindungsfestigkeit zur Faserart ist im wesentlichen die gleiche wie die Beziehung zwischen der Einzelfaserfestigkeit zur Faserart, nämlich daß die stärkeren Bindungen durch Weichholzarten geschaffen werden und nicht durch Hartholzarten, die Bindungsfestigkeit jedoch im wesentlichen unabhängig ist von der bestimmten Hartholz- oder Weichholzart, solange das Verhältnis des Hartholzstoffes zum Weichholzstoff konstant gehalten wird. Damit ist ein Verfahrens-Stellvertretermeßwert für Einzelbindungsfestigkeit geschaffen durch Überwachen des Verhältnisses von Hartholz zu Weichholz im zugeführten Stoff, üblicherweise durch Fließüberwachungsgeräte. Wie im Falle der Faserfestigkeit ändert sich auch die Bindungsfestigkeit als eine Funktion des Verhältnisses des einer Papierherstellmaschine zugeführten Stoffes. Wiederum kann dieser Stellvertretermeßwert durch übliche Flußüberwachungsgeräte erfaßt werden.
• Bei Papierherstellvorgängen werden manchmal Additive wie Gummi oder Stärke benutzt, um die Bindungsfestigkeit zu erhöhen. Wenn derartige Zusätze benutzt werden, kann die Menge des Zusatzes gemessen werden durch Flußmeßgeräte, und Eichungen können vorgenommen werden, um die Wirksamkeit der Additive und die Festigkeit der Bindung zwischen den Fasern zu reflektieren.
• Was weiter die Festigkeit der Bindungen zwischen Fasern betrifft, so ist es bekannt, daß Naßpressung die Bindungsfestigkeit erhöht durch Erhöhen der Kontaktflächen zwischen den Fasern und Zulassung der Bildung mehrerer Bindungen. In der Praxis wird der größte Teil der Naßpressung bewerkstelligt durch bei konstantem Druck arbeitende Kronenwalzen. So kann zwar die Naßpressung die Bindungsfestigkeit beeinflussen, doch ist eine derartige Bearbeitung üblicherweise nicht variabel und erfordert deshalb keine konstante Überwachung als Faktor, der die Bogenfestigkeit beeinflußt.
• Der relative Beitrag jedes der vorher erwähnten Verfahrens- Stellvertretermeßwerte zu der Festigkeit eines bestimmten Papierbogenmaterials hängt allgemein von den charakteristischen Merkmalen der Papierherstellinaschine ab, in welcher das Bogenmaterial gebildet wird. Für Zwecke der Verfahrensteuerung einer einzelnen Maschine können manche der Verfahrens-Stellvertretermeßwerte oft als invariant betrachtet werden. Beispielsweise sind, obwohl die Ausrichtung der Bahn die Papierfestigkeit beeinflußt und durch die Auslegung des Stoffauflaufs bestimmt werden kann, die Auswirkungen der Stoffauflaufauslegung üblicherweise während des Betriebs moderner Papierherstellmaschinen konstant und können üblicherweise durch Instrumenteneichung berücksichtigt und brauchen nicht kontinuierlich gemessen zu werden.
• Fig. 7 gibt ein Schaubild der gegenseitigen Beziehungen von Verfahrens-Stellvertretermeßwerten und Parametersensoren für die Bestimmung von Papierbogenfestigkeit. Es sollte bemerkt weren, daß die sieben in Fig. 7 aufgeführten Parameter die gleichen sind, die mit Bezug auf Fig. 1 besprochen wurden. Weiter bezeichnet Fig. 7 Arten von Sensoren oder Fühlern, die benutzt werden können, um Verfahrens-Stellvertretermeßwerte zu schaffen, welche die sieben Eigenschaften bestimmen. Beispielsweise kann ein Infrarot-(IR-)Feuchtigkeitsfühler benutzt werden, um den Feuchtigkeitsgehalt eines laufenden Bogens zu erfassen und damit ein Maß für die Bindungsfestigkeit zwischen Fasern zu geben. Es sollte bemerkt, daß eine bestimmte Art von Fühler benutzt werden kann, um mehr als einen Verfahrens-Stellvertretermeßwert zu schaffen; beispielsweise kann ein IR-Feuchtigkeitsfühler benutzt werden, um sowohl den Feuchtigkeitsgehalt als auch das Trockenfasergewicht zu bezeichnen.
• Wendet man sich nun Fig. 2 zu, so ist dort eine allgemein durch Bezugszeichen 111 bezeichnete Abtaststation gezeigt, die sich in der Querrichtung über eine Papierbahn 113 erstreckt und einen Sensor zum Erfassen von Spannungen in der Bahn 113 enthält. Bei der besonderen Ausführung der Abtaststation 111, die zur Darstellung ausgewählt wurde, läuft die Bahn 113 horizontal zwischen einem Paar quer über die Bahn erstreckend angebrachter stationärer Parallelbalken 121 und 122 durch, parallel zu deren einander gegenüberliegenden Flächen. In Abhängigkeit von der Papierherstelimaschine können die Balken 121 und 122 in Längenbereichen von etwa 2,54 in bis 10,16 in (ca. 100 inch bis ca. 400 inch) liegen. Normalerweise sitzt die Abtaststation 111 an einer Position einer Papierherstellmaschine, wo die Papierbewegung relativ stabil und keinen wesentlichen Veränderungen wie Flattern unterworfen ist.
• Wie weiter in Fig. 2 gezeigt, enthält die Abtaststation 111 wandernde Schlittengeräte 123 und 124, die an dem oberen und dem unteren Balken 121 bzw. 122 angebracht sind, um jeweils die Bahn 113 abzutasten. (In Fig. 2 ist die Bahn 113 mit einem ausgeschnittenen Bereich gezeigt, so daß das untere Schlittengerät 124 nicht verdeckt wird.) Ein üblicher nicht gezeigter Antriebsinechanismus ist vorgesehen, um die Schlittengeräte 123 und 124 längs der Balken 121 bzw. 122 hin- und herzubewegen. Im Betrieb funktioniert der Antriebsinechanismus zum Betätigen der Schlittengeräte 123 und 124 in synchroner Weise, so daß immer ein Schlittengerät gegenüber dein anderen sitzt.
• Es sollte ebenfalls in Zusammenhang mit Fig. 2 bemerkt werden, daß das obere Schlittengerät 123 einen Teil eines Sensors trägt, der allgemein mit Bezugszeichen 125 bezeichnet ist und daß das untere Schlittengerät 124 einen anderen Teil des gleichen Sensors trägt. Der vollständige Sensor 125 ist in Fig. 3 gezeigt. Allgemein gleichartige Sensoren sind in den folgenden US-Patentanmeldungen gezeigt, die der Measurex Corporation of Cupertino, Califonia, überschrieben sind: SN 730 406, eingereicht am 2. Mai 1985, SN 784 213, eingereicht am 4. Oktober 1985 und die am 18. Juli 1986 als continuation-in-part der Anmeldung SN 784 213 eingereichte US-Patentanmeldung.
• Mit Bezug auf Fig. 3 wird die Struktur des oberen Abschnittes des Sensors 125 zuerst beschrieben. Der obere Abschnitt umfaßt eine schäkelartige Lasche 128 mit U-förmigen Schenkeln 130. Die Lasche 129 ist mit dem Schlittengerät 123 durch einen horizontalen Schwenkstift 129 gekoppelt, der ein vertikales Schwenken der Lasche relativ zur Oberfläche der Bahn 113 zuläßt. Ein Rad 131 ist so angebracht, daß es sich frei um eine horizontale Achse 133 drehen kann, die sich zwischen den U-förmigen Schenkeln 130 erstreckt, und ist so bemessen, daß es auf der Oberfläche der Bahn 113 aufsitzt. Ein Schwenkbewegung der Lasche 128 in Vertikairichtung wird durch einen Luftzylinder 135 beschränkt, der schwenkbar zwischen dein Schlitten 123 und der Lasche angebracht ist. Der Luftzylinder 135 ist normalerweise mit Druckluft von ausreichendem Druck versehen, um das Rad 131 gegen die Oberfläche der Bahn 113 in in Vertikalrichtung allgemein festgelegter Lage angesetzt zu halten.
• Der untere Abschnitt des Sensors 125, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, enthält allgemein mindestens zwei Paare von Kraftsensoren, die in der Zeichnung als Paar 143A und 143B sowie Paar 144A und 144B bezeichnet sind, und einen Versatzsensor 145. Die Kraftsensoren und der Versatzsensor sind alle starr mit einer Platte 146 verbunden, die an dem unteren Schlittengerät 124 befestigt ist. Weiter enthält, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, der untere Abschnitt des Sensors 125 Paare von Kontaktteilen 147A und 147B sowie 148A und 148B, so genannt, weil sie mit der unteren Fläche der Bahn 113 in Kontakt sind. In der dargestellten Ausführung sind die Kontaktteile 147A und 147B an den freien Enden eines zugehörigen Paares von flexiblen Kragteilen 149A bzw. 149B befestigt, deren gegenüberliegende Enden an der Platte 146 über Abstandsstücke 150 stationär angebracht sind. In gleicher Weise sind die Kontaktteile 148A und 148B an den freien Enden eines zugehörigen Paares flexibler Kragteile 151A bzw. 151B angebracht, deren andere Enden statinoär über (nicht gezeigte) Abstandsteile an der Platte 144 befestigt sind. Das Paar Kontaktteile 147A und 147B ist in Maschinenrichtung ausgerichtet und wird hier als das Maschinenrichtungspaar bezeichnet; in entsprechender Weise ist das Paar Kontaktteile 148A und 148B in der Querrichtung ausgerichtet und wird hier als das Querrichtungspaar bezeichnet.
• Wie am besten in Fig. 3 gezeigt, ist das Maschinenrichtungspaar der Kontaktteile 147A und 147B mit jeweiligen Kraftsensoren 143A bzw. 143B über Stiftteile 148A bzw. 148B verbunden, so daß ein Versetzen der Kontaktteile mittels einer Vertikalbewegung der Stiftteile Kräfte auf die Sensoren ausübt. Es sollte verstanden werden, daß das Querrichtungspaar bewegbarer Kontaktteile 148A und 148B in entsprechender Weise mit Kraftsensoren 144A bzw. 144B verbunden ist. Bei der praktischen Ausführung sind die Kraftsensoren übliche Piezo-Widerstandsgeräte oder Dehnungsmeßstreifengeräte, die elektrische Ausgangsspannungen erzeugen, die proportional, und zwar vorzugsweise linear proportional, zu der auf die Zelle ausgeübten Kraft sind. Ebenfalls ist bei der praktischen Ausführung der Versatzsensor 145 ein üblicher Annäherungssensor, der Ausgangsspannungen ausgibt, die proportional, wiederum vorzugsweise linear proportional, dein Abstand zwischen dein Versatzsensor und der Oberfläche der Bahn 113 sind.
• Ein Betrieb des Sensors nach Fig. 2 bis 4 wird nun allgemein beschrieben. Anfangs sollte angenommen werden, daß der Sensor so angeordnet ist, daß sowohl das Maschinenrichtungspaar wie das Querrichtungspaar von Kontaktteilen so sitzt, daß es gegen die untere Fläche der Bahn 113 andrückt und daß das Rad 131 sich in Kontakt mit der Oberfläche der Bahn 113 an einer Stelle befindet, die allgemein halbwegs zwischen den Kontaktteilen der jeweiligen Paare und allgemein direkt über dein Versatzsensor 149 liegt. Auch sollte zum Verständnis des bevorzugten Betriebsverfahrens des Sensors 125 angenommen werden, daß der Zylinder 135 so ausreichend unter Druck gesetzt wird, daß das Rad 131 als an einer festen Stelle in Vertikalrichtung befindlich angesehen werden kann. Bei einer solchen Anordnung dienen die Sensoren 146A und 146B dazu, eine Kraftgröße zu erfassen, mit der die laufende Bahn 113 gegen die bewegbaren Kontaktteile 147A und 147B andrückt, und der Versatzsensor 149 erfaßt Änderungen in der Position der Oberfläche der Bahn 113 relativ zur Platte 146.
• Der weitere Betrieb des Sensors 125 wird in Zusammenhang mit Fig. 5 erklärt. In diesem Schaubild bezeichnet die Dimension "d" den horizontalen Abstand von dem Kontaktpunkt des Rades 131 mit der Oberfläche der Bahn 113 zum Kontaktpunkt eines der bewegbaren Kontaktteile, beispielsweise Teil 147B mit der Bahn 113. Die Abmessung "z" bezeichnet den Vertikalabstand, um den die Oberfläche der Bahn 113 durch das Rad 131 versetzt ist. Obwohl die Dimension "z" idealerweise konstant ist, wird sie sich infolge der mechanischen Ausbiegung des Sensors beim tatsächlichen Betrieb des Abtastsensors 125 etwas ändern. Um solche Veränderungen auszugleichen, wird der Wert "z" durch den Versatzsensor 145 überwacht und ein Signal, dessen Amplitude für den Abstand "z" repräsentativ ist, am Ausgang des Sensors erhalten. Mit Kenntnis der für "z" und "d" erfaßten Werte kann die Dimension "h" bestimmt werden. Geometrisch stellt die Dimension "h" die Hypotenuse eines Dreiecks dar, dessen Schenkel "d" bzw. "z" sind, und kann als allgemein kollinear mit der Oberfläche der Bahn 113 verstanden werden, die sich von dem ausgewählten Kontaktteil zum Kontaktpunkt mit dem Rad 131 erstreckt.
• Bei einem bestimmten Zug der Bahn 113 kann die Spannung in der Bahn 113 längs des Abstandes "h" als eine Funktion der Kraft erfaßt werden, die durch die Bahn 113 auf einen der Kraftsensoren 143A, 143B, 144A oder 144B ausgeübt wird. So gilt, wenn die Variable "S" die Spannung in der Bahn 113 längs des Abstandes "d" darstellt und "F" die durch einen der Sensoren erfaßte Kraft bezeichnet, wenn das Rad 133 mit der Bahn 113 in Kontakt ist, die Beziehung zwischen S und F gelöst werden durch ein Kraftdreieck und ausgedrückt werden als:
• S sin θ = F,
• wobei θ der Winkel zwischen "d" und "h" ist, wie in Fig. 5 bezeichnet. Die vorstehende Gleichung kann umgeordnet werden zu:
• S = F/sin θ.
• Da sin θ bei kleinen Winkeln nahe gleich tan θ ist, kann die Beziehung zwischen S und F annähernd ausgedrückt werden als:
• S = F/tan θ.
• Da tan θ das Verhältnis von "z" zu "d" ist, kann die Spannung S in der Bahn 113 ausgedrückt werden als:
• S = Fd/z.
• So kann für praktische Zwecke die Spannung in der Bahn 113 verstanden werden als eine Funktion von drei gemessenen Eigenschaften: dem Versatz (z) der Bahn 113, der Entfernung (d) des Rads 131 zu einem Kraftsensor und der durch einen der Kraftsensoren erfaßten Kraft (F).
• Bei der praktischen Ausführung sind die auf das Maschinenrichtungspaar der Kraftsensoren 143A und 143B ausgeübten Kräfte nicht notwendigerweise die gleichen wie die auf das Querrichtungspaar von Kraftsensoren 143C und 143D ausgeübten Kräfte, wegen der Differenzen der Spannungen und des Zuges in Maschinenrichtung und Querrichtung. Als Ergebnis dieser Differenzen können unterschiedliche Festigkeiten für die Bahn 113 in der Querrichtung und in der Maschinenrichtung bestimmt werden. Es kann ebenfalls bemerkt werden, daß in der Querrichtung ein Bogen zwar unter Spannung steht, aber nicht üblicherweise einem wesentlichen Zug unterworfen ist. Nichtsdestoweniger kann der Sensor 125 bedeutsame Festigkeitsmessungen in Querrichtung schaffen, da er essentiell eine örtliche Spannung herbeiführt durch ein Versetzen der Bogenoberfläche durch das Rad 131.
• Ein alternativer Betriebsinodus des Sensors 125 wird nun beschrieben, bei dein der Zylinder 135 so unter Druck gesetzt und gesteuert wird, daß das Rad beweglich ist und sich nach unten gegen die Bahn 113 mit einer allgemein konstanten Kraft so anlegt, daß die Bahn 113 nur um einen relativ kleinen Abstand zu dem Versatzsensor 149 hin versetzt wird, wenn die Bahn 113 unter normaler Spannung steht. Bei einem solchen Betriebsmodus erfaßt der Versatzsensor 149 wiederum Änderungen in der Position "z" der Oberfläche der Bahn 113 relativ zur Platte 146 und allgemein gesprochen verändert sich die Position "z" als eine Funktion der Spannung "S" der Bahn 113. So kann unter praktischen Betriebsbedingungen die Spannung in der Bahn 113 wieder als eine Funktion von drei gemessenen Eigenschaften ausgedrückt werden: dem Versatz (z) der Bahn 113, dem Ansatz (d) des Rads 131 relativ zu einem ausgewählten Kraftsensor und der durch einen ausgewählten Kraftsensor erfaßten Kraft (F).
• Der Spannungsmeßwert "S", wie er durch den eben beschriebenen Betrieb des Sensors 125 erfaßt wird, kann benutzt werden, Festigkeitseigenschaften der Bahn 113 in Verbindung mit der Erfassung von Prozeßmessungs Stellvertretern nach Fig. 1 vorherzusagen. Die Beziehung der Spannung "S" zu den Verfahren- Stellvertretermeßwerten wird nun erklärt im Hinblick auf die Graphik in Fig. 6, deren Vertikalachse an einem bestimmten Bereich der Bahn 113 durch den Sensor 125 angelegten Spannungen und deren Horizontalachse die Dehnung beim gleichen Abschnitt der Bahn darstellt. Hier kann wiederum Dehnung als die Längung oder der "Zug" der Bahn 113 gedeutet werden und kann in der Maschinenrichtung gemessen werden durch kontinuierliches Überwachen der Geschwindigkeit von Walzen, über welche die Bahn läuft. In der Querrichtung ist der Zug normalerweise über einer Bahn konstant und braucht deswegen nicht überwacht zu werden.
• In Fig. 6 stellen die Kurven A, B und C Spannungs/Dehnungs- Beziehungen für verschiedene Arten oder Güteklassen (Sorten) von Papier dar. So bildet Kurve "A" die Beziehung zwischen den an eine bestimmte Papiersorte angelegte Spannung und der Längung dieses Papiers dar. In gleicher Weise stellt die Kurve "B" die Beziehung zwischen der an eine andere Sorte Papier angelegten Spannung und die Längung dieses Papiers dar. Ein Vergleich der Papiersorten oder Güteklassen A und B zeigt, daß eine bestimmte Spannung beim Papier B mehr Längung als die gleiche Spannung beim Papier A erzeugt. Die Endpunkte der Kurven A, B und C sind Versagenspunkte (d.h. Punkte, an denen die Papiere reißen) und bezeichnen deshalb die Festigkeiten der Papiersorten. Wieder kann an einem Vergleich der Papiersorten A und B gesehen werden, daß die Papiersorte B schwächer als Papiersorte A ist, da sie bei geringerer angelegter Spannung reißt. Weiter sollte mit Bezug auf Fig. 6 verstanden werden, daß die Neigung der Kurven A, B und C den jeweiligen Young'schen Modul für die verschiedenen Papiersorten oder Klassen darstellt; z.B. ergibt die Neigung der Kurve A am Punkt "a" den Young'schen Modul für diese Papiersorte.
• Die Versagenspunkte für die durch die Kurven in Fig. 6 beschriebenen Papiersorten werden normalerweise empirisch bestimmt, was heißt: durch standardisierte Laborverfahren. In der Praxis kann eine verläßliche Korrelierung oftmals zwischen Laborversuche für verschiedene standardisierte Verfahren erzielt werden. Beispielsweise sind hochzuverlässige Korrelationen erzielt worden für standardisierte Laboruntersuchungen wie die standardisierte Zug-, STFI-Druck- und die Mullen-Berst- Druckuntersuchungen.
• Da Proben der gleichen Papiersorte im allgemeinen die gleiche Spannungs/Dehnungs-Beziehung aufweisen, ist aus Fig. 6 zu verstehen, daß die Papiersorte bei einem bestimmten Papier identifiziert werden kann, wenn Spannung und Dehnung gemessen werden. Wenn z.B. der Spannungspunkt a' und der Dehnungspunkt a" bei einem bestimmten Papier gemessen werden, kann der Punkt "a" bestimmt werden, und weiter kann die Probe identifiziert werden als eine, die für die abgebildete Papiersorte eindeutige Spannungs/Dehnungs-Eigenschaften besitzt, in diesem Fall durch die Kurve "A".
• Es sollte weiter verstanden werden, daß die Versagenspunkte für die Papiersorten, wie sie durch die Kurven A, B und C in Fig. 6 abgebildet sind, nicht notwendigerweise für eine bestimmte Papiersorte konstant sind, sondern sich stattdessen in Abhängigkeit von den im Zusammenhang mit Fig. 1 besprochenen physikalischen Eigenschaften (d.h. Faserkennwerte und strukturelle Anordnung der Fasern) verändern können. In der Praxis können bei einer bestimmten Papierherstellinaschine und der Papiersorte funktionelle Beziehungen der Bahnfestigkeit zu den Verfahrens-Stellvertretermeßwerten bestimmt werden unter Benutzung empirischer Verfahren und Techniken der Mehrfachregressions-Analyse, wie nachfolgend diskutiert wird.
• Fig. 8 zeigt ein System, das Ausgangssignale für Steuerzwecke schafft aufgrund von Verfahrens-Stellvertretermeßwerten. In Fig. 8 sind Signale, welche mindestens vier der sieben Verfahren-Stellvertretermeßwerte darstellen, so bezeichnet, daß sie zu einem Computer 201 eingegeben werden. Für das gerade erzeugte Bahninaterial empfängt der Computer 201 auch Eingangssignale, welche die Festigkeitseigenschaften bezeichnen, wie sie durch Standardqualität-Labortechniken bestimmt werden. Der Computer 201 kann verstanden werden als ein üblicher Digitalcomputer, der mit Algorithmen für Mehrfachregressions-Analyse programmiert ist. Da die Verfahren-Stellvertretermeßinformation normalerweise in Analogform vorliegt, muß derartige Information üblicherweise zur Verwendung durch den Computer 201 digitahsiert werden. Derartige Digitalisierung kann durch übliche Analog/Digital-Wandlergeräte ausgeführt weren, die nicht gezeigt sind. Mit den angezeigten Eingangssignalen und in üblicher Weise mit Korrelations- und Regressions-Algorithmen programmiert, arbeitet der Digitalcoinputer 201 zum Bestimmen von Korrelationen zwischen den Verfahren-Stellvertretermeßwerten und im Labor bestimmten Festigkeitswerten an ausgewählten Stellen in der Querrichtung der Bahn 113.
• Sobald funktionelle Beziehungen mit Benutzung der Verfahren- Stellvertretermeßwerte durch den Computer 201 nach Fig. 8 bestimmt sind, kann die Papierherstellung gesteuert werden durch Überwachen der Verfahren-Stellvertretermeßwerte. Wenn beispielsweise, nachdem eine bestimmte Papiersorte identifiziert ist, der Sensor 125 zusammen mit anderen ausgewählten Sensoren arbeitet, um Verfahren-Stellvertretermeßwerte als digitale Eingangssignale zum Computer 201 zu schaffen, der schließlich Ausgabesignale ergibt, welche Änderungen in der Festigkeit der Bahn 113 bezeichnen. Das bedeutet, der Computer 201 kann für Veränderungen der errechneten Festigkeit des gerade erzeugten Bahnmaterials von dem gewünschten Festigkeitswert repräsentative Signale an jeder Querabschnittsstelle schaffen. Die Ausgangssignale können auch benutzt werden, um die Papierherstellinaschine zu steuern, indem an verschiedenen Querabschnittsstellen Nachstellungen herzustellen verursacht wird.
• Obwohl das System nach Fig. 8 bedeutsame Messungen der Bahn 113 schaffen kann unter Benutzung von weniger als aller sieben in Fig. 7 aufgelisteter Parameter, müssen normalerweise unabhängige Verfahren-Stellvertretermeßwerte für mindestens vier Parameter erhalten werden, um angemessene Genauigkeit für Steuerzwecke in Verfahren zu schaffen, welche wesentliche Änderungsbedingungen enthalten. Um Funktionen der Verfahren-Stellvertretermeßwerte zu erhalten, werden übliche Techniken der Standardregressions-Analyse benutzt. Eine Form einer solchen Regressionsgleichung ist beispielsweise die nachfolgende Gleichung der "Mullen"-Festigkeit:
• Smu = A*(JW)+B*(VAC)+C*(S)+D*(MOI) +E*(%CHEM)+F(BW)+G*( )+H,
• wobei:
• Smu die "Mullen"-Festigkeit des Papiers;
• A, B, C, D, E, F, G und H Regressions-Paßkonstanten;
• JW - die Strahl/Siebgeschwindigkeit;
• VAC - der Gautschwalzen-Unterdruck;
• S = die Spannung in der Bahn;
• MOI - der Feuchtigkeitsgehalt in Prozent;
• %CHEM= der Prozentanteil chemische Pulpe;
• BW - Grundgewicht; und
• - Dichte sind.
• Die Werte der Konstanten A bis H in der vorangehenden Gleichungen hängen allgemein von der bestimmten Papierherstellinaschine und der Papiersorte ab. Wenn die Papiersorte wesentlich geändert wird, müssen die Konstanten normalerweise neu berechnet werden.
• Nach der vorangehenden Gleichung kann die Mullen-Festigkeit errechnet werden an ausgewählten Querrichtungs-Orten durch Abtasten über einer Bahn während der Herstellung. Eine Reihe von Mullen-Festigkeitsdaten für eine vollständige Abtastung einer Bahn ergibt ein "Profil" der Bahn. Zu Verfahrenssteuerzwecken ist es normalerweise wichtig, den Querrichtungs-Ort jeder Teilmessung eines Profils zu identifizieren.
• In der Praxis ergeben Festigkeitsprofilmessungen, die in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten werden, Steuervorteile während des Anlauf ens, bei Sortenänderungen und bei Verfahrensstörungen. Die Festigkeitsprofilmessungen können auch benutzt werden, Bahnveränderungen in der Maschinenrichtung während des Gleichgewichtsbetriebs zu ändern, um beispielsweise Steuersignale zu schaffen, die den Zug in Maschinenrichtung nachstellen. Als weiteres Beispiel können derartige Festigkeitsprofilmessungen benutzt werden bei Zeitungspapierproduktion, um Einstellungen für das Zuführmischverhältnis von Schleifholz zu chemischer Pulpe zu ergeben, um die Papierfestigkeit zu steuern und die Papierproduktionsraten zu erhöhen. Auch kann das vorstehend beschriebene System und das Verfahren willkürliche Festigkeitsindexwerte schaffen, die den Vergleich zwischen Papierprodukten unabhängig von standardisierten Systemen zulassen.
• Obwohl die vorliegende Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungen beschrieben wurde, sollte eine derartige Beschreibung nicht als begrenzend gedeutet werden. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen an den bevorzugten Ausführungen werden ohne Zweifel dem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, wenn er die vorangehende Beschreibung gelesen hat. Es ist beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche gedeutet werden als alle alternativen Ausführungen und Äquivalente überdeckend, die in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims (13)

1. Zerstörungsfreies verfahren zum Steuern einer Papierherstellungsmaschine entsprechend der Festigkeit von Endlos- Papierbogenmaterial, das auf der Maschine hergestellt wird, das die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Erfassen von Prozeß-Stellvertretermeßwerten für wenigstens vier der folgenden Eigenschaften: (1) die Festigkeit einzelner Fasern, (2) die Längenverteilung der Fasern, (3) die Menge der Fasern, (4) die verteilung der Fasern, (5) die Ausrichtung der Fasern, (6) die Anzahl der Bindungen zwischen den Fasern, und (7) die Bindungsfestigkeit der Fasern;

(b) Bestimmen von Korrelationen der Stellvertretermeßwerte zu Laborprüfungen der Papierfestigkeit für die Papierherstellungsmaschine und die ausgewählte Papierqualität;

(c) Abtasten eines Bogens in der Querrichtung, um Stellvertretermeßwerte für die wenigstens vier Eigenschaften bei der Herstellung von Papierbogenmaterial zu ermitteln; und

(d) Regulierung der Funktion der Papierherstellungsmaschine auf der Grundlage von veränderungen der ermittelten Stellvertretermeßwerte, um die Festigkeit des hergestellten Bogenmaterials zu steuern.

2. verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Messens eines Stellvertretermeßwerts für die Festigkeit einzelner Fasern das Erfassen des Zuges in der Maschinenrichtung einschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Messens eines Stellvertretermeßwerts für die Festigkeit einzelner Fasern des weiteren das Erfassen auf die Fasern wirkender Spannung einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Messens auf trocknende Fasern wirkender Spannung das Erfassen des Elastizitätsmoduls in der Querrichtung und in der Maschinenrichtung einschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Erfassens der Spannung mit einer Abtast-Sensorvorrichtung ausgeführt wird, die eine Stützeinrichtung zum Abstützen einer Seite des sich bewegenden Bogens um einen örtlich begrenzten, nichtabgestützten Bereich herum enthält, eine Durchbiegeeinrichtung zum Verschieben des Bogens in dem örtlich begrenzten nichtabgestutzten Bereich, eine erste Meßeinrichtung zum Erfassen der Kräfte, die im verhältnis zu der Kraft stehen, mit der der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird, sowie eine zweite Meßeinrichtung zum Erfassen des Abstandes, um den der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird.

6. verfahren nach Anspruch 5, das des weiteren den Schritt des Korrelierens von Ausgangssignalen von der ersten und der zweiten Meßeinrichtung mit einem standardisierten Meßwert der Festigkeit des Bogenmaterials an ausgewählten Stellen in der Querrichtung einschließt.

7. System zum Steuern der Festigkeit eines Papierbogenmaterials bei der Herstellung, das umfaßt:

(a) eine an einer Papierherstellungsmaschine angebrachte Einrichtung, die Stellvertretermeßwerte für wenigstens vier oder mehr der folgenden Eigenschaften bei der Herstellung von Papierbogenmaterial mißt:

(1) Festigkeit einzelner Fasern,

(2) Längenverteilung der Fasern,

(3) Menge der Fasern,

(4) Verteilung der Fasern,

(5) Ausrichtung der Fasern,

(6) Anzahl der Bindungen zwischen den Fasern, und

(7) Festigkeit der Bindung zwischen den Fasern;

(b) eine Einrichtung zum Empfangen von Signalen, die für die gemessenen Stellvertretermeßwerte stehen und zum Errechnen von Korrelationen der Stellvertretermeßwerte mit der Papierfestigkeit für die Papierherstellungsmaschine und die Papierqualität durch statistische Berechnungen; und

(c) eine Einrichtung zum Steuern der Papierherstellungsmaschine in Reaktion auf erfaßte Veränderungen der korrelierten Stellvertretermeßwerte, um die Festigkeit des hergestellten Papierbogenmaterials zu steuern.

8. System nach Anspruch 7, wobei die Stellvertretermeßwerte für die Festigkeit einzelner Fasern mit Einrichtungen gemessen werden, die Zug in der Maschinenrichtung erfassen.

9. System nach Anspruch 8, wobei die Stellvertretermeßwerte für die Festigkeit einzelner Fasern mit Einrichtungen gemessen werden, die auf die Fasern wirkende Spannung erfassen.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Einrichtungen, die auf die Fasern wirkende Spannung erfassen, Einrichtungen zum Erfassen des Elastizitätsmoduls sowohl in der Querrichtung als auch in der Maschinenrichtung enthalten.

11. System nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Erfassen des Elastizitätsmoduls eine Abtast-Sensorvorrichtung enthält, die eine Stützeinrichtung zum Abstützen einer Seite der sich bewegenden Bahn um einen örtlich begrenzten, nichtabgestützten Bereich herum aufweist, eine Durchbiegeeinrichtung zum Verschieben des Bogens in dem örtlich begrenzten, nichtabgestützten Bereich, eine erste Meßeinrichtung zum Erfassen der Kräfte, die im Verhältnis zu der Kraft stehen, mit der der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird, sowie eine zweite Meßeinrichtungzum Erfassen des Abstandes, um den der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird.

12. System nach Anspruch 11, das des weiteren eine Einrichtung zum Korrelieren der Ausgangssignale von der ersten und der zweiten Meßeinrichtung mit einem standardisierten Meßwert der Festigkeit des Bogenmaterials an ausgewählten Stellen in der Querrichtung enthält.

13. System zum zerstörungsfreien Erfassen eines standardisierten Meßwerts der Festigkeit von Papierbogenmaterial an ausgewählten Stellen in der Querrichtung des sich bewegenden Bogens, das umfaßt:

a) eine Sensorvorrichtung, die indirekt die Festigkeit einzelner Fasern anzeigt, wobei die Sensorvorrichtung eine Stützeinrichtung zum Abstützen einer Seite der sich bewegenden Bahn um einen örtlich begrenzten nichtabgestützten Bereich enthält, eine Durchbiegeeinrichtung zum Verschieben des Bogens in dem örtlich begrenzten, nichtabgestützten Bereich, eine erste Meßeinrichtung zum Erfassen der Kräfte, die im Verhältnis zu der Kraft stehen, mit der der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird, sowie eine zweite Meßeinrichtung zum Erfassen des Abstandes, um den der Bogen in dem örtlich begrenzten Bereich durchgebogen wird;

b) eine Abtasteinrichtung zum Hin- und Herbewegen der Sensorvorrichtung über die sich bewegende Bahn in der Querrichtung;

c) eine Stellvertretermeßwert-Erfassungseinrichtung, zum Erfassen von Prozeß-Stellvertretermeßwerten, die zu wenigstens drei der folgenden Eigenschaften des Bogenmaterials im Verhältnis stehen: (1) der Längenverteijung der Fasern, (2) der Menge der Fasern, (3) der Verteilung der Fasern, (4) der Ausrichtung der Fasern, (5) der Anzahl von Bindungen zwischen den Fasern, und (6) der Bindungsfestigkeit der Fasern in dem Bogenmaterial; und

d) eine erste Korrelationseinrichtung zum Erzeugen von Korrelaticnen der Prozeß-Stellvertretermeßwerte und von Ausgangssignalen von der ersten und der zweiten Meßeinrichtung mit einem standardisierten Meßwert der Festigkeit des Bogenmaterials an ausgewählten Stellen in der Querrichtung.