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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen
zumindest einer Eigenschaft einer sich bewegenden Bahn, wobei bei
dem Verfahren die Eigenschaft der sich bewegenden Bahn gemessen
wird mittels einer Messvorrichtung, die zumindest einen Messkopf
mit einem Referenzteil hat, wobei das Referenzteil eine Referenzfläche hat,
an der. die sich bewegende Bahn gestützt ist, um die Eigenschaft
der Bahn zu messen.
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Des
Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Messvorrichtung
zum Messen von zumindest einer Eigenschaft einer sich bewegenden Bahn,
wobei die Messvorrichtung zumindest einen Messkopf mit einem Referenzteil
hat, wobei das Referenzteil eine Referenzfläche hat, an der die sich bewegende
Bahn angeordnet ist, um gestützt
zu werden, zum Messen der Eigenschaft der Bahn.
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Bei
der Papierherstellung werden Qualitätseigenschaften von Papier,
wie beispielsweise die Dicke von dem Papier oder eine andere Eigenschaft
typischerweise in einer kontinuierlichen Art und Weise gemessen,
wenn eine Papierbahn sich in einer Papiermaschine bewegt. Üblicherweise
wird die Messung der Qualitätseigenschaften
von Papier durch sogenannte durchlaufende Messvorrichtung ausgeführt, bei
denen die eigentlichen Messdetektoren oder -sensoren an Messköpfen an
den entgegengesetzten Seiten der Papierbahn angeordnet sind, wobei
die Messköpfe
wiederum in Messschlitten angeordnet sind, die in der Querrichtung
der Papierbahn über
die gesamte Breite der Papierbahn laufen. Es gibt einen schmalen
Schlitz, d.h. einen Luftspalt zwischen den Messschlitten, in dem
die Papierbahn bei einer hohen Geschwindigkeit läuft. Die Messvorrichtungen
können
jedoch feststehend positioniert sein, wodurch sie den gleichen Punkt
in der Querrichtung der Papierbahn die ganze Zeit messen.
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In
der modernen Papierherstellung gibt es viele hohe Anforderungen
insbesondere für
Messverfahren der Dicke von Papier. Beispielsweise ist die Dicke
der Bahn, die durch eine Zeitungsdruckmaschine hergestellt wird,
typischerweise ungefähr
70 μm, und
die externe Messgenauigkeit, die das Ziel der Messung ist, ist unter
1 μm. Die
anzustrebende Messgenauigkeit kann sogar 0,3 μm betragen. Verfahren, die zum
Messen der Dicke des Papier angewendet werden, sind typischerweise
auf die Anwendung von Elektromagnetismus, Optik oder eine Kombination
aus diesen gegründet.
In Messvorrichtungen, die Optik anwenden, ist es sehr wichtig, das
Papier so gerade und eben wie möglich
während
der Messung zu halten; wobei es das Ziel ist, dies zu garantieren,
indem die Bahn zu der unmittelbaren Nähe des Messkopfes gebracht
wird oder sogar zu einem Kontakt mit dem Messkopf gebracht wird,
wobei in diesem Fall die Oberfläche
des Messkopfes oder eines Referenzteils, das an ihm angeordnet ist,
wobei es mit der Bahn in Kontakt gelangt, die Referenzfläche für die Fläche bildet.
Jedoch haben gegenwärtige Lösungen das
Problem des Bahnschwingens bei hohen Frequenzen, wenn die Papierbahn
sich bei einer hohen Geschwindigkeit vorwärts bewegt, wobei die Schwingung
in der Bahn zu dem Messpunkt der Dicke der Bahn voranschreitet,
so dass die Bahn nicht mit der Referenzfläche an dem Messpunkt in Kontakt stehen
kann, was zu einer ungenauen Messung führt.
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Die
Veröffentlichung
FI 973 448 offenbart eine
Messvorrichtung auf der Grundlage des Elektromagnetismus, die zum
Messen der Dicke eines sich bewegenden Gegenstandes wie beispielsweise
einer Papierbahn verwendet wird, wobei die Vorrichtung eine Gleittafel
aufweist, an der der sich bewegende Gegenstand zum Zwecke des Messens
gestützt wird.
Es ist/sind eine oder mehrere Nuten vorhanden, die soweit bis zu
dem Rand der Gleittafel in der Laufrichtung des sich bewegenden
Gegenstands an der Oberfläche
der Gleittafel hin bearbeitet ist/sind. Die Nuten sind in einer
derartigen Weise bearbeitet, dass die Breite der Nuten bei einer
Bewegung zu dem Rand der Gleittafel hin zunimmt. Des Weiteren gibt es
Kanäle,
die an der Gleittafel bearbeitet sind, die Druckluft zu den Nuten
von ihrem schmaleren Ende liefern, wodurch ein Unterdruck zwischen
der Gleittafel und dem sich bewegenden Gegenstand aufgrund des Effektes
der Druckluft und der Nuten erzeugt wird, wobei der Unterdruck den
sich bewegenden Gegenstand gegen die Gleittafel saugt. Die Dicke des
sich bewegenden Gegenstands kann bestimmt werden mittels des Abstandes
zwischen einer Messspule, die an der Gleittafel angeordnet ist,
und einer Messsonde, die an der entgegengesetzten Seite der Bahn
relativ zu der Messspule und der Gleittafel angeordnet ist. Das
Problem bei der in dieser Veröffentlichung
offenbarten Lösung
ist, dass dann, wenn der sich bewegende Gegenstand beispielsweise
eine dünne
Papierbahn ist, die Bahn mit Leichtigkeit schwingt, wenn sie sich
bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt, und einer Blasenbildung
unterworfen ist und sich biegt aufgrund des Effektes des Unterdrucks
in den Nuten, wodurch die Bahn mit Leichtigkeit von der Referenzfläche, die
durch die Gleittafel ausgebildet wird, angehoben wird, und somit
die Messgenauigkeit der Messvorrichtung geschwächt wird.
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Die
Veröffentlichung
DE 19 913 928 offenbart
eine Messvorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften einer sich
bewegenden Bahn und insbesondere der Dicke einer sich bewegenden
Papierbahn. Die Messvorrichtung hat einen oberen Teil, der oberhalb
der Bahn angeordnet ist, wobei der obere Teil bei einem Abstand
von der oberen Fläche
der Bahn in einer derartigen Weise gehalten wird, dass er die Bahn
nicht berührt.
Des Weiteren hat die Messvorrichtung einen unteren Teil, der unterhalb
der Bahn angeordnet ist, wobei der untere Teil mit der unteren Fläche der
Bahn mittels des Saugeffektes in Kontakt gehalten wird, der durch
die Gestaltung der oberen Fläche
des unteren Teils und durch die Luftströmungen, die durch die entlang
der sich bewegenden Bahn getragenen Luft verursacht wird, und möglicherweise
zusätzlich
mittels einer speziellen Stützeinrichtung
erzeugt wird. Der untere Teil der Messvorrichtung kann mit der Bahn
auch aufgrund eines Blas- und
Saugeffektes, der entlang der Bahn gerichtet wird, in Kontakt gebracht
werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Messvorrichtung, die in dieser Veröffentlichung offenbart ist,
hat der obere Teil der Messvorrichtung eine Messeinrichtung auf
der Grundlage des Elektromagnetismus und der Optik zum Bestimmen
des Abstandes zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Messvorrichtung
und des Abstandes zwischen dem oberen Teil der Messvorrichtung und
der oberen Fläche
der Bahn und somit zum Bestimmen der Dicke der Bahn. Bei der in dieser
Veröffentlichung
offenbarten Lösung
ist die Anwendung von Luft, die entlang der Bahn zum Garantieren
des Kontakts zwischen dem unteren Teil der Messvorrichtung und der
Bahn befördert
wird, beispielsweise dann problematisch, wenn die Laufgeschwindigkeit
der sich bewegenden Bahn variiert. Beispielsweise können Blasen
in der sich bewegenden Bahn aufgrund der Gestaltung der oberen Fläche des
unteren Teils der Messvorrichtung und des Effektes des Unterdrucks,
der durch die Luft erzeugt wird, die entlang der Bahn befördert wird,
in einer derartigen Weise ausgebildet werden, dass die Bahn an einigen
Punkten von der Referenzfläche,
die durch den unteren Teil der Messvorrichtung ausgebildet wird, angehoben
wird, was die Messgenauigkeit der Messvorrichtung schwächt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Art an Lösung zum
Stützen
einer sich bewegenden Bahn an einem Referenzteil in einer Messvorrichtung
zu schaffen. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer
Bahn aus Papier, wie sie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch
13 beschrieben sind, ist aus der Druckschrift
US 4 449 398 bekannt.
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Ein
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist gekennzeichnet durch die Referenzfläche, die
einen Messbereich aufweist, wobei innerhalb von dem Messbereich
die Eigenschaft der Bahn gemessen wird, und ein Unterdruck zwischen
der sich bewegenden Bahn und der Referenzfläche wird durch das Referenzteil
in einer derartigen Weise erzeugt, dass der Unterdruck die sich
bewegende Bahn in der Richtung der Bahnhöhe bei verschiedenen Abständen von
dem Messbereich in einer derartigen Weise beeinflusst, dass aufgrund
des Effektes des Unterdrucks die sich bewegende Bahn an der Referenzfläche im Wesentlichen über die
gesamte Fläche
von dem Messbereich gestützt
ist.
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Des
Weiteren ist die Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche einen Messbereich aufweist,
wobei innerhalb von dem Messbereich die Eigenschaft der Bahn so
eingerichtet ist, dass sie gemessen wird, und dass das Referenzteil
in Verbindung mit dem Messkopf in einer derartigen Weise angeordnet
ist, dass unter dem Referenzteil ein im Wesentlichen offener Luftraum
ist, und dass der Messkopf eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks
in dem Luftraum unter dem Referenzteil aufweist, und dass das Referenzteil
Löcher
aufweist, die durch dieses hindurch bei verschiedenen Abständen von
dem Messbereich in einer derartigen Weise ausgebildet sind, dass
der Unterdruck, der in dem Luftraum zu erzeugen ist, so eingerichtet
ist, dass er durch die Löcher,
die durch das Referenzteil ausgebildet sind, zwischen der Referenzfläche und
der sich bewegenden Bahn in einer derartigen Weise wirkt, dass aufgrund
des Effektes des Unterdrucks die sich bewegende Bahn an der Referenzfläche im Wesentlichen über die
gesamte Fläche
von dem Messbereich gestützt
ist.
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Gemäß einer
wesentlichen Idee der vorliegenden Erfindung wird zumindest eine
Eigenschaft der sich bewegenden Bahn mittels einer Messvorrichtung
gemessen, die zumindest einen Messkopf mit einem Referenzteil hat,
wobei das Referenzteil eine Referenzfläche hat, an der die sich bewegende Bahn
gestützt
ist, um die Eigenschaft der Bahn zu messen. Des Weiteren ist es
gemäß einer
wesentlichen Idee so, dass die Referenzfläche einen Messbereich hat,
wobei innerhalb von dem Messbereich die Eigenschaft der Bahn gemessen
wird, und dass der Unterdruck durch das Referenzteil zwischen der sich
bewegenden Bahn und der Referenzfläche in einer derartigen Weise
erzeugt wird, dass aufgrund des Effektes des Unterdrucks die sich
bewegende Bahn an der Referenzfläche
im Wesentlichen über die
gesamte Fläche
von dem Messbereich gestützt wird.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist es so, dass das Referenzteil in Verbindung
mit dem Messkopf in einer derartigen Weise angeordnet ist, dass
unter dem Referenzteil ein im Wesentlichen offener Luftraum vorhanden
ist, und dass der Messkopf eine Einrichtung aufweist zum Erzeugen
eines Unterdrucks in den Luftraum unter dem Referenzteil, und dass
das Referenzteil Löcher
aufweist, die durch dieses hindurch in einer derartigen Weise ausgebildet
sind, dass der Unterdruck, der in dem Luftraum zu erzeugen ist,
so eingerichtet ist, dass er zwischen der Referenzfläche und
der sich bewegenden Bahn durch die Löcher, die durch das Referenzteil
ausgebildet sind, in einer derartigen Weise wirkt, dass aufgrund
des Effektes des Unterdrucks die sich bewegende Bahn an der Referenzfläche im Wesentlichen über die
gesamte Fläche von
dem Messbereich gestützt
ist. Gemäß einem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat der Messkopf zumindest einen Kanal,
der mit dem offenen Luftraum unter dem Referenzteil in Verbindung
steht, wodurch der Unterdruck in dem Luftraum erzeugt wird, indem
ein gasartiges Medium zwischen dem Messkopf und der sich bewegenden
Bahn geliefert wird. Gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat die untere Fläche von dem Referenzteil zwei
Luftkanäle,
die im Wesentlichen parallel relativ zu der Laufrichtung der sich
bewegenden Bahn sind, um ein gasartiges Medium zwischen dem Messkopf
und der sich bewegenden Bahn im wesentlichen parallel zu der Laufrichtung
der sich bewegenden Bahn zu liefern. Gemäß einem vierten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Unterdruck zwischen der Referenzfläche und der
sich bewegenden Bahn so eingerichtet, dass er geringfügig unterhalb
des Umgebungsdrucks ist, typischerweise 80 bis 99 % von dem Umgebungsdruck.
Gemäß einem
fünften
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat die Messvorrichtung einen ersten
Messkopf und einen zweiten Messkopf, zwischen denen ein Luftspalt
vorhanden ist, an dem die sich bewegende Bahn so eingerichtet ist,
dass sie läuft,
wobei das Referenzteil an dem zweiten Messkopf angeordnet ist. Gemäß einem
sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat der erste Messkopf sowohl zumindest
eine elektromagnetische Messeinrichtung zum Bestimmen des Abstandes
zwischen dem ersten Messkopf und dem Referenzteil an dem zweiten
Messkopf als auch zumindest eine optische Messeinrichtung zum Bestimmen
des Abstandes zwischen dem ersten Messkopf und der Bahn, die an der
Referenzfläche
gestützt
ist.
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Durch
die Lösung
gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die sich bewegende Bahn an dem Messbereich an der Referenzfläche von
dem Referenzteil in einer derartigen Weise gestützt werden, dass die Bahn an
der Referenzfläche
in dem Messbereich gestützt
bleibt, trotz Schwingungen, die erzeugt werden, während sie
sich bewegt, wobei aufgrunddessen die Eigenschaft der Bahn sehr
genau gemessen werden kann. Wenn das Referenzteil in Verbindung
mit dem Messkopf in einer derartigen Weise eingerichtet ist, dass
ein im Wesentlichen offener Luftspalt unterhalb des Referenzteils
vorhanden ist, und wenn Löcher,
die sich durch das Referenzteil erstrecken, in dem Referenzteil
ausgebildet sind, ist es leicht, einen Unterdruck zwischen der Bahn
und der Referenzfläche
mittels des Unterdrucks zu erzeugen, der in dem Luftspalt erzeugt
wird. Indem ein gasartiges Medium zwischen der Bahn und dem Messkopf
von einem Kanal geliefert wird, der in Verbindung mit dem Luftspalt
unter dem Referenzteil steht, kann ein Unterdruck in dem Luftspalt
in einer einfachen und leichten Art und Weise erzeugt werden. Wenn
ein gasartiges Medium zu dem Raum zwischen dem Messkopf und der
sich bewegenden Bahn lediglich parallel zu der Laufrichtung der
sich bewegenden Bahn geliefert wird, ist lediglich eine geringfügige Menge
an Gas erforderlich, um einen ausreichenden Unterdruck zwischen
der Bahn und der Referenzfläche
vorzusehen. Wenn die Messvorrichtung einen ersten Messkopf und einen
zweiten Messkopf aufweist, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet,
in dem die sich bewegende Bahn läuft,
und wenn der erste Messkopf eine Einrichtung zum Bestimmen des Abstandes
zwischen dem ersten Messkopf und dem Referenzteil, das an dem zweiten
Referenzkopf angeordnet ist, und eine Einrichtung zum Bestimmen
des Abstandes zwischen dem ersten Messkopf und der Bahn, die an
der Referenzfläche gestützt ist,
aufweist, ist es leicht, die Dicke der sich bewegenden Bahn bei
einer Genauigkeit von weniger als 1 μm zu messen.
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In
der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Papier" außer auf
Papier auch auf Karton, Tissue und Pulpe.
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Die
vorliegende Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen detaillierter
erläutert.
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1 zeigt
in schematischer Weise eine Seitenansicht und eine Querschnittsansicht
einer Messvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
in schematischer Weise eine Seitenansicht und einen Querschnitt
von dem Messkopf der Messvorrichtung von 1.
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3 zeigt
in schematischer Weise eine Draufsicht auf den Messkopf von 2.
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4 zeigt
in schematischer Weise eine Seitenansicht und einen Querschnitt
von dem Messkopf einer zweiten Messvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 zeigt
in schematischer Weise eine Ansicht von unten von dem Referenzteil
des Messkopfes gemäß 4.
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6 zeigt
in schematischer Weise eine Seitenansicht und einen Querschnitt
von einer dritten Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
in schematischer Weise den Messkopf einer vierten Messvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Betrachtung aus der Richtung der Bahn.
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1 zeigt
in schematischer Weise einen Querschnitt von einer Messvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in der Zeichnung so eingerichtet ist, dass sie die
Dicke einer Papierbahn 2 misst, die sich in der Richtung
eines Pfeils A bewegt. Aus Gründen
der Deutlichkeit ist die Papierbahn 2 in 1 wesentlich
dicker gezeigt als sie in der Realität ist. Die Messvorrichtung 1 hat
einen ersten Messkopf 3 und einen zweiten Messkopf 4,
zwischen denen sich ein Luftspalt 5 befindet, an dem die
Papierbahn 2 sich bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt.
Typischerweise sind der erste Messkopf 3 und der zweite Messkopf 4 in
Messschlitten angeordnet, die sich in dem Messrahmen bewegen, der
sich über
die gesamte Breite der Papierbahn 2 in einer derartigen Weise
erstreckt, dass der erste Messkopf 3 und der zweite Messkopf 4 sich
nach vorn und zurück
bewegen, in anderen Worten durchlaufen, und zwar über die
gesamte Breite der herzustellenden Bahn, wodurch die Messvorrichtung 1 die
Dicke von der Papierbahn 2 im Wesentlichen kontinuierlich
misst. Aus Gründen
der Deutlichkeit sind der Messrahmen und sind die Messschlitten
in 1 nicht gezeigt. Der erste Messkopf 3 und
der zweite Messkopf 4 können auch
in Verbindung mit der Papiermaschine fest angeordnet sein, wodurch
sie die Dicke von der Papierbahn 2 lediglich an einem Punkt
in der Querrichtung der Papierbahn 2 messen.
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Um
die Dicke der Papierbahn 2 zu messen, sind Messeinrichtungen,
die sowohl auf den Elektromagnetismus als auch auf die Optik gegründet sind, wobei
sie in Verbindung mit dem ersten Messkopf 3 angeordnet
sind, und ein Referenzteil 6 vorhanden, das in Verbindung
mit dem zweiten Messkopf 4 angeordnet ist, wobei an dem
Referenzteil die Bahn 2 gestützt ist, und wobei das Referenzteil
gleichzeitig eine Referenzfläche
für die
Messung ausbildet. Vorzugsweise ist das Referenzteil 6 plattenartig,
wie dies in 1 gezeigt ist, jedoch kann das äußere Erscheinungsbild
von dem Referenzteil 6 auch anders sein. Die Messeinrichtung
auf der Grundlage des Elektromagnetismus kann beispielsweise eine
Spule 7 sein, die in einer sehr schematischen Weise in 1 gezeigt
ist. Das Referenzteil 6 ist wiederum aus einem Material
hergestellt, dass Elektrizität
gut leitet, beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kupfer, wodurch
der Abstand zwischen der Spule 7 und dem Referenzteil 6 in
einer an sich einem Fachmann bekannten Art und Weise bestimmt werden
kann. Das Referenzteil 6 kann außerdem lediglich mit einem Material
beschichtet sein, das Elektrizität
gut leitet, wodurch das Referenzteil 6 aus einer großen Vielfalt an
verschiedenen Materialen hergestellt werden kann. Die Messeinrichtung
auf der Grundlage der Optik kann beispielsweise ein Laser 8 sein,
der einen Transmitterteil 9 zum Übertragen eines Messstrahlbündels 11 zu
der Papierbahn 2 und einen Empfängerteil 10 zum Empfangen
eines Messstrahlbündels 11', das von der
Oberfläche
der Papierbahn 2 reflektiert wird, aufweist. Die Messeinrichtungen
auf der Grundlage des Elektromagnetismus bestimmen den Abstand zwischen
dem ersten Messkopf 3 und dem zweiten Messkopf 4,
und die Messeinrichtungen auf der Grundlage der Optik bestimmen
den Abstand zwischen dem ersten Messkopf 3 und der Papierbahn 2,
wodurch die Dicke von der Papierbahn 2 bestimmt werden
kann, indem der Abstand zwischen dem ersten Messkopf 3 und
der Papierbahn 2 von dem Abstand zwischen den Messköpfen 3 und 4 subtrahiert
wird. Die Spulen 7 und der Laser 8 sind beide in
dem Stützelement 12 angeordnet,
das in Verbindung mit dem ersten Messkopf 3 fest angeordnet
ist. Des Weiteren hat der Messkopf 1 eine Steuereinrichtung
zum Steuern des Betriebs der Spulen 7 und des Lasers 8,
und ein Analysegerät
zum Verarbeiten der Messinformation von den Spulen 7 und
dem Laser 8, wobei die Steuereinrichtung und das Analysegerät in 1 aus
Gründen
der Deutlichkeit nicht gezeigt sind.
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Bei
Messvorrichtungen, die eine Optik zum Messen der Dicke einer sich
bewegenden Bahn nutzen, ist es sehr wichtig, die sich bewegende
Bahn in dem Messaugenblick so gerade und eben wie möglich zu
halten; wobei es das Ziel ist, dies zu garantieren, indem die sich
bewegende Bahn an der Referenzfläche
in der Messvorrichtung gestützt
wird. Wenn die Bahn sich bei einer hohen Geschwindigkeit vorwärts bewegt,
werden Schwingungen mit einer hohen Frequenz in der Bahn erzeugt,
wobei die Schwingungen in der Bahn voranschreiten und dazu neigen,
die Bahn von der Referenzfläche
zu lösen, wodurch
die Messgenauigkeit geschwächt
wird.
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In
der Messvorrichtung gemäß 1 wird dieser
Nachteil in einer Art und Weise korrigiert, die detaillierter in
den 2 und 3 gezeigt ist. 2 zeigt
eine Seitenansicht und einen Querschnitt von dem zweiten Messkopf 4 und
im Vergleich zu 1 vergrößert zeigt 3 in
schematischer Weise eine Draufsicht auf den zweiten Messkopf 4,
anders ausgedrückt
unter Betrachtung aus der Richtung der Papierbahn 2. Das
Referenzteil 6, dessen obere Fläche die Referenzfläche 13 zum
Messen der Dicke der Papierbahn 2 bildet, ist mit mehreren
Löchern 14 versehen,
die sich durch das Referenzteil 6 erstrecken. Das Referenzteil 6 ist
an einem Rahmenaufbau 15 von dem zweiten Messkopf mit einem
oder mehreren Stützelementen 16 in
einer derartigen Weise gestützt,
dass ein offener Luftraum 17 unter dem Referenzteil 6 verbleibt.
Des Weiteren hat der Messkopf 4 einen Zuführkanal 18,
einen Strömungskanal 19 und eine
Düsenöffnung 20 zum
Liefern eines mit Druck beaufschlagten gasartigen Mediums zwischen
dem zweiten Messkopf 4 und der Papierbahn 2, und
eine Einrichtung, wie beispielsweise ein Gebläse 21 und eine Gebläsesteuereinheit 22,
die zum Steuern von diesem verwendet wird, zum Liefern von Gas in
den Zuführkanal 18.
Aus Gründen
der Deutlichkeit zeigt 1 nicht die Ventile, die bei
der Lieferung von Gas verwendet werden. Das zu liefernde Gas ist
vorzugsweise Luft, jedoch kann es auch ein anderes Gas sein. Das
zu dem Zuführkanal 18 zu
liefernde Gas strömt
von dem Zuführkanal 18 zu
der Düsenöffnung 20 über den
Strömungskanal 19.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
der Strömungskanal 19 ringartig,
wie dies bei der Düsenöffnung 20 der Fall
ist. Die Düsenöffnung 20 ist
von einer gekrümmten
Steuerfläche 24 umgeben,
wodurch die Düsenöffnung 20 und
die gekrümmte
Steuerfläche 24 eine
Art an Coanda-Düse
ausbilden. Von der Düsenöffnung 20 wird
das Gas zu der Papierbahn 2 abgegeben, und die gekrümmte Steuerfläche 24,
die in unmittelbarer Nähe
der Düsenöffnung 20 positioniert
ist, wendet die Gasströmung
zu dem Raum zwischen der Papierbahn 2 und dem zweiten Messkopf 4.
Somit strömt
das Gas gemäß den Pfeilen
B. Der Druck von dem Gas und somit seine Strömungsrate ist so eingerichtet,
dass er so hoch ist, dass die Gasströmung einen Unterdruck zwischen
der Papierbahn 2 und dem zweiten Messkopf 4 vorsieht,
wobei der Unterdruck die Papierbahn 2 zu dem zweiten Messkopf 4 hin
saugt. Der Unterdruck, der durch den Effekt mit der Coanda-Düse erzeugt
wird, beeinflusst den Luftraum 17 und wirkt weiter zwischen
der Referenzfläche 13 und
der Papierbahn 2 an dem Punkt des Referenzteils 6 über die
Löcher 14,
die durch das Referenzteil 6 ausgebildet sind, in eine
derartigen Weise, dass die Papierbahn 2 an der oberen Fläche von
dem Referenzteil 6, d.h. dass die Referenzfläche 13 aufgrund
des Effektes des Unterdrucks gestützt wird. Die gekrümmte Steuerfläche 24 kann
in dem Rahmenaufbau 15 von dem zweiten Messkopf 4 die
Düsenöffnung 20 umgebend
oder in einem Formelement 23 ausgebildet sein, das um die
Düsenöffnung 20 herum
angeordnet ist, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist.
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Die
Löcher 14,
die durch das Referenzteil 6 ausgebildet sind, sind in
dem Referenzteil 6 in einer derartigen Weise positioniert,
dass die sich bewegende Papierbahn 2 sich selbst gerade
und eben an dem Messbereich 25 an der Messfläche 13 anordnet.
Der Messbereich 25 ist der Bereich, an dem der Abstand zwischen
dem ersten Messkopf 3 und der sich bewegenden Papierbahn 2 beispielsweise
mittels des Messstrahlbündels 11 von
dem Laser 8, der vorstehend beschrieben ist, gemessen wird.
Der Durchmesser von dem Messbereich 25 beträgt vorzugsweise
ungefähr
2 mm, jedoch kann er auch anders sein. Das Lochmuster, das durch
die Löcher 14 in dem
Referenzteil 6 ausgebildet ist, kann auch in einer Vielzahl
an Möglichkeiten
variieren. Bei den Lösungen
der Figuren sind die Löcher 14 bei
verschiedenen Abständen
in der Richtung der Bahnhöhe
(des Bahnniveaus) positioniert, das heißt sowohl näher zu dem Messbereich 25 hin
als auch weiter von diesem weg, und in verschiedenen Richtungen
von dem Messbereich 25. In der Richtung des Laufs der Bahn sind
Löcher 14 sowohl
vor dem Messbereich 25 als auch nach dem Messbereich 25 vorhanden.
Auch in der Querrichtung der Bahn sind Löcher 14 an beiden Seiten
von dem Messbereich 25 vorhanden. Wenn die Löcher 14 von
dem Referenzteil 6 in dieser Art und Weise positioniert
sind, ordnet die sich bewegende Papierbahn sich selbst in einer
sehr geraden und ebenen Art und Weise an der Referenzfläche 13 und insbesondere
an dem Messbereich 25 an. Der Anteil von dem offenen Abschnitt
der Referenzfläche 13, die
durch die Löcher
ausgebildet ist, zu dem geschlossenen Abschnitt kann variieren,
wobei dies auch die Größe von dem
Querschnitt der Löcher kann.
Die Löcher 14 sind
in einer derartigen Weise dimensioniert, dass sie ausreichend groß sind,
um zu ermöglichen,
dass Staub und andere Verunreinigungen entlang der Papierbahn 2 befördert werden,
um hindurchzutreten, jedoch ausreichend klein sind, so dass die
Papierbahn 2, die an der Referenzfläche 13 gestützt ist,
nicht Blasen bildet oder Falten bildet, sondern dass sie sich selbst
gleichmäßig an der
Referenzfläche 13 und
insbesondere an dem Messbereich 25 anordnet. Das Lochmuster,
das in dem Referenzteil 6 ausgebildet ist, kann in einer
derartigen Weise ausgeführt
werden, dass für
eine Induktionsmessung zumindest eine derartige Messfläche 26 an der
Referenzfläche 13 verbleibt,
die keine Löcher 14 enthält. In dem
Fall von 3 hat das Referenzteil 6 vier
Messflächen 26,
und, indem an dem ersten Messkopf 3 vier Spulen 7 oder
vier andere Messeinrichtungen auf der Grundlage des Elektromagnetismus
an den Messflächen 26 an
entsprechenden Punkten angeordnet werden, wird es möglich, die Änderungen
bei der Position zwischen der Referenzplatte 6 und dem
ersten Messkopf 3 oder dem Stützelement 12 weg von
der Messung zu kompensieren. Natürlich
ist es offensichtlich, dass zum Bestimmen des Abstandes zwischen
der Referenzfläche 13 von dem
Referenzteil 6 und dem ersten Messteil 3 so viele
Spulen 7, wie dies für
jeden speziellen Fall geeignet ist, verwendet werden, beispielsweise
lediglich eine Spule 7, wodurch der Messbereich 25 vorzugsweise
als die Messfläche 26 angewendet
werden kann.
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Mittels
der vorliegenden Lösung
kann die sich bewegende Papierbahn 2 an der Referenzfläche 13 in
einer derartigen Weise gestützt
werden, dass die in der Bahn erzeugten Schwingungen die Bahn nicht
von der Referenzfläche 13 in
dem Messbereich 25 lösen
können.
Die Bahn kann auch in anderer Weise nicht Blasen bilden oder Falten
bilden, sondern sie bleibt an der Referenzfläche 13 in dem Bereich
des Messbereichs 25 gestützt, wodurch die Messung mit
Leichtigkeit die Messgenauigkeit von unter ein Mikrometer erreicht.
Indem vier derartige Messflächen 26 an
der Referenzfläche 13,
wo keine Löcher
vorhanden sind, ausgebildet werden und indem der erste Messkopf 3 mit
vier Spulen 7 versehen wird, kann die Genauigkeit von der
Messung noch weiter verbessert werden, indem die Positionsänderungen
zwischen dem ersten Messkopf 3 und der Referenzfläche 6 von
den Messergebnissen weg kompensiert werden. Jedoch wird das gleiche
Endergebnis erzielt durch ein Messen des Abstandes zwischen dem
ersten Messkopf 3 und der Referenzfläche 13 an dem Punkt
des Messbereichs 25. Indem des Weiteren die Größe von dem
Querschnitt der Löcher 14 in
einer derartigen Weise gewählt
wird, dass Staub oder andere Verunreinigungen, die zusammen mit der
Papierbahn 2 befördert
werden, aufgrund des Effektes des Unterdrucks durch die Löcher 14 zu
dem Luftraum 17 unter dem Referenzteil 6 weiter
zu dem Raum zwischen der Papierbahn 2 und dem zweiten Messkopf 4 und
wieder weiter aus der Messvorrichtung 1 zusammen mit der
Bahn heraus treten können,
wird somit verhindert, dass der zweite Messkopf 4 schmutzig
wird, wodurch die Reinigungsmaßnahmen,
die zu dem zweiten Messkopf 4 gerichtet werden, als unnötig geworden
weggelassen werden können,
oder kann zumindest das Intervall zwischen den Reinigungsmaßnahmen
länger
gestaltet werden.
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Der
Zuführdruck
von dem Gas, das zwischen der sich bewegenden Papierbahn 2 und
dem zweiten Messkopf 4 geliefert wird, kann beispielsweise
von der Geschwindigkeit, der Spannung, der Art und dem Basisgewicht
der Papierbahn 2 abhängig
variieren. Die Strömungsrate
von dem Gas kann mittels eines Gebläses 21 beispielsweise
geändert
werden, das durch eine Gebläsesteuereinheit 22 geführt wird.
Ein Unterdrucksensor 27, der den Unterdruck misst, der in
dem Raum 17 vorherrscht, kann auch in dem Luftraum 17 angeordnet
sein, wobei der Sensor eine Messinformation PA über den Unterdruck liefert,
wobei durch diese Information die Gebläsesteuereinheit 22 den
Betrieb von dem Gebläse 21 steuern
kann. Der Druckunterschied, der zwischen der Referenzfläche 13 und
dem Luftraum 17 zum Stützen
der Bahn 2 an der Referenzfläche 13 ausgebildet
werden muss, ist sehr gering. Sogar der Druck, der ungefähr ein Prozent
geringer in dem Luftraum 17 im Vergleich zu dem Druck zwischen
der Referenzfläche 13 und der
Papierbahn 2, ist ausreichend, um die Bahn an der Referenzfläche 13 ohne
Schwingung oder Blasenbildung zu stützen. In Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit, dem Basisgewicht, der Art und der Spannung
der Papierbahn 2 variiert die Druckdifferenz typischerweise
zwischen 1 bis 20 %, jedoch kann sie auch kleiner oder größer sein.
Je kleiner die Druckdifferenz ist, desto weniger Staub, der entlang der
Bahn befördert
wird, geht durch die Löcher 14.
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Die 4 und 5 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
von der zweiten Messvorrichtung 1, wobei 4 eine
Seitenansicht und einen Querschnitt von dem zweiten Messkopf 4 zeigt
und 5 eine Ansicht von unten von dem Referenzteil 6 zeigt. An
der unteren Fläche
von dem Referenzteil 6 sind an den Rändern von diesem Vorsprünge 28 in
einer derartigen Weise ausgebildet, dass zwei Luftkanäle 29 zwischen
den Vorsprüngen 28 in
der Laufrichtung der Papierbahn 2 verbleiben. Wenn das
Referenzteil 6 an seinem Ort an dem zweiten Messkopf 4 positioniert
wird, verhindern die Vorsprünge 28,
dass das gasartige Medium zu dem Raum zwischen der Papierbahn 2 und
dem Messkopf 4 von irgendwo anders außer durch die Luftkanäle 29 in
der durch die Pfeile B gezeigten Weise strömt. Mittels dieser Lösung kann
die Menge an Gas, die zu dem Raum zwischen der Papierbahn 2 und
dem zweiten Messkopf 4 zu liefern ist, verringert werden,
wobei gleichzeitig ein ausreichender Unterdruck zwischen der Referenzfläche 13 und
der Papierbahn 2 durch die Löcher 14 erzielt wird,
um die Bahn sanft an der Referenzfläche 13 zu stützen.
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6 zeigt
in schematischer Weise eine Seitenansicht und einen Querschnitt
von einer dritten Messvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Messvorrichtung 1 von 6 hat eine
Unterdruckpumpe 30 mit einer Steuereinheit 31,
durch die der Unterdruck in dem Luftraum 17 über Kanäle 32 und 33 und
weiter zwischen der Referenzfläche 13 und
der Papierbahn 2 durch die Löcher 14 von dem Referenzteil 6 in
einer derartigen Weise erzeugt werden kann, dass die Papierbahn 2 an
der Referenzfläche 13 zumindest über den
Bereich des Messbereichs 25 an der Referenzfläche 13 gestützt wird.
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7 zeigt
in schematischer Weise den zweiten Messkopf 4 von einer
vierten Messvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Betrachtung aus der Richtung der Bahn. In dem zweiten Messkopf 4 gemäß 7 sind
Löcher 14 in
dem Referenzteil 6 in einer derartigen Weise ausgebildet, dass
die Löcher 14 in
dem Referenzteil 6 ein Lochmuster ausbilden, das sich im
Wesentlichen gleichmäßig in der
Richtung der Bahnhöhe
erstreckt, wobei die Löcher 14 im
Wesentlichen bei gleichen Abständen
voneinander in dem Lochmuster positioniert sind. In Verbindung mit
dem in 7 gezeigten Referenzteil 6 kann der Messbereich 25 ein
beliebiger Bereich zwischen den Löchern 14 sein, wodurch
der Abstand zwischen dem ersten Messkopf 3 und der sich
bewegenden Bahn 2 an dem fraglichen Punkt beispielsweise
mittels des Messstrahlbündels 11 von dem
Laser 8, der vorstehend beschrieben ist, gemessen werden
kann. Die Positionsänderungen
zwischen dem Referenzteil 6 und dem ersten Messkopf 3 oder
dem Stützelement 12 können in
der vorstehend beschriebenen Art und Weise kompensiert werden, obwohl
das Referenzteil 6 keine speziellen Messbereiche ohne Löcher 14 aufweist.
In einigen Fällen
ist beobachtet worden, dass das Lochmuster von 7,
das sich gleichmäßig in der
Richtung der Bahnhöhe
erstreckt, die Messstörungen,
die sich auf ein Induktionsmessen beziehen, besser als beispielsweise
das Lochmuster von 3 beseitigt, bei dem das Referenzteil 6 spezielle
Messflächen 26 ohne
Löcher
aufweist.
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Die
Zeichnungen und die zugehörige
Beschreibung sollen lediglich die Idee der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen. Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung können innerhalb
des Umfangs der Ansprüche
variieren. In den 1 bis 6 ist das
Referenzteil 6 kreisartig und die Düsenöffnung 20 ist so eingerichtet,
dass sie sich um das gesamte Referenzteil 6 herum erstreckt.
Jedoch kann das äußere Erscheinungsbild
von dem Referenzteil 6 variieren, anders ausgedrückt kann
es beispielsweise die Form eine Quadrates oder eines Rechtecks haben.
Unabhängig
von dem äußeren Erscheinungsbild
des Referenzteils 6 kann die Düsenöffnung 20 entweder
teilweise oder als Ganzes so eingerichtet sein, dass sie das Referenzteil 6 umgibt. Das
Referenzteil 6 kann außerdem
an dem ersten Messkopf 3 anstatt an dem zweiten Messkopf 4 angeordnet
sein, wobei in diesem Fall Messeinrichtungen, die für das Messen
der Bahndicke erforderlich sind, an dem zweiten Messkopf 4 angeordnet
werden können.
Des Weiteren kann die Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung auch bei Messvorrichtungen angewendet werden, die andere
Eigenschaften der Bahn messen, wobei in den Vorrichtungen vorzugsweise
die Bahn an der Referenzfläche
gestützt
wird, um ein genaues Messergebnis zu erzielen.
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Derartige
Eigenschaften umfassen die Farbe, den Glanz oder die Rauhigkeit
der Bahn. Des Weiteren kann es der Fall sein, dass die Messvorrichtung
lediglich einen Messkopf hat, der sowohl ein Referenzteil als auch
die Messeinrichtungen aufweist, die eine Eigenschaft der Bahn messen,
wodurch die Messeinrichtungen so eingerichtet sind, dass sie die Eigenschaften
der Bahn, die an der Referenzfläche von
dem Referenzteil gestützt
ist, durch Messöffnungen
messen, die durch das Referenzteil hindurch ausgebildet sind; wobei
somit auch der Messbereich 25 als eine Messöffnung ausgeführt werden
kann. Eine Messvorrichtung von dieser Art kann beispielsweise zum
optischen Messen der Feuchtigkeit einer sich bewegenden Bahn angewendet
werden. Des Weiteren ist ein spezielles Referenzteil 6 nicht
erforderlich, jedoch kann die Referenzfläche 13 auch direkt
beispielsweise an der Seite der sich bewegenden Bahn in dem Rahmenaufbau 15 des
zweiten Messkopfes 4 ausgebildet sein. In diesem Fall können, wenn
eine Unterdruckpumpe 31 verwendet wird, verschiedene Kanäle 33 unter
Abwandlung des Ausführungsbeispiels
von 6 direkt in den Löchern angeordnet werden, die
durch die Referenzfläche 13 hindurch
ausgebildet sind, wobei in diesem Fall ein offener Raum 17 unter
der Referenzfläche 13 auch
nicht notwendig wäre.
Anstelle einer Papierbahn 2 oder einer Kartonbahn, einer
Tissuebahn oder einer Pulpebahn kann die sich bewegende Bahn eine
Bahn einer anderen Art sein, wie beispielsweise ein Kunststofffilm
oder eine Textilbahn.
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Die
Messvorrichtung hat zumindest einen Messkopf 3, 4 mit
einem Referenzteil 6, die eine Referenzfläche 13 aufweist,
an der die sich bewegende Bahn gestützt ist. Die Referenzfläche 13 hat
einen Messbereich 25, innerhalb von dem die Eigenschaft der
Bahn gemessen wird. Das Referenzteil 6 ist in Verbindung
mit dem Messkopf 3, 4 in einer derartigen Weise
angeordnet, dass unter dem Referenzteil 6 ein im Wesentlichen
offener Luftraum 17 vorhanden ist. Der Messkopf 3, 4 hat
Einrichtungen zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Luftraum 17 unter
dem Referenzteil 6, und das Referenzteil 6 hat
Löcher 14,
die durch dieses hindurch ausgebildet sind, in einer derartigen
Weise, dass der in dem Luftraum 17 erzeugte Unterdruck
durch das Referenzteil 6 in dem Raum zwischen der Referenzfläche 13 und
der sich bewegenden Bahn in einer derartigen Weise wirkt, dass die
Bahn an der Referenzfläche 13 im
Wesentlichen über
den gesamten Bereich des Messbereichs 25 gestützt wird,