EP1274993A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der wickelhärte einer papierrolle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung der wickelhärte einer papierrolle

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EP1274993A1
EP1274993A1 EP01937988A EP01937988A EP1274993A1 EP 1274993 A1 EP1274993 A1 EP 1274993A1 EP 01937988 A EP01937988 A EP 01937988A EP 01937988 A EP01937988 A EP 01937988A EP 1274993 A1 EP1274993 A1 EP 1274993A1
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EP
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paper
paper roll
ultrasound
sound
face
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EP01937988A
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English (en)
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Peter-Christian Eccardt
Hans-Georg Von Garssen
Alexander Von Jena
Helmut Liepold
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the winding hardness of a paper roll by evaluating physical interaction effects between individual paper layers of the paper roll.
  • the invention also relates to an associated device.
  • the roll hardness build-up of a roll is essentially determined by the history of the tension application when winding the paper web. If, for example, outer layers are wound very tightly on a roll over relatively loosely loosely wound inner layers, the outer layers can bind the inner layers together, which leads to folds in the winding structure. When such a roll rolls off quickly on a printing press, the paper web can then tear.
  • the tension history of a paper roll is often not sufficient to assess the winding hardness, because data are only inaccurate or missing or implementation processes within the roll have changed the tension conditions compared to the condition immediately after winding. The winding hardness must then be checked again. Regardless of this, a winding hardness measurement in the course of a final or stand-alone quality control can be of great importance.
  • the needle method and the strip method are known as roll-sustaining method with 'the radial resolution of the prior art.
  • the needle method (“Smith needle”)
  • a calibrated needle is inserted between the pa- pressed layers.
  • the degree of penetration of this needle is used as a measure of the winding hardness of the roll at this point.
  • the strip method strips are inserted between the layers of paper during the winding process of the roll, which are then pulled out later.
  • the force required for this extraction serves as a measure of the winding hardness at the point in question.
  • both methods sometimes require several hours of manual work per recorded winding hardness profile.
  • the object of the invention is to provide a suitable method with which the winding hardness can be determined in a simple manner over an entire paper roll, and to create the associated device.
  • the invention provides a surprisingly simple way of determining the winding hardness over the entire radius of a paper roll without destroying it.
  • extensive theoretical investigations were carried out and practical tests were carried out. As he- The result was a functional device for practical use in paper mills.
  • FIG. 1 shows the principle of determining the hardness of a paper roll by irradiating ultrasound into it
  • FIG. 2 shows the irradiation of ultrasound into the roll face via a transducer with a wedge-shaped matching layer
  • FIG. 3 shows a normal transducer arrangement in which the radiation into the face of the roll occurs via a transducer that is deflected normally to the surface
  • FIG. 4 shows two alternatives for shear transducers the end of the roll with two deflected tangentially to the surface and parallel or perpendicular to the measuring section
  • FIG. 5 two alternative forms of realization for shear oscillator configurations
  • FIG. 6 alternatives for the formation of coupling surfaces
  • FIG. 7 the geometry when coupling L and SV waves or SH waves
  • FIG. 8 an array arrangement
  • FIG. 9 shows a concrete realization of a measuring head for the determination of the winding hardness with ultrasound.
  • a spring-mass model can be used to explain this behavior.
  • the adiabatic compressibility is always used to calculate the speed of sound.
  • a paper roll is designated 1. Such paper rolls are one result of paper making
  • Paper machine with subsequent winding into so-called reels, unwinding and cutting to predetermined lengths and widths, for example with a width of 1 m and a diameter of 2 m, after rewinding.
  • Individual paper layers 23 are shown on the end face 2 of the roll 1.
  • a measuring device 10 is attached, which consists of an ultrasonic transmitter 11 and an ultrasonic receiver 12.
  • the winding hardness profile of roll 1 is to be determined by radially displacing the measuring device on the end face of the roll.
  • the proposed method assumes that the winding hardness determined on the roll end face 2 at a certain distance from the roll axis is also representative of the winding hardness of other stacked paper layers lying further inside the roll at this center distance. This assumption is also the basis of the needle method mentioned at the beginning.
  • the coupling-in can advantageously take place in such a way that the highest possible proportion of the sound field is emitted perpendicular to the paper layers, which then moves tangentially to the surface through the paper and can be coupled out again with a correspondingly high degree of efficiency.
  • the following procedures are distinguished:
  • FIG. 2 shows a transceiver 20, in which the radiation of the ultrasound into the end face 2 of the roller via a transducer element
  • Tangential sound coupling via the wedge 22 requires a wedge material that has a lower longitudinal sound velocity c ⁇ than the paper with the sound velocity c P.
  • the angle between the transducer axis and the desired tangential radiation vector must comply with the ArcSin [c P / c ⁇ ] condition in order to obtain tangential radiation according to arrow 24 in the paper.
  • Speed of sound is used in paper Waves of type L (longitudinal waves) or SV (vertically polarized shear waves, _Shear Vertical) excited.
  • the low demands on the transducer 20 are advantageous in the arrangement according to FIG. 2. Intensive and directed waves are generated parallel to the paper surface. However, suitable materials must be selected in the range of the necessary low longitudinal sound velocity c ⁇ .
  • FIG. 3 shows an ultrasonic transducer 30 with a normal oscillator arrangement and radiation into the roller end face 2, which is made possible by the transducer which can be deflected normally to the end face according to the arrows 31. This is an easy to implement
  • the robust coupling to the paper is advantageous because only forces perpendicular to the paper surface have to be transmitted.
  • the sound waves emitted parallel to the paper surface consist of L components and - thanks to the frictional connection of the paper webs - SV components, but overall they have only a relatively low intensity.
  • FIG. 4 shows an ultrasound transducer 40 with ultrasound radiation via Scherschwinger in the roller end face 23.
  • the transducer 40 swings with its effective edge 41 right and left perpendicular to the paper layers 23, in the partial figure 4b with the edge forward and backward parallel to the paper layers 23.
  • the reception of the acoustic Waves occur to the left or right of converter 40.
  • V SD rt P- CD V o ⁇ O: _---. SD * Q ⁇ P- - _—. rt P- & d ⁇ P- 3 i ⁇ l 0 0 c ⁇ ⁇ CD H ⁇ - ⁇ CD 3 0 CD CD * ⁇ _ ! 1 ⁇ -i SD ⁇ CD ⁇ P- 0 O o SD ⁇ i PJ 0 3 ⁇ • ö Hi ⁇ Q
  • a converter group 81, 83, 85, ... are switched as a transmitter and a converter group 82, 84, 86, ... as a receiver.
  • phase difference between the activated transducers must be matched to the transducer distance and the speed of sound in the paper.
  • the phase shift is advantageously set in proportion to the spatial coordinate along the measuring path of the paper roll. A proportionality factor is selected in such a way that the transmission of the ultrasound in the direction of the measuring section is maximized.
  • a measuring head 100 in this regard is shown in FIG. 9.
  • the measuring head 100 is used to measure the speed of sound on the face 2 of the paper roll and has two ultrasound transducers 110 and 120, which are preferably designed as shear transducers. Shields 115 and 117 against acoustic and electrical crosstalk are arranged between the two transducers 110 and 120 serving as transmitters or receivers ,
  • the essential parameters of the device according to FIG. 9 were examined in detail in a measuring arrangement according to FIG. 1, a suitable course of the signal occurring at the receiving transducer being obtained as a measure of the winding hardness of a paper roll. The first zero crossing after evaluation of the acoustic signal at the receiver is evaluated.
  • the mechanical structure of the measuring head 100 contains in detail a tensioning device 101, by means of which a PVC block 105 is held via compression springs 102 and 103.
  • a first shear transducer 110 and a second shear transducer 120 are attached to the PVC block 105 in an electrically insulated manner via rubber layers 106 and 107. transmitter and the other serves as an ultrasound receiver.
  • the aforementioned shield 115 for eliminating airborne noise is located between the two transducers.
  • a copper mesh 116 and the metal body 117 serve for electrical shielding.
  • the measuring head described in this way is placed on the end face 2 of the paper roll 1, as shown by way of example in FIG. 1, a suitable radial position being manually specified for each measurement.
  • the 7 shields prevent electrical and acoustic crosstalk during the measurement.
  • the shear transducers are slightly tilted against each other in order to comply with the transmission and reception conditions, for which purpose compensation layers may be present.
  • the measuring head 100 according to FIG. 9 can also be introduced into a suitable slide as a displacement device, so that it can be displaced radially on the end face 2 of the paper roll 1.
  • the measuring head 100 was built as a prototype and successfully used for measurements on paper rolls.
  • the characteristic parameters result from the experimental investigations. With the measuring head 100, a signal run was determined, from which the winding hardness of a paper roll can be determined reproducibly. This creates a valuable tool for practical use in paper mills.

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Abstract

Papierrollen bestehen aus einzelnen mit unterschiedlicher Spannung aufeinander liegenden Lagen. Die daraus resultierende mit dem Radius variierende Wickelhärte soll ermittelt werden. Dazu können physikalische Wechselwirkungseffekte ausgewertet werden. Gemäss der Erfindung wird im Bereich der Stirnfläche der Papierrolle Ultraschall eingestrahlt und der resultierende Ultraschall nach Wechselwirkung mit den geschichteten Papierlagen erfasst, wobei die Wechselwirkungseffekte ein Kriterium für die Wickelhärte sind. Bei der zugehörigen Vorrichtung ist ein Ultraschallmesssystem mit wenigstens einem Ultraschallsender (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 110) und wenigstens einem Ultraschallempfänger (10, 20, ... 120) vorhanden, die auf der Stirnfläche (2) der Papierrolle (1) platzierbar und entlang des Radius verschiebbar sind.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Wickelhärte einer Papierrolle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren- zur Messung der Wickelhärte einer Papierrolle durch Auswertung physikalischer Wechselwirkungseffekte zwischen einzelnen Papierlagen der Papierrolle. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf eine zugehörige Vorrichtung.
Am Ende der Papierherstellung in der Papierfabrik steht die Papierrolle, deren für die Weiterverarbeitung maßgebliche Qualität entscheidend von ihrem Wickelhärtenaufbau abhängt. Der Wickelhärtenaufbau einer Rolle wird im wesentlichen durch die Historie der Zugspannungsanwendung beim Aufwickeln der Papierbahn bestimmt. Werden dabei beispielsweise auf einer Rolle äußere Lagen sehr fest über relativ lose locker gewickelte innere Lagen gewickelt, können die äußeren Lagen die inneren zusammenschnüren, was zu Falten im Wickelaufbau führt. Beim schnellen Abrollen einer solchen Rolle auf einer Druckmaschine kann die Papierbahn dann reißen.
Häufig reicht die Zugspannungshistorie einer Papierrolle zur Beurteilung der Wickelhärte nicht aus, weil Daten nur ungenau vorliegen oder fehlen oder Umsetzungsvorgänge innerhalb der Rolle die Spannungsverhältnisse gegenüber dem Zustand unmittelbar nach dem Aufwickeln verändert haben. Die Wickelhärte muss dann erneut geprüft werden. Aber auch unabhängig hiervon kann einer Wickelhärtenmessung im Zuge einer abschließenden oder für sich stehenden Qualitätskontrolle eine große Bedeutung zukomme .
Vom Stand der Technik sind als rollenerhaltende Verfahren mit ' radialer Auflösung die Nadelmethode und die Streifenmethode bekannt. Bei der Nadelmethode ("Smith-Nadel") wird von der Rollenstirnseite her eine kalibrierte Nadel zwischen die Pa- pierlagen gedrückt. Das Maß des Eindringens dieser Nadel wird als Maß für die Wickelhärte der Rolle an dieser Stelle benutzt. Bei der Streifenmethode werden bereits während des Aufwickelvorganges der Rolle Streifen zwischen die Papierlagen eingelegt, die dann später wieder herausgezogen werden. Die für dieses Herausziehen benötigte Kraft dient als Maß für die Wickelhärte an der betreffenden Stelle. Beide Methoden benötigen je nach geforderter Genauigkeit teilweise mehrere Stunden Handarbeit pro erhobenem Wickelhärteprofil.
Weiterhin gibt es als nicht rollenerhaltendes Verfahren noch das schrittweise Aufscheiden der Rolle (sog. Kameruntest) . Dabei wird gemessen, wie weit sich der entstehende Spalt nach dem vorsichtigen schrittweisen Aufschneiden der Papierbahn öffnet. Unter allen Messverfahren für die verspannte mechanische Struktur der Papierrolle weist dies Verfahren die höchste Genauigkeit und die geringste Abhängigkeit von halbempirischem Vorwissen auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren anzugeben, mit dem in einfacher Weise die Wickelhärte über eine gesamte Papierrolle ermittelt werden kann, und die zugehörige Einrichtung zu schaffen.
Die Erfindung ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung ist durch Patentanspruch 8 gekennzeichnet. Weiterbildungen des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung sind in den jeweiligen abhängigen An- Sprüchen angegeben.
Mit der Erfindung ergibt sich in überraschend einfacher Weise eine Möglichkeit, zerstörungsfrei die Wickelhärte über den gesamten Radius einer Papierrolle zu bestimmen. Im Vorfeld der Erfindung wurden umfangreiche theoretische Untersuchungen angestellt und praktische Erprobungen durchgeführt. Als Er- gebnis wurde eine funktionstüchtige Vorrichtung für den praktischen Einsatz in Papierfabriken geschaffen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigen
Figur 1 das Prinzip der Wickelhärtebestimmung einer Papier- rolle durch Einstrahlung von Ultraschall in die
Stirnseite der Rolle, Figur 2 die Einstrahlung von Ultraschall in die Rollenstirnseite über einen Wandler mit keilförmiger Anpassschicht, Figur 3 eine Normalschwinger-Anordnung, bei der die Einstrahlung in die Rollenstirnseite über einen normal zur Oberfläche ausgelenkten Wandler erfolgt, Figur 4 zwei Alternativen für Scherschwinger an der Rollenstirnseite mit zwei tangential zur Oberfläche und pa- rallel bzw. senkrecht zur Messstrecke ausgelenkten
Wandlern, Figur 5 zwei alternative Realisierungsformen für Scherschwingerkonfigurationen, Figur 6 Alternativen für die Ausbildung von Einkoppelflächen, Figur 7 die Geometrie bei der Einkopplung von L- und SV-Wellen oder von SH-Wellen, Figur 8 eine Arrayanordnung und
Figur 9 eine konkrete Realisierung eines Messkopfes zur Wickelhärtebestimmung mit Ultraschall.
Im Rahmen von experimentellen Untersuchungen wurde das Ausbreitungsverhalten von Ultraschall in einem typischen Papierstapel untersucht. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: - Die Ultraschallausbreitung parallel zu den Papierebenen erfolgt mit geringer Dämpfung und mit hoher Schallgeschwindigkeit. Weder Dämpfung noch Schallgeschwindigkeit hängen hier merklich vom Anpreßdruck ab. - Die Ultraschallausbreitung senkrecht zu den Papierebenen ist durch hohe Dämpfung und niedrige Schallgeschwindigkeit gekennzeichnet. Mit zunehmendem Anpreßdruck nimmt die Dämpfung stark ab und die Schallgeschwindigkeit entspre- chend zu.
Zur Erklärung dieses Verhaltens kann ein Feder-Masse-Modell dienen.
Es ist bekannt, dass die Dicke einer Papierlage eine stark nichtlineare Funktion des wirksamen Druckes ist. Diese Funktion oder ihre Umkehrung kann dazu verwendet werden, um die Kompressibilität K des Papierstapels in der Form
durch die negative relative Ableitung der Lagendicke d nach dem Druck p zu definieren. Die Schallgeschwindigkeit C senkrecht zu den Papierlagen ergibt sich dann entsprechend der Gleichung
wobei p die Materialdichte bedeutet.
Für genauere Betrachtungen müssen die Unterschiede zwischen der isothermen und der adiabatischen Kompressibilität in die Betrachtung einbezogen werden. Zur Berechnung der Schallgeschwindigkeit wird stets die adiabatische Kompressibilität zu verwendet .
Um den Zusammenhang von Schallgeschwindigkeit und Schalldämpfung mit dem senkrecht zu den Papierlagen angewandten Druck genauer zu erfassen, wurden Messungen an einem senkrecht zu den Papierlagen durchschallten Papierstapel durchgeführt. Der Druck senkrecht zu den Papierlagen wird dabei durch Anbringung eines über eine Federwaage einstellbaren Anpressdruckes variiert.
Es ergibt sich ein Ansteigen der Schallgeschwindigkeit und das Absinken der Dämpfung mit dem angewandten Druck. Beide Größen folgen einer Hysteresekurve. Dabei spielen hier offenbar mechanische Setzvorgänge eine Rolle, die zu einer Verdichtung und Vernetzung der Papierfaserstruktur führen und einige Zeit beanspruchen. Wegen der angesprochenen Setzvor- gänge stellen Schallgeschwindigkeit oder Schalldämpfung alles andere als ein ideales Maß für den jeweils herrschenden Druck dar. Man kann die Schallgeschwindigkeit jedoch sehr direkt als Maß für die aktuelle Kompressionshärte des Papierstapels ansehen. Bei einer Papierrolle entspricht dies der Wickel- härte, die mit dem herrschenden Druck senkrecht zu den Papierlagen genaugenommen nur indirekt über dessen Zeithistorie zusammenhängt .
In Figur 1 ist eine Papierrolle mit 1 bezeichnet. Solche Pa- pierrollen liegen als Ergebnis der Papierherstellung einer
Papiermaschine mit anschließendem Wickeln zu sog. Tambour'en, Abwickeln und Schneiden zu vorgegebenen Längen und Breiten, beispielsweise mit einer Breite von 1 m und einem Durchmesser von 2 m, nach dem Wiederaufwickeln vor. An der Stirnfläche 2 der Rolle 1 sind einzelne Papierlagen 23 dargestellt. Auf der Stirnfläche 2 ist eine Messeinrichtung 10 angebracht, die aus einem Ultraschallsender 11 und einem Ultraschallempf nger 12 besteht.
Wegen der gemessenen hohen Signaldämpfungen im Papier ist es nicht möglich, mehr als einige Zentimeter (cm) Papier zusammenhängend zu durchstrahlen. Aus diesem Grund wird bei den einzelnen Beispielen der Schall in die Stirnseite der Rolle abgestrahlt. Die Ausbreitung im Papier wird dann nach wenigen cm Lauflänge gemessen und die daraus bestimmte Schallgeschwindigkeit im Papier wird als Ersatzkriterium für die Wickelhärte benutzt. Auch die Verwendung der Signaldämpfung zur Bestimmung der Wickelhärte ist denkbar. Durch radiales Verschieben der Messeinrichtung an der Rollenstirnseite soll das Wickelhärtenprofil der Rolle 1 bestimmt werden.
Das vorgeschlagene Verfahren geht davon aus, dass die an der Rollenstirnseite 2 in einem bestimmten Abstand zur Rollenachse bestimmte Wickelhärte repräsentativ ist auch für die Wickelhärte anderer bei diesem Achsabstand weiter im Innern der Rolle liegenden, gestapelten Papierlagen. Diese Annahme liegt auch der eingangs erwähnten Nadelmethode zugrunde.
Im Einzelnen ergeben sich spezielle Techniken, durch die eine möglichst hohe Ultraschallamplitude in die Stirnseite der Rolle eingekoppelt und nach einigen Zentimetern Weges wieder ausgekoppelt werden kann. Die Einkopplung kann dabei vorteilhafterweise so erfolgen, dass ein möglichst hoher Anteil des Schallfeldes senkrecht zu den Papierlagen abgestrahlt wird, der sich dann in dieser Richtung tangential zur Oberfläche durch das Papier bewegt und mit entsprechend gutem Wirkungsgrad wieder ausgekoppelt werden kann. Je nach Wandlertyp und Abstrahlung des Ultraschalls werden folgende Vorgehensweisen zu unterschieden:
1. Wandler mit keilförmiger Einkopplung: Figur 2 zeigt einen Sende-/Empfangswandler 20, bei dem die Einstrahlung des Ultraschalls in die Rollenstirnseite 2 über ein Wandlerelement
21 mit sich daran anschließender keilförmiger Anpassschicht
22 erfolgt. Die tangentiale Schalleinkopplung über den Keil 22 erfordert ein Keilmaterial, das eine niedrigere longitudi- nale Schallgeschwindigkeit cκ aufweist als das Papier mit der Schallgeschwindigkeit cP. Der Winkel zwischen der Wandlerachse und dem gewünschten tangentialen Abstrahlvektor muss die Bedingung ArcSin[cP/cκ] einhalten, um tangentiale Abstrahlung entsprechend Pfeil 24 in das Papier zu erhalten. Je nachdem, ob dabei für cP die longitudinale oder die transversale
Schallgeschwindigkeit im Papier eingesetzt wird, werden dabei Wellen vom Typ L (Longitudinalwellen) oder SV (vertikal polarisierte Scherwellen, _Shear Vertical) angeregt.
Vorteilhaft sind bei der Anordnung gemäß Figur 2 die niedrigen Anforderungen an den Wandler 20. Es werden intensive und gerichtete Wellen parallel zur Papieroberfläche erzeugt. Es muss allerdings geeignete Materialien im Bereich der nötigen niedrigen longitudinalen Schallgeschwindigkeit cκ gewählt werden.
2. Normalschwinger-Anordnung: Figur 3 zeigt einen Ultraschallwandler 30 mit Normalschwinger-Anordnung und Einstrahlung in die Rollenstirnfläche 2, die durch den normal zur Stirnfläche entsprechend den Pfeilen 31 auslenkbaren Wandler ermöglicht wird. Damit ist ein einfach zu realisierendes
Wandlerprinzip realisiert. Vorteilhaft ist dabei die robuste Ankopplung an das Papier, da nur Kräfte senkrecht zur Papieroberfläche übertragen werden müssen. Die parallel zur Papieroberfläche abgestrahlte Schallwellen bestehen aus L-Komponen- ten und - dank des Reibschlusses der Papierbahnen - aus SV- Komponenten, weisen aber insgesamt nur eine relativ geringe Intensität auf.
3. Scherschwinger-Anordnungen für senkrecht zueinander orien- tierte Polarisationsrichtungen: Figur 4 zeigt einen Ultraschallwandler 40 mit Ultraschallabstrahlung über Scherschwinger in die Rollenstirnseite 23. Dabei ergeben sich zwei verschiedene Beispiele mit zwei tangential zur Oberfläche, aber in beiden Fällen senkrecht zueinander ausgelenkten Wandlern entsprechend den Pfeilen 41 bzw. 42. In der Teilfigur 4a schwingt der Wandler 40 nach mit seiner wirksamen Kante 41 rechts und links senkrecht zu den Papierlagen 23, in der Teilfigur 4b mit der Kante nach vorn und hinten parallel zu den Papierlagen 23. Der Empfang der akustischen Wellen er- folgt links oder rechts vom Wandler 40. cυ co IV) to P1 cπ o Cπ o Cπ o Cπ
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spielsweise werden eine Wandlergruppe 81, 83, 85, ... als Sende- und eine Wandlergruppe 82, 84, 86, ... als Empfänger geschaltet.
Der Phasenunterschied zwischen den jeweils aktivierten Wandlern muss dabei auf den Wandlerabstand und die Schallgeschwindigkeit im Papier abgestimmt sein. Bei der phasenversetzten Ansteuerung wird die Phasenversetzung vorteilhafterweise proportional zur Raumkoordinate entlang der Messstrecke der Papierrolle eingestellt. Es wird ein Proportionalitätsfaktor gewählt derart, dass die Übertragung des Ultraschalls in Richtung der Messstrecke maximiert wird.
Für praktische Messungen eignet sich eine Anordnung zweier leicht verkantet auf das Papier aufgesetzter Scherschwinger. Ein diesbezüglicher Messkopf 100 ist in Figur 9 wiedergegeben. Der Messkopf 100 dient zur Schallgeschwindigkeitsmessung an der Stirnseite 2 der Papierrolle und hat dafür zwei vorzugsweise als Scherwandler ausgebildete Ultraschall- wandler 110 und 120. Zwischen den beiden als Sender oder Empfänger dienenden Wandlern 110 und 120 sind Abschirmungen 115 und 117 gegen akustisches und elektrisches Übersprechen angeordnet.
Die wesentlichen Parameter der Vorrichtung gemäß Figur 9 wurden im Einzelnen bei einer Messanordnung gemäß Figur 1 untersucht, wobei sich ein geeigneter Verlauf des am Empfangswandler auftretenden Signals als Maß für die Wickelhärte einer Papierrolle ergibt. Ausgewertet wird der erste Nulldurchgang nach Einsatzen des akustischen Signals am Empfänger.
Der mechanische Aufbau des Messkopfes 100 enthält im Einzelnen aus einer Spannvorrichtung 101, mittels der über Druckfedern 102 und 103 ein PVC-Block 105 gehaltert ist. Auf dem PVC-Block 105 ist über Gummilagen 106 und 107 elektrisch isoliert ein erster Scherwandler 110 und ein zweiter Scherwandler 120 angebracht, von denen der eine als Ultraschall- sender und der andere als Ultraschallempf nger dient. Zwischen beiden Wandlern befindet sich die bereits erwähnte Abschirmung 115 zur Eliminierung von Luftschall. Zur elektrischen Abschirmung dient ein Kupfernetz 116 und der Metall- körper 117.
Der so beschriebene Messkopf wird auf der Stirnfläche 2 der Papierrolle 1 aufgesetzt, wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist, wobei eine geeignete radial Lage für jede Mes- sung manuell vorgegeben wird. Durch die 7Abschirmungen wird ein elektrisches und akustisches Übersprechen während der Messung verhindert. Wie erwähnt, sind zur Einhaltung der Sende- und Empfangsbedingungen die Scherwandler gegeneinander leicht verkantet, wozu ggf. Ausgleichsschichten vorhanden sind.
Der Messkopf 100 gemäß Figur 9 kann auch in einen geeigneten Schlitten als Verschiebeeinrichtung eingebracht werden, so dass er radial auf der Stirnfläche 2 der Papierrolle 1 ver- schiebbar ist. Der Messkopf 100 wurde als Prototyp aufgebaut und erfolgreich für Messungen an Papierrollen eingesetzt.
Die charakteristischen Parameter ergeben sich aus den experimentellen Untersuchungen. Mit dem Messkopf 100 wurde ein Sig- naiverlauf ermittelt, aus welchem die Wickelhärte einer Papierrolle reproduzierbar ermittelt werden kann. Damit ist ein wertvolles Hilfsmittel für den praktischen Einsatz in Papierfabriken geschaffen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Messung der Wickelhärte einer Papierrolle durch Auswertung physikalischer Wechselwirkungseffekte, wobei mittels Ultraschallwandeler Ultraschall in radialer Richtung entlang der Stirnfläche der Papierrolle eingestrahlt wird und Ultraschall, der die Papierlagen der Papierrolle parallel zur Stirnseite in radialer Richtung durchläuft, wieder empfangen' wird und die Bestimmung der Wickelhärte durch eine Messung der sich ändernden Schallgeschwindigkeit oder Schallausbreitungsdämpfung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalleinkopplung und die Schallauskopplung durch den in Schwingbewegung versetzten Ultraschallwandler senkrecht zur Oberfläche an der Stirnfläche der Papierrolle erfolgt, wobei im wesentlichen eine Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit oder der Ausbreitungsdämpfung von Longitudi- nalwellen bzw. von Transversal- (SV) und Oberflächenwellen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalleinkopplung und die Schallauskopplung durch
Reibschluss zwischen dem Ultraschallwandler und der Stirnfläche der Papierrolle senkrecht zur Richtung der Papierlagen erfolgt, wobei im wesentlichen eine Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Ausbreitungsdämpfung von Lingitudinal- wellen bzw. Transversal- (SV) und Oberflächenwellen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalleinkopplung und die Schallauskopplung durch Reibschluss zwischen dem Ultraschallwandler un der Stirnfläche der Papierrolle in Richtung der Papierlagen erfolgt, wobei im wesentlichen eine Messung der Ausbreitungsgeschwin- digkeit und Ausbreitungsdämpfung von Transversal- (SH) Wellen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalleinkopplung über einen Keil, dessen Schallgeschwindigkeit kleiner als die zu messende Schallgeschwindigkeit im Papier ist, erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einkopplung über Transversalschwinger erfolgt. (Figur 5b, Figur 6b) .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einkopplung über Biegeschwinger erfolgt. (Figur 5a, Figur 6a, Figur 7) .
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, g e k e n n z e i c h -n e t durch ein ltraschallmesssystem mit wenigstens einem Ultraschallsender (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 110) und wenigstens einem Ultraschallempfanger (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 120), die auf der Stirnseite
(2) der Papierrolle (1) platzierbar und radial verschiebbar sind, wobei mittels Ultraschallsender Ultraschall in radialer
Richtung entlang der Stirnfläche der Papierrolle einstrahlbar ist und mittels Ultraschallempfanger Ultraschall, der die Pa- pierlagen der Papierrolle parallel zur Stirnseite in radialer Richtung durchläuft, empfangbar ist.
9. Vorrichtung nach TΛnspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Messsystem aus Ultraschallsender und Ultraschallempfanger einen Messkopf (100) mit schallmäßig entkoppelten Ultraschallwandlern (110, 120) bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ultraschallwandler (10, 20) als Transversalschwinger ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ultraschallwandler (10, 20) als Biegeschwinger aus- gebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Ultraschallmesssystem (80) durch ein Sende-/Emp- fangs-Array aus einzelnen Ultraschallwandlern (81, 82, ...) gebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die einzelnen Ultraschallwandlern des Arrays (80) phasenversetzt angesteuert werden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Phasenversetzung proportional zur Raumkoordinate entlang der Messstrecke gewählt wird, und zwar mit einem Proportionalitätsfaktor derart, dass die Übertragung in Richtung der Messstrecke maxi iert wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 8 und Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Array (80) von Ultraschallwandlern (81, 82, ...) radial auf der Stirnfläche (1) der Papierrolle (1) angeordnet ist und dass zur Messung jeweils ein benachbartes Paar von Ultraschallwandlern (81, 82/ 83, 84, ...) als separate Sender und Empfänger zur Messung radial unterschiedlicher Wickelhärten der Papierrolle geschaltet wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 8 und Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Array (80) von Ultraschallwandlern (81, 82, ...) ra- dial auf der Stirnfläche (2) der Papierrolle (1) angeordnet ist und dass zur Messung jeweils eine benachbarte Gruppe von Wandlern (81, 83, 85) als ein phasenversetzt angesteuertes Sende-Array und eine benachbarte Gruppe von Wandlern (82, 84, 86) als ein phasenversetzt angesteuertes Empfangsarray ge- schaltet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Verschiebeeinrichtung für den Ultraschallmesskopf (10) radial zur Stirnfläche (2) der Papierrolle (1) .
18. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Ultraschallwandler (110, 120) des Messkopfes (100) gegeneinander verkippt angeordnet sind und von der Verschiebeeinrichtung gehaltert gegen die Stirnseite (2) der Papierrolle gepresst wird.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20211294U1 (de) 2002-07-26 2002-11-07 Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co KG, 32278 Kirchlengern Sende-/Empfangseinheit
DE10215197B4 (de) * 2002-04-05 2005-09-29 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte einer gewickelten Rolle sowie Vorrichtung hierfür
WO2006003262A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-12 Metso Paper, Inc. A reeling method and system as well as an measuring apparatus
DE102007057696A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-10 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen
DE102007060916B3 (de) * 2007-12-14 2009-06-25 Kba-Metronic Ag Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Siebspannung des Siebgewebes in einem Siebrahmen
DE102012110790B4 (de) 2012-11-09 2017-04-27 Windmöller & Hölscher Kg Verfahren für die Bestimmung der Wickelqualität eines Folienwickels
US10036733B2 (en) * 2015-04-13 2018-07-31 Zf Friedrichshafen Ag Hardness verification utilizing ultrasonic velocities
DE102018217071B4 (de) * 2018-10-05 2024-05-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Wickelhärte in einer Wickelrolle
CN112161735B (zh) * 2020-10-26 2022-01-04 重庆宏劲印务有限责任公司 卷盘彩色框架纸缠绕张力智能检测装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3512400A (en) * 1967-04-13 1970-05-19 Panametrics Ultrasonic testing method
US3720098A (en) * 1971-03-22 1973-03-13 Atomic Energy Commission Ultrasonic apparatus and method for nondestructively measuring the physical properties of a sample
US4774842A (en) * 1986-02-19 1988-10-04 Mcdonnell Douglas Corporation Hand-held apparatus to nondestructively test subsurface structure
US5535627A (en) * 1994-01-14 1996-07-16 The Board Of Regents Of Oklahoma State University Roll structure acoustic gage and method
US6036137A (en) * 1998-12-17 2000-03-14 Valmet-Karlstad Ab Apparatus and method for winding paper

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5398538A (en) * 1993-01-28 1995-03-21 Abb Industrial Systems Inc. On-line measurement of ultrasonic velocities in web manufacturing processes
EP0724724B1 (de) 1993-10-22 2000-05-31 Amcor Limited Feststellung der festigkeit von schichtmaterialien durch ultraschallprüfung
SE504575C2 (sv) * 1994-10-06 1997-03-10 Lorentzen & Wettre Ab Anordning för ultraljudsmätning av elastiska egenskaper hos en pappersbana i rörelse
SE504576C2 (sv) 1994-10-06 1997-03-10 Lorentzen & Wettre Ab Anordning för att med ultraljud mäta de elastiska egenskaperna hos en pappersbana i rörelse
DE19821318A1 (de) * 1998-05-13 1999-11-25 Voith Sulzer Papiertech Patent Verfahren zum Überwachen der Wickelhärte einer Wickelrolle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3512400A (en) * 1967-04-13 1970-05-19 Panametrics Ultrasonic testing method
US3720098A (en) * 1971-03-22 1973-03-13 Atomic Energy Commission Ultrasonic apparatus and method for nondestructively measuring the physical properties of a sample
US4774842A (en) * 1986-02-19 1988-10-04 Mcdonnell Douglas Corporation Hand-held apparatus to nondestructively test subsurface structure
US5535627A (en) * 1994-01-14 1996-07-16 The Board Of Regents Of Oklahoma State University Roll structure acoustic gage and method
US6036137A (en) * 1998-12-17 2000-03-14 Valmet-Karlstad Ab Apparatus and method for winding paper

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOENIG R: "ZUR BESCHRÄNKUNG DES ANSPRUCHSINHALTS DURCH BAR-DERIVATE", MITTEILUNGEN DER DEUTSCHEN PATENTANWAELTE, 1 January 1997 (1997-01-01), pages 62, XP001248632, ISSN: 0026-6884 *
See also references of WO0179832A1 *

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