FI111413B

FI111413B - Laite kaavinterän kuluman mittaamiseksi sekä menetelmä kaavinterän kulumisen mittauksessa

Info

Publication number: FI111413B
Application number: FI20015038A
Authority: FI
Inventors: Tero Sovijaervi
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-07-15
Also published as: FI20015038A0; US6830659B2; EP1310592A3; EP1310592B1; ATE382739T1; EP1310592A2; DE60224347D1; FI20015038A; DE60224347T2; US20030089208A1

Description

111413

LAITE KAAVINTERÄN KULUMAN MITTAAMISEKSI SEKÄ MENETELMÄ KAAVINTE-RÄN KULUMISEN MITTAUKSESSA

Keksinnön kohteena on laite kaavinterän kuluman mittaamiseksi, 5 johon laitteeseen kuuluu käytetyn kaavinterän ympärille asetettavat mittaelimet ainakin yhden dimension mittaamiseksi kaavin-terästä. Keksintö koskee myös menetelmää kaavinterän kulumisen mittauksessa.

10 Yleisesti kaavinterät on suunniteltu siten, että ne kuluvat käytössä. Tällöin kaavinterät pysyvät terävinä ja kaavintatulos mahdollisimman hyvänä. Kaavinterien kulumisnopeus kuitenkin vaihtelee tapauskohtaisesti. Kulumisnopeuteen vaikuttavat esimerkiksi käytettävät terämateriaalit, kaavittava pinta ja 15 pinnalta kaavittava materiaali. Erityisesti paperikoneissa käytetään pitkiä kaavinteriä, joiden kuluminen usein vaihtelee paperikoneen poikkisuunnassa eli kaavinterän pituussuunnassa. Kuluminen vaihtelee myös teräkohtaisesti eri kaavinterien välillä. Yleensä kuluminen voidaan arvioida kokemuksen perus-20 teella riittävän hyvin. Kulumista voidaan seurataan myös esimerkiksi kaavinterän teräpitimen kulman muutosta mittaamalla. Teräpidin on kuitenkin usein niin jäykkä, että kaavinterän paikallisesta kulumisesta johtuva kaavinterän kulman muutos ei näy teräpitimen muodonmuutoksena. Tällöin kaavinterän kuluman 25 määrittäminen teränpitimen muodonmuutoksesta on mahdotonta ainakin niin sanottujen jäykkien teräpitimien yhteydessä. Muutenkin kulman muutoksen mittaaminen kaavinterän kuluman määrittämiseksi on epätarkka menetelmä, vaikka tällöin edullisesti saadaankin online-tietoa.

30 Käytännössä todellinen kuluma voidaan mitata kaavinterästä vasta, kun se on poistettu käyttöpaikaltaan (offline-tieto). Tällöin kuluma voidaan todeta silmämääräisesti tai esimerkiksi työntömitalla eri kohdista kaavinterää mittaamalla. Molemmat 35 tavat ovat epätarkkoja ja varsinkin mittaaminen on työlästä. Jopa yli kymmenen metriä pitkien kaavinterien mittaaminen on hidasta ja saatujen mittaustulosten rekisteröinti vaikeaa.

2 111413

Lisäksi nykyisin kaavinterien vaihtoa on pyritty nopeuttamaan erityisillä teränvaihtolaitteistoilla, joissa käytetään useita kaavinteriä sisältävää nauhaa. Nauha varastoidaan rullalla ja sitä siirretään koneellisesti. Rullalla olevan kaavinterän 5 mittaaminen on kuitenkin mahdotonta. Lisäksi yksi nauha voi kestää käytössä useita viikkoja. Tällöin kaavinterän äkillisiin kulumishäiriöihin puuttuminen on mahdotonta, vaikka kaavinterä mitattaisiinkin rullalta poistettaessa.

10 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kaavinterän kuluman mittaamiseksi uudenlainen laite, jolla kuluma voidaan mitata nopeasti ja tarkasti. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada kaavinterän kuluman mittaukseen uudenalainen menetelmä, jolla saadaan määritettyä todellinen kuluma ja sen muoto. Tämän 15 keksinnön mukaisen laitteen tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1. Vastaavasti keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 9. Keksinnön mukainen laite sovitetaan kaavinterän yhteyteen ja sillä mitataan kuluman koko kaavinterän 20 pituudelta. Mittaus voidaan tehdä edullisesti jatkuvana, jolloin kuluman määrittäminen on nopeaa ja tarkkaa. Laite voidaan sijoittaa eri positioihin joko kiinteästi tai liikuteltavasti. Lisäksi laite soveltuu käytettäväksi erilaisten kaavinterien yhteydessä. Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan selville 25 kuluman todellinen muoto ja suuruus. Lisäksi kuluman syihin voidaan vaikuttaa aikaisempaa nopeammin.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, 30 joissa

Kuva 1 esittää konesuunnassa katsottuna keksinnön mukaisen laitteen sijoitettuna teränvaihtolaitteiston yhteyteen, 35 Kuva 2 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisen laitteen kaavinterän yhteydessä, 3 111413

Kuva 3 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävää järjestelyä.

Kuvassa 1 esitetään paperikoneen kaavinlaitteiston 10 yhteyteen 5 sovitettu teränvaihtolaitteisto 11 konesuunnassa katsottuna. Kyseisiä teränvaihtolaitteistoja käytetään erityisesti leveissä paperi- ja kartonkikoneissa. Tässä kaavinterä tuodaan kelalle 13 käärittynä nauhana 15 ja johdetaan kaavinlaitteiston 11 kautta paperikoneen toiselle puolelle. Yleensä yhdessä nauhassa on 10 useita kaavinteriä peräkkäin, jolloin kaavinterä voidaan vaihtaa koneellisesti. Keksinnön mukainen laite 16 on tässä sijoitettu teränvaihtolaitteiston 11 yhteyteen, mistä tarkemmin myöhemmin.

Keksinnön mukainen laite on tarkoitettu erityisesti kaavinterän 15 kuluman mittaamiseksi. Yleisesti laitteeseen 16 kuuluu käytetyn kaavinterän 12 ympärille asetettavat mittaelimet 17 ainakin yhden dimension mittaamiseksi kaavinterästä 12 (kuva 2) . Keksinnön mukaan mittaelimet on järjestetty sallimaan kaavinterän ja mittaelinten välinen kaavinterän pituussuuntainen liike. Toisin 20 sanoen kaavinterää tai mittalaitetta voidaan liikuttaa mittauksen aikana. Lisäksi mittaelimiin 17 on yhdistetty mitta-anturit 18 jatkuvan mittaustuloksen saamiseksi kaavinterää 12 tai laitetta 16 liikutettaessa. Tällöin kuluma voidaan nopeasti mitata esimerkiksi kaavinterää vaihdettaessa. Tämä on merkittävä 25 etu erityisesti edellä mainitun teränvaihtolaitteiston kanssa, jossa kaavinterän mittaaminen muutoin on mahdotonta.

Keksinnön mukaan laitteen mittaelimistä ainakin yksi on järjestetty sanotun dimension lisäksi mittaamaan kaavinterän ja 30 mittaelinten välistä liikettä. Tällöin voidaan yksinkertaisesti määrittää kaavinterän pituussuuntainen kulumisprof iili . Kulumis-profiilin hyödyntämisestä myöhemmin tarkemmin. Kuvassa 2 esitetään keksinnön mukainen laite 16 tarkemmin. Tässä kukin mitta-elin 17 on pyörivästä tuettu rulla 19 ja 20, jotka on sovitettu 35 asetettavaksi kaavinterää 12 vasten. Edullisesti kaavinterän 12 takaosaan vastaamaan sovitettu rulla 19 on kiinteä, mikä yksin- 4 111413 kertaistaa laitteen 16 rakennetta. Vastaavasti kaavinterän 12 kuluneeseen puoleen kosketuksissa oleva rulla 20 on järjestetty kaavinterän 12 leveyssuunnassa liikkuvaksi. Tällöin kyseisen rullan 20 liikettä mittaamalla määritetään kaavinterän 12 5 kuluma. Vastaavasti samalla jomman kumman tai kummankin rullan 19 ja 20 pyörimistä mittaamalla saadaan selville kuluman sijainti kaavinterän 12 pituussuunnassa. Toisin sanoen kaksista mittaustuloksista voidaan suoraan määrittää kaavinterän kulumis-profiili.

10

Yleisesti laitteessa on rullia 2-4, edullisemmin 2-3 kappaletta. Varsinkin kaavinterän takaosaan vastaamaan sovitetut mittaelimet voivat olla muunkin muotoisia, esimerkiksi sinällään tavanomaisia liukujohteita. Rullien pinta on lisäksi sopivasti 15 käsitelty riittävän kitkan aikaansaamiseksi. Käsittelyllä vältetään rullan ja kaavinterän välinen luisto, mikä aiheuttaisi virhettä kulumisprofiiliin. Rullissa voi olla myös sopiva pinnoite. Mekaanisten mittaelinten sijasta voidaan käyttää esimerkiksi optisia mittaelimiä. Esimerkiksi hahmontunnistuksel-20 la tai lasermittauksella voidaan kuluma mitata kosketuksettomas-ti. Mittaelinten tuenta ja niihin sovitettujen mitta-antureiden kytkennät ovat sinällään tunnettua tekniikkaa, joten niitä ei ole esitetty. Käytännössä mittaelinten 17 vastatessa kaavinterän 12 etu- ja takaosaan esimerkiksi kuvassa 2 esitettyjen niittien 25 21 käyttäminen on mahdollista.

Kuvassa 1 esitetyssä teränvaihtolaitteistossa 11 on edullista käyttää keksinnön mukaista laitetta 16. Teränvaihtolaitteistossa 11 yhden tai useamman kaavinterän sisältämä nauha 15 on sijoi-30 tettu kahdelle kelalle 13 ja 14 kaavittavan pinnan 28 molemmin puolin. Keksinnön mukaan laite 16 on asetettu kiinteästi kaavinterän yhteyteen kuluneen kaavinterän sisältävän kelan 14 puolelle teränvaihtolaitteistoa 11. Tällöin kaavinterän liike aikaansaadaan teränvaihtolaitteistolla, jolloin laitteen rakenne voi 35 olla yksinkertainen ja pieni. Tämä helpottaa laitteen sijoittamista. Edullisesti laite 16 on sijoitettu paperikoneeseen 5 111413 kuuluvan rungon 22 ja teränvaihtolaitteistoon 11 kuuluvan teräohjaimen 23 väliin kuvan 1 mukaisesti. Tällöin kaavinterä on sopivassa asennossa ja kaavinterän liike on leveyssuunnassaan on mahdollisimman pieni. Kuvassa 1 laite 16 on sijoitettu siten, 5 että mittaelimet ovat laitteen 16 alapuolella. Tällöin mitta-elinten likaantuminen on mahdollisimman vähäistä. Likaantuminen voidaan myös välttää sopivalla koteloinnilla (ei esitetty).

Edellä kuvatusta poiketen laitetta voidaan käyttää myös yksit-10 täisen, käyttöpaikaltaan poistetun kuluneen kaavinterän yhteydessä. Tällöin laite on sovitettu edullisesti liikutettavaksi. Laitteeseen kuuluu lisäksi siirtoelimet kaavinterän liikuttamiseksi mittaelimien kautta laitteen pysyessä paikoillaan. Tällöin esimerkiksi lattialle laitetusta käytetystä kaavinteräs-15 tä voidaan mitata kuluma nopeasti ja tarkasti keksinnön mukaisella siirrettävällä laitteella. Lisäksi edullisesti ainakin yksi mittaelin on sovitettu siirtoelimeksi. Tällöin laitteen rakenne pysyy mahdollisimman yksinkertaisena. Laitteen yhteydessä voidaan käyttää myös jotain erillistä siirtolaitetta. Kuvan 20 2 sovelluksessa edullisesti molemmat rullat 19 ja 20 ovat vetäviä. Toisin sanoen mittaelimet 17 toimivat myös siirtoelimi-nä 24. Myös ilman siirtoelimiä voidaan kuluma mitata vetämällä kaavinterää laitteen kautta käsin. Lisäksi, mikäli laite muodostetaan tarpeeksi kevyeksi ja pieneksi, voidaan sitä liikuttaa 25 kaavinterän pysyessä paikoillaan. Tällaisessa laitteessa juuri kosketuksettomat mittaelimet ovat erityisen edullisia. Esimerkiksi kaavinterään voidaan valmistusvaiheessa kiinnittää määrävälein merkit, jotka voidaan tunnistaa kosketuksettomasti mittaelimillä. Tällöin saadaan kaavinterän pituussuuntainen 30 mittatieto. Vastaavasti kaavinterän kuluma voidaan määrittää esimerkiksi hahmontunnistuksella tai lasermittauksella. Koske-tuksettomia mittaelimiä voidaan hyödyntää myös teränvaihtolait-teistojen yhteydessä, joissa on jo välineet kaavinterän siirtämiseksi .

35 6 111413

Keksinnön mukaisessa menetelmässä mitataan ainakin yhtä dimensiota kuluneen kaavinterän eri kohdista. Keksinnön mukaan sanottua dimensiota mitataan oleellisen jatkuvasti kaavinterän liikkuessa. Samalla mitataan kaavinterän pituussuuntaista 5 liikettä. Tällöin saaduista tuloksista määritetään kaavinterän pituussuuntainen kulumisprofiili. Kulumisprofiileja seuraamalla saadaan arvokasta tietoa kaavinteristä ja niiden käyttäytymisestä eri tilanteissa. Mittauksella selvitetään muun muassa kulu-misnopeus, kulumisprofiili sekä keskimääräinen teräaika. Näitä 10 tietoja voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi suunniteltaessa huoltovälejä. Tietoja voidaan hyödyntää tuotekehityksessä.

Menetelmää voidaan hyödyntää erityisesti paperikoneen kaavinterän teränvaihtolaitteiston yhteydessä. Teränvaihtolaitteistossa 15 käytettävästä yhden tai useamman kaavinterän sisältämästä nauhasta voidaan mitata kuluma välittömästi nauhaa siirrettäessä. Lisäksi samassa positiossa käytettävien kaavinterien mittaustuloksia verrataan aikaisempiin mittaustuloksiin. Tällöin mittaustulosten erotessa aiemmista mittaustuloksista ja/tai 20 suunnitellusta kulumasta säädetään paperikonetta kaavinterien kulumisen saamiseksi suunnitellulle tasolle. Yleensä kulumisno-peuden tai kulumisprofiilin yllättävä muutos on merkki jostain ongelmasta tai poikkeavuudesta kaavinlaitteistossa tai yleensä paperikoneessa. Tiedon nopean saamisen ansiosta muutoksiin 25 voidaan reagoida tavanomaista huomattavasti nopeammin. Kuvassa 3 esitetään periaatepiirroksena kaavinlaitteisto 10, johon on liitetty keksinnön mukainen laite 16. Edullisesti laitteella saadut mittaustulokset liitetään paperikoneeseen kuuluvaan ohjausjärjestelmään 25 paperikoneen säätämiseksi. Tällöin 30 erilliset tiedon keruu- ja tallennuslaitteet ovat tarpeettomia. Ohjausjärjestelmällä 25 voidaan muodostaa kaavinterän kulumis-profiili, josta voidaan määrittää mahdolliset poikkeamat. Poikkeamat saadaan vertailemalla juuri mitattua kulumisprofiilia aiemmin toteutuneisiin kulumisprofiileihin. Samalla voidaan 35 verrata myös esimerkiksi kulumisnopeutta. Poikkeaman ilmetessä voidaan haluttaessa tehdä korjauksia säätämällä paperikonetta 7 111413 joko manuaalisesti tai automaattisesti. Esimerkiksi kaavinterän kulumisnopeuteen voidaan vaikuttaa muuttamalla kuormitusta teräpitimessä 26 ja/tai säätämällä voitelusuihkuja 27. Myös prosessiasetukset ovat voineet muuttua, mistä keksinnön mukai-5 sella menetelmällä saadaan indikaatio. Mikäli kaavinterä on kulunut paikallisesti, saattaa kaavittavassa pinnassa 28 olla muutoksia. Yleisesti kaavinterän kulumisen muuttuessa, voidaan syitä etsiä keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla aikaisempaa nopeammin. Säätämisen lisäksi saadut tiedot voivat 10 antaa selvän merkin kaavinterän terämateriaalin ja/tai -tyypin vaihtamiseksi. Menetelmällä ja laitteistolla kerättyä kaavinterän kulumistietoa voidaan myös hyödyntää käänteisesti siten, että tietoisesti muutetaan jotain prosessin asetusta tai käytetään erilaista kaavinterän terämateriaalia. Tällöin saadaan 15 nopeasti selville tehdyn muutoksen vaikutukset kaavinterän kulumiseen.

Keksinnön mukainen laite on edullinen ja rakenteeltaan yksinkertainen, mutta ennen kaikkea nopea ja tarkka. Lisäksi laite 20 soveltuu erilaisille kaavinterille. Laitteella saatu kuluma ja erityisesti kaavinterän kulumisprofiili mahdollistaa prosessin muutosten huomaamisen. Vastaavasti yhden asetuksen muutokset kaavinterän kulumiseen voidaan kartoittaa. Esimerkiksi voidaan testata kuormituksen vaikutusta kaavinterän kulumiseen. Oleel-25 lista kuitenkin on jatkuva kuluman mittaaminen ja tästä saavutettava kulumisprofiili.

Claims

111413

1. Laite kaavinterän kuluman mittaamiseksi, johon laitteeseen (16) kuuluu käytetyn kaavinterän (12) ympärille asetettavat 5 mittaelimet (17) ainakin yhden dimension mittaamiseksi kaavinte-rästä (12), tunnettu siitä, että mittaelimet (17) on järjestetty sallimaan kaavinterän (12) ja mittaelinten (17) välinen kaavinterän (12) pituussuuntainen liike ja mittaelimiin (17) on yhdistetty mitta-anturit (18) jatkuvan mittaustuloksen saamisek-10 si kaavinterää (12) tai laitetta (16) liikutettaessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin yksi mittaelin (17) on järjestetty sanotun dimension lisäksi mittaamaan kaavinterän (12) ja mittaelinten (17) välistä 15 liikettä kaavinterän (12) pituussuuntaisen kulumisprofiilin määrittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin mittaelin (17) on pyörivästi tuettu rulla (19, 20 20), joka on sovitettu asetettavaksi kaavinterää (12) vasten.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että rullia (19, 20) on 2 - 4, edullisemmin 2-3 kappaletta ja ainakin kaavinterän (12) kuluneen puolen rullat (20) on sovitet- 25 tu kaavinterän (12) leveyssuunnassa liikkuvaksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite (16) paperikoneen teränvaihtolaitteistossa (11), jossa käytettävä yhden tai useamman kaavinterän (12) sisältämä nauha (15) on 30 sijoitettu kahdelle kelalle (13, 14) kaavittavan pinnan (28) molemmin puolin, tunnettu siitä, että laite (16) on asetettu kiinteästi kaavinterän (12) yhteyteen kuluneen kaavinterän (12) sisältävän kelan (14) puolelle teränvaihtolaitteistoa (11). 111413

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite (16) on sijoitettu paperikoneeseen kuuluvan rungon (22) ja teränvaihtolaitteistoon (11) kuuluvan teräohjaimen (23) väliin.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite (16) yksittäisen, käyttöpaikaltaan poistetun kuluneen kaavinterän (12) yhteydessä, tunnettu siitä, että laitteeseen (16) kuuluu siirtoelimet (24) kaavinterän (12) liikuttamiseksi mittaelimien (17) kautta laitteen (16) pysyessä paikoillaan. 10

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin yksi mittaelin (17) on sovitettu siirtoelimeksi (24).

9. Menetelmä kaavinterän kulumisen mittauksessa, jossa mene-15 telmässä mitataan ainakin yhtä dimensiota kuluneen kaavinterän (12) eri kohdista, tunnettu siitä, että sanottua dimensiota mitataan oleellisen jatkuvasti kaavinterän (12) liikkuessa ja samalla mitataan kaavinterän (12) pituussuuntaista liikettä, jolloin saaduista tuloksista määritetään kaavinterän (12) 20 pituussuuntainen kulumisprofiili.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä paperikoneen teränvaihtolaitteiston yhteydessä, jossa teränvaihtolaitteistos-sa (11) käytetään yhden tai useamman kaavinterän (12) sisältämää 25 nauhaa (15), tunnettu siitä, että samassa positiossa käytettävien kaavinterien (12) mittaustuloksia verrataan aikaisempiin mittaustuloksiin, jolloin mittaustulosten erotessa aiemmista mittaustuloksista ja/tai suunnitellusta kulumasta säädetään paperikonetta ja/tai muutetaan kaavinterän (12) terämateriaalia 30 ja/tai -tyyppiä kaavinterän (12) kulumisen saamiseksi suunnitellulle tasolle ja/tai kaavinterän (12) kulumistiedon keräämiseksi .

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että mittaustulokset liitetään paperikoneeseen kuuluvaan ohjausjärjestelmään (25) paperikoneen säätämiseksi. 111413