FI80522C - Foerfarande och anordning foer maetning av spaenningen i en bana. - Google Patents

Description

80522

Menetelmä ja laitteisto rainan kireyden mittaamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä rainan kireyden mittaamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän toteuttamiseksi.

Kelattaessa rainaa, esim. paperirainaa, rullalta toiselle joudutaan rullien pyörimisnopeuksia ja niitä pyörittäviä vääntömomentteja säätämään toistensa suhteen sopiviksi, koska rullan halkaisijan muuttuessa myös nopeus rullan kehällä muuttuu. Jotta raina pystyttäisiin kelaamaan rullalle siten, että sen kireys tulee sopivaksi koko rullan paksuudelta, ja jotta se pystyttäisiin kelaamaan rullalta toiselle niin, että se ei löysty eikä kiristy liikaa ja katkea, on rainan kireyttä mitattava kelaamisen aikana ja rullien pyörimisnopeuksia säädettävä mitatun kireystiedon perusteella. Kirey-denmittauslaite ilmaisee myös nopeasti rainan katkeamisen.

Rainan kireyden mittamiseen käytetään seuraavia menetelmiä:

Rainan kireyden mittaamiseen voidaan käyttää kuvion la mukaista menetelmää, jossa rainaa kohti puhalletaan paineilmaa vakiopaineella ja jossa raina kulkee mittapään yli. Mitta-päässä on aukko, johon syntyvä paine on verrannollinen rainan kireyteen, jolloin rainan kireys voidaan mitata tämän paineen avulla. Menetelmä on epätarkka ja vaatii mittapään sijoittamisen sellaiseen paikkaan laitteistossa, että raina saadaan kulkemaan riittävän jyrkässä kaaressa mittapään yli, jotta mittapaine voi muodostua. Tällainen jyrkkä suunnanmuutos rasittaa rainaa ja lisää sen katkeamisherkkyyttä.

Rainan kireyttä voidaan mitata painamalla rainaa sen kulkusuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa esim. pyörivällä te- 2 80522 lalla kuvion lb mukaisesti. Koska telaan aiheutuu rainan kireydestä ja pakotetusta suunnan muuttumisesta voimakompo-nentti, saadaan rainan kireys mitatuksi sopivaan kohtaan, esim. mittatelan runkopalkin jännevälin keskelle tai telan päähän asennetulla jännitys/venymäliuskalla. Mikäli telan tukirakenteen venymät erilaisissa rasitustilanteissa on määritetty tarkasti, on saatu mittaustulos tarkka, mutta menetelmällä on samat epäkohdat kuin edelliselläkin menetelmällä.

FI-patenttijulkaisussa 62419 on kuvattu kuvion le mukainen tasoaallon etenemisnopeuteen perustuva mittausmenetelmä. Menetelmän mukaan rainaan aiheutetaan heräte, joka tässä tapauksessa on akustinen ja saadaan aikaan kaiuttimella ja jonka kulkuaika mitataan mikrofonilla. Häiriön etenemisnopeus riippuu rainan kireydestä, ja siten kireys voidaan määrittää, kun muut tekijät, kuten pintapaino, lämpötila ja kimmokerroin pysyvät vakiosuuruisena. Koska mittausmenetelmä on akustinen, aiheutuu tehdassalin melusta ja muista herätteistä häiriöitä mittaustulokseen.

US-patenttijulkaisuissa 2,755,032 ja 3,057,574 on esitetty mekaanisia, paineilmatoimisia rainan kireyden mittaus- ja säätölaitteistoja. Näiden mukaan rainaa painetaan kahdella tallalla, jolloin rainan kulkusuunta muuttuu ja talloihin kohdistuu rainan kireyteen verrannollinen voima. Mekaaniset mittauslaitteistot kuormittavat rainaa paljon, eivätkä näin sovellu moderneihin nopeisiin rainankäsittelylaitteisiin. Yksi laitteiston sovellusmuoto on esitetty kuviossa Id.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aivan uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto rainan kireyden mittaamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että liikkuvan paperirainan lähelle tuodaan kaareva pinta, jossa on rivissä poikittain rainan

II

3 80522 kulkusuuntaan olevia aukkoja. Rainan kuljettaman ilman muodostama ilmatyyny synnyttää aukkoihin paineen, jonka perusteella rainan kireys voidaan määrittää.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukainen kireydenmittausmenetelmä ei rasita rai-naa, eikä se vaadi jyrkkää rainan suunnan muuttamista. Rainan suunta muuttuu mittauslistan kohdalla vain n. 10...15®. Mittausmenetelmä on tarkka eikä se suljetun rakenteensa ansiosta ole altis likaantumiselle tai tukkeentumiselle. Teollisuustiloissa olevat häiriöt, kuten melu ja tärinä, eivät myöskään vaikuta mittaustulokseen. Koska menetelmän mukaan rainan kireys mitataan useista pisteistä sen kulkusuuntaaan nähden poikittaiselta suoralta, saadaan lisäksi rainan kire-ysprofiili määritetyksi.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten avulla.

Kuviot la...Id esittävät, kuten on jo käynyt ilmi, tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja.

Kuvio 2 on kaaviomainen yleiskuva yhdestä keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävän laitteiston suoritusmuodosta.

Kuviot 3a ja 3b esittävät erilaisia mittauslistan kiinnitys-tapoj a.

4 80522

Kuvio 4 esittää kaaviona mittauslistan optimaalista sijaintia rainan suhteen.

Keksinnön mukainen mittausjärjestelmä käsittää kuvion 2 mukaisesti mittauslistan 1, mittausanturit 2, mittaustiedon siirtoväylän 4, 5, automaattisen tietojenkäsittelyjärjestelmän 6 ja kalibrointijärjestelmän 7, 8, 9. Laitteistoon kuuluu lisäksi muuntimet 10, li, 12, ja mittaustiedon siirtoon tarvittava laite 13.

Mittauslista 1 on kulutusta kestävästä materiaalista valmistettu lista, joka ulottuu koko rainan 14 poikki. Raina 14 kulkee mittauslistan 1 yli sen ilmatyynyn varassa, joka muodostuu rainan 14 mukanaan kuljettaman ilman puristuessa listan 1 ja rainan 14 väliin. Riittävä ilmatyyny muodostuu kaikissa paitsi äärimmäisissä ajo-olosuhteissa. Listan 1 pinnan kaarevuussäde on esimerkiksi 1 m. Ilmatyynyn paineen kasvattamiseksi kaarevuussädettä voidaan jonkin verran pienentää, mahdollisesti aina 20 cm:iin asti, mutta tällöin myös rainan 14 leijuntakorkeus laskee.

Rainan 14 ja listan 1 välisen ilmatyynyn paine vastaa tasapainotilassa tarkoin rainan 14 kireysvoiman synnyttäää tela-painetta. Ilmatyynyn paikallinen paine, ja sitä kautta ki-reysprofiili, mitataan listan 1 läpi porattujen aukkojen 3 kautta, joihin jokaiseen on sijoitettu itsenäinen paineanturi 2. Anturin 2 suojaamiseksi pölyltä sen eteen sijoitetaan paineen välittävä joustava suojakalvo.

Mittausantureina 2 käytetään herkkiä (esim. 0-25 mbar), paine-eroantureita, jotka mittaavat ilmatyynyn paikallista painetta verrattuna listan 1 sisälle tuotuun ver-tailupaineeseen.

Mittausanturit 2 ovat integroituun puolijohderakenteeseen perustuvia komponentteja, joihin liitetään mittautiedon il 5 80522 edelleen siirtämiseen tarvittavat elektroniset laitteet 12, 13. Näin kuhunkin mittauspisteeseen 3 liittyy listan 1 yhteyteen rakennettava elektroniikkakokonaisuus 2, 12, 13, joka kuviossa 2 on ympäröity matalalla suorakaiteella. Jännite-virta muunnin 12 muuttaa paine-eroanturista 2 normaalisti saatavan jännitesignaalin virtaviestiksi häiriötöntä siirtoa varten. Muuntimeen 12 integroitu tai erillinen multiplekseri 13 ohjaa virtaviestin signaaliväylälle 5 ATK-järjestelmän 6 käskystä.

Mittaustiedon siirtämiseen ulos mittauslistasta 1 käytetään yhden virtaviestin välittävää analogista signaaliväylää 5 ja digitaalista ohjausväylää 4. Ohjausväylän 4 kautta ATK-järjestelmä 6 osoittaa kerrallaan yhtä anturia 2, joka lähettää mittaustietonsa signaaliväylää 5 pitkin ATK- järjestelmälle 6.

Signaaliväylän 5 päässä on analogia-digitaalimuunnin 10, joka muuttaa osoitetun anturin 2 lähettämän analogisen virta-viestin digitaaliseen muotoon ATK-järjestelmän 6 käyttöä varten.

ATK-järjestelmä 6 ohjaa mittausjärjestelmän toimintaa, suorittaa antureiden 2 automaattisen kalibroinnin, lukee mittaustiedot, käsittelee ne ja tuottaa kireysprofiilitiedon järjestelmän käyttäjälle sopivassa muodossa.

Kalibrointijärjestelmä muodostaa, esim. mäntälaitteistolla 7, paine-eroantureiden vertailupaineen vertailulaitteeseen 8. Vertailupaine pidetään mittauksen aikana vakiosuuruisena. Vertailupaineen suuruus ulkoilmaan nähden mitataan erillisellä anturilla 9, ja tieto annetaan ATK-järjestelmälle 6 analogia/ digitaalimuuntimen 11 välityksellä.

Kalibroitaessa mittauslistan 1 mittausaukot 3 ovat kosketuksessa normaalipaineisen ulkoilman kanssa, ja kalibrointi- 6 80522 laitteisto muuttaa hallitusti vertailupainetta, jolloin ATK-järjestelmä 6 pystyy kalibroimaan kunkin erillisen paine-eroanturin 2.

Tämän keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi voidaan ajatella seuraavia vaihtoehtoisia laitteiston rakenneratkaisuja.

Mittauslistan 1 kohdalla vaarana on paperista syntyvän pölyn kertyminen mittausaukkoihin 3. Yksinkertainen menetelmä haitan pienentämiseksi on mittauslistan 1 ripustaminen rainan 14 yläpuolelle, jolloin aukkoon 3 joutuva pöly pääsee vaivatta putoamaan ulos. Lisäksi mittausaukko 3 voidaan muotoilla lievästi pyörteiseksi, mikä edesauttaa mahdollisesti seinämiin tarttuvan pölyn irtoamista. Vaihtoehtoisesti mit-tausaukot 3 voidaan peittää kalvolla tai täyttää sopivalla huokoisella materiaalilla.

Mlttauslista 1 voi olla kiinteästi asennettu tai se voi olla liikuteltavissa, kuten kuvissa 3a ja 3b on esitetty.

Mittauslistan 1 rainaan 14 päin olevan kaaripinnan muodon ei välttämättä tarvitse olla ympyrä. Pinta voidaan muodostaa kahden tai useamman eri kaarevuuskeskipisteen omaavasta pinnasta, jostain muusta sopivasta kaaripinnasta taikka siten, että listan 1 etureuna on sopivassa kulmassa rainaan 14 nähden oleva suora ja listan 1 jättöreuna on ympyrän kaaren muotoinen. Pinnan muotoilussa on otettava huomioon mittaus-listan tuloreunasta ja rainan lähtökohdasta aiheutuvat pai-nehäiriöt.

Liikuteltavan mittauslistan 1 avulla voidaan mittauslistan 1 geometrinen sijainti optimoida kullekin ajonopeudelle ja ki-reystasolle. Optimissaan rainan 14 ja listan 1 vaikutusala on niin pieni kuin mahdollista, mutta kuitenkin niin suuri, että rainan 14 tulo- ja erkanemiskohdista aiheutuvat paine-häiriöt eivät yllä vaikuttamaan mittauspisteessä.

Il 7 80522

Rainan 14 erkanemiskohdasta aiheutuva painehäiriö ulottuu tyypillisesti kaksi kertaa niin pitkälle kuin tuloreunasta aiheutuva painehäiriö. Näin ollen listan 1 optimaalinen sijainti rainaan 14 nähden on kuvion 4 mukaisesti sellainen, jossa likimain OB = 2 x OA, missä O on mittauspiste, A on rainan tulokohta ja B on rainan erkanemiskohta.

Edellä mainitun optimaalisen asennon säilyttämiseksi listan 1 tulee hieman kääntyä painautuessaan syvemmälle rainan 14 sisään, minkä havainnollistamiseksi listaa 1 tukevat vipu-varret 15,16 kuviossa 3 ovat eripituiset.

Listan 1 painuma rainatason sisään ei vaikuta kireysmittauk-sen tulokseen, vaan poikkeutuskulma voidaan vapaasti valita halutuksi, optimaalista rainan 14 ja listan 1 vaikutusalaa vastaavaksi.

Paine-eroantureiden 2 tarvitsema vertailupaine voidaan tuottaa monilla vaihtoehtoisilla tavoilla. Tarvittava paineilma voidaan esim. ottaa mahdollisesti olemassaolevasta paineil-maverkosta, josta saatava paine säädetään sopivaksi paineenalennus- ja paineentasauslaitteilla.

Tässä esimerkissä esitetyn tiedonsiirtotavan sijaan voidaan käyttää digitaalista tiedonsiirtomenetelmää, jossa anturei-hin on integroitu tarvittavat tiedonsiirtoelimet. Tällöin ei tarvita erillisiä analogia/digitaalimuuntimia, eikä erillistä, analogiatiedonsiirtoon käytettävää väylää.

Claims (10)

1. Menetelmä liikkuvan rainan (14) kireyden mittaamiseksi, tunnettu siitä, että - rainan (14) kireys mitataan epäsuorasti mittaamalla rainan (14) lähelle sijoitetun, rainan kulkusuunnassa ainakin osittain kaarevan pinnan omaavan mittauslistan (1) ja liikkuvan rainan (14) väliin muodostuvan ilmapatjan paine, joka on verrannollinen rainan (14) kireyteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paine mitataan useista, rainan (14) kulkusuuntaa vastaan likimain kohtisuorassa olevalla suoralla sijaitevis-ta pisteistä.

3. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syntyvä paine ilmaistaan listan (1) ja rainan (14) väliin syntyvän paineen ja vertailupaineen paine-erona.

4. Laitteisto liikkuvan rainan (14) kireyden mittaamiseksi, joka laitteisto käsittää: - ainakin yhden paineenmittausanturin (2) ilmanpaineen mittaamista varten, - automaattisen tietojenkäsittelyjärjestelmän (6), jolla mitattua tietoa voidaan käsitellä ja laitteiston toimintaa ohjata, ja - tiedonsiirtoväylän (4, 5), ohjaus- ja mittaus-tiedon siirtämistä varten. ti 9 80522 tunnettu - rainan (14) kulkusuunnassa kaarevasta mittaus-listasta (l), jonka pinnassa on useita reikiä (3) ja joka on asetettavissa liikkuvan rainan (14) lähelle ilmatyynyn muodostamiseksi rainan (14) ja listan (1) väliin, ja - mittauslistan (1) reikiin (3) sovitetuista pai-neenmittausantureista (2), joilla rainan (14) ja listan (1) välissä olevan ilman paine on mitattavissa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että paineenmittausanturi (2) on paine-eroan turi.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u laitteesta (7), jolla voidaan tuottaa tasainen, tunnettu paine, tämän paineen ja mittauslistan (1) ja rainan (14) välissä olevan ilmapatjan paineen vertailemiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mittauslistassa (1) on useita reikiä (3), joissa on paine-eroanturit (2) ja jotka on sijoitettu listaan (1) siten, että ne ovat rainan (14) kulkusuuntaan nähden poikittaisella suoralla rivissä.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mittauslistan reiät on peitetty joustavalla kalvolla tai huokoisella aineella.

8 80522

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u tukitangoista (15, 16), joilla mittauslista (1) on sovitettavissa liikkuvan rainan (14) lähelle. 10 80522

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että kuhunkin reikään (3) on sovitettu oma paineanturinsa. il 80522