SE528617C2 - Anordning, förfarande och maskin innefattande anordning för att mäta spänning eller spänningsförändring i en pappersbana - Google Patents

Description

25 30 528 617 banspänning relativt de omgivande segmenten - kommer fram som negativ banspänning vilket innebär formförändringar och körbarhetsproblem.

Ett flertal olika lösningar på problemet att mäta den faktiska banspänningen i banor presenteras nedan: DE-Al-10l,48,309 visar en anordning där luft strömmar ut ur ett munstycke och över en bana, varvid banans avvikelse orsakad av luftströmmen registreras med hjälp av exempelvis lasertriangulering eller ultraljudsgivare.

I US-A-3,779,074 och JP70l9976 blàses luft över banor, varvid tryckförändringar orsakade av banans konstitution mäts i kamare belägna mellan munstyckena och banan.

SE-C-444,861 visar en anordning som tillför trycklyft till en pappersbana pà vilken mätningen skall utföras pà.

Beroende av' banspänningen kommer' banan att avvika. mer eller mindre ifrån munstycket varvid trycket son: mäts kommer att variera.

Mätning av banspänning förekommer även inom andra JP8021715, JP7333086 och JP7209108 visar till exempel olika anordningar för profil- och spänningsmätning av i första hand metallbanor. Fasta munstycken sprayar teknikomràden än pappersindustrin. fluid över metallbanor varvid utbuktning av banan sida.

Munstyckena och sensorerna kan traversera simultant över banan sensorer belägna på banans motsatta detekteras av för att möjliggöra mätning på valfria punkter.

JP2000180279 vilken spänningen i textilier. Luft strömmar ut ifrån ett mäthuvud mot ett band på vilket nätningen sker. Mängden utgående luft ur mäthuvudet varierar beroende på bandets spänning och mäts av en sensor ansluten till mäthuvudet.

EP-A1-1,321,754 visar på ett förfarande för att mäta Spänningen hela breda med hjälp »av traverserande mätelement. Mätelementet är bågformat vilket gör visar en anordning mäter längs med en banas 10 15 20 25 30 LH w s CO att luften som förs med av banan pressas mellan banan och mätelementet och åstadkomer en luftkudde. Trycket i luftkudden mäts med hjälp av öppningar placerade i mätskenan. s De ovan beskrivna dokumenten .visar alla på olika anordningar vilka mäter spänning i banor av olika slag. Dessa anordningar kräver dock att sensorer placeras i nära anslutning till banan för att antingen, mäta banans vertikala avvikelse fluidtryck för att nàta fluidtrycket mellan banan och munstyckena US-A-3,496,744, US-A-4,031,741 och US-A-3,850,024 visar mätanordningar vid valsverk för att mäta orsakad av munstyckenas eller spänningsfördelning i metall- eller pappersbanor i rörelse genom att kontinuerligt mäta ojämnheter i banan och därefter styra valsverket. Mätningen sker genom att låta munstycken ansätta en bana med ett ungefärligen konstant lufttryck. Om en bana uppvisar en ojämnhet ändras följaktligen munstyckenas vertikala position, vilket detekteras av olika typer av givare.

Anordningarna som beskrivs isde ovan nämnda dokumenten åstadkommer möjligen en god mätning på banor av metall, men ger inte en särskilt tillförlitlig mätning på banor av papper eller andra mer flexibla material.

Redogörelse för uppfinningen Huvudmàlet att àstadkoma en mätanordning som på ett enkelt sätt och med enkla med föreliggande uppfinning är medel mäter_ spänningen hos en rörlig eller stillastående materialbana utan de nackdelar som finns på befintliga system - såsom hastighetsberoende och beroende av materialbanans struktur, Sagda ändamål uppnås medelst en anordning enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Uppfinningen anger även ett förfarande med kännetecken enligt det självständiga förfarandekravet. 10 15 20 25 30 .luftkuddarna som bildas av banstödens luftspalter.

CH fiâ OO Uppfinningen anger även en maskin med en anordning enligt den kännetecknande delen av patentkrav 20.

Föredragna eller fördelaktiga utföringsformer anges i de tillhörande underkraven.

Kortfattad figurbeskrivning Uppfinningen beskrivs nedan på ett icke begränsande sätt till ett utföringsexempel varvid hänvisas till de bifogade ritningarna, genom hänvisning antal föredragna på vilka Fig 1 visar en tvärsnittsvy av en anordning enligt uppfinningen, Fig 2 visar en perspektivvy av en anordning enligt uppfinningen, Fig 3 visar en schematisk vy av hur mätkroppar enligt uppfinningen påverkas av banans spänning, och Fig 4 visar en perspektivvy, snett underifrån, av en anordning enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Nedan följer en utförligare beskrivning av respektive figurer.

Fig 1 utföringsform av visar en tvärsnittsvy av en föredragen en anordning 1 enligt uppfinningen. En materialbana 5 som passerar anordningen 1 fixeras på en bestämd. nivå av ett eller flera banstöd 3, 4. Dessa banstöd 3, 4 kan exempelvis vara valsar eller axlar. Företrädesvis är dock dessa banstöd 3, 4 försedda med öppningar ur vilka luft blàses så att banstöden 3, 4 inte har någon fysisk kontakt med materialbanan.

Banan 5 fixeras därmed horisontellt vid banstöden 3, Banstöden kan vara fast anordnade längs hela banans 5 bredd, men kan även vara anordnade fast 4 av endast över delar av banan - eller 10 15 20 25 30 528 617 traverserande. Banstöd är företrädesvis men inte nödvändigtvis belägna på vardera sidan om en mätkropp 6 så att materialbanan 5 fixeras på en bestämd nivå genom hela mätanordningen förutom den eventuella avvikelse som inträffar vid banans centrala delar. Banstöden 3, 4 kan vara anordnade pà bägge sidor Om banan 5 eller bara på dess ena sida.

Ungefär mitt emellan de två banstöden 3, 4 ligger ett antal mätkroppar 6 på rad i banans 5 tvärriktning. Samtliga mätkroppar 6 anbringar ett tryck/kraft emot banan 5. Trycket /kraften är företrädesvis lika stort ifrån samtliga mätkroppar 6 bortsett från de mätkroppar som är ytterst belägna i raden av mätkroppar. Varje segment i banans bredd utsätts härvid för en lika stor kraft och beroende av banans 5 spänning i varje seg- ment av banan ger dessa krafter upphov till olika intryckningar i banan.

Pneumatiska cylindrar 7 - en för varje mätkropp 6 - bestämmer anpressningskraften genom att olika lufttryck läggs på respektive plus- och minuskammare. Minuskazrurlarens tryck kan till exempel användas för att kompensera för mätkroppens 6 ïvikt. Ansättningskraften kan naturligtvis påverkas pà annat sätt än genom pneumatik. Exempelvis kan fjädrar eller annan mekanisk påverkan användas. Cylinderhuset sitter fast monterat tillsammans med banstöden 3, 4. med Dess kolvstång är tillsammans anordningens l centrala delar - mätkropp 6, fluidtillförselorgan 2 och känselkropp för mätgivaren 8 - rörligt anordnade för att kunna följa banans 5 föränderliga spänning. För att kunna följa banans variationer så bra som möjligt, är det viktigt att de rörliga delarna har låg vikt och att de kan röra sig utan störande friktion.

Mätkropparna 6 förses via fluidtillförselorgan 2 med tryckluft eller någon annan gasblandning eller fluid, för att skapa fluidkuddar mellan mätkropparnas 6' undersidor och banan 5. Fluidtillförselorganen 2 kan i sina ändar vara försedda med 10 15 20 25 30 munstycken vilka ansätter banan 5 med ett konstant tryck längs banans bredd och skapar på så sätt en luftkudde på vilken mät- kropparna 6 kan rida. En mätkropps 6 undersida har en speciell utformning för att den utströmande luften skall fördelas jämnt över hela ytan. Mätkropparna 6 befinner sig på ett vinkelrätt avstånd av mindre än en millimeter från banan 5. Mätgivare 8 för mätkropparnas 6 läge i förhållande till banan 5 - en för varje mätkropp - sitter i denna utföringsform fast nmnterade tillsamans med banstöden 3, 4. Givarna 8 kan dock placeras på andra ställen på mätanordningen och även separat från mätanord- ningen.

En rad olika typer av givare kan användas för att mäta mätkroppens 6 vertikala position i förhållande till banan. En lämplig givare är exempelvis en analog induktiv givare' som detekterar avståndet till fluidtillförselorganet 2 är fast monterat med mäthuvudet. Denna givare ger en billig, driftsäker och kontaktlös metod som är känselkroppen som via lätt att ställa in och justera. Andra typer av mer eller mindre lämpliga givare kan baseras på exempelvis optisk detektering eller ultraljud. 7 Banan 5 enligt figurerna är anordnad i ett och samma horisontella plan, men anordningen 1 kan sitta monterad i alla riktningar beroende på var det finns plats utmed banans drag- ning. Mätkropparna 6 är dock enbart rörliga i normalriktningen som är vinkelrät gentemot banans 5 plan.

Signalerna fran respektive givare 8 samlas vid varje mättillfälle ihop för att bearbetas och presenteras i form av en banspänningsprofil för den aktuella tidpunkten/tidsstampen.

Tidsintervallerna mellan varje avläsning är företrädesvis korta och kan exempelvis variera mellan någon millisekund och någon sekund, beroende pà utrustning, banans hastighet eller beroende på vad man vill åstadkomma med mätningen. Signalerna från varje mättillfälle kan lagras och/eller presenteras enskilt eller i 10 15 20 25 30 528 617 ett band i form av ett rullande 3D-mönster. Informationen kan också bearbetas och användas för att styra eller reglera till- verkningsprocessen. Det som i tillverkningsprocessen kan styras eller regleras är exempelvis tillförande av väta till banan, intensifierad torkning eller i vissa sammanhang förändrad hastighet på banan.

Fig 2 utföringsform av visar en perspektivvy av en föredragen en mätanordning 1 uppfinningen.

Banstöden 3, 4 ser till att banan 5 ligger i ett bestämt plan. enligt Fig 3 visar en schematisk vy av hur mätkroppar enligt uppfinningen pâverkas av banans spänning. anordnade fritt rörliga i vertikalled. Om exempelvis luft med Mätkropparna 6 är trycket, p, strömmar ut från en mätkropp 6° och mot en pappers- bana 5 1«mmær nätkroppen 6” att befinna sig på en höjd, hm ovanför sagda bana. Om banspänningen av en eller annan anledning sjunker i ett visst omrâde kommer den mätkropp 61 som är beläget strax ovanför detta område att sjunka till en lägre höjd, hl, eftersom motståndet från banan, på grund av den minskade banspänningen, har blivit mindre. På samma sätt kommer en nütkropp 62 som befinner sig ovanför ett omrâde med högre banspänning än att, på grund av ökade stiga till en högre höjd hg. Genom att placera ut mätkroppar längs hela banans bredd àstadkoms en fullständig banspänningsprofil. Varje mätkropp täcker ett breddsegment som kan vara litet eller stort, normalt den banspänningen, exempelvis fràn 10 millimeters bredd upp till flera decimeter. mätkroppar kan varieras beroende på material, bredd och vilken del av banan som det skall mätas pà. För att ytterligare precisera mätningen och täcka in alla delar av banans bredd kan mätkropparna anordnas i flera godtyckliga rader så att inga delar av banan missas. Mätkropparna kan även anordnas att traversera längs banans bredd.

Storleken på och antalet v 10 15 20 25 30 528 617 Fig 4 visar en perspektivvy, snett underifrån, av en anordning enligt uppfinningen. En fluid, företrädesvis luft, tillförs ett mnnstycke via ett fluidtillförselorgan 2. Fluid- tillförselorganen 2 avslutas lämpligen, men inte nödvändigtvis, av ett munstycke för att erhålla en så jämn fluidkudde som möj- ligt över varje segment i banans bredd. i detta fall även mät- Enligt en föredragen utföringsfonn är munstycket undertill, kroppens undersida, anordnade med spår :L X-form. Munstyckena /mätkropparna kan vara utbytbara och anpassas efter egenskaper hos banan det skall mätas pá. Om banans hastighet är hög kan munstycket/mätkroppen till exempel utformas så att en större del av fluiden ansätter banan tidigare i färdriktningen och därigenom åstadkommer en jämn fluidkudde trots banans höga hastighet.

Placeringen av mätkropparna behöver inte vara så som i exemplet, utan dessa kan exempelvis vara belägna inuti eller bakom fluidtillförselorganet, huvudsaken är att dess undersidor ansätter banan på ett sådant sätt mätkropparna àstadkomer en kontaktlös avkänning av banspänningsprofilen. Förändringar i att fluidtillförselorganet mätkropparna rör sig fram och tillbaka vinkelrätt emot banans plan. banans konstitution gör och Denna rörelse detekteras av en givare som är fast vid till banstöden.

Fluidtillförselorganen behöver inte vara rörliga utan kan vara fast anordnade, förutsatt att de inte inverkar pà mätkropparnas rörelser. monterad exempel ett av Materialbanan kan bestå av i princip vilket materiall som helst som kan transporteras och rullas. Exempel på sådana material är papper, tissue, non-vowen, kartong, folie, plast, tyg samt laminat eller olika kombinationer av nämnda material.

Användare av utrustningen kan vara materialtillverkare, konver- terare eller slutanvändare av det banbundna materialet. I 10 15 528 617 exemplet med papper är dessa till exempel, papperstillverkare, omrullare, laminerare och tryckerier.

Utrustningen kan användas som ett kvalitetsverktyg på producerat material eller ett kvalitetsverktyg för användaren av materialet som en sorts ankomstkontroll. Den kan också ett för att förbättra en tillverkningsprocess - huruvida olika förändringar har avsedd användas som analysverktyg inverkan kan studeras och på så sett förändra, processen. I förlängningen kan även utrustningen automatiskt styra olika variabler i processen för att erhålla en jämnare kvalitet.

Uppfinningen. är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och på de bifogade ritningarna visade utföranv dena. särskilt när det gäller de eller Modifieringar är möjliga, olika beskaffenhet, delarnas likvärdig teknik, genom användande av skyddsområdet för uppfinningen, såsom den definieras i patentkraven. utan att man frångår

Claims (21)

10 15 20 25 30 528 617 10 Patentkrav

1. Anordning (1) för att mäta spänning eller en spännings- förändring i en pappersbana (5) innefattande åtminstone en mät- anordning bestående av ett antal mätkroppar (6) och ett antal fluidtillförselorgan (2), vilka är avsedda att ansätta ett fluidtryck mot sagda bana (5), varvid fluidtillförselorganen (2) är anordnade att ansätta banan med ett väsentligen konstant fluidtryck för àstadkommande av en fluidkudde mellan banan (5) (6), att ansätta banan och mätkropparna an0rdnade kontaktlöst mätkropparna (6) är (5), och sagda mätkroppars (6) mätkropparna (6) är rörligt anordnade, position i banans (5) normalriktning ändras beroende av variationer i banans (5) kännetecknad därav, samverkar med ett antal banstöd det till mätanordningen konstitution, att anordningen innefattar (3,4), försedda med fluid, vardera eller öppningar ur vilka strömmar en anordnade i anslutning sidan om och på mätkropparna (6) sett i banans längdriktning för att tillse att banan (5) väsentligen ligger i ett plan, och att mätkropparna (6) är anordnade i rad väsentligen sida vid sida.

2. Anordning ovanstående kännetecknad därav, anordnade att traversera i banans tvärriktning. enligt något av patentkrav, att en eller flera mätkroppar (6) är

3. Anordning enligt ovanstående kännetecknad därav, att den innefattar detekteringsmedel (8) för att detektera/fastställa något av patentkrav, sagda mätkroppars (6) positioner i banans normalriktning och omvandla dessa positioner till ett uttryck representerande banans spänning i ett givet område under mätkropparna. 10 15 20 25 30 528 617 ll

4. Anordning enligt ovanstående patentkrav, kännetecknad därav, att anordningen innefattar eller är kopplad till organ/medel för att anpassa banans (5) tillverkningsprocess något av beroende av banans (5) spänningsprofil.

5. Anordning enligt ovanstående patentkrav, kännetecknad därav, att mätkropparna (6) är anslutna till medel något av (7) som reglerar trycket som mätkropparna ansätter banan med.

6. Anordning enligt patentkrav 5,dkännetecknad därav, att mätkropparna (6) är anslutna till pneumatiska cylindrar (7) vilka är anordnade att reglera trycket som mätkropparna ansätter banan med.

7. Anordning ovanstående enligt något av kännetecknad därav, att munstyckenas (2) och/eller mätkropparnas patentkrav, (6) ansättningstryck kan anpassas efter banans (5) material och tjocklek.

8. Anordning enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav, att sagda fluid är luft.

9. Anordning enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav, med munstycken. att fluidtillförselorganen (2) är försedda I-

10. Anordning enligt patentkrav 9, kânnetecknad därav, att mätkropparnas (6) undersidor samanfaller med munstyckenas undersidor. 10 15 20 25 30 528 617 12

11. , Anordning ovanstående patentkrav, kännetecknad därav, fluidtillförselorganen (2). enligt något av sagda mätkroppar (6) är integrerade med

12. Anordning något av ovanstående kännetecknad därav, mätkroppar (6) är förhållande till fluidtillförselorganen (2). enligt sagda patentkrav, separata i

13. Anordning ovanstående känneteoknad därav, vid en rörlig materialbana. enligt något av patentkrav, att mätanordningen är avsedd att anordnas

14. Förfarande för att mäta spänning eller en spännings- förändring i mätanordning bestående av ett antal mätkroppar (6) och ett antal fluidtillförselorgan (2), vilka är avsedda att ansätta ett fluidtryck mot sagda bana (5), kânnetacknat därav, att mät- kropparna (6) är rörliga 5. banans normalriktning och att det innefattar stegen att: i en pappersbana (5) innefattande åtminstone en - från ett antal banstöd sidan om (3,4) mätkropparna (6) utsätta banan (5) för att tillse att banan ett plan, anordnade på vardera sett i för fluidströmmar (5) väsentligen ligger i banans längdriktning, - med mnnstyckena (2) fluidtryck för ansätta banan med ett konstant att fluidkudde mellan sagda bana och sagda mätkroppar (6), och därigenom åstadkomma en - detektera mätkropparnas (6) position. 10 15 20 25 30 13

15. Förfarande enligt patentkrav 14, kånnetecknat därav, att det även innefattar steget att: - förflytta ett antal mätkroppar (6) i banans tvärriktning.

16. Förfarande enligt något av patentkraven 14-15, känneteoknat därav, att det även innefattar steget att: - omvandla mätkropparnas (6) position till ett uttryck representerande banans spänning i ett givet område under mätkropparna.

17. Förfarande enligt patentkrav 16, kännetecknat därav, att det även innefattar steget att: - kontinuerligt sammanställa och behandla all data avseende banans spänning för att âstadkoma en ban-f spänningsprofil utmed hela banans bredd samt i dess längdriktning. A

18. Förfarande enligt 14-17, kännetecknat därav, att det även innefattar steget att: något av patentkraven - anpassa banans (5) tillverkningsprocess beroende av banans (5) detekterade spänning.

19. Förfarande enligt något av patentkraven 14-18, känne- tecknar därav, att det även innefattar steget att: - anpassa munstyckenas och/eller mätkropparnas (6) ansättningstryck efter banans material och tjocklek.

20. Maskin med pappersbana innefattande anordning (1) för att mäta spänning eller en spänningsförändring i en pappersbana (5) innefattande åtminstone en. mätanordning bestående av ett antal mäthroppar (6) och ett antal fluidtillförselorgan (2), vilka är avsedda att ansätta ett fluidtryck mot sagda bana (5), 10 15 20 528 617 14 varvid fluidtillförselorganen (2) är anordnade att ansätta banan med ett väsentligen konstant fluidtryck för åstadkomande av en fluidkudde nællan banan (5) och mätkropparna (6), mätkropparna (6) är anordnade att kontaktlöst ansätta banan (5), mätkropparna (6) är rörligt anordnade, och sagda mätkroppars (6) position i banans (5) normalriktning ändras beroende av variationer i kännetecknad därav, innefattar eller samverkar med ett antal banstöd (3,4), försedda med öppningar ur vilka det strömmar en fluid, till mätkropparna (6) sett i banans längdriktning för att tillse att banan (5) väsentligen ligger i ett plan, och att mätkropparna banans (5) konstitution, att anordningen anordnade i anslutning mätanordningen och på vardera sidan om (6) är anordnade i rad väsentligen sida vid sida.

21. Maskin med pappersbana enligt patentkrav 20, känneteok~ nad därav, att maskinen innefattar en styranordning som är anordnad att reglera banans (5) tillverkningsprocess beroende av banans (6) detekterade spänningsprofil.