WO2013045326A2 - Messvorrichtung und messverfahren zur messung von bahneigenschaften - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a measuring device and a measuring method for determining material web properties of a moving material web, in particular a fibrous web such as a paper, tissue or board web, comprising at least one sensor carrier and a traversing device, by means of which the at least one sensor carrier is movable transversely to the direction of the web.
  • a measuring device and a measuring method for determining material web properties of a moving material web in particular a fibrous web such as a paper, tissue or board web
  • a traversing device by means of which the at least one sensor carrier is movable transversely to the direction of the web.
  • the traversing device can be designed as a unilateral traverse or else as an O or U frame.
  • Various sensors can be attached to the traversing device, which are suitable for measuring the different material web properties.
  • sensors are also known in which the sensor is mounted on a sensor carrier.
  • the sensor carrier is suspended freely movable relative to the traverse, so that it can be held in suspension by means of an air cushion over the material web. Since the effect of the air cushion changes when it traverses the edge regions, and as a result the sensor carrier moves out of its ideal measuring position, the measurement results in the edge regions are very inaccurate.
  • An essential object of the invention is to propose an improved device and an improved method with which, in particular, the material web properties of the material web edge regions can also be measured.
  • the object is achieved by means of a device having the features of claim 1 and the method according to claim 7.
  • the sensors are at least as far apart from each other that the material web areas which can be detected by the sensors have substantially no overlapping regions.
  • the sensors are preferably arranged on an axis in the traverse direction.
  • the traversing device comprises two sensor carriers, between which the material web can be guided.
  • the sensors are made in two parts and the measurement is carried out through the material web (4).
  • the traversing device in this embodiment is an O-frame traversing device or a U-frame traversing device. In both cases, the sensor carriers are moved synchronously with each other.
  • the sensors used may be microwave sensors consisting of a resonator and a reference element. By means of the microwell sensors on the sensor carriers, the basis weight of a material web can be measured particularly advantageously.
  • an adjustable air cushion can be generated between the material web and the at least one sensor carrier and the at least one sensor carrier is movably mounted relative to the traversing device.
  • the distance between the sensor carriers is measured and the distance measurement, the air cushion thickness of the air cushion is controlled.
  • the proposed method is characterized in that the at least one sensor carrier, with at least two sensors mounted thereon, in the traversing movement is moved at least as far beyond the edge of the material web until only one of the sensors can detect the material web properties ,
  • the sensors (5) are at least as far apart from each other that they detect substantially different material web areas.
  • two sensor carriers are mounted on the traversing device, between which the material web is guided and the sensors are designed in two parts, so that the measurement is carried out through the material web.
  • the two-part sensors can be microwave sensors, consisting of a resonator (8) and a reference element (9), with which the basis weight of the material web is measured.
  • a controllable air cushion is provided by means of which the distance (a, b) between sensor / sensor component (8, 9) and material web (4) is kept constant.
  • the traversing device then changes the traversing direction if at least one sensor in the edge region can no longer grasp the material web.
  • Figure 1 a, 1 b a measuring device according to the prior art and their behavior when driving over the edge region of the web
  • FIG. 3 Top view of a sensor carrier
  • Figure 1 shows a measuring device according to the prior art and their behavior when driving over the edge region of the material web.
  • the measuring device is shown at a position in the middle of the material web.
  • the sensor housing 10 are fixed such that they can be moved by means of the traversing device 6 transversely to the direction of movement of the web 4. In this case, the movement of the two sensor housings 10 is always synchronous with one another, so that the sensor components 8, 9 on the sensor carriers 2 are always aligned with one another.
  • the sensor or sensor components 8, 9 are a microwave sensor, which consists of a resonator 8 and a reference element 9.
  • the sensor elements 8, 9 are spaced on the sensor carriers 2 by means of air cushion 3 from the material web 4.
  • This air cushion 4 is controlled such that the distance a, b between material web 4 and sensor elements 8, 9 can be reduced to a minimum without touching the material web.
  • a distance measuring device 1 1 is mounted on this, by means of which the distance between the sensor carriers can be measured.
  • Figure 1 b are the sensor carrier or the sensor housing on a Cross-directional position on which the material web edge has already been partially overrun.
  • the material web is covered only by a part of the sensor carrier 2 and cause the changed conditions that change the air cushion 3. Due to the changed pressure conditions, the sensor carrier 2 get into an inclined position. These extreme changes in the conditions can not be compensated by means of a control of the air cushion. Due to the skew of the sensor carrier 2, the distances a, b change and the measurement becomes so inaccurate that the measured values are no longer usable.
  • FIG. 2 shows a measuring device 1 according to the invention.
  • the two microwave sensors each consisting of two sensor elements, resonator 8 and reference element 9.
  • the two sensors are so far apart that their measurements do not affect.
  • the two sensors are spaced apart in the direction of movement of the traverse device 6. If the sensor carriers 2 are now moved beyond the material web ends, the air cushion is influenced as in the prior art in such a way that the sensor carriers 2 are moved out of their ideal position.
  • the ideal distances a, b change in such a way that the measurement of the sensors is influenced.
  • the sensor which is still in the region of the material web, provides sufficiently good measurement results.
  • Figure 3 shows the measuring device 1 in section on the material web 4 seen from above.
  • the two sensors or sensor components are arranged on an axis in the traverse direction.
  • the arrangement of the distance sensors 1 1 is shown.
  • the air cushion 3 are controlled, so that the distance between the sensor carriers is kept constant. In the position shown, only the right sensor can detect the material web.
  • the control The Traversiervornchtung can be controlled / regulated due to the two measurements of the sensors. As soon as the edge of the material web is reached, a sensor no longer provides useful measurement results and the traverse direction c is changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn (4), insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest ein Sensorträger (2) und eine Traversiervorrichtung (6), mittelsder der zumindest eine Sensorträger (2) quer zur Laufrichtung der Materialbahn (4) bewegbar ist, wobei auf dem zumindest einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (5) angeordnet sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor (5) die Materialbahneigenschaften ermittelbar sind.

Description

Messvorrichtung und Messverfahren zur Messung von Bahneigenschaften Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung sowie ein Messverfahren zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest einen Sensorträger und eine Traversiervorrichtung, mittels der der zumindest eine Sensorträger quer zur Laufrichtung der Materialbahn bewegbar ist. Derartige Messvorrichtungen zur Messung von Faserstoffbahneigenschaften sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
Die Traversiervorrichtung kann als einseitige Traverse oder aber auch als O- oder U-Rahmen ausgeführt sein. An der Traversiervorrichtung können verschiedene Sensoren angebracht sein, die zur Messung der unterschiedlichen Materialbahnei- genschaften geeignet sind.
So sind auch Sensoren bekannt, bei denen der Sensor an einem Sensorträger angebracht ist. Der Sensorträger ist gegenüber der Traverse frei beweglich aufgehängt, sodass dieser mittels eines Luftkissens über der Materialbahn in der Schwebe gehalten werden kann. Da sich die Wirkung des Luftkissens beim Überfahren der Randbereiche ändert und sich dadurch der Sensorträger aus seiner idealen Messposition herausbewegt, sind die Messergebnisse in den Randbereichen sehr ungenau.
Aber insbesondere im Randbereich ist es wichtig eine genaue Messung zu erreichen, da viele Störungen, wie z.B. Bahnrisse, von Problemen im Randbereich ausgehen.
Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren vorzuschlagen, mit dem insbesondere auch die Materialbahneigenschaften der Materialbahnrandbereiche gemessen werden können. Die Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie dem Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Es wird eine Vorrichtung entsprechend der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der auf dem zumindest einen Sensorträger mindestens zwei Sensoren angeord- net sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor die Materialbahneigenschaften zuverlässig ermittelbar sind.
Im Interesse eines möglichst guten Messergebnisses sind die Sensoren zumindest so weit voneinander beabstandet, dass die von den Sensoren erfassbaren Material- bahnbereiche im Wesentlichen keine überschneidenden Bereiche aufweisen.
Weiterhin sind die Sensoren vorzugsweise auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Traversiervorrichtung zwei Sensorträger, zwischen denen die Materialbahn hindurchführbar ist. In dieser Ausführung sind die Sensoren zweiteilig ausgeführt und die Messung erfolgt durch die Materialbahn (4) hindurch. Bei der Traversiervorrichtung handelt es sich in dieser Ausführung um eine O-Rahmentraversiervorrichtung oder um eine U- Rahmentraversiervorrichtung. In beiden Fällen werden die Sensorträger synchron zueinander bewegt. Die verwendeten Sensoren können Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator und einem Referenzelement, sein. Mittels der Mikowellensensoren auf den Sensorträgern kann besonders vorteilhaft das Flächengewicht einer Materialbahn gemessen werden.
Unabhängig von der Ausführung ist zwischen der Materialbahn und dem mindes- tens einem Sensorträger ein regelbares Luftkissen erzeugbar und der mindestens eine Sensorträger ist gegenüber der Traversiervorrichtung beweglich gelagert. Wobei bei der Verwendung von Mikrowellensensoren der Abstand zwischen den Sensorträgern gemessen wird und mittels der Abstandsmessung die Luftkissendicken der Luftkissen geregelt wird. Des Weiteren zeichnet sich das vorgeschlagene Verfahren dadurch aus, dass der mindestens eine Sensorträger, mit mindestens zwei darauf angebrachten Sensoren, bei der traversierenden Bewegung mindestens so weit über den Rand der Materialbahn hinausbewegt wird, bis nur noch einer der Sensoren die Materialbahneigen- schaffen ermitteln kann.
Im Interesse einer möglichst großen Messgenauigkeit sind die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet, dass diese im Wesentlichen unterschiedliche Materialbahnbereiche erfassen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, die Sensoren auf einer Achse in Traversierrichtung anzuordnen und derart zu schalten, dass immer zumindest ein Sensor misst.
In einer vorteilhaften Ausführung sind an der Traversiervorrichtung zwei Sensorträger angebracht, zwischen denen die Materialbahn hindurchgeführt wird und die Sensoren sind zweiteilig ausgeführt, sodass die Messung durch die Materialbahn hindurch erfolgt. Die zweiteilig ausgeführten Sensoren können Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sein, mit denen das Flächengewicht der Materialbahn gemessen wird.
Zur kontaktlosen Lagerung des mindestens einen Sensorträgers ist ein regelbares Luftkissen vorgesehen mittels dem der Abstand (a, b) zwischen Sen- sor/Sensorkomponente (8, 9) und Materialbahn (4) konstant gehalten wird/werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Traversiervorrichtung dann die Traversierrichtung wechselt, wenn zumindest ein Sensor im Randbereich die Materialbahn nicht mehr erfassen kann.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen: Figur 1 a, 1 b eine Messvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik und deren Verhalten beim Überfahren des Randbereiches der Materialbahn
Figur 2 eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
Figur 3 Draufsicht auf einen Sensorträger
Figur 1 zeigt eine Messvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik und deren Verhalten beim Überfahren des Randbereiches der Materialbahn. In Figur 1A ist die Messvorrichtung auf einer Position inmitten der Materialbahn dargestellt. An der Traversiervorrichtung 6 sind die Sensorgehäuse 10 derart befestigt, dass diese mittels der Traversiervorrichtung 6 quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 4 bewegt werden können. Dabei erfolgt die Bewegung der beiden Sensorgehäuse 10 immer synchron zueinander, sodass die Sensorkompo- nenten 8, 9 auf den Sensorträgern 2 immer zueinander ausgerichtet sind.
Bei dem Sensor bzw. Sensorkomponenten 8, 9 handelt es sich in diesem Fall um einen Mikrowellensensor, der aus einem Resonator 8 und einem Referenzelement 9 besteht. Um eine störungsfreie Messung zu gewährleisten, werden die Sensorelemente 8, 9 auf den Sensorträgern 2 mittels Luftkissen 3 von der Materialbahn 4 beabstandet.
Dieses Luftkissen 4 ist derart geregelt, dass der Abstand a, b zwischen Materialbahn 4 und Sensorelementen 8, 9 auf ein Minimum reduziert werden kann, ohne dabei die Materialbahn zu berühren. Bei einer Messung mit Mikrowellen kommt es darauf an, dass der Abstand zwischen den Sensorelementen möglichst gering ist und keinen großen Schwankungen unterliegt, da ansonsten die Messwerte zu ungenau werden. Zur Sicherstellung des Abstandes zwischen den Sensorträgern 2 ist auf diesen eine Abstandsmessvorrichtung 1 1 angebracht, mittels der der Abstand zwischen den Sensorträgern gemessen werden kann. So kann einmal das Luftkissen geregelt werden und anderseits der Einfluss des Abstandes auf den Messwert herausgerechnet werden.
In Figur 1 b befinden sich die Sensorträger bzw. die Sensorgehäuse auf einer Querrichtungsposition, auf der der Materialbahnrand schon teilweise überfahren wurde. Die Materialbahn wird nur noch von einem Teil der Sensorträger 2 überdeckt und die geänderten Verhältnisse bewirken, dass sich die Luftkissen 3 ändern. Durch die geänderten Druckverhältnisse geraten die Sensorträger 2 in eine Schräglage. Diese extremen Änderungen der Verhältnisse können auch mittels einer Regelung des Luftkissens nicht mehr ausgeglichen werden. Durch die Schieflage der Sensorträger 2 ändern sich die Abstände a, b und die Messung wird derart ungenau, dass die Messwerte nicht mehr brauchbar sind.
Aber insbesondere im Randbereich sind genaue Messungen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Materialbahn, zum Beispiel eine Faserstoffbahn wie eine Papier- oder Tissuebahn, die richtige Zusammensetzung aufweist, um z.B. die Gefahr des Materialbahnabrisses zu minimieren.
In Figur 2 ist eine Messvorrichtung 1 entsprechend der Erfindung dargestellt. Auf den Sensorträgern 2 sind zwei Sensoren bzw. zwei Mikrowellensensoren positio- niert. Die beiden Mikrowellensensoren bestehend aus jeweils zwei Sensorelementen, Resonator 8 und Referenzelement 9. Die beiden Sensoren sind so weit voneinander beabstandet, dass sich ihre Messungen nicht beeinflussen. In der gezeigten Darstellung sind die beiden Sensoren in Bewegungsrichtung der Traversiervorrich- tung 6 voneinander beabstandet. Werden die Sensorträger 2 nun über die Materialbahnenden hinaus bewegt, wird das Luftkissen wie im Stand der Technik derart beeinflusst, dass die Sensorträger 2 aus ihrer Idealposition hinaus bewegt werden. Auch hier ändern sich die idealen Abstände a, b derart, dass die Messung der Sensoren beeinflusst wird. Es hat sich aber gezeigt, dass der Sensor, der sich noch im Bereich der Materialbahn befindet, ausreichend gute Messergebnisse liefert.
Figur 3 zeigt die Messvorrichtung 1 im Schnitt auf die Materialbahn 4 von oben gesehen. Die beiden Sensoren bzw. Sensorkomponenten sind auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet. Zudem ist die Anordnung der Abstandssensoren 1 1 gezeigt. Mittels der Abstandssensoren 1 1 werden die Luftpolster 3 geregelt, sodass der Abstand zwischen den Sensorträgern konstant gehalten wird. In der gezeigten Position kann nur noch der rechte Sensor die Materialbahn erfassen. Die Steuerung der Traversiervornchtung kann aufgrund der beiden Messungen der Sensoren gesteuert/geregelt werden. Sobald der Rand der Materialbahn erreicht ist, liefert ein Sensor keine brauchbaren Messergebnisse mehr und die Traversierrichtung c wird geändert.
Bezuqszeichenliste
1 Messvorrichtung
2 Sensorträger
3 Luftkissen
4 Materialbahn
5 Sensor
6 Traversiervorrichtung
7 Laufrichtung (5)
8 Resonator
9 Referenzelement
10 Sensorgehäuse
1 1 Abstandsmessvorrichtung a/b Abstand zur Materialbahn c Traversierrichtung d Laufrichtung Materialbahn

Claims

Patentansprüche
1 . Messvorrichtung zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn (4), insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest einen Sensorträger (2) und eine Traversiervorrichtung (6), mittels der der zumindest eine Sensorträger (2) quer zur Laufrichtung der Materialbahn (4) bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem zumindest einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (5) angeordnet sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor (5) die Materialbahneigenschaften ermittelbar sind.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet sind, dass die von den Sensoren (5) erfassbaren Materialbahnbereiche im Wesentlichen keine überschneidenden Bereiche aufweisen.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (5) auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet sind.
4. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Traversiervorrichtung (6) zwei Sensorträger (2) umfasst zwischen denen die Materialbahn hindurchführbar ist und die Sensoren (5) zweiteilig ausgeführt sind, wobei die Messung durch die Materialbahn (4) hindurch erfolgt.
5. Messvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (5) Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sind.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Materialbahn (4) und dem mindestens einem Sensorträger (2) ein regelbares Luftkissen (3) erzeugbar ist, mit dem der Abstand (a, b) zwischen Sensorträger (2) und Materialbahn (4) regelbar ist und der mindestens eine Sensorträger (2) gegenüber der Traversiervorrichtung (6) beweglich gelagert ist.
7. Messverfahren zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, mit einer Messvorrichtung (1 ) umfassend mindestens einen Sensorträger und eine Traversiervorrichtung, mittels der der mindestens eine Sensorträger quer zur Laufrichtung der Materialbahn bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem zumindest einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (6) angeordnet sind, wobei der Sensorträger (2) bei der traversierenden Bewegung mindestens so weit über den Rand der Materialbahn hinausbewegt wird, bis nur noch einer der Sensoren die Materialbahneigenschaften ermitteln kann.
8. Messverfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet sind, dass diese im Wesentlichen unterschiedliche Materialbahnbereiche erfassen.
9. Messverfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet sind und derart geschaltet werden, dass immer zumindest ein Sensor (5) misst.
10. Messverfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Traversiervorrichtung (6) zwei Sensorträger (2) umfasst zwischen denen die Materialbahn hindurchgeführt wird und die Sensoren (5) zweiteilig ausgeführt sind, sodass die Messung durch die Materialbahn (4) hindurch erfolgt.
Messverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (5) Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sind, mit denen das Flächengewicht der Materialbahn gemessen wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Materialbahn (4) und dem mindestens einem Sensorträger (2) ein regelbares Luftkissen (3) erzeugt wird, mit dem der Abstand (a, b) zwischen Sensorträger (2) und Materialbahn (4) geregelt wird und der mindestens eine Sensorträger (2) gegenüber der Traversiervorrichtung (6) beweglich gelagert ist. 13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Traversiervorrichtung dann die Traversierrichtung wechselt, wenn ein Sensor im Randbereich die Materialbahn keine Materialbahn mehr erfassen kann.
PCT/EP2012/068418 2011-09-28 2012-09-19 Messvorrichtung und messverfahren zur messung von bahneigenschaften WO2013045326A2 (de)

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