DE69519720T4

DE69519720T4 - Messapparat zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften wie der Dicke und des Spannungsprofils eines gewebten oder eines bandförmigen Materials.

Info

Publication number: DE69519720T4
Application number: DE69519720T
Authority: DE
Inventors: Christer Bergerus
Original assignee: WANGNER FINCKH GmbH
Current assignee: WANGNER FINCKH GmbH
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2015-09-09
Also published as: WO1996007871A1; EP0728296A1; FI961745A; DE69519720D1; ATE198373T1; EP0728296B1; AU3489195A; NO961867L; DE69519720T2; SE503348C2; SE9403018L; FI961745A0; FI110341B; SE9403018D0; NO961867D0; US5817947A

Description

Gebiet der Technik:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßgerät zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften, wie der Dicke und dem Spannungsprofil, eines bahn- oder bandförmigen Materials, insbesondere eines Gewebes, über die gesamte Breite des Materials. Das bahn- oder bandförmige Material kann z. B. auch ein Filz oder eine Bespannung sein. Für die vorliegende Erfindung ist es beabsichtigt, daß das bahn- oder bandförmige Material eine Dicke von bis zu 20 mm, und insbesondere bis zu 10 mm, hat.
Technologischer Hintergrund:
Es ist bekannt, daß die Qualität des fertigen Papiererzeugnisses bei der Papierherstellung zu einem großen Ausmaß von dem Gewebe abhängt. Es ist daher für den Papierhersteller sehr wichtig, Kenntnis über den herrschenden Zustand und die Eigenschaften des Gewebes zu erhalten, wie der Dicke und dem Spannungsprofil, der Durchlässigkeit usw. Es ist heute sehr schwierig, diese Eigenschaften zuverlässig zu messen, da es keine Meßapparate und -verfahren gibt, die die Eigenschaften über die gesamte Breite des Gewebes aufnehmen können. Es ist vor allem die Breite des Gewebes, bis zu 10 m und mehr, die die Durchführung dieser Messungen schwierig macht.
Die oben in Verbindung mit der Messung der Dicke beschriebenen Probleme gelten auch für die Messung des Spannungsprofils, der Durchlässigkeit usw. des Gewebes, auch wenn es möglich war, diese über die Breite des gesamten Gewebes zu messen. Es besteht daher ein Bedarf dafür, Messungen über die gesamte Breite des Gewebes in einfacher und zuverlässiger Weise wiederholt durchführen zu können.
Aus EP-0 279 173 ist ein Gerät bekannt zum Messen von Änderungen in dem Oberflächenprofil von bandförmigen Material in gewickeltem Zustand, insbesondere fotografischem Basispapier.
Das Meßgerät ist innerhalb eines schlittenähnlichen, mit Rädern versehenen Gestells vorgesehen. Der Wandler des Meßgeräts ist am Boden des schlittenähnlichen Gestells federnd vorgesehen, um Änderungen in dem Oberflächenprofil des fotografischen Basispapiers zu messen. Das schlittenähnliche Gestell wird während des Meßvorgangs über das fotografische Basispapier gerollt. Das Gerät gemäß EP-0 279 173 mißt daher den zu messenden Gegenstand nur von einer Seite her, d. h. nur das Oberflächenprofil und nicht das Dickenprofil. Dieses Gerät ist außerdem nur für einzelne Messungen ausgelegt, d. h. der Zweck besteht darin, die Qualität des zu messenden Gegenstandes zu akzeptieren oder abzulehnen und die Position des Meßpunktes wird nicht festgehalten.
Aus DE-35 07 651 ist ein Meßgerät zum Messen der Dicke von ausgedehnten extrudierten Kunststoffgegenständen bekannt. In einer Ausführungsform mißt das dargestellte Gerät die Dicke einer Folie. Mittels Dauermagneten, die auf einer Tragschiene vorgesehen sind, auf der die Folie ruht, wird die Dicke der Folie durch einen Meßkopf gemessen, der über die Folie gleitet, wobei Änderungen in dem magnetischen Feld festgestellt werden. Der Meßkopf wird entlang einer Schiene über den zu messenden Gegenstand gebracht, wobei sich aus der Beschreibung nicht ergibt, ob dies manuell oder automatisch erfolgt. Dieses Gerät mißt die Dicke des zu messenden Gegenstandes, da das Meßgerät auf beiden Seiten des Gegenstandes vorgesehen ist. Die Messung mittels dieses Gerätes ist jedoch sehr zeitaufwendig, da die Dauermagnete zuerst auf einer Seite des zu messenden Gegenstandes angeordnet werden müssen. Das Gerät weist außerdem keine Mittel auf, um die Position festzustellen, an der die Messung durchgeführt wird. Dieses Gerät ist daher nicht für wiederholbare Vergleichsmessungen geeignet.
Die Firma Dr. Ernst Fehrer AG Linz, Österreich, hat seit 1985 eine Meßeinheit für Filzparameter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 hergestellt. Die Antriebsmittel enthalten Schie nen, die über dem bahn- oder bandförmigen Material montiert sind. Der obere Schlitten wurde von diesen Schienen getragen. Die Schienen müssen die gesamte Breite der Papiermaschine überspannen.
Gegenstand der Erfindung:
Die Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht wird, löst die Aufgabe, ein Meßgerät zu konstruieren, das es ermöglicht, in einfacher und wiederholbarer Weise Messungen über die gesamte Breite des bahn- oder bandförmigen Materials durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird eine Meßvorrichtung zur Verfügung gestellt, die Positionsbestimmungseinrichtungen aufweist, um wiederholt Messungen an dem bahn- oder bandförmigen Material durchführen zu können.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.
Beschreibung der Zeichnungen:
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Figuren detailliert beschrieben, von denen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des oberen Schlittens der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des unteren Schlittens der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist;
3 eine Seitenansicht der beiden Schlitten in 1 und 2 ist;
4 eine Darstellung der Antriebseinrichtung der Meßvorrichtung ist.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen:
1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Meßvorrichtung enthält zwei Schlitten, von denen der obere Schlitten in 1 und der untere Schlitten in 2 gezeigt ist. 3 zeigt die beiden Schlitten zusammen in einer Seitenansicht. Die beiden Schlitten sind voneinander getrennt durch einen dünnen Gegenstand 2, an dem die Messung ausgeführt werden soll und der in der Beschreibung als Meßobjekt bezeichnet wird.
Die beiden Schlitten weisen in den 1 bis 3 zwei Rahmen 4 und 6, zwei Montageplatten 8 und 10, achtzehn Stützräder 12 bis 20, zwei Antriebsräder 22, eine Steuerung 34, Speichereinrichtungen 26, Meßeinrichtungen, die eine Kraftmeßdose 33 und zwei induktive Wandler 35 aufweisen, Antriebsmittel 31 und zehn Permanentmagnete 32a bis 32f auf.
Die Meßvorrichtung weist so zwei Schlitten auf, von denen der obere, in 1 gezeigte Schlitten zuerst beschrieben wird. Der Körper des oberen Schlittens wird von einem rechteckförmigen Rahmen 4 gebildet. Der Rahmen 4 ist vorzugsweise aus Leichtmaterial hergestellt, wie einem rechteckförmigen Aluminiumstück, um das Gewicht der Meßvorrichtung und dadurch die erforderliche Antriebsleistung niedrig zu halten. Auf dem Rahmen 4 sind die Steuerung 24 und die Speichereinrichtung 26 vorgesehen. Die Montageplatte 8 ist zwischen den beiden Längsseiten 4a und 4b des Rahmens 4 vorgesehen. Auf der Montageplatte 8 ist wiederum ein Teil der Meßeinrichtung vorgesehen, was später mehr im Detail beschrieben wird. Bei der Montageplatte 8 ist die Antriebseinrichtung 31 vorgesehen, die einen Gleichstrommotor 30 und zwei Antriebsräder 22 aufweist. Die Antriebseinrichtung 31 wird mehr im Detail in Verbindung mit 4 beschrieben. Die Stützräder 12 bis 15 sind an beiden Längsseiten 4a und 4b vorgesehen. Der Magnet 32a ist zwischen den beiden Paaren der vorderen Räder 12 und 13 an den Längsseiten 4a bzw. 4b vorgesehen. Entsprechend ist der Magnet 32b zwischen den beiden Paaren von hinteren Räder 14 und 15 vorgesehen. Außerdem ist der Magnet 32c, der in 4 gezeigt ist, zwischen den Antriebsrädern 22 vorgesehen.
Der untere Schlitten der Meßvorrichtung, der in 2 gezeigt ist, weist ebenfalls einen rechteckförmigen Rahmen 6 auf, der aus Leichtmaterial hergestellt ist. Ähnlich wie bei dem oberen Schlitten ist eine Montageplatte 10 zwischen den beiden Längsseiten 6a und 6b des Rahmens 6 vorgesehen. Die Montageplatte 10 dient unter anderem dazu, mittels einer Befestigung einen Teil der Meßvorrichtung zu tragen, wenn die Meßvorrichtung aus zwei Teilen besteht, die auf beiden Seiten des Meßobjekts zu montieren sind, z. B. wenn die Meßeinrichtung ein induktiver Wandler 35 ist. Zwei Stützräder 20 sind bei der Montageplatte 10 vorgesehen. Diese Stützräder 20 sind entsprechend den beiden Antriebsrädern 22 des oberen Schlittens vorgesehen. Die Stützräder 16 bis 19 sind an den Längsseiten 6a und 6b des Rahmens 6 entsprechend der Position der Stützräder 12 bis 15 des oberen Schlittens in 1 vorgesehen, und das einzige, was die Stützräder 12 bis 15 daran hindert, die Stützräder 16 bis 19 zu berühren, ist das Meßobjekt 2. Der Magnet 32d ist zwischen den beiden Paaren von vorderen Rädern 16 und 17 an den Längsseiten 6a bzw. 6b vorgesehen und in entsprechender Weise ist der Magnet 32e zwischen den zwei Paaren von hinteren Rädern 18 und 19 vorgesehen. Ferner ist der Magnet 32f zwischen den Stützrädern 20 vorgesehen.
Die Magnete 32a bis 32f sind paarweise vorgesehen, wobei der erste Magnet 32a bis 32c in jedem Paar an dem oberen Schlitten und der zweite Magnet 32d bis 32f in jedem Paar an dem unteren Schlitten befestigt ist. Der erste Magnet 32a bis 32c in jedem Paar zieht den zweiten Magnet 32d bis 32f in jedem Paar an, wobei die Magnete in jedem Paar an korrespondierenden Stellen auf jeder Seite des Meßobjekts 2 angeordnet sind. Die Kraft der Magnete 32a bis 32f ist so angepaßt, daß sie die beiden Schlitten der Meßvorrichtung zusammenhalten, wenn die Antriebseinrichtung 31 sie quer über das Meßobjekt 2 treibt. Die Magnete 32a bis 32f sind vorzugsweise Permanentmagnete. Elektromagnete oder andere Mittel zum Zusammenhalten der Schlitten können jedoch auch verwendet werden.
Bei der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, enthält die Meßeinrichtung eine Krafmeßdose mit einem Meßkopf 34 und zwei induktive Wandler 35. Die Kraftmeßdose 33 ist an der Montageplatte 8 so befestigt, daß der Meßkopf 34 das Meßobjekt 2 berührt, um dessen Spannung zu messen. Die beiden induktiven Wandler 35 sind an zwei der Ecken des oberen Rahmens 4 bzw. des unteren Rahmens 4 angeordnet. Die induktiven Wandler sind somit in zwei Teile unterteilt, wobei ein Teil den Wandler selbst darstellt. und der andere Teil die Referenzfläche darstellt. Die Teile sind auf jeder Seite des Meßobjekts 2 angeordnet. Dies ist notwendig, um das Dickenprofil des Objekts 2 messen zu können.
Bei einer zweiten Ausführungsform (nicht dargestellt) ist nur ein induktiver Wandler vorgesehen, wobei der erste Teil an der Montageplatte 8 und der zweite Teil an der Montageplatte 10 angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform könnte die Meßeinrichtung einen Permeabilitätswandler aufweisen, der nur aus einem Wandlerteil besteht oder die Meßeinrichtung könnte eine Kombination verschiedener Wandler enthalten. Solche Wandler können optische Wandler, verschiedene Arten von Kameras zur Messung der Dicke, Permeabilität, Spannung, Topographie usw. sein.
4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Antriebseinrichtung 31. Die Antriebseinrichtung 31 enthält, wie bereits erwähnt, den Gleichstrommotor 30 und zwei Antriebsräder 22. Der Gleichstrommotor 30 ist mit den Antriebsrädern 22 über einen Antriebsriemen 36 gekoppelt. Die Antriebsräder 22 berühren das Meßobjekt 2, an dessen entgegengesetzter Seite die Stützräder 20 anliegen, und treiben die Meßvorrichtung während der Messung über das Objekt 2. Die Antriebsräder 22 sind folglich so konstruiert, daß die Reibung zwischen dem Meßobjekt 2 und den Antriebsrädern 22 groß genug ist, um die Meßvorrichtung anzutreiben. Statt des Gleichstrommotors 30 kann die Antriebseinrichtung eine andere geeignete Antriebsquelle aufweisen.
Die Meßvorrichtung enthält Mittel 38 zur Bestimmung der Position, vorzugsweise einen Impulswandler, bei der Antriebswelle 40 des Gleichstrommotors 30. Der Impulswandler 38 zählt Marken an der Antriebswelle 40 und bestimmt auf diese Weise die Position der Meßvorrichtung. Es ist dadurch möglich, die Meßwertanzeige mit einer Position des Meßobjekts 2 zu verknüpfen. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Impulswandler 38 bei einem speziellen Stützrad (nicht dargestellt) befestigt, um sicherzustellen, daß der Impulswandler 38 die Position jederzeit korrekt angibt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere dann, wenn die Gefahr besteht, daß das Antriebsrad 22 durchdreht, da in diesem Fall die Positionsbestimmung unabhängig von der Antriebswelle 40 des Gleichstrommotors 30 ist.
Zum besseren Verständnis des Zusammenwirkens der verschiedenen Teile in der Meßvorrichtung wird nun ein typisches Meßverfahren beschrieben, das eine Eigenschaften eines Gewebes mißt.
Zu Beginn des Verfahrens wird der obere Schlitten der Meßvorrichtung auf die Oberseite des Gewebes gesetzt. Der untere Schlitten wird korrespondierend unter dem Gewebe plaziert. Durch die Magnete 32a bis 32f wird der untere Schlitten sicher an dieser Stelle gehalten. Da die Stützräder 20 vorzugsweise federnd an der Montageplatte 10 montiert sind, kann es notwendig sein, den Magnet 32f und die Stützräder 20 manuell zur Oberfläche des Meßobjekts zu bringen, um sicherzustellen, daß die Magnete 32c und 32f Kontakt machen. Die Meßvorrichtung wird dann rechtwinklig zur Kante des Gewebes ausgerichtet.
Wenn dies erfolgt ist, ist die Meßvorrichtung zum Starten der Messung z. B. der Dicke über die gesamte Breite des Gewebes bereit.
Wenn die Meßvorrichtung in dieser Weise aktiviert ist, erzeugt die Steuerung 24 ein Signal, das den Gleichstrommotor 30 startet. Mittels der Antriebswelle 40 und des Antriebsriemens 36 wird dann die Leistung des Gleichstrommotors 30 auf die beiden Antriebsräder 22 übertragen, und die Meßvorrichtung beginnt sich quer über die Breite des Gewebes zu bewegen. Die Steuerung 24 aktiviert dann die Meßeinrichtung, um z. B. eine Dickenmessung durchzuführen. Die Zeitabstände zwischen den Aktivierungen der Meßeinrichtungen können vorher eingestellt werden. Um einen hohen Grad an Meßgenauigkeit zu erreichen, können z. B. zwei Werte/mm gesammelt werden. Die gesammelten Meßwerte werden dann in der Speichereinrichtung 26 gespeichert. Wenn die Messung abgeschlossen ist, werden die in der Speichereinrichtung 26 gespeicherten Werte an einen Personalcomputer zur Auswertung übertragen.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind sowohl die Steuerung 24 als auch die Speichereinrichtung 26 außerhalb der Meßvorrichtung angeordnet und in einen Computer implementiert.
Es sind vorausgehend verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Die Erfindung soll nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sein. Zum Beispiel kann der Schlitten auch manuell über das Gewebe gezogen werden. Die Schlitten können z. B. auch durch Kufenschlitten oder Raupenkettenschlitten gebildet werden.

Claims

Meßvorrichtung zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften, wie Dicke und Spannungsprofil, eines bahn- oder bandförmigen Materials (2) mit a) einem oberen Schlitten (4, 8), der für die Anordnung auf der Oberseite des bahn- oder bandförmigen Materials (2) vorgesehen ist; b) einem unteren Schlitten (6, 10) der zur Anordnung auf der Unterseite des bahn- oder bandförmigen Materials (2) unmittelbar unterhalb des oberen Schlittens vorgesehen ist; c) Magneten (32a–32f) zum Zusammenhalten des oberen und des unteren Schlittens, wobei sich das bahn- oder bandförmige Material (2) dazwischen befindet, die Magnete (32a–32f) paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind, wenn der untere Schlitten (4, 8) auf der Unterseite des Bahn- oder bandförmigen Materials (2) angeordnet ist, so daß die Schlitten (4, 8; 6, 10) zusammen über die Oberfläche des bahn- oder bandförmigen Materials (2) durch Antriebsmittel (31) bewegbar sind, ohne das bahn- oder bandförmige Material (2) zu beschädigen; d) Meßeinrichtungen (33, 35), die auf wenigstens einem der Schlitten (4, 8; 6, 10) zum Messen der Eigenschaften des bahn- oder bandförmigen Materials (2) vorgesehen sind; gekennzeichnet durch e) Positionsbestimmungseinrichtungen (38) zur Bestimmung der Position der Meßvorrichtung, die entweder an einer Antriebswelle (40) der Antriebsmittel (31) angeordnet sind oder an einem speziellen Stützrad befestigt sind, in welchem Fall die Positionsbestimmung unabhängig von der Antriebswelle (40) ist.
Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zum Zusammenhalten der Schlitten Permanentmagnete (32a–32f) oder Elektromagnete sind, die auf einem Rahmen (4, 6) des oberen bzw. unteren Schlittens vorgesehen sind.
Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Meßeinrichtungen einen induktiven Wandler (35) zum Messen der Dicke des bahn- oder bandförmigen Materials (2) enthalten, der auf beiden Seiten des bahn- oder bandförmigen Materials (2) auf einer Montageplatte (8, 10) des oberen bzw. unteren Schlittens vorgesehen ist.
Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Meßeinrichtungen eine Kraftmeßdose (33) mit einem Meßkopf (34) zum Messen des Spannungsprofils des bahn- oder bandförmigen Materials (2) enthalten, die auf einer der Montageplatten (8, 10) des oberen bzw. unteren Schlittens angeordnet ist.
Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Meßeinrichtungen einen Durchlässigkeitssensor zum Messen der Durchlässigkeit des bahn- oder bandförmigen Materials (2) enthalten, der auf einer Seite des bahn- oder bandförmigen Materials (2) auf einer der Montageplatten (8, 10) angeordnet ist.
Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit Antriebsmitteln (31) zum Antreiben der Meßvorrichtung über das bahn- oder bandförmige Material (2) hin, wobei die Antriebsmittel (31) ein Antriebsrad (22) aufweisen, das in Berührung mit dem bahn- oder bandförmigen Material (2) steht.
Meßvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Antriebsmittel (31) einen Gleichstrommotor (30) aufweisen, der mittels der Antriebswelle (40) und eines Antriebsriemens (36) das wenigstens eine Antriebsrad (22) antreibt.
Verwendung der Meßvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche zum Messen der Eigenschaften eines Papiermaschinengewebes oder -filzes, wie Dicke, Spannungsprofil und Durchlässigkeit.