CN103477221A - 检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测材料加工机器（1）中的连续式或循环式材料带（6）的参数的方法。根据本发明，通过至少一个传感器（9）无接触地检测在材料带（6）上出现的至少一个横向振荡的至少一个振荡参数，并且材料带（6）的至少一个由该振荡参数得出的参数被测定。此外，本发明还涉及一种用于检测材料加工机器（1）中的连续式或者循环式材料带（6）的参数的装置。
Description
技术领域
一种用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的方法和装置。
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的方法。此外本发明还涉及一种根据权利要求7的前序部分所述的用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的装置。
背景技术
一般来说，在用于制造和进一步加工例如纸卷材料带的机器中布置有拉力测量装置（Zugmesseinrichtung），其测量张紧力（Zugkraft）和/或拉应力（Zugspannung)。这个数值的测量对于在生产或者加工过程中实现材料带的恒定带应力（Bahnspannung）来说是必不可少的，并且对于高的产品质量和产品收益是不可或缺的。传统的测量装置是通过张紧力接收器的力传递来完成测量，张紧力接收器优选布置在机器的轧辊轴承上。而这种以机械方式用于作用连接到机器的静止的测量接收器常常会受到物理外因的影响，例如温度波动，机器的机械振动，机器轧辊的变形和/或不平衡，这些因素都会造成测量准确度的下降或者测量结果错误。
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发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的改良方法和改良装置。
在方法方面，本发明的目的根据本发明通过权利要求1中给出的技术特征来实现。在装置方面，本发明的目的根据本发明通过在权利要求7中给出的技术特征实现。
本发明的优选的改进方案为从属权利要求中的内容。
根据本发明，在用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的方法中，借助至少一个传感器，无接触地检测在材料带上出现的至少一个横向振荡的至少一个振荡参数并且材料带的至少一个由这个振荡参数得出的参数被测定。由此实现无磨损的，或者几乎无磨损的参数检测。特别是这种无接触工作的传感器对于温度波动，机械振荡以及轧辊轴承的变形和/或不平衡的外界因素的影响是不敏感的。从而提高了测量准确性且由此可以在制造或者加工过程中调节材料带的恒定带应力，从而优化材料带的质量和制造速度。
在优选的实施方中，检测通过自励（Selbsterregung）而沿材料带的纵向和/或横向方向上出现的振荡作为横向振荡。这种自励例如可以通过材料加工机器自身的振动或者通过在轧辊上产生的不平衡而引起，其中，材料带经由轧辊引导进入材料加工机器中。
在可替换的实施方式中，沿纵向和/或横向方向上出现的横向振荡则是通过他励（fremderregen）引起的。当借助自励没有可检测到的足够准确的振荡参数时，例如可应用这种他励。例如由于错误的频率，过小的带宽，过低的振幅和/或缺乏自励的可重复性，这时他励可以是必需的。
在有利的实施方式中，可以通过加入声压完成材料带横向振荡的他励。为此借助适合的手段将声压至少分段式的对准或引导至材料带上，其中在相应材料带上可变的振幅，定向作用，频率，带宽，脉冲波形和/或脉冲重复率，以及待产生的横向振荡都是可以匹配的。
在有利的实施方式中，通过材料带的机械激励完成材料带的横向振荡的他励。为此借助适合的手段在材料带上击打出（aufgepraegt）引起横向振荡的有针对性的振动。
特别有利的方式为，借助预先给定的、特别是张紧或振荡的材料带的数学计算模型，测定作为材料带参数的沿材料带的运动方向的张紧力和/或拉应力、速度、沿材料带的运动方向的的弹性模数，材料带的相对湿度和/或厚度。根据这些参数可以在制造或者加工过程中，调节在材料带上恒定的带应力。
对于用于检测材料加工机器中的连续式或循环式材料带的参数的装置，可借助至少一个传感器，无接触地检测在在材料带上出现的至少一个横向振荡中的至少一个振荡参数并且可测定至少一个由这个振荡参数得到的材料带的参数。由此实现对于横向振荡的振荡参数的不会受到外界因素的影响的检测。
特别优选的，将多个传感器布置在并且对准朝向材料带的运动方向的纵向和/或横向上。借助多个对准材料带不同表面区域的传感器，可以以简单的方式检测横向振荡的传播方向以及传播速度。
这一或这些传感器优选构造为雷达传感器，双雷达传感器，超声波传感器，和/或激光传感器。这些无接触地起作用的传感器对例如振动，灰尘沉积，温度波动和/或较高的气体湿度的机械因素是不敏感的并且可以无磨损地工作。
附图说明
根据附图对本发明的实施例进行进一步的详细描述。
图1是根据现有技术的材料加工机器的示意图，
图2是带有根据本发明的用于检测连续式或循环式材料带的参数的装置的材料加工机器的示意图，
图3是根据本发明的方法的方法流程图的示意图。
具体实施方式
在附图中，彼此相同的部件均配有相同的附图标记。
在图1中示出了根据现有技术的材料加工机器的示意图。这种材料加工机器1包括多个轧辊2，3，4，5，这些轧辊可以具有不同的直径，材料带6被引导经过这些轧辊。其中一些轧辊2，5可以是可主动驱动的，其中在单个被驱动的轧辊2，5上可调节不同的旋转速度和转数D。通过旋转速度和转数D的变化，可以影响在材料带6上的带应力。可以通过人工手动或借助控制单元7自动地调节旋转速度和转数D。
以惯用方式，借助于张紧力接收器8测定在材料带6运动方向上（同样叫做输送方向，或者纵向方向）的张紧力和/或拉应力，其中优选将张紧力接收器布置在材料加工机器1的轧辊4的轧辊轴承上。这种以机械方式用于作用连接到材料加工机器的静止的牵引力接收器常常会受到物理外因的影响，例如温度波动，材料加工机器1的机械振荡，材料加工机器1的轧辊的变形，污染和/或不平衡，其会造成测量准确度的下降或者测量结果错误。
根据计算出的张紧力Z和/或拉应力可以手动或者自动调节被驱动的轧辊2，5的转速D，从而实现在制造或者加工过程中材料带6上的恒定的带应力。
材料带6优选被构造为惯用的纸带，而材料加工机器1例如被构造成造纸机，涂布机，重绕机（Umroller）和/或圆片切割机（Rollenschneidmaschine）。
在图2中示出了带有根据本发明的用于检测连续式材料带的参数的装置的材料加工机器1的示意图。可替换的是，材料加工机器可以构造为用于循环式材料带（未进一步表示）。根据本发明的用于检测循环式材料带的参数的装置与用于检测连续式材料带的参数的装置并无本质上的区别。仅仅是装置的位置有可能偏移。其组件大致是一致的。
根据图2的材料加工机器1基本上与图1中示出的材料加工机器1一致，其区别在于，图2中的材料加工机器在轧辊4的轧辊轴承上没有布置张紧力接收器8。
在朝向材料带6的运动方向的纵向和/或横向上布置多个传感器9，其中将传感器9的检测区域10对准材料带6，并且检测此处出现的所谓的横向振荡。特别优选的，借助多个分别对准材料带6不同的表面区域的传感器9，可以以简单的方式检测横向振荡的传播方向和/或传播速度。横向振荡的传播速度直接与材料带6的带应力有关，从而可以由横向振荡的传播速度测定这个带应力。传感器9可以检测横向振荡不同的振荡参数，例如频率，振幅，和/或相位。为此将传感器9对准朝向材料带6的运动方向的纵向和横向的横向振荡的传播方向。
将材料带6沿牵引力方向在轧辊2和5之间的端面上张紧。材料带6在纵向侧上没有被张紧。在带有给定速度的连续式的材料带6上，惯有的横向振荡可以在输送或者运动方向（纵向方向）上传播，从而在张紧的端面，以及在水平朝向输送或运动方向的方向（横向方向）传播，从而在纵向侧之间传播。由于张紧和带运动，在纵向方向上可以出现移动的，或者静止的横向振荡波。在横向方向上可以出现可以反射在纵向侧上的横向振荡的移动波。
材料带6的横向振荡可以通过是自励或他励产生。例如由于材料加工机器1或单个机器部件的振动产生自励的横向振荡，这种振动例如通过轧辊2至5中的至少其中一个（材料带6经由该轧辊引导进入材料加工机器1）的不平衡或者在材料带6上的涡流气流产生。
当借助自励没有可检测到的足够准确的振荡参数时，可应用他励。例如由于错误的频率，过小的带宽，过低的振幅和/或缺乏自励的可重复性，这时他励可以是必需的。因此借助于声压或机械手段引起他励的横向振荡。为此借助适合的手段将声压至少分段式的对准或引导到材料带6上，其中在相应材料带6上可变的振幅，定向作用，频率，带宽，脉冲波形和/或脉冲重复率，以及待产生的横向振荡都是可以匹配的。
在可替换的实施方式中，通过材料带6的机械激励完成材料带6的横向振荡的他励。为此借助适合的手段在材料带6上击打出引起横向振荡的有针对性的振动。
选择传导位置和/或传导方向的手段可以有针对性的和可重复地激发不同的横向振荡。
传感器9优选构造为惯用的雷达传感器，双雷达传感器，超声波传感器，和/或激光传感器。这些无接触地起作用的传感器9对例如振动，灰尘沉积，温度波动和/或较高的气体湿度的机械因素是不敏感的并且可以无磨损地工作。
特别优选的可使用双雷达传感器作为传感器9，因为其能够直接测量反射材料的横向振荡的振幅和相位。此外双雷达传感器优选处于77GHz频率范围内。
基于预先给定的，特别是优选寄存在控制单元7内的张紧或振荡的材料带的数学计算模型，能够由接收到横向振荡的振荡参数测定作为材料带6参数的沿材料带6的运动方向的张紧力和/或拉应力，速度，沿材料带6的运动方向的弹性模数，相对湿度和/或材料带6的厚度。
对于一些参数来说必要的是，将传感器9布置并且分布在材料带6的多个分段上，例如在不同的轧辊对之间，以及数学计算模型的相应扩展，例如用于保持物料流量的。此外，可测定的带有足够精确度的参数和/或参数组合取决于传感器9的数量和位置以及材料带6的数学计算模型的规则。
在图3中表示了根据本发明的方法的方法流程图的示意图。在运行本方法时，在第一方法步骤I中，将至少一个他励的横向振荡施加在材料带6上
在第二方法步骤II中，借助至少一个无接触传感器9检测在材料带6上出现的横向振荡的振荡参数并且将其传输至与传感器9连接的控制单元7。
在第三方法步骤III中，根据寄存在控制单元7中的材料带6张紧，连续和振荡的数学计算模型和检测到的振荡参数，测定材料带6的参数。
在第四方法步骤IV中，对材料加工机器1的工作人员可视地显示出测定的材料带6的参数，其中该工作人员手动控制或调节材料加工机器1。
在另一种可替换的，优选的实施方式中，使用计算出的材料带6的参数来进行材料加工机器1自动控制和/或调节。
Claims (11)
1.一种用于检测材料加工机器（1）中的连续式或循环式材料带（6）的参数的方法，其特征在于，借助至少一个传感器（9），无接触地检测在所述材料带（6）上出现的至少一个横向振荡的至少一个振荡参数并且所述材料带（6）的至少一个由所述振荡参数得出的参数被测定，其中检测所述横向振荡的频率和/或振幅和/或相位作为所述横向振荡的至少一个振荡参数并且测定沿材料带（6）的运动方向的张紧力和/或拉应力和/或速度和/或沿材料带（6）运动方向的弹性模数和/或材料带（6）的相对湿度和/或厚度作为至少一个所述材料带（6）的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测通过自励而沿所述材料带（6）的横向和纵向方向上出现的振荡作为横向振荡。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在横向和纵向方向上出现的所述材料带（6）的所述横向振荡由他励激发。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过引入声压完成所述材料带（6）的横向振荡的所述他励。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述材料带的机械激励完成所述材料带（6）的横向振荡的所述他励。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于存储在控制单元（7）中的张紧和振荡的所述材料带（6）的数学计算模型，由至少一个检测到的振荡参数测定所述材料带（6）的至少一个参数。
7.一种用于检测材料加工机器（1）中的连续式或循环式材料带（6）的参数的装置，其特征在于，通过至少一个构造为雷达传感器，双雷达传感器，超声波传感器或者是激光传感器的传感器（9）无接触地检测在所述材料带（6）上出现的横向振荡的频率和/或振幅和/或相位并且通过与至少一个所述传感器（9）连接的控制单元（7）来根据至少一个所述传感器（9）检测到的数据测定沿所述材料带（6）的运动方向的张紧力和/或拉应力和/或速度和/或沿所述材料带（6）运动方向的弹性模数和/或所述材料带（6）相对湿度和/或厚度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，将多个所述传感器（9）布置在并且对准朝向所述材料带的运动方向的纵向和/或横向上。
9.根据权利要求7或者8所述的装置，其特征在于，在所述控制单元（7）内存储有张紧和振荡的材料带（6）的数学计算模型，所述数学计算模型用于根据至少一个所述传感器（9）检测到的数据来测定沿所述材料带（6）的运动方向的张紧力和/或拉应力和/或速度和/或沿所述材料带（6）运动方向的弹性模数和/或所述材料带（6）的相对湿度和/或厚度。
10.根据权利要求7至9所述的装置，其特征在于，所述传感器（9）布置在所述材料加工机器（1）中相邻布置的两个轧辊（2，3）之间或者布置在多个轧辊（2，3，4，5）之间。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的用于检测构造为造纸机、涂布机、重绕机和/或圆片切割机的材料加工机器（1）中的构造为纸带的材料带（6）参数的方法的应用。
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