DE10017405A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer MaterialbahnInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes (112b) einer Materialbahn (112), insbesondere einer Papierbahn (112), umfasst eine Messvorrichtung (130, 140), welche eine Temperatur (T) der Materialbahn (112) oder/und deren Umgebung (116) ortsaufgelöst ermittelt und die Orts- und Temperaturdaten an eine Auswertevorrichtung übergibt. Die Auswertevorrichtung bestimmt dabei aus den so ermittelten Daten die Position eines Temperatursprunges und stellt diese als die Position des Randes (112b) der Materialbahn (112) zur Ausgabe bereit.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Position eines
Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, wie sie bei
spielsweise in Anlagen zur Herstellung von Wellpappe eingesetzt werden.
Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Lichtschranken im
Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn, d. h. im Wesentlichen
orthogonal zur Laufrichtung der Materialbahn, hintereinander und in
Querrichtung der Materialbahn verschiebbar angeordnet sind. Jede der
Lichtschranken umfasst eine Fotozelle und eine zugehörige Lichtquelle,
zwischen denen die Materialbahn verläuft. Im Betrieb werden die beiden
Lichtschranken derart verfahren, dass die Materialbahn die eine Licht
schranke unterbricht, während das Licht der Lichtquelle der anderen Licht
schranke die zugehörige Fotozelle erreicht. Aus der Verfahrstellung der
beiden Lichtschranken, bei der die oben beschriebenen Lichteinfall
verhältnisse vorliegen, wird dis Position des Randes der Materialbahn
ermittelt.
Bei einer weiteren Vorrichtung, die ähnlich der vorstehend erläuterten nach
dem Lichtschranken-Prinzip arbeitet, ist eine Mehrzahl von Lichtschranken
im Wesentlichen in einer im Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn
verlaufenden Reihe angeordnet. Wie in der zuvor beschriebenen Vorrichtung
verhindert die Materialbahn auch hier den Einfall von Licht auf einen Teil der
Fotozellen. Im Gegensatz zu dieser ist es jedoch nicht erforderlich, die
Lichtschranken in Querrichtung der Materialbahn zu verschieben, da die
Position des Randes der Materialbahn aus der Position des Überganges
zwischen den Licht empfangenden bzw. und den kein Licht empfangenden
Fotozellen ermittelt werden kann.
Nachteilig an den genannten Vorrichtungen des Standes der Technik ist
dabei, dass die Materialbahn funktionsbedingt zwischen den Fotozellen und
den Lichtquellen angeordnet sein muss. Dementsprechend können diese
Vorrichtung nur dort eingesetzt werden, wo oberhalb und unterhalb der
Materialbahn ausreichend freier Raum vorhanden ist, um die Fotozellen und
die Lichtquelle vorzusehen. In Bereichen, in denen dieser Bauraum nicht
vorhanden ist, beispielsweise in Bereichen, in denen die Materialbahn um
eine Stütz- oder Gegenwalze herumgeführt wird, mit einer Riffelwalze in
Eingriff steht oder auf andere Art und Weise umgelenkt oder/und bearbeitet
wird, ist die oben beschriebene Vorrichtung des Standes der Technik nicht
einsetzbar. Dies gilt in der Regel auch dann, wenn anstelle einer Lichtquelle
Umgebungslicht verwendet wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen der
Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn,
bereitzustellen, welche nicht in unmittelbarer Nähe der Materialbahn
angeordnet zu sein braucht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum
Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn, insbesondere einer
Papierbahn, umfassend eine Messvorrichtung, welche eine Temperatur der
Materialbahn oder/und deren Umgebung ortsaufgelöst ermittelt und die Orts-
und Temperaturdaten an eine Auswertevorrichtung übergibt, wobei die
Auswertevorrichtung aus den so ermittelten Daten die Position eines
Temperatursprungs bestimmt und als die Position des Randes der Material
bahn zur Ausgabe bereitstellt.
Es ist das Verdienst der Erfinder, herausgefunden zu haben, dass der
Temperaturunterschied zwischen der Materialbahn und ihrer Umgebung
trotz deren unterschiedlicher Emissivitäten eine Erfassung des Randes der
Materialbahn ermöglicht. Üblicherweise weist die Umgebung der Material
bahn, beispielsweise eine Riffelwalze, mit Temperaturen in der Größen
ordnung von etwa 180°C eine höhere Temperatur auf als die Materialbahn
selbst mit Temperaturen in der Größenordnung von etwa 110°C. Daher
sollte gemäß der Theorie der schwarzen Strahler die Riffelwalze mehr
thermische Strahlung abgeben als die Materialbahn. Allerdings weist die
Materialbahn üblicherweise eine sehr viel höhere Emissivität auf als die
Umgebung, nämlich eine Emissivität in der Größenordnung von etwa 0,95
verglichen mit einer Emissivität der Oberfläche der Riffelwalze in der
Größenordnung von etwa 0,35. Dies wiederum spricht für eine stärkere
thermische Abstrahlung durch die Materialbahn. Es war daher nicht zu
erwarten, dass die relativ geringen Temperaturunterschiede zwischen der
Materialbahn und deren Umgebung mit einer solchen Präzision erfasst
werden könnten, dass sich hieraus eine verwertbare Information über die
Lage des Randes der Materialbahn ableiten ließen.
Obgleich die Emissionsverhältnisse vorstehend am Beispiel einer mit einer
Riffelwalze in Eingriff befindlichen Materialbahn erläutert worden sind, hat
es sich gezeigt, dass die Erfindung auch bei anders gearteten Umgebungen
der Materialbahn einsetzbar ist. Beispielsweise kann die Umgebung von
einer Auflage- bzw. Stützeinheit für die Materialbahn, einem Auftragswerk,
einer Bahnführungseinrichtung oder auch vom räumlichen Hintergrund der
Materialbahn gebildet sein.
Die von der Messvorrichtung ermittelte Temperatur der Materialbahn kann
eine beliebige Temperatur der Materialbahn sein. Es kann sich dabei
beispielsweise um eine Temperatur der Materialbahnoberfläche handeln.
Ebenso ist es jedoch auch möglich, aus dem Inneren der Materialbahn
stammende thermische Strahlungsanteile zu berücksichtigen. Entsprechen
des gilt auch für die Umgebung der Materialbahn. Weiterhin ist es nicht
notwendig, die thermodynamisch exakte oder wahre Temperatur der Mate
rialbahn oder/und deren Umgebung zu ermitteln, was den Einsatz eines
kalibrierten Temperaturmessvorrichtung erforderlich machen würde. Viel
mehr hat sich gezeigt, dass es völlig ausreicht, die scheinbaren Tempe
raturen zu ermitteln. Dies senkt die Anschaffungskosten für die Tem
peraturmessvorrichtung und vereinfacht zudem die Messung.
Die Temperaturmessvorrichtung hat lediglich die Aufgabe, ein Temperatur
profil zu ermitteln, wobei ein Abschnitt dieses Temperaturprofils der
Materialbahn und ein weiterer Abschnitt der Umgebung der Materialbahn
zugeordnet werden kann. Dies ist aufgrund der ortsaufgelösten Messung
ohne weiteres möglich. Dadurch ist die Auswertevorrichtung in der Lage,
aus den Orts- und Temperaturdaten die Position eines Temperatursprungs
zu bestimmen, und diese Position als die Position des Randes der
Materialbahn auszugeben.
Im Vergleich zu den Einsatzvoraussetzungen der zuvor beschriebenen
Positionserfassungsvorrichtungen des Standes der Technik ist es für die
Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausreichend,
dass die Materialbahn einem Temperatursensor der Messvorrichtung
zugänglich ist. Es ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit möglich,
sowohl die Position eines Randes einer frei durch den Raum verlaufenden
Materialbahn als auch die Position eines Randes einer an einem Bahnfüh
rungs- oder Arbeitselement, beispielsweise einer Umlenk-, Auftrags- und
Gegenwalze, anliegenden Materialbahn sicher zu erfassen.
Grundsätzlich kann die Messvorrichtung jede beliebige Art von Temperatur
sensor beinhalten. Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung jedoch einen
Sensor zur berührungslosen Ermittlung der Temperatur der Materialbahn
oder/und deren Umgebung. Berührungslose Temperatursensoren weisen den
Vorteil auf, dass sie in sicherer Entfernung von der Messstelle angeordnet
werden können, wodurch sie weniger anfällig für Verschmutzungen aus
dem Verarbeitungsprozess der Materialbahn sind. Dies macht berührungs
lose Temperatursensoren dauerhaft auch an bisher kritischen Stellen
einsetzbar, wie z. B. an Stationen, an denen auf die Oberfläche einer durch
den Eingriff mit Riffelwalzen gewellten Materialbahn Leim aufgetragen wird.
Weiterhin kann durch berührende Temperatursensoren die Materialbahn in
ihrer Qualität beeinträchtigt werden, da eine Materialbahn, wie z. B. eine
Papierbahn, je nach Verarbeitungszustand weich und damit empfindlich für
die Punktberührung durch einen Sensor sein kann.
Als berührungslose Temperatursensoren werden bevorzugt Infrarotsensoren
verwendet, da diese im Vergleich zu anderen berührungslosen Sensoren
bereits bei relativ niedrigen Temperaturen zur Temperaturermittlung
eingesetzt werden können.
Eine ortsaufgelöste Messung kann beispielsweise durch Einsatz eines
bewegbaren, vorzugsweise drehbaren oder schwenkbaren, Infrarotsensors
ermöglicht werden. Der Infrarotsensor kann beispielsweise um eine parallel
zum Rand der Materialbahn verlaufende Achse oszillierend geschwenkt
werden. Dadurch kann der Bereich eines Randes einer Materialbahn sowie
dessen Umgebung vom Infrarotsensor fortdauernd zeilenmäßig abgetastet
werden. Die Erfassung der Position des Materialbahnrandes ist nämlich
besonders einfach dann möglich, wenn die Abtastrichtung der Messvor
richtung, d. h. die Richtung der Ortsauflösung der Temperaturmessung
zumindest eine nicht vernachlässigbare Komponente in einer Richtung
orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Materialbahnrandes hat.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Infrarotsensor anstelle des
Verschwenkens linear hin- und herzubewegen. Dadurch wird der Abstand
zwischen dem Infrarotsensor und der gewöhnlich ebenen Materialbahn im
Wesentlichen konstant gehalten. Somit kann gewährleistet werden, dass
der optimale, d. h. kleinste, Messfleck immer auf der Materialbahnebene
liegt, was sich vorteilhaft auf die erzielbare Ortsauflösung auswirkt. Bei
einer Schwenkbewegung des Infrarotsensors kommt es in der Nähe der
Richtungsumkehrpunkte zu Abweichungen hiervon.
Eine erhöhte Abtastgeschwindigkeit der Messvorrichtung kann erreicht
werden, wenn die Messvorrichtung einen Infrarotsensor und eine beweg
bare Optik umfasst. Da in einem derartigen Fall der Sensor ortsfest ruhen
kann, während nur noch die Optik bewegt wird, kann nämlich die insgesamt
zu bewegende Masse der Messvorrichtung reduziert werden. Dabei kann die
Optik beispielsweise einen drehbar oder schwenkbar gelagerten Spiegel
umfassen, welcher wiederum eine zeilenartige Abtastung im Bereich des
Randes einer Materialbahn ermöglicht. Der Spiegel wird dann bevorzugt
derart im Strahlengang des Infrarotsensors angeordnet und oszillierend
verschwenkt, dass sich der Messfleck des Infrarotsensors in der Nähe des
Randes der Materialbahn hin- und herbewegt.
Weiterhin kann die bewegbare Optik eine Vorrichtung zur Änderung ihrer
Brennweite umfassen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch der Abstand des
Infrarotsensors von der Materialbahn nach Maßgabe der frei einstellbaren
Brennweite gewählt werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob zwischen
dem Infrarotsensor und der Materialbahn ein Spiegel angeordnet ist oder
nicht.
Anstelle eines bewegbaren Infrarotsensors oder eines Infrarotsensors mit
bewegbarer Optik kann auch eine Mehrzahl von Infrarotsensoren in der
Messvorrichtung eingesetzt sein, beispielsweise in Reihenanordnung oder
in Matrixanordnung. Dies hat den Vorteil, dass durch die Mehrzahl von
Infrarotsensoren die Temperatur der Materialbahn und deren Umgebung
nicht nur an einem Punkt, sondern in einem vorbestimmten Bereich ermittelt
werden kann. Bei einer Reihenanordnung von Infrarotsensoren ist dieser
Bereich eine Zeile, bei einer Matrixanordnung ist dies ein Feld. Somit kann
eine Bewegung des Sensors oder einer dem Sensor zugeordneten Optik ent
fallen, was eine noch schnellere Temperaturermittlung ermöglicht.
Der Messvorrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung eine Nachführeinrichtung zugeordnet sein. Eine derartige
Nachführeinrichtung kann dazu dienen, die Messvorrichtung einer Ver
lagerung des Randes der Materialbahn derart nachzuführen, dass sich der
Rand im Wesentlichen im Zentrum des Temperaturerfassungsbereichs der
Messvorrichtung befindet. Dadurch kann die Messvorrichtung mit einer
geringeren Abtastbreite arbeiten, was wiederum deren Abtastrate erhöhen
würde.
Der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor kann von einem Pyrometer oder von
einem Halbleiterdetektor gebildet sein. Geeignete Pyrometer können bei
spielsweise von Firma Dr. Georg Maurer GmbH Optoelektronik in 72664
Kohlberg, Deutschland bezogen werden. Weiterhin kann eine Mehrzahl von
Infrarotsensoren vorgesehen sein, welche in unterschiedlichen Infrarot-
Wellenlängenbereichen empfindlich sind. Einerseits kann durch Vorsehen
einer Mehrzahl von Infrarotsensoren mit unterschiedlichen Infrarot-Wellen
längenbereichen sichergestellt werden, dass die Messvorrichtung an
Materialien mit unterschiedlichen Infrarot-Emissionsspektren einsetzbar ist.
Andererseits können auf diese Art und Weise mit der Messvorrichtung nicht
nur Infrarotstrahlen erfasst werden, die direkt von der Oberfläche der
Materialbahn abgestrahlt werden, sondern auch Infrarotstrahlen, welche von
einem Bereich im Materialbahninneren ausgesendet werden. Durch Ausnut
zung dieser vom erfassten Infrarot-Wellenlängenbereich abhängigen soge
nannten "Eindringtiefe" können beispielsweise lokale Temperatureffekte an
der Oberfläche der Materialbahn ausgeblendet werden.
Wie bereits oben erwähnt wurde, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn in beliebiger
Umgebung der Materialbahn einsetzbar, solange die Materialbahn einer
Temperaturerfassung zugänglich ist. Die Materialbahn kann beispielsweise
im Bereich der Randerfassung mittels einer Stützeinheit abgestützt sein. In
einem bevorzugten Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist die
Gegeneinheit eine Walze, beispielsweise eine Riffelwalze, wie sie etwa bei
der Herstellung von Wellpappe eingesetzt wird. Die Riffelwalze kann dabei
beheizt, unbeheizt oder sogar gekühlt sein und eine metallische oder auch
eine nichtmetallische Oberfläche aufweisen, beispielsweise eine Oberfläche
aus einem Elastomer.
Die erfindungsgemäße Positionserfassungsvorrichtung kann bei Bewegung
der Materialbahn in einer Laufrichtung dazu dienen, die Position eines
Seitenrandes der Materialbahn zu erfassen, d. h. eines sich im Wesentlichen
in Laufrichtung erstreckenden Randes. Darüber hinaus kann die erfindungs
gemäße Vorrichtung bei Bewegung der Materialbahn in einer Laufrichtung
auch zur Bestimmung der Position eines vorauslaufenden Randes oder/und
eines nachlaufenden Randes der Materialbahn dienen, d. h. eines sich im
Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung erstreckenden Randes. Durch
Bestimmen eines vorauslaufenden oder/und eines nachlaufenden Randes der
Materialbahn kann beispielsweise der Beginn oder das Ende einer laufenden
Materialbahn in einer Anlage verfolgt werden.
Die erfasste Position eines Seitenrandes einer laufenden Materialbahn kann
als Eingangsdatum für eine Steuervorrichtung verwendet werden, welche
der Auswertevorrichtung zum Zwecke der Steuerung des Betriebs einer
Vorrichtung zur Behandlung der Materialbahn nachgeordnet sein kann. Eine
derartige Materialbahn-Behandlungsvorrichtung kann beispielsweise ein
Leimauftragswerk sein und die Steuervorrichtung kann auf Grundlage der
ermittelten Randposition des Seitenrandes der Materialbahn wenigstens
einen Leimdamm des Leimauftragswerks derart steuern, dass sichergestellt
ist, dass ein Randstreifen der Materialbahn trocken bleibt, d. h. nicht von
Leim benetzt wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Positionserfassungs
vorrichtung kann der Rand der Papierbahn vorteilhaft unmittelbar am Ort des
Leimauftrags erfasst werden, was die Regelstrecke bzw. Regelzeit der
Positionsregelung des Leimauftragselements verkürzt. Dies verhindert bspw.
unerwünschten Leimauftrag auf die Riffelwalze und erhöht so die Verfüg
barkeit der Wellpappenproduktionsanlage und schließlich auch die Qualität
der erzeugten Wellpappe.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt wird die vorstehend angegebene Auf
gabe durch ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Randes einer
Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, gelöst, bei welchem man eine
Temperatur der Materialbahn oder/und deren Umgebung ortsaufgelöst
ermittelt und bei welchem man die Position eines Temperatursprungs in dem
so ermittelten Temperaturprofil als die Position des Randes der Materialbahn
bestimmt. Hinsichtlich der Vorteile und Weiterbildungsmöglichkeiten dieses
Verfahrens sei auf die vorstehende Diskussion der erfindungsgemäßen
Vorrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der
beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 Eine schematische Querschnittsansicht einer Leimauftrags
station einer Wellpappeanlage, an welcher die erfindungs
gemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren
eingesetzt sind;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zeilenabtastung des
Bereichs eines Materialbahnrandes gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung; sowie
Fig. 3 ein Temperaturprofil in Abhängigkeit des Messortes, welches
von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform erhalten werden
kann.
In Fig. 1 ist eine Leimauftragsstation einer Wellpappeanlage allgemein mit
10 bezeichnet. Eine zu wellende Papierbahn 12 läuft in Laufrichtung L um
eine obere Riffelwalze 14 sowie um eine gegen die obere Riffelwalze 14
angestellte untere Riffelwalze 16. Von einem Leimauftragswerk 18 mit einer
Auftragswalze 20, einer Abstreifwalze 22 und einer Leimwanne 24, wird
Leim 26 auf die Spitzen der Wellenform der von der unteren Riffelwalze weg
weisenden Oberfläche 12a der frisch gewellten Bahn 12 aufgetragen.
Ein Infrarotstrahlungs-Pyrometer 30 ist in einer vorbestimmten Entfernung
von der unteren Riffelwalze 16 angeordnet, die derart gewählt ist, dass es
sein Fokus bzw. Messfleck M auf der Oberfläche 12a der Papierbahn 12
angeordnet ist. Das Pyrometer 30 wird um eine Achse A oszillierend
geschwenkt, wobei die Achse A in einer Ebene senkrecht zu den jeweils
paarweise parallelen Achsen B, C, D, E der Walzen 14, 16, 20, 22 der
Leimauftragsstation liegt. Bevorzugt verläuft die Achse A zusätzlich parallel
zu einer Tangentialebene an die untere Riffelwalze 16 im Punkt M. Durch die
Schwenkbewegung des Pyrometers 30 wandert der Messfleck M auf der
Oberfläche 12a der Materialbahn 12 parallel zur Achse C der unteren
Riffelwalze 16, d. h. quer zur Laufrichtung L der Materialbahn 12, hin und
her. Dadurch wird ein Bereich der Bahnoberfläche 12a bzw. der Mantel
fläche 16a der unteren Riffelwalze 16 durch das Pyrometer 30 zeilenmäßig
abgetastet.
Das Pyrometer 30 ist über eine Datenleitung 32 mit der Auswerteeinheit 34
verbunden. Die Auswerteeinheit 34 erhält vom Pyrometer 30 die am Mess
fleck M ermittelte Temperatur T sowie die der Temperaturermittlung
zugeordnete Winkelstellung des Pyrometers 30. Aus der Winkelstellung des
Pyrometers 30 kann die Auswerteeinheit 34 unter Berücksichtigung der
bekannten geometrischen Verhältnisse an der Leimauftragsstation 10 den
Ort bestimmen, an welchem die Temperatur T erfasst wurde. Auf diese Art
und Weise kann die Auswerteeinheit 34 ein Temperaturprofil für den
Messbereich des Pyrometers 30 erstellen. Dieses Temperaturprofil weist
aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen Materialbahn 12 und unte
rer Riffelwalze 16 einen Temperatursprung auf. Der Ort des Temperatur
sprungs wird von der Auswerteeinheit 34 ermittelt und als Position des
Randes der Bahn 12 ausgegeben.
Eine Regelung 38 ist mit der Auswerteeinheit 34 über eine Datenleitung 36
verbunden. Die Regelung 38 steuert die Position der in Richtung der Achsen
D und E der Auftragswalze 20 bzw. Abstreifwalze 22 verfahrbaren Leim
dämme. In Fig. 1 ist lediglich der Leimdamm 24a dargestellt (der Leimdamm
24b liegt vor der Zeichenebene). Bei diesen Leimdämmen 24a, 24b handelt
es sich um Seitenwände der Leimwanne 24, welche an ihren zu der Auf
tragswalze 20 und der Abstreifwalze 22 hin weisenden Seiten Ausnehmun
gen für die Walzen 20 und 22 aufweisen. Diese Ausnehmungen sind dabei
so gestaltet, dass die Leimdämme 24a, 24b die Auftragswalze 20 und die
Abstreifwalze 22 in deren Umfangsrichtung linien- oder flächenhaft dichtend
berühren. Somit kann Leim 26 nur im Bereich zwischen den beiden Leim
dämmen 24a, 24b von der Auftragswalze 20 an die Oberfläche 12a der
Materialbahn 12 abgegeben werden. Die Regelung 38 verfährt die Leim
dämme 24a, 24b nach Maßgabe der von der Auswerteeinheit 34 ausgege
benen Information derart, dass im Bereich der beiden Seitenränder der Bahn
12 ein ca. 1 cm breiter Randstreifen der Bahn 12 nicht von Leim 26 benetzt
wird.
Aus der Fig. 1 geht der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vor
richtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich hervor: Durch die
Anordnung des Pyrometers 30 unmittelbar vor dem Leimauftragsort N an
der unteren Riffelwalze 16 wird die Regelstrecke zwischen Positions
erfassung des Bahnrandes und der Position des Leimauftrags im Falle einer
Verlagerung der Bahn 12, etwa in Richtung der Achse C, verkürzt. Die
Gefahr, dass bei einer derartigen Verlagerung der Bahn 12 Leim 26 auch im
Randbereich der Bahn 12 oder sogar auf die untere Riffelwalze 16
aufgetragen wird, wird somit deutlich verringert oder sogar beseitigt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht. Analoge Teile sind daher in Fig.
2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt
um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 2
im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung
hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
Gemäß Fig. 2 verläuft die Laufrichtung L der Papierbahn 112 senkrecht zur
Zeichenebene, während die Achse C der unteren Riffelwalze 116 und die
Querrichtung Q der Bahn 112 in der Zeichenebene liegen.
Die Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes der Materialbahn
112 umfasst neben dem Pyrometer 130 eine in dessen Strahlungsgang an
geordnete bewegbare Optik 140. In der Optik sind eine bikonvexe Sammel
linse 142 und ein um seine Achse S schwenkbarer Spiegel 144 enthalten,
so dass vom Messfleck M ausgehende Infrarotstrahlung nach Reflektion am
Spiegel 144 und nach Durchgang durch die Linse 142 vom Pyrometer 130
erfasst wird. Die Spiegelschwenkachse S verläuft im Wesentlichen parallel
zum Rand 112b der Bahn 112, d. h. im Wesentlichen parallel zur Lauf
richtung L. Der Spiegel 144 wird um diese Achse S derart oszillierend
geschwenkt, dass der Messfleck M auf der Oberfläche 112a bzw. 116a in
Querrichtung Q hin- und herwandert.
Der Weg den ein vom Messfleck M ausgehender Infrarotstrahl bis zum
Pyrometer 130 zurücklegen muss, setzt sich aus einer Wegstrecke a vom
Messfleck zum Spiegel 144 und einer Wegstrecke b vom Spiegel 144 zum
Pyrometer 130 zusammen. Um den mit dem Fokus der Sammellinse 142
zusammenfallenden Messfleck M derart einstellen zu können, dass er bei
seiner oszillierenden Wanderbewegung stets genau auf der Oberfläche 112a
bzw. 116a angeordnet ist, kann die Sammellinse 142 in Richtung des
Doppelpfeils F vom Infrarotstrahlungs-Pyrometer 130 weg bzw. auf dieses
zu bewegbar angeordnet sein.
Das Pyrometer 130 kann bei der Bahnkantenerfassung auf einen beliebigen
Emissionsgrad eingestellt sein. Dies kann der Emissionsgrad der Bahn 112
oder der unteren Riffelwalze 116 sein. Es ist nämlich nicht notwendig, dass
die tatsächlichen Temperaturen erfasst werden, die an der Oberfläche 112a
der Bahn 112 oder der Oberfläche 116a der unteren Riffelwalze 116 herr
schen. Vielmehr genügt es, den zwischen der Bahn 112 und der unteren
Riffelwalze 116 herrschenden Temperaturunterschied lediglich qualitativ zu
erfassen. D. h. der tatsächliche Betrag des Temperaturunterschiedes ist nicht
von Bedeutung. Es reicht die Feststellung, dass überhaupt ein Temperatur
unterschied vorhanden ist.
Durch die Winkelstellung des Spiegels 144 und die bei dieser Winkelstellung
ermittelte Temperatur kann eine in Fig. 2 nicht dargestellte Auswerteeinheit
der ermittelten Temperatur einen Ort xO an der Bahn 112 zuordnen. Somit
ist eine ortsaufgelöste Temperaturermittlung möglich. Dabei ist anzumerken,
dass sich besonders günstige Messbedingungen ergeben, wenn der kältere
zu messende Gegenstand einen niedrigeren Emissionsgrad aufweist als der
wärmere zu messende Gegenstand. In diesem Fall wird bereits eine geringe
Temperaturdifferenz zwischen den zu messenden Gegenständen aufgrund
der unterschiedlichen Emissionsgrade dann messtechnisch scheinbar
vergrößert, wenn am Pyrometer ein Emissiongrad fest eingestellt bleibt.
Fig. 3 zeigt qualitativ ein ortsaufgelöstes Temperaturprofil, wie es beispiels
weise durch den Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Bahnkantenerfassungs
vorrichtung erhalten werden kann. Die Ermittlung der Position xR des Randes
112b der Bahn 112 kann dabei wie nachstehend erläutert erfolgen:
Das Temperaturprofil zeigt im Wesentlichen drei Bereiche, nämlich einen ersten Temperaturbereich mit der im Wesentlichen konstanten Temperatur T1, welche der Bahn 112 zuzuordnen ist, einen zweiten Bereich mit einer im Wesentlichen konstanten Temperatur T2, welche der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen ist, wobei T2 < T1 gilt, und einen zwischen diesen beiden Temperaturbereichen angeordneten Übergangsbereich, in dem sich die Temperatur von T1 auf T2 ändert. Abhängig von den beiden ermittelten Temperaturenniveaus können Temperaturschwellenwerte gewählt werden, bis zu denen eine Temperatur sicher der Bahn 112 bzw. der unteren Riffel walze 116 zugeordnet werden kann. So kann ein Temperaturschwellenwert TL beispielsweise als Funktion von T1 gewählt werde, der eine Obergrenze für alle Temperaturen darstellt, die der Bahn 112 zuzuordnen sind. Ferner kann ein Temperaturschwellenwert TH beispielsweise als Funktion der im Wesentlichen konstanten Temperatur T2 bestimmt sein, welcher eine Unter grenze für alle Temperaturen darstellt, die der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen sind. Anhand des erhaltenen Temperaturprofils kann den Temperaturschwellenwerten TL und TH ein Ort xL bzw. xH im Messbereich der Positionserfassungsvorrichtung zugeordnet werden. Als Position xR des Randes 112b der Bahn 112 kann beispielsweise der Mittelwert der Orte xL und xH ausgegeben werden.
Das Temperaturprofil zeigt im Wesentlichen drei Bereiche, nämlich einen ersten Temperaturbereich mit der im Wesentlichen konstanten Temperatur T1, welche der Bahn 112 zuzuordnen ist, einen zweiten Bereich mit einer im Wesentlichen konstanten Temperatur T2, welche der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen ist, wobei T2 < T1 gilt, und einen zwischen diesen beiden Temperaturbereichen angeordneten Übergangsbereich, in dem sich die Temperatur von T1 auf T2 ändert. Abhängig von den beiden ermittelten Temperaturenniveaus können Temperaturschwellenwerte gewählt werden, bis zu denen eine Temperatur sicher der Bahn 112 bzw. der unteren Riffel walze 116 zugeordnet werden kann. So kann ein Temperaturschwellenwert TL beispielsweise als Funktion von T1 gewählt werde, der eine Obergrenze für alle Temperaturen darstellt, die der Bahn 112 zuzuordnen sind. Ferner kann ein Temperaturschwellenwert TH beispielsweise als Funktion der im Wesentlichen konstanten Temperatur T2 bestimmt sein, welcher eine Unter grenze für alle Temperaturen darstellt, die der unteren Riffelwalze 116 zuzuordnen sind. Anhand des erhaltenen Temperaturprofils kann den Temperaturschwellenwerten TL und TH ein Ort xL bzw. xH im Messbereich der Positionserfassungsvorrichtung zugeordnet werden. Als Position xR des Randes 112b der Bahn 112 kann beispielsweise der Mittelwert der Orte xL und xH ausgegeben werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise zur Ermittlung der
Position des Randes 112b der Papierbahn 112 handelt es sich lediglich um
eine Möglichkeit der Positionserfassung. Die Position des Randes der Bahn
kann auch auf andere Weise aus dem erhaltenen Temperaturprofil bestimmt
werden.
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Randes (112b) einer
Materialbahn (12; 112), insbesondere einer Papierbahn (12; 112),
umfassend eine Messvorrichtung (30; 130, 140), welche eine
Temperatur (T) der Materialbahn (12; 112) oder/und deren Umgebung
(16; 116) ortsaufgelöst ermittelt und die Orts- und Temperaturdaten
an eine Auswertevorrichtung (34) übergibt, wobei die Auswertevor
richtung (34) aus den so ermittelten Daten die Position (xR) eines
Temperatursprunges bestimmt und als die Position (xR) des Randes
(112b) der Materialbahn (12; 112) zur Ausgabe bereitstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (30; 130, 140)
einen Sensor (30; 130) zur berührungslosen Ermittelung der Tem
peratur (T) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (30) einen be
wegbaren, vorzugsweise drehbaren oder schwenkbaren, Infrarot
sensor (30) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (130, 140) einen
Infrarotsensor (130) und eine bewegbare Optik (140) umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Optik (140) einen
drehbar oder schwenkbar gelagerten Spiegel (144) umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Optik (140) eine
Vorrichtung zur Änderung ihrer Brennweite umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Mehrzahl
von Infrarotsensoren umfasst, beispielsweise eine Reihenanordnung
oder eine Matrixanordnung von Infrarotsensoren.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Messvorrichtung eine Nachführ
einrichtung zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor
(30; 130) von einem Pyrometer (30; 130) gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. wenigstens ein Infrarotsensor
von einem Halbleiter-Detektor gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Infrarotsensoren
vorgesehen ist, welche in unterschiedlichen Infrarot-Wellenlängen
bereichen empfindlich sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (12; 112) im Bereich
der Randerfassung mittels einer Gegeneinheit (16; 116) abgestützt
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gegeneinheit (16; 116) eine
Gegenwalze (16; 116) ist, beispielsweise eine Riffelwalze (16; 116).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Bewegung der Materialbahn
(12; 112) in einer Laufrichtung (L) zur Bestimmung der Position (xR)
eines Seitenrandes (112b) der Materialbahn (12; 112) dient, d. h. der
Position (xR) eines sich im Wesentlichen in Laufrichtung (L) er
streckenden Randes (112b) der Materialbahn (12; 112).
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Bewegung der Materialbahn
(12; 112) in einer Laufrichtung (L) zur Bestimmung der Position eines
vorauslaufenden Randes oder/und eines nachlaufenden Randes der
Materialbahn (12; 112) dient, d. h. der Position eines sich im
Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung (L) erstreckenden Randes
der Materialbahn (12; 112).
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auswertevorrichtung (34) eine
Steuervorrichtung (38) nachgeordnet ist, welche auf Grundlage der
ermittelten Randposition (xR) den Betrieb einer Vorrichtung (20, 22,
24, 24a, 24b, 26) zur Behandlung der Materialbahn (12; 112)
steuert.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn-Behandlungsvorrich
tung (20, 22, 24, 24a, 24b, 26) ein Leimauftragswerk (20, 22, 24,
24a, 24b, 26) ist, und dass die Steuervorrichtung (38) die Position
wenigstens eines Leimdammes (24a) des Leimauftragswerks (10)
steuert.
18. Verfahren zum Erfassen der Position eines Randes einer Materialbahn,
insbesondere Papierbahn, bei welchem man eine Temperatur (T) der
Materialbahn (12; 112) oder/und deren Umgebung (16; 116) orts
aufgelöst ermittelt und dass man die Position (xR) eines Temperatur
sprunges in dem so ermittelten Temperaturprofil als die Position (xR)
des Randes (112b) der Materialbahn (12; 112) bestimmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000117405 DE10017405A1 (de) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer Materialbahn |
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DE2000117405 DE10017405A1 (de) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer Materialbahn |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10017405A1 true DE10017405A1 (de) | 2001-10-11 |
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ID=7637976
Family Applications (1)
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DE2000117405 Withdrawn DE10017405A1 (de) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Position des Randes einer Materialbahn |
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Country | Link |
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DE (1) | DE10017405A1 (de) |
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- 2000-04-07 DE DE2000117405 patent/DE10017405A1/de not_active Withdrawn
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