DE3401466C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Bei derartigen bekannten Meßanordnungen sind jeweils zwei Rollen rechts und links oder vor und hinter einem Sensor an­ geordnet.

Bei einer anderen bekannten Meßanordnung sind zwei Sonden ne­ ben oder hinter nur einer Laufrolle angeordnet.

Außerdem gibt es eine magnet-induktive Zwei-Rollen-Anordnung, bei der die beiden Rollen aus magnet-induktivem Werkstoff gleichzeitig die magnetischen Pole darstellen.

Mit dieser Meßanordnung ist lediglich eine flächenhafte Dic­ kenmessung möglich, jedoch nicht eine sogenannte Einpunkt- Messung, durch die allein ein exaktes Maß für die Dicke des zu messenden Bahnmaterials erhalten wird.

Eine andere bekannte Meßvorrichtung (DE-OS 31 33 818), die für Dickenmessungen an Platten im Zuge der Herstellung von Spanplatten, Faserplatten und dergleichen bestimmt ist, be­ steht im grundsätzlichen Aufbau aus einem Wegaufnehmer, der vorzugsweise als induktiver Wegaufnehmer ausgebildet ist, und einem Fühler mit Abtastrolle. Die Abtastrolle ist am unteren Ende eines Gestänges drehbar gelagert, das mit der Abtastrol­ le als Fühlerunterteil in einer Halterung gegenüber einem Fühleroberteil auf und nieder bewegbar geführt ist. Bei die­ ser Meßvorrichtung gehen allein schon wegen des großen räum­ lichen Abstandes zwischen Abtastrolle und Wegaufnehmer ge­ ringfügige Temperaturschwankungen der Umgebungsluft als Meß­ fehler in die Messung ein, so daß eine solche Meßvorrichtung für die Messung geringer Schichtdickenunterschiede, wie sie insbesondere bei Oberflächenbeschichtungen oder bei der Her­ stellung dünner Folien überwacht werden müssen, nicht geeig­ net ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde mit ei­ nem hohen Auflösevermögen z. B. über die Breite einer Metall­ folienbahn zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß der Auf­ lagepunkt der Meßsonde gleich dem Meßpunkt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Kennzeichnungs­ teil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 7 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ge­ kennzeichnet sind.

Dadurch, daß der Meßpol der Sonde im Inneren einer Rolle mit schmaler Lauffläche angeordnet ist, ist gewährleistet, daß die zu messenden Folien-, Bahn- oder Plattenwerkstoffe nur an einer genau definierten Stelle abrollend berührt werden. Der Meßpol kann dabei derart senkrecht gegen das Bahnmaterial ge­ richtet sein, daß der Auflagepunkt der Rolle gleich dem Meß­ punkt ist, wodurch in überraschend einfacher Weise eine Ein­ punkt-Meßsonde mit einem besonders hohen Auflösevermögen, z. B. über die Breite einer Folienbahn, geschaffen wird, wobei die Meßgenauigkeit noch dadurch erhöht wird, daß die Rolle aus einem unmagnetischen Werkstoff, wie unmagnetischer Stahl, Bronze, Titan, Keramikmaterial oder einem anderen, die Mes­ sung in bezug auf die geforderte Meßgenauigkeit nicht wesent­ lich beeinflussenden Werkstoff, besteht. Als ein solcher Werkstoff hat z. B. Titan den Vorteil, daß es unmagnetisch und elektrisch schlecht leitend ist. Es ist mechanisch hoch belastbar und hat ein geringes spezifisches Gewicht, was wie­ derum ein geringes Trägheitsmoment zur Folge hat. Dies kann z. B. dann besonders wichtig sein, wenn die Sonde auf ein laufendes, sehr empfindliches Gut aufgesetzt werden muß. Eine derartige Sonde ist besonders für das magnet-induktive Ver­ fahren geeignet.

Demgegenüber ist eine Sonde mit einer Rolle aus Keramikmate­ rial besonders für das Wirbelstrom- und das magnet-induktive Verfahren geeignet. Der Temperatureinfluß ist in jedem Falle vernachlässigbar, da keine langen Wege zwischen Meßsonde und Auflage der Meßrolle auf dem Meßgut bestehen.

Wenn die Rolle einen vollständig oder nur im Bereich des Meß­ pols ballig in seinem Mittelteil aufgewölbten Querschnitt hat, ist eine Traversierung bzw. Querverlagerung der Rolle an dem Bahnmaterial ohne Beschädigung des zu messenden Werkstof­ fes möglich.

Auch wird durch die erfindungsgemäße Sonde mit einer Rolle mit schmaler Lauffläche in einfacher Weise eine genaue Ab­ standsmessung an der Berührungsstelle der Rollsonde mit dem zu messenden Bahnmaterial ermöglicht und eine sehr hohe Auf­ lösung des Querprofiles sichergestellt. Damit ist es möglich, beispielsweise bei Tiefziehfolien, eine Riefenbildung umge­ hend zu erkennen und frühzeitig Alarm auszulösen, um Ausschuß zu verhindern. Dies ist mit Einrichtungen, die flächenförmig die Dicke messen, nicht oder nur sehr schwer realisierbar. Diese Möglichkeit der Früherkennung von Riefenbildung stei­ gert die Produktionsleistung ganz erheblich. Sowohl die ma­ gnet-induktive als auch die Wirbelstromsonde sind durch ein Topf-System gegen magnetische Fremdfelder trotz des Rollen­ körpers weitgehend abgeschirmt.

Die Sonde ist durch ihre spezielle Ausbildung auch besonders gegen Staub und Wasser und mechanische Einwirkungen von außen geschützt. Auch ist eine Kühlung mit Luft oder Wasser einfach möglich, indem durch die feststehende Achse der Rolle das Kühlmedium ein- bzw. ausgelassen wird.

An die Bezugsoberfläche der Rolle werden keine besonders ho­ hen Anforderungen hinsichtlich Rundheit oder Höhenschlag ge­ stellt. Ein Analoginstrument zeigt die Dicke der zu messenden Materialbahn direkt in Millimetern an, und ein Differenzwert- Instrument mit einstellbaren Grenzmarken zeigt die Abweichung vom Sollwert an.

Um eine Durchbiegung oder Schräglage einer Bahn festzustel­ len, empfiehlt sich die Anordnung mehrerer Meßstellen über die Breite des zu messenden Bahnmaterials.

Die Auflagekraft der Rolle kann nach dem Tonarm-Prinzip von Plattenspielern stufenlos zwischen Null und einer Maximal­ kraft eingestellt werden.

Die Meßvorrichtung kann im übrigen in jeder beliebigen Lage montiert werden. Da das verwendete Prinzip den Abstand der Rolle zur ferromagnetischen Oberfläche (Stahlrolle, Stahl­ platte) mißt, kann der Meßwert von Einflüssen, wie z. B. Dichteänderungen, Feuchteänderungen, Änderungen der Werk­ stoffzusammensetzungen, Farbänderungen und dergleichen nicht verfälscht werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Meßanordnung mit einer Meßsonde zur kontinu­ ierlichen Messung von Bahnmaterial und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Rolle der Meß­ sonde gemäß Schnittlinie II-II von Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Sonde dient der Messung der Dicke von Bändern oder Platten aus elektrisch leitendem, magnetischem oder unmagnetischem Material, oder von Schichten mit Werk­ stoffeigenschaften, die von denen des Trägerwerkstoffes ab­ weichen, auf solchen Bändern, und hat einen feststehenden Meßpol, dem eine Bezugsfläche aus geeignetem Werkstoff auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Materials zuge­ ordnet ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besteht die Meßanordnung aus einer Transportwalze 1 für ein Bahnmaterial 2, die an einem Tragge­ stell 3 drehbar gelagert ist. Über der Transportwalze 1, die als Stahlzylinder ausgebildet ist, ist eine Rolle 4 an einem Tragaram 5 montiert, der an dem Traggestell 3 z. B. nach dem bei Plattenspielern üblichen Tonarm-System um eine Achse 6 schwenkbar gelagert ist.

Wie Fig. 2 im einzelnen zeigt, ist der Meßpol 7 in einer Rol­ le 4 mit schmaler Lauffläche montiert, die zu diesem Zweck einen vollständig oder nur im Bereich des feststehenden Meß­ pols in seinem Mittelteil 9 ballig aufgewölbten ringförmigen Querschnitt hat. Die Rolle 4 ist auf einer feststehenden Drehachse 10 beiderseits des Meßpoles 7 auf Kugellagern 11 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 10 Teil eines den Meß­ pol 7 aufnehmenden Gehäuses 12 ist, das zugleich als Abschir­ mung des Meßpoles gegen magnetische Fremdfelder nach dem Topf-System dient.

Von dem Gehäuse 12 stehen zwei koaxiale Achsstummel 13, 14 seitlich hervor, die die Drehachse 10 bilden und von denen der eine eine abgedichtete Kabeldurchführung 15 und der ande­ re einen Kühlluftdurchlaß 16 zu dem Meßpol 7 aufweist.

Die Rolle 4 hat außerdem in ihren beiden Flanschteilen 8 a, 8 b seitliche Öffnungen oder Kanäle 17 für den Durchtritt von Kühlluft, wobei sich der Kühllufteinlaß in der feststehenden Drehachse 10 der Rolle befindet, während der Luftaustritt durch die seitlichen Öffnungen 17 an den beiden Flanschteilen 8 a, 8 b erfolgt.

Die elektromagnetische Messung mit der Rollsonde kann entwe­ der nach dem magnet-induktiven Verfahren oder nach dem Wir­ belstrom-Verfahren oder gegebenenfalls auch nach einer Kombi­ nation dieser beiden Verfahren erfolgen. Die Rolle 4 ist da­ her zweckmäßig als unmagnetische Stahlrolle ausgebildet, kann aber auch aus Bronze, Titan, Keramikmaterial oder einem ande­ ren, die Messung nicht wesentlich beeinflussenden Werkstoff bestehen.

Claims (7)

1. Sonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern aus elektrisch leitendem oder isolierendem, magnetischem oder unmagnetischem Material, oder von Schich­ ten auf solchen Bändern, deren Werkstoffeigenschaften von denen des Trägerbandes abweichen, mit einem Meßpol, dem eine Bezugsfläche aus geeignetem Werkstoff auf der gegenüberlie­ genden Seite des zu messenden Materials zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß­ pol (7) im Inneren einer Rolle (4) angeordnet und senkrecht gegen das Band oder die Schicht gerichtet ist, daß die Rolle (4) das Band oder die Schicht nur an einem Auflagepunkt ab­ rollend berührt, und daß die Rolle (4) aus einem unmagneti­ schen die Messung nicht wesentlich beeinflussenden Werkstoff besteht.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rolle (4) einen vollständig oder nur im Bereich des Meßpols (7) in seinem Mittelteil (9) ballig aufgewölbten ringförmigen Querschnitt hat.

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rolle (4) auf einer feststehenden Drehachse (10) beiderseits des Meßpoles (7) drehbar gelagert ist.

4. Sonde nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehachse (10) ein den Meßpol (7) gegen magnetische Fremdfelder abschirmendes Gehäuse trägt (12).

5. Sonde nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von dem Gehäuse (12) zwei koaxiale Achsstummel (13, 14) seitlich hervorstehen, von denen der eine eine Kabeldurchführung (15) und der ande­ re gegebenenfalls einen Kühlluftdurchlaß (16) zu dem Meßpol (7) aufweist, und daß an der Rolle (4) seitliche Öffnungen (17) für den Durchtritt von Kühlluft vorgese­ hen sind.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (4) an der Drehachse (10) auf Kugellagern (11) gelagert ist.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem magnet­ induktiven Verfahren, nach dem Wirbelstrom-Verfahren oder nach einer Kombination beider Verfahren arbeitet.