DE4008282A1

DE4008282A1 - Massnahmen zur erfassung der schrumpfung oder dehnung von warenbahnen

Info

Publication number: DE4008282A1
Application number: DE19904008282
Authority: DE
Inventors: Richard Van Den Woldenberg; Wolfgang Griech
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-09-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der örtlichen Schrumpfung oder Dehnung von Warenbahnen entsprechend dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Bei der Herstellung insbesondere von Papier- oder Kartonbahnen, die ja im nassen Zustand derselben erfolgt, ist u. a. als eine Überwachungseinrichtung empfehlenswert eine solche, die feststellt, welches Schrumpfverhalten - über die Breite der Warenbahn gesehen - die Warenbahn aufweist, um dann das (spezi fische) Flächengewichts- und eventuell das Feuchtigkeits-Quer profil durch die Stoffaufbringung bei der Bahnbildung bzw. eine bestimmte, örtlich unterschiedlich angepaßte Dampfzufuhr zu steu ern. Eine solche Einrichtung ließe sich auch bei anderen Waren bahnen, bei denen aufgrund bestimmter Einflüsse es zu unter schiedlichen Schrumpfungen oder Dehnungen kommt, anwenden.

Die Aufgabe, einen solchen Meßvorgang durchzuführen, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Einrich tungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 13.

Ein großer Vorteil dieser Einrichtung ist es, schnellstmöglich eine genaue Zuordnung der Warenbahn zu dem Stellorgan am Anfang der Maschine (in diesem Fall ein Stoffauflauf mit verstellbarer Blende) zu erhalten. Im Gegensatz zu dem z. Zt. gebräuchlichen Verfahren, wo am Stoffauflauf ein Stellorgan an der Stoffauflauf blende (Segmentgröße ca. 70-140 mm) verstellt wird und mit einer Flächengewichts-Messung die Auswirkung an der Warenbahn erfaßt wird, ist es mit dieser Einrichtung möglich, die Zuord nung Warenbahn zu Stellorgan (Stoffauflauf) in einen Bruchteil der Zeit und ohne nennenswerte Störung des Produktionsablaufes zu erfassen. Das auf diese Weise erfaßte Schumpfungsprofil kann dann wiederum als Korrekturfaktor für eine Querprofilregelung, welche auf verschiedene Stellorgane, wie z. B. Stoffauflauf, Dampfblas kasten, IR-Trockner, wirken kann, verwendet werden.

Eine schnelle Erfassung des Schrumpfungsprofils ist besonders wichtig bei Maschinen, welche mit häufigem Sortenwechseln betrie ben werden. Bei Maschinen, welche kontinuierlich mit einer Sorte betrieben werden (z. B. Zeitungsdruckpapier), ist es von Interes se, das Schrumpfungsprofil in kürzeren Zeitabständen zu erfassen, als es mit dem Verfahren der Flächengewichtsmessung möglich ist. Dadurch kann die Qualität einer Querprofilregelung erheblich ver bessert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren in den Zeich nungen erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele prinzipmäßig dar stellen, und zwar in

Fig. 1 in teilweiser perspektivischer Ansicht und in

Fig. 2 in Ansicht längs der Bahn.

In Fig. 1 wird die Warenbahn W über Umlenkrollen 8, 9, 10 und weitere hier nicht dargestellte Umlenkrollen geführt. Die Lücke zwischen den Umlenkrollen 9 und 10 soll von einer Bearbeitungs einrichtung für die Warenbahn, z. B. einer Trockeneinrichtung, insbesondere einer solchen mit Wärmestrahlung, z. B. Infrarot- Strahlung, und/oder auf Basis warmer Luft angeordnet sein. Be kanntlich ist ja die Papierbahn von der Herstellungsweise her re lativ feucht, so daß sie in Preßeinrichtungen entwässert und in Trockeneinrichtungen weiter getrocknet werden muß.

Es ist nun vorgesehen, daß vor der Bearbeitungsstation eine Mar kierungseinrichtung vorgesehen ist. Diese Markierungseinrichtung ist hier angedeutet durch ein Rohr 1 für eine Markierungsflüs sigkeit, welche mittels Düsen 2 auf die Papierbahn in einer längs der Breite der Warenbahn aufeinanderfolgenden Reihe von zu den Bahnkanten parallelen Markierungsstreifen aufgegeben wird. Diese Flüssigkeit kann eine schnell trocknende, glänzende Farbe sein, so daß sie auf gestrahltes Licht stark reflektiert. Andererseits kann eine fluoreszierende Substanz in der Flüssigkeit enthalten sein. Vorzugsweise wird die Markierungsmasse eine pastenförmige Konsistenz haben. Es wäre auch denkbar, aus Magazinen rollbare Streifen auf die Warenbahn aufzubringen. Im Bereich der Bahnkante wäre ein Querstreifen anzubringen, der als Trägersignal für das Auslösen der Sensoren bzw. Registriereinrichtung dient.

Es ist hier weiter dargestellt, daß eine Zufuhrleitung für die Markierungsmasse ein Steuerventil 7 aufweist, das von einem Rech ner 11 oder einer sonstigen Steuereinrichtung über Leitung 32 an gesteuert wird. Es wird dadurch der Durchfluß von einem Vorrats behälter 3 zu der Rohrleitung 1 hergestellt. Möglicherweise wäre es auch besser, das Teil 1 als Reservoir zu benutzen und für jede Düse ein eigenes Steuerventil 7 vorzusehen. Man hatte dann wahr scheinlich weniger Schwankungen in der Breite der Markierungs streifen. Jeder Markierungsstreifen dient nun mit einer seiner Kanten, z. B. jeweils der bahnäußeren Kante, bzw. mit seinen bei den Kanten, aus denen dann die Mitte des Markierungsstreifens be rechnet wird, als Impulselement für nachgeschaltete Sensoren. In diesem Fall ist nur ein Sensor 5 in Form einer Fotozelle vorhan den, der an einem beweglichen Träger 14 befestigt ist. Der An trieb dieses Trägers 14 erfolgt durch einen Antriebsmotor 13, der ebenfalls von dem Rechner gesteuert ist. Seine Bewegung wird er faßt von einem Wegmeßgerät 15, z. B. einem Winkelcodierer. Bei dieser Einrichtung werden die Markierungsstreifen von den Düsen 2 in möglichst gleichmäßigen, festen Abständen auf die Papierbahn aufgebracht. Der Rechner - z. B. ein Mikroprozessor oder Mikro rechner - verarbeitet nun die Signale der Fotozelle 5 und des Winkelcodierers 15, die ihm über die dargestellten Leitungen zu geführt werden. Er stellt Abweichungen der Markierung von der Ausgangslage im Bereich der Düsen 2 fest. Diese Abweichungen ent sprechend der Lage x₁ bis x_n im Bereich der Düsen 2 führen zu Signalen der Abweichung, die der Rechner 11 feststellt in der Größe Δx₁ bis Δx_n, z. B. jeweils gemessen nach beiden Seiten der Bahnkante hin von der Mitte der Bahn aus, wie in Fig. 3 ange deutet. Daraus ergeben sich dann die örtlichen Schrumpfungswerte entsprechend den durch unterschiedliches Feuchtigkeitsprofil her vorgerufenen Abweichungen der Markierungsstreifen von der Aus gangslage als dx₂ = Δx₂ - Δx₁ dx₃ = Δx₃-Δx₂ usw. Aus diesen Werten bildet der Rechner 11 ein Querprofil der Schrump fung, die im wesentlichen auch einem Querprofil der Bahnfeuchtig keit entspricht. Dieses Schrumpfungsquerprofil des Rechners kann dann z. B. seriell über Leitung 31 einer Querprofil-Steuerein richtung für die Stoffauflauflippen zugeleitet werden. Diese Steuerung wird im allgemeinen Teil eines Prozeßleitsystems sein.

Der Antrieb für den Träger 14 der Fotozelle 5 kann natürlich auch ein Schrittmotor sein, so daß seine Impulse direkt als Wegimpulse im Rechner ausgewertet werden können.

Der gegenseitige Abstand der Markierungsstreifen beträgt konstant 6-20 cm und ihre Breite jeweils 0,3-3 cm.

Ein Traggerät für die dargestellten Teile der Erfassungsein richtung ist hier nicht weiter dargestellt.

Die Wegimpulse können statt von dem Träger 14 auch durch einen mit diesem verbundenen Zahnriemen oder einen Band-Reibantrieb er zeugt werden.

Gemäß Fig. 2 sind über die Breite der Bahn W verteilt mehrere Sensoren 17 vorgesehen, die z. B. vorzugsweise als Zeilenkameras ausgebildet sind, mit einer Pixelzahl, die der der benötigten Ge nauigkeit entsprechenden Auflösung entspricht. Diese Kameras wer den über den Mikrorechner 11 synchronisiert, so daß ihre Einzel bilder zu einem Abbild der Schrumpfungsverhältnisse über die ge samte Bahnbreite zusammengesetzt werden, so daß die Abstände zwi schen den Markierungen vermessen werden können. Hat man z. B. eine Kamera mit 4096 Pixel, so können Minimalabstände von 0,25 mm er kannt werden. Der gegenseitige Abstand der Kameras beträgt etwa 1 bis 2 m. Die Kameras 17 können auf einem verschiebbaren Träger balken 21 angebracht werden, welcher in Lagern 23 zu beiden Sei ten der Bahn gelagert ist. Ein Linearantrieb für den Träger 21 ist bei 22 angedeutet. Man kann von einer Mittenmarkierung M aus die Meßwerte erfassen, so daß sich die Meßfehler auf die Hälfte reduzieren. Man kann auf ein Referenzsignal jeweils verzichten, weil ja die Markierungsstreifen in immer genau der gleichen Posi tion und Breite aufgetragen werden.

Wie eingangs erwähnt, kann man das spezifische Flächengewicht durch eine sogenannte Querprofilsteuerung am Stoffauflauf durch Betätigung entsprechender Stellorgane an den Stoffauflauflippen verändern. Es ist ferner möglich, das Feuchteprofil, also den Feuchtigkeitsgehalt quer zum Bahnverlauf mittels Steuerung von Dampfblaskästen zu beeinflussen.

Es ist ferner üblich, eine Dickenmessung am Ende der Papierma schine am Aufroller vorzusehen, welche jedoch nicht genau genug die Lage der Dickenabweichungen der Dicke oder des Flächenge wichts der Bahn quer zur Bahn angibt, im Gegensatz zu der erfin dungsgemäßen Einrichtung. Es wird aufgrund deren Meßwerten dann z. B. jeweils ein Korrekturwert im Rechner des Prozeßleitsystems der Dicken- oder Flächengewichts-Messung zugeschaltet, so daß es praktisch kaum eintreten kann, daß eine falsche Profil-Steuer vorrichtung des Stoffauflaufs zwecks Korrektur des Flächenge wichts betätigt wird. Es ist praktisch auch so, daß die Totzeit bei der üblichen Dicken- oder Flächengewichts-Messung viel zu groß ist, um rechtzeitig Korrekturwerte zu erhalten, um eingrei fen zu können. Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung würde sehr viel Erfahrung dazu gehören, um eine Korrektur herbeiführen zu können. Es ist ein besonderes Problem bei solchen Fabriken, die sehr oft die Papierqualitäten wechseln.

Es ist auch günstig, auf die Warenbahn als Markierungsstreifen eine pigmenthaltige Flüssigkeit aufzusprühen, deren Lösungsmittel sich schnell verflüchtigt. Selbstverständlich kann das Schrump fungsprofil, das der Rechner liefern kann, auch auf einem Gra fik-Bildschirm dargestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung der örtlichen Schrumpfung oder Deh nung einer Warenbahn insbesondere aus Papier oder Karton in deren Querrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Bahn - z. B. vor einer Bearbeitungsstation (Trockenanlage) - eine Mehrzahl von zueinander und den Bahnkanten parallelen Markie rungsstreifen oder -linien in zueinander festgelegten Ab ständen - in Richtung quer zu den Bahnkanten - auf die Waren bahn aufgetragen wird und daß eine Erfassung der Abstände der Markierungen - quer zu den Bahnkanten - in einer nachfolgen den Bahnposition, z B. nach der Bearbeitung oder nach einer Bearbeitungsstation der Warenbahn vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung der Abstandsabweichungen mittels einem Rechner (Mikroprozessor oder Mikrorechner) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (5) zur Erfassung der Markierungsimpulse quer zu den Bahnkanten über die Bahnbreite verschoben wird, daß der Weg des Sensors (5) erfaßt wird und ebenso wie die Markie rungsimpulse einem Rechner eingegeben werden und somit die Abstände der Markierungsstreifen erfaßt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Erfassung der Abstände der Markierungen über deren Lage mittels Lichtimpulsen oder sonstigen Energie strahlimpulsen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die vom Rechner (11) ermittelten Abstandsdif ferenzen der Markierungsstreifen quer zur Bahn auf eine Bahn querprofilsteuerung aufgegeben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß Impulse der Markierungen aufgrund Lichtreflek tion oder Fluoreszenz der Markierungsstreifen erzeugt werden.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch eine Auftragsvorrichtung (1, 2, 37) für eine Mehrzahl von zueinander und den Bahnkanten parallelen Markierungs streifen oder -linien in zueinander festgelegten Abständen - in Richtung quer zu den Bahnkanten - auf die Warenbahn sowie eine dieser nachgeschaltete Vorrichtung (5, 13-15; 17, 21-23) zur Erfassung der Abstände der Markierungen - quer zu den Bahnkanten -.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Motor (13) angetriebener Träger (14) für einen Sen sor (5) zur Erfassung der Markierungsimpulse sowie ein Weg meßgerät (15) zur Erfassung des Weges des Sensors (5) quer zu den Bahnkanten über die Bahnbreite hinweg vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegmeßgerät (15) ein Winkelcodierer ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) eine Fotozelle ist.

11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekenn zeichnet, daß in einer Reihe entlang der Bahnbreite eine Vielzahl von Sensoren (17) mit zueinander festen Abständen zur Erfassung der Markierungsimpulse über die Bahnbreite so wie eine verschiebbare Halteeinrichtung (18) und ein Antrieb (19) für die Halteeinrichtung zur Verschiebung der Sensoren (17) über die Bahnbreite zur Ausrichtung derselben in bezug auf eine Null-Linie (Bahnmittelmarkierungsstreifen) vorgese hen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Zeilenkameras mit einer der zur Erreichung der er forderlichen Genauigkeit nötigen Auflösung entsprechenden Zahl von Pixel sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß vor der Bearbeitungsstation der Warenbahn eine ähnliche Vorrichtung zur Erfassung der Markierungs impulse zwecks Erzeugung eines Referenzsignals für die ein zelnen Sensoren (5, 17) für die Impulse entsprechend der Ab weichung des gegenseitigen Abstandes der Markierungsstreifen vorgesehen ist.