DE4128882C2 - Rollsonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollsonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen bekannten Meßsonde (DE-PS 34 01 466) ist der Meßpol im Inneren einer hohlen, im Bereich des Meßpols ballig aufgewölbten Rolle angeordnet und senkrecht gegen das Band oder die zu messende Schicht gerichtet, wobei die Rolle das Band oder die Schicht nur an einem Auflagepunkt abrollend berührt und aus einem unmagnetischen, die Messung nicht wesentlich beeinflussenden Werkstoff besteht.

Bei dieser Meßsonde befindet sich zwischen dem aktiven Meßpol und der Berührungsfläche der zu messenden Schicht ein kon­ struktionsbedingter magnetischer Luftspalt, dessen Größe von Wärmeausdehnungen aufgrund von Temperatureinflüssen abhängig ist und durch den auch Meßwertänderungen bei einem Verkippen des Meßpoles im Traversierbetrieb möglich sind. Auch Material­ inhomogenitäten an der Meßwalze können Meßwertfehler verur­ sachen, wobei der Fehler mit größer werdendem magnetischen Luftspalt zwischen aktivem Sensor oder Meßpol und der zu messenden Oberfläche steigt.

Auch ist eine maximale Ausnutzung des Meßsignals nicht mög­ lich, da es um das Maß des magnetischen Luftspaltes reduziert wird. Ferner können Meßwertfehler durch Wirbelstromeinflüsse im Edelstahlmaterial des Rollkörpers hervorgerufen werden, und weiterhin sind die Maximalanforderungen an die Rundlauf­ toleranz von etwa 0,002 mm des Rollkörpers bezogen auf die fixierte Drehachse des Rollkörpers nur schwer zu erfüllen. Auch ergibt sich eine leichte Verformbarkeit des Rollkörpers durch die geringe Wanddicke im Bereich der Berührung des hohlen Rollkörpers mit der Oberfläche des zu messenden Gutes. Solche Rollkörper erfordern auch einen hohen Herstellaufwand.

Schwierigkeiten hinsichtlich der Meßgenauigkeit von Rollson­ den ergeben sich auch, wenn der Meßpol zwischen zwei die zu messende Schicht berührenden Kugellager-Laufringen als Laufrollen angeordnet ist. Bei einer solchen Meßsonde kann der magnetische Luftspalt zwischen dem Meßpol und dem zu messenden Gut zwar verhältnismäßig gering gehalten werden, um das zur Verfügung stehende Meßsignal besser auszunutzen. Die Messung erfolgt jedoch nicht an der Berührungsstelle, da die beiden Kugellagerringe als reine Laufrollen seitlich oder hintereinander beiderseits des dazwischenliegenden Meßpoles angeordnet sind.

Auch bei einer solchen Rollsonde sind die Meßstelle und die Berührungsstelle nicht identisch, wodurch ein Meßwert er­ faßt wird, der nicht der Realität entsprechen muß.

Ein solcher Zweipunkt-Sensor muß auch kardanisch gelagert sein, um sicherzustellen, daß immer beide Laufrollen die zu messende Schicht einwandfrei berühren. Ein Traversierbetrieb ist jedoch mit einer kardanischen Aufhängung nicht möglich. Der Sensor oder Meßpol kippt, und es kommt zu Fehlmessungen. Auch können Folien, die schmäler sind als der Abstand der parallelen Laufrollen, nicht gemessen werden.

Bei Messungen, die am Folienrand, der herstellungsbedingt wulstartig ist, durchgeführt werden sollen, wird es ebenfalls durch unterschiedliche Foliendicken unter den beiden Laufrol­ len zu Meßfehlern kommen.

Aus US 46 61 774 ist eine weitere Rollsonde zum Messen der Dicke von Bändern zwischen rotierenden Walzen bekannt. Bei dieser Rollsonde befindet sich im Inneren einer hohlen Sensorrolle eine Anzahl von U-förmigen Magneten mit Erregerspulen, die mit ihren beiden Polenden in entsprechenden Öffnungen am Mantel der Sensorrolle mittels Kunststoffbuchsen gehalten sind. Die Meßpole bilden bei dieser bekannten Anordnung keinen Rollkörper, sondern sind lediglich als Teil der U-förmigen Magnete ausgebildet, die im Inneren der hohlen Sensorrolle in einer schraubenförmigen Anordnung über den Umfang und die Länge der Rolle derart verteilt sind, daß sie bei der Drehung der Sensorrolle oder -walze jeweils nacheinander mit der im Walzenspalt zwischen der Sensorwalze und der Gegenwalze durchlaufenden Folie in Berührung kommen.

Jeder Magnet hat außer der Erregerspule auch eine Sensorspule, wobei die Sensorspulen der verschiedenen Magnete derart in Reihe geschaltet sind, daß jeweils nur diejenige Sensorspule ein Ausgangssignal liefert, deren Magnet sich gerade im Bereich des Walzenspaltes befindet. Die Erregung der Elektromagnete ebenso wie die Abnahme der Meßspannung von den Sensorspulen muß bei der bekannten Vorrichtung über Schleifringe erfolgen, mit allen bekannten meßtechnischen Schwierigkeiten, die sich daraus ergeben.

Die US 46 61 774 zeigt somit nur eine Anordnung, bei der sich sowohl die zweipoligen Elektromagnete als auch das darum angeordnete Sensorsystem, das aus einer Vielzahl von Sensorspulen besteht, gemeinsam drehen. Diese Meßvorrichtung verlangt auch eine besonders große und technisch aufwendige Sensorrolle oder -walze und eine besonders hergerichtete Gegenwalze.

Die Filmdicke des Meßgutes wird zudem durch viele einzelne Magnetsensoren gemessen, die über den Umfang der Sensorrolle und über die Rollenbreite verteilt sind. Hierbei wird nur ein mittlerer Wert über die gesamte Breite des Meßgutes erfaßt.

Bei der Meßvorrichtung nach US 46 61 774 ist die Meßspannung an den Schleifringen auch nicht nur abhängig von der Film- oder Foliendicke des zu messenden Gutes, sondern auch vom Drehwinkel der Sensorrolle, so daß nur der kurzzeitig anstehende Spitzenwert der Meßspannung ausgewertet werden kann. Die Umsetzung der Meßspannung in die Dickenanzeige verlangt daher bei der bekannten Meßvorrichtung einen hohen elektronischen Schaltungsaufwand. Außerdem ist der Spitzenwert insbesondere beim Messen mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten der Sensorrolle auch noch abhängig von der Winkelgeschwindigkeit selbst aufgrund unterschiedlich wirkender Wirbelstromeinflüsse.

Bei einer weiteren aus DE 33 35 766 A1 bekannten Anordnung zur elektrischen Messung von Schichtdicken an laufenden Bändern sind mehrere Sensoren mit örtlich begrenztem Meßbereich für Signale, die ein Maß für die Schichtdicke darstellen, in der Umlenkwalze für das Band an deren Oberfläche und auf die Länge der Umlenkwalze verteilt angeordnet und durch eine Übertragungseinrichtung mit einer Auswerteschaltung verbunden. Es wird dabei als besonders vorteilhaft angesehen, die Sensoren in der Weise in der Umlenkwalze anzuordnen, daß ihre wirksamen Flächen unmittelbar in der Walzenoberfläche liegen, und daß die Sensoren mit der Umlenkwalze rotieren.

In diesem Falle kommen die Sensoren nur intermittierend mit dem Trägermaterial des Bandes auf der der zu messenden Schicht gegenüberliegenden Seite in Berührung, wobei der betreffende Weg dem Umschlingungswinkel des Bandes um die Walze proportional ist. Für die Messung wird infolgedessen nur diejenige Zeit ausgewählt, in der die betreffende Sonde und der zu messende Flächenausschnitt aus der Beschichtung sich auf konzentrischen Kreisen bewegen bzw. in konzentrischen Zylinderflächen liegen. Dies soll durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung bzw. durch das bekannte Kommutator- Prinzip bewirkt werden. Für den Fall, daß sämtliche Sensoren entlang einer einzigen Mantellinie der Umlenkwalze angeordnet sind, kann für jeden Sensor ein eigener Übertrager, beispielsweise ein eigener Schleifring für die Kontaktabnahme vorgesehen werden. Diese bekannte Anordnung ist konstruktiv aufwendig und entsprechend störanfällig.

Dies gilt auch für eine weitere, aus DE 36 17 689 A1 bekannte Vorrichtung zum Messen der Dicke einer kontinuierlichen Materialbahn mittels eines Detektorrades und eines mit einer konduktiven bzw. leitenden Oberfläche versehenen Gegenrades, die auf entgegengesetzten Seiten der Materialbahn angeordnet sind. Das Gegenrad, das in einem Gehäuse angeordnet ist, besteht aus Metall und das Detektorrad aus einem isolierenden Werkstoff. Im Inneren des Detektorrades sind ein Schwingkreis und eine Regel- und Filterschaltung für eine ungeregelte bzw. schwankende Versorgungsspannung angeordnet, die mittels Schleifringen und Kohlen dem Detektorrad zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rollsonde nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen technischen Mitteln so auszubilden, daß Meßwertfehler infolge eines Luft­ spaltes zwischen dem Meßpol und der Oberfläche des Meßgutes vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 14 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekenn­ zeichnet sind.

Die Rollsonde nach der Erfindung ist eine Einpunktsonde, bei der der aktive Meßpol in Gestalt eines rotationssymmetrischen Körpers mit einer balligen Lauffläche aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht und einen direkten Kontakt mit dem Meßgut hat. Diese Rollsonde benötigt keine Schleifringe und hat daher keinen Pflegeaufwand. Der Aufbau der Rollsonde ist wesentlich einfacher und kostengünstiger als die vorbekannten Konstruktionen. Sie arbeitet dabei wesentlich genauer als die bekannten Konstruktionen, da es mit ihr in überraschend einfacher Weise möglich ist, die Foliendicke des Meßgutes durch Traversieren an jeder Stelle über die gesamte Folienbreite exakt punktförmig zu erfassen.

Die Erfindung hat auch den weiteren Vorteil, daß beim Einsatz von magnetisch aktiven Rollkörpern, die die Oberfläche des Meßgutes mit ihrer Lauffläche unmittelbar berühren, an der Meßsonde der maximal mögliche Signalhub für die Messung voll ausgenutzt werden kann. Dadurch wird eine erhöhte Meßwertauflösung und Meßgenauigkeit insbesondere bei der Messung dünner Folien erzielt.

Bei der erfindungsgemäßen Rollsonde steht die der Foliendicke zugeordnete Meßspannung der Sonde immer an, ganz unabhängig von der Winkelstellung des Rotationskörpers oder der Gegenwalze bzw. der das Schichtmaterial abstützenden Bezugsfläche. Der schaltungstechnische Aufwand ist daher verhältnismäßig gering. Auch sind Wirbelstromeinflüsse trotz unterschiedlicher Bahngeschwindigkeiten zwischen 0 und 100 m/min nicht feststellbar.

Bei der Benutzung von magnetisch aktiven Rollkörpern hat die Unrundheit des Rollkörpers praktisch keinen nachteiligen Einfluß auf das Meßergebnis. Die erfindungsgemäße Meßsonde erlaubt die Anwendung des magnet-induktiven und auch des Wirbelstrom-Verfahrens. Da der rotationssymmetrische Roll­ körper auch scheibenförmig ausgeführt werden kann, sind auch Messungen zwischen erhabenen Längsprofilen des laufenden Meßgutes möglich.

Die schmale Lauffläche des scheibenförmigen Rollkörpers er­ laubt auch die Dickenmessung an schmalen Streifen, und bei Benutzung von magnetisch aktiven Rollkörpern ist ein Ver­ kippen der Meßsonde gegenüber dem Meßgut in gewissen Grenzen praktisch ohne schädlichen Einfluß auf die Meßgenauigkeit.

Insbesondere bei einer Ausbildung aus weichem Werkstoff kann die ballige Lauffläche des Rollkörpers hartbeschichtet sein.

Außerdem kann der sich drehende Rollkörper durch magnetische oder opto-elektronische Erfassung von Markierungen am Rollkörper, z. B. in Form von Löchern, gleichzeitig zur Wegmessung dienen. Stattdessen kann aber auch auf der sich drehenden Achse des Rollkörpers ein Weggeber angeordnet sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Rollson­ de können in oder an dem Rollkörper mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte, von der Drehachse des Rollkörpers ra­ dial nach außen gerichtete Dauer-Stabmagnete angeordnet sein, die sich bei der Drehung des Rollkörpers abwechselnd der aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Bezugsfläche nähern. Das sich hierdurch und auch durch die Dicke des auf der Bezugsfläche aufliegenden Meßgutes verändernde Magnetfeld der Dauer-Stabmagnete wird dabei durch einen in unmittelbarer Nähe der Berührungsstelle des Rollkörpers an der Oberfläche des Meßgutes angeordneten feststehenden Magnetfeldsensor gemessen.

In einer demgegenüber abgewandelten weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Rollsonde können aber auch in oder an dem Rollkörper mehrere Dauer-Stabmagnete radial zur Drehachse des Rollkörpers angeordnet sein, wobei das sich ändernde Magnetfeld in einem feststehenden Spulensystem er­ faßt wird.

Bei der Verwendung einer Kugel als Rollkörper ist durch Luftlagerung des Rollkörpers zwischen konkaven Lagerschalen oder zwischen seitlichen Lagerringen ein definierter Abstand zum Spulenkörper des Meßspulensystems vorhanden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Rollsonde für eine Messung der Dicke von Schichten oder Bändern nach dem magnet-induktiven Verfahren,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine derartige Rollsonde mit einer an einem Träger drehbar ge­ lagerten Scheibe oder Rolle, die in ihrem unte­ ren Teil von einer Meßspulenanordnung berührungs­ frei umgeben ist,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch diese Rollsonde gemäß Schnittlinie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 einen horizontalen Schnitt durch die Rollsonde ge­ mäß Schnittlinie IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 einen Fig. 3 entsprechenden senkrechten Schnitt durch eine derartige Rollsonde mit einem Weggeber zur Wegmessung,

Fig. 6 eine gegenüber Fig. 5 abgewandelte Ausführungsform einer derartigen Rollsonde,

Fig. 7 eine schematische Ausführungsform einer Rollsonde mit einem Spulen-Sensorsystem nach dem Wirbelstrom­ verfahren,

Fig. 8 eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer derartigen Rollsonde mit an deren Rollkörper angeordneten Dauer-Stabmagneten und feststehenden Magnetfeldsensoren unmittelbar neben der Berüh­ rungsstelle der Rollsonde an der Oberfläche einer auf einer Bezugsfläche zu messenden Schicht,

Fig. 8a die Rollsonde mit den Magnetfeldsensoren bei feh­ lender Schicht,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer solchen Rollsonde in Richtung des Pfeiles IX von Fig. 8 und 8a,

Fig. 10 ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer derartigen Rollsonde mit Dauer-Stabmagneten und einer fest angeordneten Meßspule,

Fig. 11 eine Rollsonde mit einer Kugel als Rollkörper und mit einer Spulenanordnung für eine Messung nach dem magnet-induktiven Verfahren in einer ersten Aus­ führungsform und

Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer derartigen Rollsonde mit einem kugelförmigen Rollkörper.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen besteht die nur in ihren wesentlichen Teilen dargestellte Meßsonde 1 aus einem feststehenden Teil 2, der aus einem magnetischen oder un­ magnetischen Werkstoff besteht und unter anderem ein Sensor­ system sowie einen sich drehenden rotationssymmetrischen Rollkörper 4 als Meßpol trägt, der die Oberfläche des zu messenden Gutes 5 unmittelbar berührt. Der Rollkörper 4 kann entweder als Scheibe, Rolle oder Kugel ausgebildet sein.

Für einen Betrieb der Meßsonde 1 nach dem magnet-induktiven Verfahren gemäß DIN 50 981 entsprechend Fig. 1 bis 6 der Zeichnung ist der sich drehende Rollkörper 4 im elektro­ magnetischen Feld eines Meßspulensystems 3 angeordnet. An der Berührungsfläche mit dem Meßgut 5 ist der Rollkörper 4 ballig ausgeführt. Das Meßsignal (Ströme, Spannungen, Frequenz) des feststehenden Meßspulensystems 3 ist eine Funktion des Abstandes der Berührungspunkte des Rollkörpers 4 zur Oberfläche einer unter der zu messenden Schicht befind­ lichen Bezugsfläche 6 in Form eines Metallkörpers, der als Refe­ renzfläche dient.

Ein sich zwischen dem Rollkörper 4 und der Metalloberfläche der Bezugsfläche 6 befindendes, sich in der Regel bewegendes Material, wie z. B. Plastikfolien, Blechbänder und derglei­ chen, wird dadurch als Meßgut 5 in seiner Dicke bestimmt.

Die in Fig. 1 bis 6 gezeigte elektro-magnetische Meßsonde 1 kann nach verschiedenen Meßverfahren betrieben werden. Hier­ bei ist der Rollkörper 4 als rotationssymmetrischer Körper in Form einer Scheibe, Rolle oder Kugel ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem hochpermeablen ferromagnetischen, weichmagnetischen oder ferritischen Werkstoff. Der Rollkörper 4 ist gleichzeitig Berührungselement und magnetisch aktiver Meßpol, wobei die Werkstoffe der zu messenden Schicht und der als Referenzkörper dienenden Bezugsfläche 6 sich hinreichend magnetisch unterscheiden müssen, um ein auswertbares Meß­ signal zu erhalten. Diese Voraussetzungen sind immer dann gegeben, wenn das Meßgut 5 z. B. eine sich bewegende Kunst­ stoffolie oder eine Nichteisen-Metallfolie ist und der als Bezugsfläche 6 dienende Referenzkörper aus einem ferromagnetischen Stahl besteht. Die Meßfrequenz ist vorzugsweise niedriger als 10 kHz. Das Meßspulensystem 3 besteht hierbei aus einer Er­ regerwicklung 7 mit niedriger Erregerfrequenz und einer Meß­ wicklung 8 für den Abgriff des Meßsignals.

Die erfindungsgemäße Meßsonde 1 kann aber auch mit dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel nach dem Wirbelstromver­ fahren gemäß DIN 50 984 betrieben werden.

Dieses Verfahren kann in verschiedenen Varianten für ver­ schiedene Anwendungsfälle eingesetzt werden. Die Meßfrequen­ zen sind höher als beim magnet-induktiven Verfahren und vor­ zugsweise größer als 10 kHz.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 besteht der Rollkörper 4 der Meßsonde 1 aus einem ferritischen (weichmagnetischen) Werkstoff. Das Meßgut 5 ist isolierend, z. B. eine Kunststoff-Folie. Die als Referenzkörper dienende Bezugsfläche 6 besteht aus Nichteisen-Metall, z. B. Leichtmetall. Der Roll­ körper 4 ist gleichzeitig Berührungselement und ferritisch aktiver Meßpol. Das Meßspulensystem 3 besteht aus einer Er­ regerwicklung 9 zum Erzeugen des Wirbelstromfeldes mit hoher Erregerfrequenz, die auch als Meßwicklung dient.

Anstelle der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsfor­ men der Meßsonde 1 für einen Betrieb nach dem magnet-indukti­ ven Verfahren oder nach dem Wirbelstromverfahren kann der Rollkörper 4 der Meßsonde 1 auch entweder aus einem isolie­ renden oder ferritischen Werkstoff bestehen, während das Meßgut 5 aus Nichteisen-Metall besteht. Hierbei muß die Bezugsfläche 6 sich von dem Meßgut 5 hinsichtlich ihrer elektri­ schen Leitfähigkeit hinreichend unterscheiden, so daß ein auswertbares Meßsignal gewonnen wird.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die erfindungsgemäße Meßsonde 1 auch noch so ausgebildet sein, wie dies in Fig. 8 bis 10 gezeigt ist.

Hierbei sind in oder an einem rotationssymmetrischen unmagne­ tischen Rollkörper 4 mehrere, beispielsweise sechs, gleich­ mäßig über den Umfang verteilte, von der Drehachse 10 des Rollkörpers 4 radial nach außen gerichtete Dauer-Stabmagnete 11 vorgesehen, die sich bei der Drehung des Rollkörpers 4 im Wechsel der aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Bezugsfläche 6 nähern. Das sich hierdurch und auch durch die Dicke des auf der Bezugsfläche 6 aufliegenden Meß­ gutes 5 verändernde Magnetfeld der Dauer-Stabmagnete 11 wird bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 durch das Meßspulen­ system 3 mit einer fest angeordneten Meßwicklung 9a und bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8, 8a und 9 durch mindestens einen feststehenden Magnetfeldsensor 12 in unmittelbarer Nähe der Berührungsstelle des Rollkörpers 4 an der Oberfläche des Meßgutes 5 gemessen, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wo die Magnetfeldlinien 11a der Dauer-Stabmagnete 11 durch die Magnetfeldsensoren 12 und die zu messende Schicht verlaufen, während sie beim Fehlen der zu messenden Schicht (Fig. 8a) - gezeichnet für den Fall, daß die Schichtdicke des Meßgutes 5 gegen Null geht - an den Magnetfeldsensoren 12 vorbei direkt in die Bezugsfläche 6 eintreten und so bei jedem Durchgang eines Dauer-Stabmagneten 11 ein entsprechendes Meßsignal er­ zeugen. Es werden wellenförmige Signale erzeugt, wobei die Amplitude von der Schichtdicke des Meßgutes 5 abhängt. Diese Signale können bei einem Spulensystem entweder unmittelbar als Spannungssignale bei konstanter Drehzahl oder als Fluß- Signale mit einem Spannungsintegrator (RC-Glied oder Flußmes­ ser) bei nicht konstanter Drehzahl oder als Magnetfeld-Signa­ le bei Verwendung von magnetfeldabhängigen Sensoren (Hall- Sensoren oder magnetfeldabhängige Widerstände) ausgewertet werden. Der Magnetfeldsensor 12 ist dabei an einer Stelle neben den mit dem Rollkörper 4 rotierenden Dauer-Stabmagneten 11 angeordnet, an der bei jedem Durchgang eines Dauer-Stab­ magneten 11 eine merkliche Änderung der Feldstärke und/oder Feldrichtung des Streufeldes der Magnete vorliegt.

Um die Lauffläche des Rollkörpers 4 insbesondere bei einer Ausbildung aus weichem Werkstoff verschleißfest zu machen, kann die Oberfläche des Rollkörpers 4 in bekannter Weise hartbeschichtet sein.

Außerdem kann durch magnetische oder opto-elektronische Er­ fassung von Markierungen, z. B. Löcher, der sich drehende Rollkörper 4, wenn er als Rolle oder Scheibe ausgebildet ist, gleichzeitig auch zur Wegmessung herangezogen werden.

Bei der Verwendung einer Kugel als Rollkörper 4 nach den Aus­ führungsbeispielen von Fig. 11 und 12 ist ebenfalls das magnet-induktive Verfahren nach DIN 50 981 oder das Wir­ belstromverfahren nach DIN 50 984 anwendbar. Hierbei ist es möglich, durch Luftlagerung des Rollkörpers 4 zwischen konkaven Lagerschalen 13, 14 gemäß Fig. 11 oder zwischen seitlichen Lagerringen 15, 16 gemäß Fig. 12 einen definierten Abstand zum Spulenkörper des Meßspulensystems 3 herzustellen. Ein solcher kugelförmiger Rollkörper 4 ermöglicht insbeson­ dere beim Traversierbetrieb das Abrollen der Meßsonde 1 in allen Richtungen.

Eine andere Art der Wegmessung kann dadurch erfolgen, daß auf der sich drehenden Achse 10 des Rollkörpers 4 ein Weggeber 17 (Fig. 5) angeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Dicke eines sich bewegenden Meßgutes 5, wie einer Folie, auch durch Traversieren der Meßsonde 1 in Querrichtung gemessen werden soll.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Wegmessung kann fer­ ner dadurch erfolgen, daß die Dauer-Stabmagnete 11 am Umfang des Rollkörpers 4 nicht gleichmäßig verteilt sind, so daß sich aus der Abfolge der Meßsignale des sich drehenden Roll­ körpers der zurückgelegte Weg der Rollsonde ergibt.

Liste der Bezugszeichen

 1 Meßsonde
 2 feststehender Teil aus unmagnetischem oder magnetischem Werkstoff
 3 Meßspulensystem
 4 Rollkörper
 5 Meßgut
 6 Bezugsfläche
 7 Erregerwicklung
 8 Meßwicklung
 9 Erregerwicklung (dient auch als Meßwicklung)
 9a Meßwicklung
10 Drehachse
11 Dauer-Stabmagnete
11a Magnetfeldlinien
12 Magnetfeldsensor
13 Lagerschale
14 Lagerschale
15 Lagerring
16 Lagerring
17 Weggeber

Claims (14)

1. Rollsonde für die kontinuierliche Messung der Dicke von Schichten oder Bändern aus elektrisch leitendem oder isolierendem, magnetischem oder unmagnetischem Material, oder von Schichten auf solchen Bändern, deren Werkstoff­ eigenschaften von denen des Trägerbandes abweichen, mit einem Meßpol, dem ein feststehendes Sensorsystem zuge­ ordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Meßpol als ein sich drehender, rotationssymmetrischer Körper (4) aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildet ist, der die Oberfläche des Meßgutes (5) mit seiner balligen Lauffläche unmittelbar berührt und im Bereich des Sensorsystems angeordnet ist.

2. Rollsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (4) als Scheibe oder Rolle ausgebildet ist.

3. Rollsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (4) als Kugel ausgebildet ist.

4. Rollsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lauffläche des Rollkörpers (4) hartbeschichtet ist.

5. Rollsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich drehende Rollkörper (4) durch magnetische oder opto-elektronische Erfassung von Markierungen am Rollkörper gleichzeitig auch zur Wegmessung dient.

6. Rollsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der sich drehenden Achse (10) des Rollkörpers (4) ein Weggeber (17) angeordnet ist.

7. Rollsonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Luftlagerung der Kugel zwischen konkaven Lagerschalen (13, 14) oder zwischen seitlichen Lagerringen (15, 16) ein definierter Abstand zum Spulenkörper des Meßspulensystems (3) vorhanden ist.

8. Rollsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß dem als Rollkörper (4) ausgebildeten Meßpol ein feststehendes Meßspulensystem (3) nach dem magnet-induktiven Verfahren mit einer von Wechselstrom mit niedriger Erregerfrequenz durchflossenen Erregerwicklung (7) und einer Meßwicklung (8) zugeordnet ist, wobei dem Meßpol jeweils eine Be­ zugsfläche aus geeignetem Werkstoff auf der gegenüber­ liegenden Seite des zu messenden Gutes (5) zugeordnet ist.

9. Rollsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß dem als Rollkörper (4) ausgebildeten Meßpol ein feststehendes Meßspulensystem (3) nach dem Wirbelstromverfahren mit einer von Wechselstrom mit hoher Erregerfrequenz durch­ flossenen Erregerwicklung (9) zugeordnet ist, wobei dem Meßpol jeweils eine Bezugsfläche aus geeignetem Werk­ stoff auf der gegenüberliegenden Seite des zu messenden Gutes (5) zugeordnet ist.

10. Rollsonde nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in oder an dem Rollkörper (4) mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte, von der Drehachse (10) des Rollkörpers (4) radial nach außen gerichtete Dauer-Stabmagnete (11) angeordnet sind, die sich bei der Drehung des Rollkörpers (4) abwechselnd der aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Bezugsebene (6) nähern.

11. Rollsonde nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das sich durch die Drehung der Dauer-Stabmagnete (11) mit dem Rollkörper (4) und auch durch die Dicke des auf der Bezugsfläche (6) aufliegenden Meßgutes (5) verändernde Magnetfeld der Dauer- Stabmagnete (11) in einer fest angeordneten Meßwicklung (9a) erfaßt wird.

12. Rollsonde nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das sich durch die Drehung der Dauer-Stabmagnete (11) mit dem Rollkörper (4) und auch durch die Dicke des auf der Bezugsfläche (6) aufliegenden Meßgutes (5) verändernde Magnetfeld der Dauer- Stabmagnete (11) durch mindestens einen in unmittelbarer Nähe der Berührungsstelle des Rollkörpers (4) an der Oberfläche des Meßgutes (5) angeordneten feststehenden Magnetfeldsensor (12) gemessen wird.

13. Rollsonde nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (12) an einer Stelle neben den mit dem Rollkörper (4) rotie­ renden Dauer-Stabmagneten (11) angeordnet ist, an der bei jedem Durchgang eines Dauer-Stabmagneten (11) eine merkliche Änderung der Feldstärke und/oder Feldrichtung des Streufeldes der Magnete vorliegt.

14. Rollsonde nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dauer-Stabmagnete (11) am Umfang des Rollkörpers (4) nicht gleichmäßig verteilt sind, so daß sich aus der Abfolge der Meßsignale des sich drehenden Rollkörpers der zurückgelegte Weg der Rollsonde ergibt.