DE4312862A1 - Drehbarer Kapazitanzsensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung ist eine Continuation-in-part der US-Patentanmeldung Nr. 07/764,774, eingereicht am 24. Septem­ ber 1991.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes­ sung der Dicke von in Bewegung befindlichen Folien. Insbeson­ dere betrifft die Erfindung einen drehbaren Sensor, der in drehender Berührung mit einer in Bewegung befindlichen Bahn von dünnem Material steht. Die bedeutendste Anwendung der Er­ findung steht im Zusammenhang mit der Stärke- bzw. Dickenmes­ sung von dünner Kunststoffolie in Bahnform des Typs, wie er typischerweise in Blasfolienmaschinen hergestellt wird.

Die meisten Dickenmeßgeräte nach dem Stand der Technik, die in Verbindung mit Blasfolienmaschinen eingesetzt werden, ver­ wenden Kontakteinrichtungen, das heißt ein Sensor wird mit einer in Bewegung befindlichen Bahn der Kunststoffolie in Be­ rührung gebracht und die Foliendicke wird gemessen, während die Folie am Sensorkopf vorbeiläuft. Einige dieser Einrich­ tungen sind in Querrichtung über oder um eine Blasfolienblase bewegbar, um so das gesamte Umfangsflächengebiet der Folien­ blase bzw. des Folienschlauches zu überstreichen. In anderen Fällen ist der Sensorkopf in einer festen Position befestigt und die Blase selbst dreht sich in Querrichtung mit langsamer Drehgeschwindigkeit, wobei sich gleichzeitig die Folie in Längsrichtung am Kopf vorbeibewegt.

Einige Meßvorrichtungen zur Messung der Foliendicke nach dem Stand der Technik berühren nicht eigentlich die Folie, aber diese Vorrichtungen haben allgemein den Nachteil mangelhafter Exaktheit und derartige Vorrichtungen sind allgemein nicht in der Lage, exakte Messungen der Dicke insbesondere bei sehr dünnen Folien durchzuführen.

Beispiele für Meßvorrichtungen für die Foliendicke finden sich in bekannten Patenten. Das US-Patent 3,764,899, erteilt am 9. Oktober 1973, zeigt eine Elektrodenanordnung auf, die in einer festen Position angebracht ist, und ein dünner Kunststoffolienstreifen wird beweglich über einen Sensorkopf bzw. Meßkopf geführt, um Messungen der Foliendicke in Ver­ bindung mit einer elektronischen Schaltung zur Verarbeitung der dadurch produzierten Kapazitanzsignale zu erhalten. Das US-Patent 4,947,131, erteilt am 7. August 1990, zeigt einen Kapazitanz-Stabsensor auf, der konstruktionsgemäß in berüh­ render Beziehung mit einer in Bewegung befindlichen Folien­ oberfläche angeordnet wird, um höchst exakte Messungen der Foliendicke unabhängig von Temperaturschwankungen zu erzie­ len. Das US-Patent 3,300,716, erteilt am 4. Januar 1967, zeigt eine Kapazitanzmeßvorrichtung zur Messung in Querrich­ tung über eine Bahn von in Bewegung befindlicher Folie auf, wobei insbesondere elektronische Schaltungen zur Verbesserung der Signalverarbeitung aufgezeigt sind. Verschiedene Schal­ tungen zur Verarbeitung von Signalen von einem Kapazi­ tanzsensor des hier aufgezeigten Typs sind aus den vorstehen­ den und weiteren Patenten zum Stand der Technik bekannt und derartige Schaltungen werden in der vorliegenden Offenbarung nicht genauer behandelt.

Eines der Probleme bei Kontaktsensoren nach dem Stand der Technik ist, daß aufgrund der Tatsache, daß derartige Senso­ ren konstruktionsbedingt zwangsweise in Kontakt mit einer in Bewegung befindlichen Folie verbleiben müssen, die Sensoren zum Beschädigen oder Verkratzen der Folienoberfläche neigen. Derartige Sensoren können so konstruiert werden, daß dieses Problem verringert wird. Bei Folien für spezielle Anwendun­ gen, wie zum Beispiel hochwertigen optischen Folien, können aber auch feinste Kratzer auf der Folie Probleme verursachen.

Aufgrund der relativen Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem Sensor und der Folie ist bei Sensoren dieses Typs das Problem, daß die Folie verkratzt wird, immer vorhanden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kapazitanz-Dicken­ meßvorrichtung aufzuzeigen, die mit einer in Bewegung be­ findlichen Kunststoffolie in Berührung steht, um so Messungen der Foliendicke zu erhalten, ohne daß die Folienoberfläche durch die Berührung verkratzt oder anderweitig beschädigt wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Foliendicke aufzuzeigen, die höchst exakte Dickenmessungen durch drehende Berührung mit einer in Bewe­ gung befindlichen Folie unter Synchronisierung der Geschwin­ digkeit mit derjenigen der Folie erzielt.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1 und 8. Unteransprüche zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen drehbaren Sensor zur kapazitiven Messung der Dicke einer in Bewegung befindlichen Kunststoffolie, wobei die Drehachse der Sensoreinrichtung quer zur Bewegungsrichtung der Folie verläuft. Ein Sensorkopf wird mit der Folie in Berührung stehend angeordnet und der Kopf ist durch diese berührende Beziehung in Umdrehung ver­ setzbar, um so eine Laufgeschwindigkeit des Kopfes zu erzeu­ gen, die mit der Laufgeschwindigkeit der Folienbahn synchro­ nisiert ist. Das kapazitive Abtastelement des Sensorkopfes besteht aus mehreren leitenden Schichten, zwischen die Iso­ lierstreifen gelegt sind, um so drehbare kapazitive Platten herzustellen, die in der drehbaren Kopfeinrichtung eingebet­ tet sind. Die Kopfeinrichtung ist an einem feststehenden oder beweglichen Wagen durch Lager gehaltert, die Drehkontakte zum Weiterleiten der elektrischen Kapazitanzsignale zu einer ge­ eigneten Schaltung oder Schaltungen zur Verarbeitung der Si­ gnale beinhalten. Eine Kapazitanzabschirmung bedeckt den Drehkontakt, um die Effekte des Achsentaumelns zu isolieren, die andernfalls ein kapazitives Fehlersignal erzeugen könn­ ten. Der Wagen kann an einer Transporteinrichtung zum Trans­ portieren der gesamten Kopfeinrichtung relativ zur Folienoberfläche angebracht sein.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen unter Be­ zug auf die beiliegenden Figuren ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine teilgeschnittene Darstellung der Vorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes aus Fig. 2;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 6 eine auseinandergezogene Darstellung der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung des Sensors aus Fig. 5;

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung eines Gehäuseab­ schnittes;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung des Sensors aus Fig. 7;

Fig. 10 eine Ansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 eine Teilendansicht der Vorrichtung aus Fig. 6;

Fig. 12 eine weitere Endansicht;

Fig. 13A mehrere Drehstellungen des Sensors; und

Fig. 13B die elektrischen Signale, die aus der Sensorstel­ lung in Fig. 13A erzeugt werden.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung. Eine Kapazitanzsensoreinrichtung 10 ist an einer Transporteinrichtung 12 mittels einer Drehver­ bindung 11 angebracht. Die Transporteinrichtung 12 kann zur Querbewegung der Sensoreinrichtung 10 in die durch einen Pfeil 13 angezeigten Richtungen vorgesehen sein. An der Transporteinrichtung 12 kann ein Wagen 14 befestigt sein, der einen drehbar angebrachten Sensor 16 haltert. Der Sensor 16 ist in berührender Annäherung an eine bewegbare Kunststoffo­ lienbahn 20 positioniert, die in die durch Pfeile 21 ange­ zeigte Richtung bewegbar ist. Die Berührungsverbindung des Sensors 16 mit der Bahn 20 verursacht die Drehung des Sensors 16 in der durch einen Pfeil 17 angezeigten Richtung. Der Sen­ sor 16 enthält einen Sensorkopf 18, der nachfolgend im Detail erläutert wird.

Fig. 2 zeigt eine teilgeschnittene Darstellung der Vorrich­ tung aus Fig. 1. Der Wagen 14 umfaßt zwei Schenkel 14a und 14b, die vorzugsweise aus einem nicht leitenden Werkstoff hergestellt sind, wie zum Beispiel Kunststoffmaterial, das unter dem Handelsnamen "Delrin" im Handel erhältlich ist. Der Wagen 14 kann drehbar mit der Transporteinrichtung 12 mittels der Drehverbindung 11 verbunden sein. In diesem Fall ist vor­ zugsweise ein Lager 11a vorgesehen, um die relative Drehung des Wagens 14 bezüglich der Transporteinrichtung 12 zu erlauben.

Die Drehverbindung 11 erlaubt es dem Wagen 14, sich automatisch entsprechend der Längsbewegung der Folienbahn 20 auszurichten. Die Schenkel 14a und 14b weisen jeweils entsprechende Kanäle und Hohlräume auf, die das Durchführen von Leitern erlauben sowie das Haltern der Enden von Achsen, die mit dem Sensor 16 gekoppelt sind. Ein erster Leiter 22 läuft durch einen Kanal im Schenkel 14a, wobei der Leiter 22 hierin als "positiver" Leiter bezeichnet wird, der elektrisch mit einem Drehkontakt 32 verbunden ist. Eine Achsenendkappe 24 ist mechanisch am Schenkel 14a mittels einer Einstellschraube 25 angebracht. In ähnlicher Weise ist ein "negativer" Leiter 23 durch den Schenkel 14b geführt und elektrisch mit einem Drehkontakt 34 verbunden, und eine Endkappe 28 ist mechanisch am Schenkel 14b mittels einer Einstellschraube 29 befestigt. Die Endkappen 24 und 28 bilden jeweils ein Teil der Drehkontakte 32 und 34. Die Drehkontakte 32 und 34 sind im Handel erhältliche Einrichtungen, die für rotierende Einrichtungen gekapselte Quecksilberdrehkontakte bilden, wie etwa unter der Handelsbezeichnung "Rotocon-M1" von Meridian Laboratory in Middleton, Wisconsin verkaufte Kontakte. Der besondere Vorteil dieser Einrichtung ist die zuverlässige elektrische Verbindung, die sie zwischen einem rotierenden Glied und einem feststehenden Glied durch die Verwendung von gekapselten Quecksilberdrehkontakten ermöglicht. In der hier beschriebenen speziellen Anwendung sind die Endkappen 24 und 28 feststehende Glieder und die Drehkontakte 32 und 34 sind drehbare Glieder, die im Inneren des drehbaren Sensors 16 befestigt sind. Die Endkappen 24 und 28 bilden einen Teil der Drehkontakteinrichtung und ermöglichen den elektrischen Anschluß zwischen den drehbaren Gliedern und den jeweiligen Leitern 22 und 23.

Ein Magnet 27 kann in eine von Gehäusehälften 36, 37 eingebettet sein, so daß er mit dieser umläuft. Ein Magnetfühler 31 ist entsprechend im benachbarten Schenkel 14a, 14b positioniert, um die Drehbewegung des Magneten 27 zu erfassen.

Ein elektrisches Signal wird im Magnetfühler 31 erzeugt, das über einen Draht 33 einem außerhalb der Vorrichtung gelegenen Sensor zugeführt wird. Diese Einrichtung erlaubt die Identi­ fizierung der Drehstellung des Sensors 16 und ermöglicht es genauer, die bestimmten kapazitiven Elemente innerhalb des Sensors 16 jeweils einzeln zu erkennen. Der Magnet 27 und der Magnetfühler 31 ergeben daher eine Indexierung der Drehstel­ lung des Sensors 16. Sind mehrere kapazitive Elemente kon­ struktionsgemäß im Inneren des Sensors 16 vorgesehen, ermög­ licht es dieses Indexierungsschema, jedes kapazitive Element einzeln zu identifizieren. Hinsichtlich der Erzeugung ver­ schiedener kapazitiver Signale durch verschiedene kapazitive Elemente und den Sensor 16 ermöglicht es dieses Indexierungs­ schema, die verschiedenen Signale elektronisch zu mitteln oder auszugleichen oder in externen Schaltkreisen in anderer Weise zu kompensieren.

Der Sensor 16 ist aus zwei geteilten Gehäusehälften 36 und 37 gebildet. Die Gehäusehälfte 36 ist am Drehkontakt 32 mittels einer Gewindebefestigung 38 befestigt. Die Gehäusehälfte 37 ist am Drehkontakt 34 mittels einer Gewindebefestigung 39 be­ festigt. Die beiden Gehäusehälften 36 und 37 werden durch Gewindebefestigungen 40 miteinander verbunden. Der Sensorkopf 18 ist mittels der Gewindebefestigungen 40 zwischen die bei­ den Gehäusehälften 36 und 37 eingepreßt. Ein Mitteldraht 42 ragt vom Ende des Drehkontaktes 32 vor und wird an den in größerer Anzahl vorliegenden positiven Platten befestigt, die den Sensorkopf 18 (siehe Fig. 3 und Fig. 4) bilden. Diese po­ sitiven Platten sind durch Bezugszeichen 44 bezeichnet und über den Draht 42 und den Drehkontakt 32 mit dem positiven Leiter 22 verbunden. Ein Draht 46 verbindet in größerer An­ zahl vorliegende negative Platten 48, die den Sensorkopf 18 bilden, mit dem Drehkontakt 34. Die negativen Platten 48 sind über den Drehkontakt 34 mit dem negativen Leiter 23 elek­ trisch verbunden. Mehrere dielektrische Isolatorringe 50 sind zwischen die positiven und negativen Platten gelegt, um die jeweiligen benachbarten Platten elektrisch voneinander zu isolieren und ein bekanntes dielektrisches Material zwischen den Platten vorzusehen. Der Außendurchmesser der Isolator­ platten 50 ist geringfügig kleiner als der jeweilige Außen­ durchmesser der positiven Platten 44 und negativen Platten 48.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausfüh­ rungsform der Erfindung, die aufgrund ihrer Möglichkeit zur Reduzierung von Kapazitanz-Fehlersignalen, die durch gering­ fügige Exzentrizität bei der Drehung bzw. dem Umlaufen des Sensors und seiner Achse verursacht werden, bevorzugt ist. Fig. 5 zeigt eine Transporteinrichtung 112, an der ein Wagen 114 angebracht ist. Der Wagen 114 weist Schenkel 114a und 114b auf, zwischen denen ein Sensor 116 drehbar gehaltert ist. Der Sensor 116 hat einen Sensorkopf 118, der mit dem Sensor 116 umläuft. Ein erster Leiter 122 und ein zweiter Leiter 123 sind jeweils mit dem Sensorkopf 118 verbunden und dienen zur Weiterleitung elektrischer Signale, die die vom Sensorkopf 118 erfaßten Kapazitanzveränderungen wiedergeben.

Fig. 6 zeigt die Sensoreinrichtung 110 aus Fig. 5 in ausein­ andergezogener Darstellung. Die Wagenschenkel 114a und 114b sind durch Befestigungen 102 an der Transporteinrichtung 112 angebracht. Die Transporteinrichtung 112 sowie die Wagenschenkel 114a und 114b bestehen aus einem leitenden Metallmaterial, das elektrisch geerdet ist.

Der Sensor 116 ist drehbar zwischen Schenkeln 114a und 114b angebracht. Ein Lager 124 ist in eine Öffnung 105 im Schenkel 114a eingesetzt und so dimensioniert, daß es die äußere Nabe 117 des Sensors 116 aufnehmen kann. Entsprechend ist ein La­ ger 125 in eine Öffnung 106 im Schenkel 114b eingesetzt und so dimensioniert, daß es die äußere Nabe 119 des Sensors 116 aufnehmen kann. Mit Befestigungsmitteln 131 ist am Schenkel 114a eine Abdeckung 130 befestigt und am Schenkel 114b eine Abdeckung 132 mittels Befestigungsmitteln 133. An der Ab­ deckung 130 ist ein Zugangsstopfen 129 vorgesehen und an der Abdeckung 132 ein Zugangsstopfen 134. Die jeweiligen Ab­ deckungen 130 und 132 sind elektrisch durch ihre Verbindung mit den Schenkeln 114a und 114b geerdet. Die dem Schenkel 114b zugeordneten Leiter werden als "negative" oder "Masse-" Seite des Systems betrachtet und die dem Schenkel 114a zuge­ ordneten Leiter als "positive" Seite des Systems. Eine Lei­ terplatte 135 ist am Schenkel 114a angebracht, auf der die erforderlichen elektrischen Bauteile zur Verstärkung des erfaßten Kapazitanzsignales vom Sensor 116 angeordnet sind.

Fig. 7 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung des Sensors 116 zur Erläuterung von geteilten Gehäusehälften 136 und 137. Ein Massering 148, der typischerweise aus Messing gefertigt ist, ist in der Mitte des Sensorkopfes positioniert und ist mit einem gekrümmten Bereich 149 verringerter Stärke verse­ hen. Ein erstes Isolatorenpaar 150a ist jeweils so dimensio­ niert, daß es in den Bereich 149 mit verringerter Stärke paßt, und ein Paar von Leiterplatten 144 ist so dimensio­ niert, daß es in Schlitze 153a in den Isolatoren 150a paßt. Ein zweites Paar von Isolatoren 150b, die jeweils mit einem Schlitz 153b versehen sind, werden an die Leiterplatten 144 angepaßt, so daß die Leiterplatten 144 zwischen den jeweili­ gen Isolatorenpaaren 150a, 150b zu liegen kommen. Die Isola­ toren 150a, 150b können aus einem Kunststoffmaterial wie zum Beispiel Teflon oder einem ähnlichen Material hergestellt sein.

Fig. 9 zeigt eine Querschnittdarstellung des Sensors 116, wo­ bei die jeweiligen Leiter und Isolatoren zusammengesetzt sind. Die Leiter 144 sind elektrisch mit der Sensorachse 142 verbunden, die aus leitendem Material hergestellt ist. Die Sensorachse 142 wird im Sensor 116 durch nicht leitende Ab­ standhalter 145 axial positioniert. Ein Ende der Achse 142 ragt nach außen über den äußersten Abstandhalter 145 hinaus.

Die Abstandhalter 145 sind in einem leitenden Rohr 146 einge­ schlossen, das sich axial über die gesamte Länge des Sensors 116 erstreckt. Eine leitende Endkappe 147 ist durch Preßpas­ sung in das andere Ende des Rohrs 146 eingesetzt und weist einen vorragenden Ansatz 151 auf, der sich nach außen er­ streckt.

Fig. 10 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie 10-10 in Fig. 9, wobei die Leiterplättchen 144 dargestellt sind, die beispielsweise durch Löten an der Achse 142 befestigt sind. Die Leiterplättchen sind von der direkten Berührung mit dem Rohr 146 isoliert, da sie durch eine Öffnung 143 im Rohr 146 verlaufen. Der Massering 148 weist einen nach innen vor­ ragenden Arm 152 auf, der mit der äußeren Oberfläche des Roh­ res 146 verlötet ist. Dadurch werden die Leiterplättchen 144 auf dem selben elektrischen Potential wie die Achse 142 ge­ halten und der Massering 148 wird auf dem selben elektrischen Potential wie das Rohr 146 gehalten.

Fig. 8 zeigt einen Abschnitt des Wagenschenkels 114a, der eine Öffnung 115 aufweist, durch die die drehbare Achse 142 vorragt. An der Außenfläche des Wagenschenkels 114a ist ein Befestigungsblock 126 angebracht, der aus einem isolierenden Werkstoff, wie zum Beispiel Delrin hergestellt ist. Ein Kon­ taktblock 127 ist am Befestigungsblock 126 angebracht. Vom Kontaktblock 127 ragen mehrere leitende Schleiferstifte 154 vor. Die Stifte 154 sind so angeordnet, daß sie in elasti­ schem Kontakt mit der Achse 142 stehen, um so mit der Achse 142 einen kontinuierlichen leitenden Kontakt herzustellen. Die elektrische Leiterplatte 135 ist ebenfalls am Wagenschen­ kel 114a angebracht und auf isolierenden Abstandhaltern befe­ stigt, um somit die Leiterplatte 135 elektrisch vom Wagen­ schenkel 114a zu isolieren. Eine leitende Abdeckung 155a wird über den Befestigungsblock 126 gesetzt und mittels Befestigungsmitteln 156 an diesem angebracht. Eine zweite leitende Abschirmung 155b ist am Kontaktblock 127 befestigt und weist eine kleine Öffnung auf, um den Durchtritt des En­ des der Achse 142 zu erlauben. Die leitenden Abschirmungen 155a und 155b können nach dem Zusammenbau miteinander verlö­ tet werden, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen ih­ nen sicherzustellen. Fig. 12 zeigt eine weitere Ansicht des­ selben Abschnittes des Wagenschenkels 114a, wobei die elek­ trischen Anschlüsse mit diesem verbunden sind. Die Schleifer­ stifte 154 sind elektrisch mit Kontaktplättchen bzw. -ösen 157 verbunden, die wiederum mit der Leiterplatte 135 verbun­ den sind. Ein Draht 158 ist von einer der Befestigungen 156 zur Kontaktöse 157 geführt, um dadurch die Abschirmung 155a und 155b auf dasselbe elektrische Potential zu bringen wie die Schleiferstifte 154 und die Anschlußöse 157. Der allge­ meine Zweck der Verwendung von Abschirmungen 155a und 155b und der in Fig. 12 dargestellten Anschlußverbindungen ist die Eliminierung von Störsignalen, die durch Taumel- bzw. Wobbel­ bewegungen der Achse 142 verursacht werden. Unter realisti­ schen Betriebsbedingungen tritt in einer umlaufenden bzw. drehenden Einrichtung immer ein gewisses meßbares Achsentau­ meln bzw. Wobbeln auf, und dieses Taumeln erzeugt eine Posi­ tionsveränderung der Achse relativ zu den metallischen Mate­ rialien, die zum Aufbau des Wagenschenkels 114a verwendet werden. Diese Positionsveränderungen verursachen sehr kleine Veränderungen der kapazitiven Kopplung zwischen der rotieren­ den Achse 142 und dem Massepotential, die in einigen Fällen ausreichend groß sind, um das von den Schleiferstiften 154 aufgenommene kapazitive Signal zu überdecken. Die Anordnung der Abschirmungen 155a und 155b über das gesamte Achsenende des Gehäuses isoliert die Achsenbewegungen von der Beeinflus­ sung der kapazitiven Kopplung mit in unmittelbarer Nähe geer­ deten Objekten, da alle Achsenbewegungen innerhalb der Ab­ schirmungen 155a und 155b auftreten, die elektrisch dasselbe Potential wie die Achse und die Schleiferstifte aufweisen. Daher wird das Spannungspotential der Abschirmungen 155a und 155b den umgebenden geerdeten Bauteilen gegenübergestellt, aber die Abschirmungen 155a und 155b sind in ihrer Position feststehend und nicht beweglich, so daß daher keine Kapazi­ tanzveränderung als Folge von Achsentaumeln erfaßt wird.

Eine ähnliche Abschirmung wird, wie in Fig. 11 dargestellt, auf dem Wagenschenkel 114b angeordnet, wobei die Abschirmung 138 an einem Befestigungsblock 139 am Wagenschenkel 114b be­ festigt ist. Bei dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel stehen die Schleiferstifte federnd mit einer Achsenverlängerung 159 in Kontakt, die elektrisch mit dem Erdpotential verbunden ist und die Abschirmung 138 ist ebenfalls mit dem Erdpotential verbunden.

Fig. 13A zeigt fünf verschiedene Drehstellungen (16a bis 16e) des Sensors 16, wobei die positive Platte 44 in verschiedene Winkelstellungen bezüglich einer Kunststoffolie 20 gedreht ist. Es wird angenommen, daß sich die Kunststoffolie 20 in Richtung von Pfeilen 21 bewegt und die jeweiligen Dar­ stellungen des Sensors drehen daher jeweils in Richtung des Pfeiles 17. Zur Vereinfachung wurden die Endpunkte der posi­ tiven Elektrode 44 jeweils mit "1" und "2" bezeichnet. Selbstverständlich sind die Darstellungen von Fig. 13A und 13B in gleicher Weise auf den Sensor 116 anwendbar, mit der Ausnahme, daß der Sensor 116 nur eine einzige kapazitive Elektrode an seinem Umfang aufweist.

Fig. 13B zeigt eine Anzahl verschiedener elektrischer Si­ gnale, die von den jeweiligen Sensorstellungen, die in Fig. 13A dargestellt sind, in Verbindung mit herkömmlichen elek­ tronischen Schaltungen erzeugt werden, die zur Entwicklung von digitalen Darstellungen von Sensorsignalen zur weiteren Bearbeitung verwendet werden können. Jedes Signalereignis ist in einer zeitlichen Abfolge dargestellt, die der unmittelbar oberhalb dem Signaldiagramm von Fig. 13B dargestellten Sen­ sorstellung entspricht. Beispielsweise zeigt die in Fig. 13A ganz links dargestellte Sensorstellung 16a, daß keine der beiden positiven Elektrodenplatten mit der Folie 20 in Berüh­ rung steht. Daher wird durch den Sensor in der dargestellten Stellung kein elektrisches Signal erzeugt. In der unter 16b gezeigten Sensorstellung ist die Elektrode "1" in direkter Berührung mit der in Bewegung befindlichen Folie 20 gebracht, was zur Erzeugung eines Spannungssignals 410, wie in Fig. 13B dargestellt, führt. Das Spannungssignal 410 ist ein analoges Spannungssignal, das durch eine analoge "Spitzenwert-Hal­ teschaltung" geleitet werden kann, um das Signal 412 zu er­ zeugen, das ein Signal mit einer feststehenden und erweiter­ ten Amplitude ist, die der höchsten Amplitude des Signales 410 entspricht. Die Spitzenwertamplitude des Signales 412 kann zum Erzeugen eines Auslösesignals 414 verwendet werden, das als auslösendes Ereignis zur Auslösung eines Signales 418 zur Steuerung eines Analog-Digital-Wandlers (A/D) verwendet werden kann, der die Umwandlung des Spitzenwertes des Signa­ les 412 in eine digitale Darstellung zur nachfolgenden Verar­ beitung in einem digitalen Computer ermöglicht. Die für den A/D-Umwandlungsprozeß erforderliche Zeit wird vom Signal 418 wiedergegeben, dessen nachlaufender Rand bzw. Kante vom Si­ gnal 416 gesteuert werden kann, um ein Rückstellsignal 420 zu erzeugen, um die Schaltung für den Empfang des nächsten nach­ folgenden Signales zu initialisieren. Die unter 16c darge­ stellte Sensorstellung erzeugt kein Signal, da die Elektroden "1" und "2" nicht mit der Folienbahn 20 in Berührung stehen. Die Sensorstellung 16d bringt jedoch die Elektrode "2" mit der Folie 20 in Berührung und erzeugt die in Fig. 13B darge­ stellte Sequenz von Signalen, die im wesentlichen identisch der bezüglich der Stellung 16b erläuterten Sequenz von Signa­ len ist. Die Sensorstellung 16e erzeugt ebenfalls keine wei­ teren Signale, da die Elektroden nicht mit der Folienoberflä­ che in Berührung stehen.

Die vorstehenden Signaldarstellungen können zum Steuern her­ kömmlicher Schaltungen verwendet werden, die dem Fachmann be­ kannt sind, um eine digitale Darstellung der Größe der Si­ gnale, die vom Sensor abgegeben werden, zu erzeugen, die ohne weiteres in einen Wert umgewandelt werden kann, der die Foli­ enstärke bzw. Foliendicke wiedergibt.

Im Betrieb wird der drehbare Sensor in Berührung mit einer in Bewegung befindlichen Folienoberfläche plaziert und die Be­ rührung der Folie mit dem Sensor verursacht die Drehung des Sensors in Übereinstimmung mit der Folie. Die Laufgeschwin­ digkeit der Folie und die Drehgeschwindigkeit des Sensors sind identisch, so daß der Sensor auf der Folie keine Kratzer verursachen kann, die andernfalls auftreten könnten, wenn zwischen den Laufgeschwindigkeiten relative Unterschiede be­ stünden. In bestimmten Ausführungsformen kann es wünschens­ wert sein, der gesamten Sensoreinrichtung eine Querbewegung zu verleihen, während eine freie Drehbewegung des Sensors be­ züglich des in Längsrichtung verlaufenden Laufweges der Folie ermöglicht wird. In derartigen Ausführungsformen erlaubt die Schwenkbewegung des Wagens eine Querbewegung des Sensors in einem Winkel relativ zur Folie und verringert jegliche Nei­ gung zum Verkratzen der Folienoberfläche. Die Geschwindigkeit der Laufbewegung in Querrichtung des Sensorkopfes ist beträchtlich geringer als die Laufgeschwindigkeit der Folie in Längsrichtung, so daß ein Überquerungsdurchgang des Sen­ sorkopfes über die Querabmessung der Folie während einem re­ lativ langen Durchlauf von Folienmaterial in Längsrichtung erfolgt.

Selbstverständlich könnte der Sensorkopf 118 auch parallel zur Achse des Sensors 116 ausgerichtet werden, um ein der vorliegenden Erfindung äquivalentes System aufzuzeigen, wie in der zugrundeliegenden Anmeldung beschrieben.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen der Dicke von in Bewegung befindli­ chen Folien, umfassend

• a) einen drehbar an einem Wagen (114) entlang einer Drehachse gehalterten Sensor (116), wobei der Sensor (116) eine erste und eine zweite Achse aufweist, die fluchtend auf der Drehachse ausgerichtet sind, Gehäusehälften (136, 137) mit mehreren kapazitiven Platten (144), die orthogonal zur Drehachse ausgerichtet und elektrisch mit der ersten Achse (142) verbunden sind, und wenigstens eine Erdungsplatte (148), die orthogonal zur Drehachse ausgerichtet ist und elektrisch mit der zweiten Achse (151) verbunden ist, auf­ weist;
• b) Mittel zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwi­ schen der ersten Achse (142) und zum Empfang eines elektri­ schen Signales von der ersten Achse (142) und Mittel zum Lei­ ten des Signales zu einer Schaltung, die in ihrer Position fixiert ist; und
• c) eine leitende Abschirmung, die um die Mittel zur Herstel­ lung des elektrischen Kontaktes angeordnet ist, die elek­ trisch mit dem Leiter verbunden ist, wodurch Kapazitanz­ schwankungen, die durch ein relatives Taumeln der ersten Achse (142) verursacht sind, elektrisch von der Wageneinrich­ tung (114) isoliert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend Mittel zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit der zweiten Achse (151) und zum Empfangen eines elektrischen Signales von der zweiten Achse (151) und Mittel zum Leiten des Signales zur Wageneinrichtung (114), und eine leitende Abschirmung, die um die Mittel zum Herstellen des elektrischen Kontaktes angeordnet ist, wobei diese Abschir­ mung elektrisch mit der Wageneinrichtung (114) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Herstellung des elektrischen Kontaktes der er­ sten Achse (142) weiter mehrere elastische Leiter (154) um­ fassen, die gegen die erste Achse (142) gedrückt sind, um so einen Gleitkontakt mit der ersten Achse (142) herzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Abdeckung weiter eine Deckplatte (155a) umfaßt, die über dem Ende der ersten Achse (142) liegt, sowie eine orthogonale Seitenplatte, die sich parallel zur Drehachse in einem ausreichenden Abstand erstreckt, um die elastischen Leiter (154) zu bedecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Abschirmung weiter eine Platte (155b) umfaßt, die eine Öffnung aufweist, durch die die erste Achse (142) geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in größerer Anzahl vorliegenden elastischen Leiter (154) zwischen der mit der Öffnung versehenen Platte (155b) und der Abdeckplatte (155a) positioniert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die orthogonale Seitenplatte der leitenden Abschirmung sich von der Abdeckplatte (155a) bis zur Platte (155b) mit der Öffnung erstreckt.

8. Drehbarer Kapazitanzsensor mit kapazitiven Platten, die elektrisch mit einer drehbaren Achse verbunden sind und lei­ tende Schleifarme in Kontakt mit der drehbaren Achse auf­ weist, wobei eine Verbesserung der elektrischen Abschirmung eine leitende Abschirmplatte (155b) umfaßt, die orthogonal zur Achse ausgerichtet ist und eine Öffnung zum Durchtritt der Achse aufweist, und eine das Ende der Achse überdeckende leitende Abschirmabdeckung (155a), die einen Abschnitt auf­ weist, der sich parallel zur Achse erstreckt, um die Schlei­ ferarme (154) zu überdecken, wobei die Abschirmabdeckung (155a) und die Abschirmplatte (155b) elektrisch mit den Schleiferarmen (154) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der parallel zur Achse verlaufende Abschnitt bis zur Po­ sition der Abschirmplatte (155b) erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend einen Anschlußblock (127), der elektrisch mit den Schleiferarmen (154) verbunden ist, sowie mit der Ab­ schirmplatte (155b) und der Abschirmabdeckung (155a).