[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Überwachung des Zustandes
einer in einer Papier- oder Kartonmaschine eingesetzten umlaufenden Bespannung, z.B.
Filzes oder Siebes.
[0002] Es werden bereits Sensoren eingesetzt, die quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) über
die Bespannung einer Papiermaschine bewegt werden, um diese zu scannen. Auf diese
Art und Weise werden beispielsweise Feuchtequerprofile von Pressfilzen gemessen. Bisher
werden bei einem Scan-Vorgang etwa 100 bis 1000 Messwerte über die Bahnbreite aufgenommen.
Da während eines Scan-Vorgangs die Bespannung, z.B. ein Filz, mehrfach umläuft, wird
ein mittleres Feuchtequerprofil des gesamten Filzes dargestellt. Unterschiede des
Filzzustandes in Maschinenlaufrichtung (MD) werden damit jedoch nicht erfasst.
[0003] In "Metso Automation News", Pressemitteilung vom 4. Juni 2002, ist bereits ein Ganzblatt-Feuchtemessverfahren
(fullsheet moisture measurement) angegeben, mit dem eine Trennung von sich in Maschinenlaufrichtung
und in Querrichtung ergebenden Änderungen erreicht wird. In "ipw 11/2001", Seite 27,
ist ein Bahn-Scanner zur online-Ermittlung des Feuchtequerprofils einer Materialbahn,
insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, über die volle Bahnbreite unmittelbar
nach der Pressenpartie angegeben.
[0004] Der bisherige Stand der Technik ist ausschließlich mit Eigenschaften der Materialbahn
befasst.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine optimale Darstellung der Bespannungseigenschaften
sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch in Maschinenquerrichtung möglich ist.
[0006] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung
des Zustandes einer in einer Papier- oder Kartonmaschine eingesetzten umlaufenden
Bespannung, z.B. Filzes oder Siebes, bei dem mittels einer Zustandssensorik Zustandsdaten
der Bespannung erfasst werden und mittels einer Auswerteeinheit aus den erfassten
Zustandsdaten ein zumindest zweidimensionales Abbild des Bespannungszustandes erstellt
wird, das sowohl den Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung als auch den Zustandsverlauf
in Maschinenquerrichtung wiedergibt. Anders als beim Stand der Technik geht es hier
also um den Zustand der Bespannung.
[0007] Die Zustandsdaten sind vorzugsweise repräsentativ für zumindest eine vorgebbare Eigenschaft
der Bespannung.
[0008] Das Abbild des Bespannungszustandes kann insbesondere so erstellt werden, dass dieser
Bespannungszustand nach Art einer Landkarte wiedergegeben wird.
[0009] Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden der Zustandverlauf in Maschinenlaufrichtung und der Zustandverlauf in Maschinenquerrichtung
in Form von Höhenlinien und/oder Farbübergängen wiedergegeben.
[0010] Grundsätzlich kann auch ein dreidimensionales Abbild oder Ansicht des Bespannungszustandes,
z.B. in Form eines räumlichen Gitters, einer räumlichen Wasserfalldarstellung und/oder
dergleichen, erstellt werden.
[0011] Vorteilhafterweise wird die Bespannung in Maschinenquerrichtung abgetastet. Eine
solche Querabtastung kann insbesondere mittels eines Scanners erfolgen.
[0012] Die Querabtastung kann über mehrere Minuten und vorzugsweise über die Dauer wenigstens
eines Bespannungsumlaufs erfolgen. Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung
erfolgt die Querabtastung über die Dauer mehrerer Bespannungsumläufe.
[0013] Der Scanner kann also sehr langsam über die Bespannung gefahren werden, so dass ein
Scan-Vorgang beispielsweise mehrere Minuten dauert oder einem oder mehreren Bespannungsumläufen
entspricht.
[0014] Die Zustandsdaten der Bespannung können kontinuierlich mit einer vorgebbaren Abtastrate
erfasst werden.
[0015] Bevorzugt werden die Zustandsdaten der Bespannung mit einer derart hohen Abtastrate
erfasst, dass während eines Bespannungsumlaufs eine Mehrzahl von Zustandsdaten anfällt.
[0016] Vorteilhafterweise wird gleichzeitig der Bespannungsumlauf erfasst. Dabei kann dieser
Bespannungsumlauf beispielsweise über eine Wegmessung oder über eine Zeitmessung und/oder
dergleichen erfasst werden. Aus der Zeitmessung und der Geschwindigkeit kann beispielsweise
auch die Dehnung berechnet werden. Eine solche Dehnung der Bespannung kann zusätzlich
als Trigger für die Zeit herangezogen werden. Überdies kann die Bespannung z.B. auch
über wenigstens eine an oder in der Bespannung vorgesehene Markierung und die Messung
eines entsprechenden Triggersignals erfasst werden.
[0017] Das zumindest zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes wird vorzugsweise
aus Zustandsdaten erstellt, die mittels wenigstens einer jeweils über die Dauer mehrerer
Bespannungsumläufe erfolgenden Querabtastung der Bespannung erfasst wurden.
[0018] Um das "wahre" Abbild der Bespannung zu erhalten bzw. um das Messrauschen zu reduzieren,
kann das zumindest zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes aus Zustandsdaten
erstellt werden, die mittels mehrerer Querabtastungen erfasst und vorzugsweise gemittelt
und/oder gefiltert wurden.
[0019] Das zweidimensionale Abbild der Bespannung erlaubt auch dann entsprechende Rückschlüsse
auf den Bespannungszustand, wenn sich dieser Bespannungszustand nur auf kleinem Raum
verändert hat, und diese Änderungen mit den herkömmlichen Messverfahren nicht mehr
erfassbar wären.
[0020] Um beispielsweise feststellen zu können, ob die kleinräumigen Zustandsunterschiede
in der Bespannung sich auf die Papier- oder Kartonqualität auswirken, kann das zumindest
zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes mit wenigstens einer vorgebbaren
Eigenschaft der Papier- bzw. Kartonbahn korreliert werden.
[0021] Grundsätzlich kann eine Zustandssensorik mit einem oder mehreren Sensoren eingesetzt
werden. Gemäß einer praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
eine Zustandsensorik mit mehreren in Maschinenquerrichtung aufeinanderfolgenden Sensoren
und/oder mit mehreren in Querrichtung aufeinander folgenden Sensoren eingesetzt. Es
können gleiche oder verschiedene Zustandsdaten erfasst werden.
[0022] Als Bespannungsmarkierung kann z.B. eine Marke, ein insbesondere eingewebter oder
eingelegter Draht, eine Lochmarkierung, eine Farbmarkierung und/oder dergleichen vorgesehen
sein.
[0023] Zur Messung des Triggersignals kann wenigstens ein auf die Bespannungsmarkierung
ansprechender Triggersensor eingesetzt werden.
[0024] In bestimmten Fällen ist es auch von Vorteil, wenn auf beiden Seiten der Papier-
bzw. Kartonmaschine jeweils wenigstens ein Triggersensor eingesetzt wird. Damit kann
beispielsweise auch eine schräglaufende Filznaht (Filzverspannung) nachvollzogen werden,
und es kann beispielsweise eine Farbkarte auch dann relativ zur Filznaht gezeichnet
werden, wenn diese schräg verläuft.
[0025] Dem Scanner bzw. der Zustandssensorik können insbesondere auch mehrere Zustandssensoren
zugeordnet sein, wodurch bei gleichbleibender Messauflösung die Messzeit reduziert
wird.
[0026] Die eingangs angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Einrichtung
zur Überwachung des Zustandes einer in einer Papier- oder Kartonmaschine eingesetzten
umlaufenden Bespannung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit einer Zustandssensorik zur Erfassung von Zustandsdaten
der Bespannung und einer Auswerteeinheit zum Erstellen eines zumindest zweidimensionalen
Abbildes des Bespannungszustandes aus den erfassten Zustandsdaten, das sowohl den
Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung als auch den Zustandsverlauf in Masch i-nenquerrichtung
wiedergibt.
[0027] Bei den zu erfassenden Zustandsdaten kann es sich z.B. um eine oder mehrere der folgenden
Größen handeln: Wasseraufnahmevermögen, Wassergehalt, optische Eigenschaften, Temperatur,
Kompressibilität (Elastizität), Dicke, Verschmutzung, Dämpfung und/oder dergleichen.
[0028] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Überwachung des Zustandes einer
umlaufenden Bespannung, hier z.B. eines Filzes, und
- Figur 2
- ein zweidimensionales (z.B. farbiges) Abbild des Bespannungszustandes, hier z.B. der
Permeabilität eines Filzes.
[0029] Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung 10 zur Überwachung des
Zustandes einer in einer Papier- oder Kartonmaschine eingesetzten umlaufenden Bespannung,
hier beispielsweise eines Filzes 12.
[0030] Die Einrichtung 10 umfasst eine Zustandssensorik oder Scanner 14 zur Erfassung von
Zustandsdaten des Filzes 12 und eine Auswerteeinheit 16 zum Erstellen eines zumindest
zweidimensionalen Abbildes des Filzzustandes aus den erfassten Zustandsdaten, das
sowohl den Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung als auch den Zustandsverlauf in
Maschinenquerrichtung wiedergibt. Die Auswerteeinheit 16 kann insbesondere einen Rechner
und/oder dergleichen umfassen. Der Filz 12 ist um mehrere Walzen 18 geführt.
[0031] Die über die Zustandssensorik 14 erfassten Zustandsdaten können repräsentativ für
zumindest eine vorgebbare Eigenschaft des Filzes, z.B. Permeabilität, sein.
[0032] Das z.B. farbige Abbild des Filzzustandes kann insbesondere so erstellt werden, dass
dieser Filzzustand nach einer Art einer Landkarte wiedergegeben wird. Dabei kann der
Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung und der Zustandsverlauf in Maschinenquerrichtung
z.B. in Form von Quelllinien und/oder Fahrübergängen wiedergegeben werden. Ein solches
zweidimensionales Abbild des Filzzustandes, hier der Filz-Permeabilität, ist in der
Figur 2 wiedergegeben. Es sind verschiedene Skalierungen denkbar, im vorliegenden
Fall z.B. Filzlänge (0 % bis 100 %).
[0033] Die Zustandssensorik 14 kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Sie wird in Maschinenquerrichtung
CD bewegt.
[0034] Der Filzumlauf wird über wenigstens eine an oder in dem Filz 12 vorgesehene Markierung
20 und die Messung eines entsprechenden Triggersignals mittels eines Triggersensors
22 erfasst.
[0035] Die Auswerteeinheit 16 ist insbesondere für eine Messwerterfassung für die Position
der Zustandssensorik 14 in Maschinenquerrichtung, die Qualitäts- oder Eigenschaftssignale
und das Triggersignal sowie zur Berechnung des zweidimensionalen Abbildes (vgl. auch
Figur 2) des Filzes 12 ausgelegt. Dabei kann die betreffende Darstellung beispielsweise
unabhängig von der Längendehnung des Filzes 12 sein.
[0036] Der umlaufende Filz 12 wird mittels der Zustandssensorik 14 z.B. in Maschinenquerrichtung
abgetastet. Die Zustandssensorik 14 kann also insbesondere einen Scanner oder dergleichen
umfassen. Die Querabtastung erfolgt bei laufendem Filz 12.
[0037] Dabei fährt die Zustandssenorik 14 bzw. der Scanner sehr langsam über die Bespannung,
hier beispielsweise den Filz 12. Eine Traversierung bzw. ein Scan-Vorgang dauert mehrere
Minuten und entspricht m Filzumläufen. Die Zustandsdaten des Filzes 12 werden kontinuierlich
mit einer sehr hohen Abtastrate erfasst, so dass während eines Filzumlaufes z.B. n
Werte aufgenommen werden. Der Filzumlauf wird gleichzeitig über eine Wegmessung, oder
einfacher über eine Markierung 20 (vgl. Figur 1) am Filz 12 und ein über einen Triggersensor
22 (vgl. Figur 1) gemessenes Triggersignal erfasst.
[0038] Nach einem Scan-Vorgang stehen dann m · n Messwerte zur Verfügung, die m Filzumläufen
zugeordnet sind. Aus diesen m · n Werten sowie der Trigger-Information (oder der Wegmessung)
lässt sich somit beispielsweise eine gewünschte Farbkarte zeichnen, die entsprechend
m Werte in Maschinenlaufrichtung und n Werte in Maschinenquerrichtung enthält.
[0039] Um das "wahre" Abbild des Filzes 12 zu erhalten bzw. um das Messrauschen zu reduzieren,
können mehrere Scan-Vorgänge durchgeführt und die betreffenden Werte aufgenommen sowie
gemittelt oder gefiltert werden. So erhält man beispielsweise für einen bestimmten
Ort auf dem Filz 12 nach dem Scan-Vorgang k einen angezeigten Messwert a
k, der sich aus der im folgenden wiedergegebenen Formel aus dem aktuellen Messwert
m
k und dem letzten angezeigten Messwert a
k-1 ergibt: a
k = 0,2 m
k + 0,8 a
k-1.
[0040] Grundsätzlich sind auch beliebige andere Filterformeln denkbar.
[0041] Die Zustandssensorik 14 kann einen oder mehrere, beispielsweise in Maschinenquerrichtung
aufeinanderfolgende Sensoren umfassen.
[0042] Als Bespannungsmarkierung 20 kann beispielsweise eine Marke, ein insbesondere eingewebter
oder eingelegter Draht, eine Lochmarkierung, eine Farbmarkierung und/oder dergleichen
vorgesehen.
[0043] Grundsätzlich können auch auf beiden Seiten der Maschine Triggersensoren 22 vorgesehen
sein. Damit kann auch eine schräglaufende Filznaht (Filzverspannung) nachvollzogen
werden, und es kann die Farbkarte (vgl. Figur 2) auch dann relativ zur Filznaht gezeichnet
werden, wenn die Filznaht schräg verläuft.
[0044] Die in dem zweidimensionalen Abbild der Figur 2 vorgesehenen Skalierungen sind rein
beispielhaft. Es können beide Skalierungen insbesondere auch örtlich sein:
x = Filz-Länge in %
y = Filz-Breite in mm
[0045] Die Filz-Länge ist relativ zur Position des Triggersignals gemessen. Die Position
des Triggersignals relativ zur Filznaht sollte bekannt sein. Idealerweise sind diese
Positionen identisch.
[0046] Eine mögliche Alternative besteht in folgendem:
x = Filz-Länge in mm
y = Filz-Breite in mm
[0047] In diesem Fall nimmt die Filz-Länge mit der Zeit zwar zu. Der Vorteil besteht jedoch
darin, dass eine Längenänderung sichtbar bleibt.
[0048] Als weiteres Beispiel sei die Filzbreite in % z.B. mit Bahnkantenabtastung, z.B.
optisch oder induktiv, genannt.
[0049] Es kann somit also beispielsweise ein zweidimensionales Abbild des Bespannungszustandes
erstellt werden, das die Bespannungseigenschaften nach Art einer Landkarte zeigt.
Die Darstellung der Eigenschaften in Maschinenlaufrichtung und in Maschinenquerrichtung
kann z.B. in Form von Höhenlinien oder Farbübergängen, z.B. ähnlich wie bei Landkarten,
erfolgen. Grundsätzlich sind auch dreidimensionale Ansichten wie z.B. räumliche Gitter,
Wasserfalldarstellungen, und/oder dergleichen, denkbar.
[0050] Das zweidimensionale Abbild der Bespannung, z.B. Filz oder Sieb, erlaubt auch dann
Rückschlüsse auf den Bespannungszustand, wenn der Zustand nur kleinräumig verändert
ist und eine solche Änderung mit den herkömmlichen Messmethoden nicht mehr erfassbar
wäre. Das zweidimensionale Abbild kann auch mit Papier- oder Kartoneigenschaften korreliert
werden, um feststellen zu können, ob die kleinräumigen Zustandsunterschiede in der
Bespannung sich auf die Papier- bzw. Kartonqualität auswirken. Ähnliche Betrachtungen
ergeben sich auch bei einer Anwendung der Erfindung bei anderen Bespannungen (z.B.
Formiersiebe) oder der Verwendung anderer Sensoren (z.B. Durchlässigkeitsmessung,
usw.).
Bezugszeichenliste
[0051]
- 10
- Einrichtung
- 12
- Bespannung, Filz
- 14
- Zustandssensorik, Scanner
- 16
- Auswerteeinheit
- 18
- Walze
- 20
- Markierung
- 22
- Triggersensor
1. Verfahren zur Überwachung des Zustandes einer in einer Papier- oder Kartonmaschine
eingesetzten umlaufenden Bespannung (12), z.B. Filzes oder Siebes, bei dem mittels
einer Zustandssensorik (14) Zustandsdaten der Bespannung (12) erfasst werden und mittels
einer Auswerteeinheit (16) aus den erfassten Zustandsdaten ein zumindest zweidimensionales
Abbild des Bespannungszustandes erstellt wird, das sowohl den Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung
als auch den Zustandsverlauf in Maschinenquerrichtung wiedergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zustandsdaten repräsentativ für zumindest eine vorgebbare Eigenschaft der Bespannung
(12) sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abbild des Bespannungszustandes so erstellt wird, dass dieser nach Art einer
Landkarte wiedergegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung und der Zustandsverlauf in Maschinenquerrichtung
in Form von Höhenlinien und/oder Farbübergängen wiedergegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein dreidimensionales Abbild oder Ansicht des Bespannungszustandes, z.B. in Form
eines räumlichen Gitters, einer räumlichen Wasserfalldarstellung und/oder dergleichen,
erstellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bespannung (12) in Maschinenquerrichtung abgetastet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querabtastung mittels eines Scanners (14) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querabtastung über mehrere Minuten erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querabtastung über die Dauer wenigstens eines Bespannungsumlaufs erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querabtastung über die Dauer mehrerer Bespannungsumläufe erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zustandsdaten der Bespannung (12) kontinuierlich mit einer vorgebbaren Abtastrate
erfasst werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zustandsdaten der Bespannung (12) mit einer derart hohen Abtastrate erfasst werden,
dass während eines Bespannungsumlaufs eine Mehrzahl von Zustandsdaten anfällt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass gleichzeitig der Bespannungsumlauf erfasst wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bespannungsumlauf über eine Wegmessung erfasst wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bespannungsumlauf über eine Zeitmessung und/oder dergleichen erfasst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bespannungsumlauf über wenigstens eine an oder in der Bespannung vorgesehene
Markierung (20) und die Messung eines entsprechenden Triggersignals erfasst wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes aus Zustandsdaten
erstellt wird, die mittels wenigstens einer jeweils über die Dauer mehrerer Bespannungsumläufe
erfolgenden Querabtastung der Bespannung erfasst wurden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes aus Zustandsdaten
erstellt wird, die mittels mehrerer Querabtastungen erfasst und vorzugsweise gemittelt
und/oder gefiltert wurden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest zweidimensionale Abbild des Bespannungszustandes mit wenigstens einer
vorgebbaren Eigenschaft der Papier- bzw. Kartonbahn korreliert wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zustandssensorik (14) mit wenigstens einem Sensor eingesetzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zustandssensorik (14) mit mehreren in Maschinenquerrichtung aufeinander folgenden
Sensoren und/oder mit mehreren in Querrichtung aufeinander folgenden Sensoren eingesetzt
wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Bespannungsmarkierung (20) eine optische Markierung, ein insbesondere eingewebter
Draht, eine Lochmarkierung und/oder dergleichen vorgesehen ist.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Messung des Triggersignals wenigstens ein auf die Bespannungsmarkierung (20)
ansprechender Triggersensor (22) eingesetzt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf beiden Seiten der Papier- bzw. Kartonmaschine jeweils wenigstens ein Triggersensor
(22) eingesetzt wird.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Scanner mehrere Zustandsensoren zugeordnet sind.
26. Einrichtung (10) zur Überwachung des Zustandes einer in einer Papieroder Kartonmaschine
eingesetzten umlaufenden Bespannung (12), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Zustandssensorik (14) zur Erfassung
von Zustandsdaten der Bespannung (12) und einer Auswerteeinheit (16) zum Erstellen
eines zumindest zweidimensionalen Abbildes des Bespannungszustandes aus den erfassten
Zustandsdaten, das sowohl den Zustandsverlauf in Maschinenlaufrichtung als auch den
Zustandsverlauf in Maschinenquerrichtung wiedergibt.