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Dokumentenidentifikation DE60119675T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001211477
Titel Messung der Unwucht eines ferromagnetischen Metallkerns in einem nichtleitenden und nichtferroelektrischen Band
Anmelder Electronic Systems S.p.A., Momo, IT
Erfinder Saini, Marco, 28041 Arona (NO), IT;
Nisoli, Maurizio, 21052 Busto Arsizio (VA), IT;
Viero, Davide, 21015 Lonate Pozzolo (VA), IT;
Traficante, Francesco, 21052 Busto Arsizio (VA), IT
Vertreter Schieber · Farago, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60119675
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.11.2001
EP-Aktenzeichen 011279353
EP-Offenlegungsdatum 05.06.2002
EP date of grant 17.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse G01B 7/312(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01M 17/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Unwucht eines ferromagnetischen Metallkerns, der in ein Band aus elektrisch nicht leitendem und nicht ferromagnetischem Material eingesetzt ist.

Ein Verfahren zur Kalibrierung der Vorrichtung bildet ebenfalls einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

In der Produktion von Reifen werden Gummistreifen verwendet, verstärkt mit einem Metallkern, der aus Strängen aus Stahlseil besteht, die parallel zueinander gesetzt sind, mit einer vordefinierten Neigung, in die Produktionsrichtung des Gummimaterials.

Im Allgemeinen haben diese Streifen eine durchschnittliche Dicke von zwischen 1 und 3 mm, und die Stränge, eingebettet in den Streifen, haben einen durchschnittlichen Durchmesser von zwischen 0,5 und 1,5 mm; die Neigung zwischen den Strängen kann von 1 bis 3 mm variieren.

Während der Produktion muss der Metallkern im Streifen zentriert bleiben. Wenn die Unwucht die gestatteten Toleranzen überschreitet, werden an der Produktionsanlage Maßnahmen ergriffen, um den Metallkern in einen ausgewuchteten Zustand zu bringen.

Die Europäische Patentanmeldung EP 0 428 903 offenbart die Messung der Unwucht eines Metallstrangs, der in ein Gummi eingebettet ist. Der Messaufbau stellt sowohl einen berührungsfreien Laser-Abstandsmesser als auch einen magnetischen Annäherungsmelder bereit, die an jeder Seite des Gummis angeordnet sind.

Weiterhin wird auf die italienische Patentanmeldung MI 99 A 111735 und die entsprechenden Dokumente ihrer Familie DE 100 37 944 und FR 2 797 322 verwiesen, die alle nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurden.

Die italienische Patentanmeldung MI 99 A 001735 auf den Namen dieses Anmelders offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Stahlsträngen in einem aus Gummi bestehenden Streifen; diese Vorrichtung ermöglicht auch die Messung der Dicke des Gummistreifens.

Die in der Patentanmeldung MI 99 A 001735 beschriebene Vorrichtung sieht im Wesentlichen Folgendes vor:

  • – einen ersten Messkopf, bestehend aus einem ersten pneumatischen Abstandsmesser und einem ersten induktiven Abstandsmesser, die miteinander integral sind und eine Seite eines Raums bestimmen, der dazu dient, das Hindurchgehen eines Streifenmaterials zu ermöglichen, und
  • – einen zweiten Messkopf, bestehend aus einem zweiten pneumatischen Abstandsmesser und einem zweiten induktiven Abstandsmesser, die miteinander integral sind und die gegenüberliegende Seite eines Raums bestimmen, der dazu dient, das Hindurchgehen eines Streifenmaterials zu ermöglichen.

Die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der induktiven Messgeräte ist proportional zur Differenz zwischen den Abständen der zwei Köpfe von dem Strang aus Stahlseil.

Ein Rückkopplungssystem wird bereitgestellt, um die induktiven Messgeräte im gleichen Abstand von den Strängen zu halten. Da die induktiven Sensoren den gleichen Abstand von den Strängen haben, ergibt die Differenz zwischen den von den pneumatischen Sensoren gemessenen Abständen somit die Messung der "Unwucht" des ferromagnetischen Metallkerns, d. h. die Abweichung zwischen der Medianebene des Streifens und der tatsächlichen Position des ferromagnetischen Metallkerns.

Die Differenz zwischen dem Abstand zwischen den pneumatischen Messgeräten und der Summe der von den pneumatischen Messgeräten gemessenen Abstände ergibt hingegen die Dicke des gemessenen Streifens.

Das in der Patentanmeldung MI 99 A 001735 beschriebene System hat jedoch gewisse Nachteile.

Um die Messung der Position der ferromagnetischen Metallschicht zu erhalten, muss mindestens einer der beiden Köpfe den Strang kontinuierlich abtasten, so dass die zwei Köpfe den gleichen Abstand vom Strang aufrechterhalten, um die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Messgeräte zu beseitigen.

Der zu messende Streifen kann schwingen und so beide Messköpfe zwingen, diese Schwingungen zu verfolgen, um sie in den Messbereich der Köpfe zurückzubringen (es ist anzumerken, dass der Arbeitsbereich eines pneumatischen Sensors nicht mehr als ungefähr 0,5 mm beträgt).

Die kontinuierliche Bewegung mindestens eines der Messköpfe erfordert die Verwendung einer entsprechenden Mechanik, die notwendigerweise empfindlich und keineswegs kostengünstig ist und häufige Wartung benötigt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwindung der oben erwähnten Probleme vorzuschlagen.

Das obige Ziel wird erreicht mit Hilfe einer Vorrichtung zur Messung der Unwucht gemäß den Inhalten von Anspruch 1, mit Hilfe eines Verfahrens zur Kalibrierung gemäß den Inhalten von Anspruch 4 und mit Hilfe eines Verfahrens zur Messung der Unwucht gemäß den Inhalten von Anspruch 7.

Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung können gemäß den Inhalten der Unteransprüche erhalten werden.

Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung, in Übereinstimmung mit den Inhalten der Patentansprüche, wird nun beschrieben, rein exemplarisch, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, worin:

1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Messung der relativen Position einer Verstärkung aus ferromagnetischem Metall, eingebettet in einen Gummistreifen, ist;

2 die Eichkurven der induktiven Sensoren und im Speziellen die Spannungspaare zeigt, bei denen sich die induktiven Sensoren in demselben Abstand vom Ziel befinden;

3 zeigt, wie die lokale Empfindlichkeit der induktiven Sensoren exakt gemessen wird;

4 zeigt, wie die lokale Empfindlichkeit der induktiven Sensoren auf Annäherungs-Art erhalten wird; und

5 die von der Messvorrichtung gemessenen Abstände zeigt, die dann verwendet werden, um sowohl die Unwucht des ferromagnetischen Metallkerns als auch die Dicke des Streifens zu erhalten.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Messung der Unwucht eines in den Streifen eingesetzten ferromagnetischen Metallkerns selbst einen ersten Abstandsmesser 2, z. B. eines pneumatischen Typs, der dazu dient, den Abstand der Fläche des Streifens, die zum ersten Messgerät 2 weist, zu messen, und einen ersten induktiven Abstandsmesser 3, der dazu dient, den Abstand des in den Streifen eingesetzten ferromagnetischen Metallkerns selbst zu messen.

Die ersten Messgeräte 2, 3 sind miteinander integral und befinden sich auf einer Seite eines ersten Raums 10 zur Aufnahme des Streifens und arbeiten in zwei koaxialen räumlichen Bereichen, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe erste Meßachse 8 beziehen.

Gegenüber den ersten Messgeräten 2, 3 befindet sich eine erste Referenzoberfläche 4, bestehend aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material (d. h. einem Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität &mgr;&Ggr; ≅1), die dazu dient, den Kontakt mit der Fläche des Streifens, die zur Oberfläche 4 selbst weist, zu ermöglichen.

Der Abstand der ersten Messgeräte 2, 3 zur ersten Referenzoberfläche 4 ist entlang der ersten Meßachse 8 einstellbar. Ebenfalls bereitgestellt sind Mittel 12 zur Erfassung der relativen Position der ersten Messgeräte 2, 3 entlang der ersten Meßachse 8 im Verhältnis zu einer ersten Referenz Z1.

Die Vorrichtung sieht auch einen zweiten Abstandsmesser 5, z. B. pneumatischer Art, vor, der dazu ausgebildet ist, die Distanz der Fläche des Streifens, die zum zweiten Messgerät 5 weist, zu messen, und einen zweiten induktiven Abstandsmesser 6, der dazu ausgebildet ist, die Distanz des in den Streifen eingesetzten Metallkerns zu messen.

Die zweiten Messgeräte 5, 6 sind miteinander integral und befinden sich auf einer Seite eines zweiten Raums 11 zur Aufnahme des Streifens und arbeiten in zwei koaxialen räumlichen Bereichen, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe zweite Meßachse 9 beziehen.

Eine zweite Referenzoberfläche 7 wird bereitgestellt, bestehend aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material (d. h. einem Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität &mgr;&Ggr; ≅1), die sich auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Raums 11 befindet und dazu dient, den Kontakt mit der Fläche des Streifens, die zur zweiten Referenzoberfläche 7 selbst weist, zu ermöglichen.

Der Abstand der zweiten Messgeräte 5, 6 zur zweiten Referenzoberfläche 7 ist entlang der zweiten Meßachse 9 einstellbar. Weiterhin bereitgestellt sind Mittel 13, die dazu dienen, die relative Position der zweiten Messgeräte 5, 6 entlang der zweiten Meßachse 9 im Verhältnis zu einem zweiten Referenzpunkt Z2 zu erfassen.

Der erste Raum 10 und der zweite Raum 11 stehen in Verbindung miteinander, um das Hindurchgehen eines Streifens vom ersten Raum 10 zum zweiten Raum 11 zu ermöglichen.

Die ersten Messgeräte 2, 3 und die zweite Referenzoberfläche 7 bestimmen eine Seite der in Verbindung stehenden Räume 10, 11 zum Hindurchgehen des Streifens, und die erste Referenzoberfläche 4 und die zweiten Messgeräte 5, 6 bestimmen die gegenüberliegende Seite der in Verbindung stehenden Räume 10, 11 zum Hindurchgehen des Streifens.

Die ersten Messgeräte 2, 3 bewegen sich mit alternierender linearer Bewegung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Streifens.

Auch die zweiten Messgeräte 5, 6 bewegen sich mit alternierender linearer Bewegung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Streifens, und ihre Bewegung wird mit derjenigen der ersten Messgeräte 2, 3 synchronisiert, so dass der Weg der zweiten Meßachse 9 auf dem Streifen mit dem Weg der ersten Meßachse 8 auf dem Streifen zusammenfällt, so dass die Messung des Streifenmaterials an denselben Punkten ermöglicht wird.

Wenn eine Referenzoberfläche 4, 7 verwendet wird, die aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, wird die Bildung induzierter Fremdströme, die den Gesamt-Magnetfluss &PHgr; reduzieren und die Messung der Distanz des Metallkerns beeinträchtigen würden, vermieden.

Wenn ein nicht ferromagnetisches Material verwendet wird, wird die Erhöhung des Gesamtwiderstands des Magnetkreises, beeinflusst vom Magnetfeld, erzeugt vom induktiven Messgerät, die den Gesamt-Magnetfluss &PHgr; erhöhen und die Messung der Distanz des Metallkerns beeinträchtigen würde, vermieden.

Die Messungen der induktiven Sensoren sind somit nur abhängig von der zu messenden Distanz und Dichte des Metallkerns, der in den Streifen eingesetzt wird.

Vorzugsweise bestehen die Referenzoberflächen 4, 7 zur Minimierung des Phänomens von Reibung mit dem Streifen aus Tragrollen.

Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die Rollen eine innere Schicht aus Aluminium umfassen, die der Rolle die notwendige mechanische Stabilität verleiht, eine mittlere Schicht, die aus Glasfaser besteht, und eine äußere Schicht aus Polytetrafluorethylen (PTFE).

Eine andere mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die Rolle eine innere Schicht hat, die aus Metall besteht, und eine äußere Schicht, die aus Keramikmaterialien, wie z. B. Al2O3 oder SiC, besteht.

Die pneumatischen Abstandsmesser 2, 5 können durch andere Messgeräte ersetzt werden, die für den Zweck geeignet sind, z. B. optische Diffusionsmesser oder Ultraschallmessgeräte.

Es folgt die Beschreibung des Verfahrens zur Kalibrierung der induktiven Messgeräte 3, 6 und der pneumatischen Messgeräte 2, 5 der hierin dargestellten Vorrichtung.

Der erste Kalibrierungsschritt findet im Labor statt und sieht die Erfassung eines einzigen Arbeitspunkts jedes induktiven Sensors 3, 6 vor.

Zu diesem Zweck wird eine Ferritprobe mit einer Parallelepipedform verwendet (exemplarische Maße: 50 × 50 × 10 mm), die mit Hilfe eines Abstandshalters aus elektrisch nicht leitendem und nicht ferromagnetischem Material in einem vordefinierten Abstand von dem induktiven Sensor 3, 6 gehalten wird.

In einer möglichen Ausführungsform hat der Abstandshalter eine Dicke von ungefähr 7 mm.

Diese Vorgehensweise ermöglicht die Erfassung eines Paars von Ausgangsspannungen (V1,0, V2,0), denen derselbe Abstand dF0 (z. B. 7 mm). der Ferritprobe von den zwei induktiven Sensoren 3 und 6 entspricht.

Ferrit wird als Material zur Herstellung der Probe ausgewählt, weil sein Verhalten in Gegenwart magnetischer Felder dem Verhalten von Stahlseil-Strängen sehr ähnlich ist.

Die relative Permeabilität &mgr;&Ggr; von Stahlsträngen und Ferrit ist ähnlich (typischerweise zwischen 500 und 1000), und in beiden Materialien sind die vom induktiven Messgerät induzierten Fremdströme zu vernachlässigen.

Es wird angenommen, dass die Erzeugung von Fremdströmen in Metallsträngen zu vernachlässigen ist, weil die Stränge aus sehr dünnen Drähten (typischerweise mit Durchmessern von zwischen 0,5 und 1,5 mm) bestehen. Außerdem wird, wenn das Produkt hergestellt wird, Gummi zwischen die einzelnen Drähte eingesetzt, die die Stränge aus Stahlseil bilden, wodurch der elektrische Widerstand zwischen den benachbarten Metalldrähten erhöht wird.

Folglich ist anzunehmen, wenn ein Gummistreifen mit darin eingesetzten Strängen aus Stahlseil gemessen wird, dass, unabhängig vom absoluten Wert des Abstands der Stränge von den induktiven Sensoren 3 und 6, wenn die Ausgangsspannungen der induktiven Messgeräte den im Labor erfassten Spannungen (V1,0, V2,0) entsprechen, befunden wird, dass die Stränge aus Stahlseil denselben Abstand d0 von den induktiven Sensoren 3 und 6 haben.

Es ist anzumerken, dass, während der Abstand dF0 von der Ferritprobe bekannt ist, der Abstand d0 von dem Seil unbekannt ist, weil er je nach Neigung und Durchmesser des Seils selbst variiert; dies stellt jedoch, wie unten erläutert, kein Problem dar.

Der zweite Kalibrierungsschritt wird bei der Inbetriebnahme an der Maschine selbst durchgeführt. Dies sieht die Erstellung einer Eichkurve für jedes induktive Messgerät 3, 6 und für jedes pneumatische Messgerät 2, 5 vor.

Zu diesem Zweck befindet sich der Maschine selbst eine Ferritprobe, die mit der im Labor verwendeten Probe identisch ist.

Die ersten Sensoren 2, 3 werden entlang der ersten Messachse 8 der Ferritprobe genähert, bis sie den minimalen Abstand zur Messung durch den pneumatischen Sensor (ungefähr 0,5 mm) erreicht haben.

Ausgehend von dieser Position werden die ersten Sensoren 2, 3 dann von der Ferritprobe mit Schritten von 0,5 mm oder weniger fortbewegt, bis zu einem Abstand von ungefähr 10 mm, während entsprechende Wegmessgeber 12 die Messung des Abstands der Sensoren 2, 3 mit Bezug auf die erste Referenz Z1 ermöglichen.

Da die Genauigkeit der Sensoren 2, 3 von der Genauigkeit des Wegmessgebers abhängt, ist es notwendig, einen Messgeber 12 auszuwählen, der angemessen empfindlich und präzise ist.

Vorzugsweise wird ein absoluter Wegmessgeber, wie z. B. ein Transformator mit linear veränderlichem Differential – LVDT (Linear Variable Differential Transformer) verwendet.

Die Abstände der ersten Sensoren 2, 3 mit Bezug auf die erste Referenz Z1 werden in Abstände mit Bezug auf die Ferritprobe umgewandelt, in dem Wissen, dass die zuvor im Labor gemessene Spannung V1,0 des induktiven Sensors dem Abstand dF0 entspricht.

Die Paare von Werten (Abstand, Spannung des induktiven Sensors, und Abstand, Spannung des pneumatischen Sensors), die während des Rückgangs erfasst werden, ermöglichen es, die Eichkurven der ersten Sensoren 2, 3 durch Interpolation zu erstellen (bezüglich der Eichkurve des induktiven Sensors 3, siehe 2).

Dasselbe Kalibrationsverfahren wird dann für die zweiten Sensoren 5, 6 bei derselben Ferritprobe oder bei Ferritproben mit ähnlichen Maßen wiederholt.

Obwohl der von den induktiven Sensoren 3, 6 gemessene Abstand der Stränge nicht der tatsächliche Abstand ist, ist es dennoch möglich, für jeden scheinbaren Abstand d1 das Paar von Spannungen (V1,i, V2,i) zu erhalten, bei dem die induktiven Messgeräte 3, 6 denselben Abstand von den Strängen aus Stahlseil haben.

Umgekehrt ist es möglich, aus jedem Paar von Spannungen (V1,i, V2,i) den Abstand der induktiven Messgeräte vom Ferritziel zu finden.

Der dritte Kalibrierungsschritt wird bei der Inbetriebnahme der Maschine durchgeführt und beinhaltet die Abbildung der Zylinder 4 und 7 mit Hilfe der pneumatischen Sensoren 2 und 5.

Diese Vorgehensweise ermöglicht es, die betreffende Vorrichtung auch zur Messung der Dicke des Streifens zu verwenden, wobei Fehler bei der Messung der Dicke aufgrund der Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen der Rollen 4 und 7 vermieden werden.

Die Abbildung besteht in der Unterteilung, idealerweise, der zylindrischen Oberfläche der Rolle in eine Vielzahl quadratischer oder rechteckiger Bereiche, und im Messen, für jeden einzelnen Bereich, in Abwesenheit von Material, der durchschnittlichen Höhe, um das zweidimensionale Profil der Referenzoberfläche, bezeichnet als Nullprofil, zu erstellen.

Die zwei Profile für die beiden Rollen 4 und 7 werden im Speicher gespeichert und zur Berechnung der Dicke abgerufen.

Der vierte und letzte Kalibrierungsschritt besteht im Messen der lokalen Empfindlichkeit S1, S2 der induktiven Messgeräte 3, 6 in der Umgebung des Arbeitspunkts.

Die Empfindlichkeit der induktiven Messgeräte ist definiert als das Verhältnis der Abstandsänderung des Seils zur Änderung des Signals und wird typischerweise in &mgr;m/mV ausgedrückt.

Wenn eine hohe Präzision des Unwuchtwerts erforderlich ist, wird der vierte Schritt während der Produktion direkt am Streifen durchgeführt und muss immer dann wiederholt werden, wenn sich die Eigenschaften des Metallkerns ändern (typischerweise bei jeder Änderung in der Produktion).

Der nominale Arbeitspunkt des ersten induktiven Messgeräts 3 wird gefunden, indem die ersten Messgeräte 2, 3 auf den idealen Abstand zur Messung durch den pneumatischen Sensor 2 (typischerweise 0,7 mm von der Oberfläche des Materials) gebracht werden und die Ausgangsspannung des induktiven Messgeräts 3 erfasst wird.

Von dieser Position aus wird eine Breichsänderung von ungefähr ±0,2 mm durchgeführt (mit Schritten von 0,1 mm oder noch weniger), wobei Ablesungen der vom induktiven Sensor 3 gelieferten Spannungswerte vorgenommen werden.

Anhand der so gewonnenen Serie von Abstands-Spannungs-Paaren ist es möglich (z. B. durch lineare Regression), die Empfindlichkeit des induktiven Messgeräts 3 in der Umgebung des entsprechenden Arbeitspunkts zu finden (siehe 3).

Eine ähnliche Sequenz von Positionierung, Verschiebung und Berechnung der Empfindlichkeit wird für die Messgeräte 5, 6 durchgeführt.

Alternativ kann die lokale Empfindlichkeit S1, S2 jedes induktiven Messgeräts einfacher als die Tangente zur Eichkurve des induktiven Sensors in der Umgebung der Spannung, die dem Arbeitspunkt entspricht, definiert werden (siehe 4).

Wenn die letztere Lösung angewandt wird, bleibt der prozentuale Fehler in der Messung der Unwucht, obwohl er je nach Art des verwendeten Metallseils variiert, auf jeden Fall kleiner als 20%.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist im Folgenden beschrieben.

Der Gummistreifen mit Strängen aus Stahlseil wird durch die Räume 10 und 11 eingeführt.

Sowohl die ersten Messgeräte 2, 3 als auch die zweiten Messgeräte 5, 6 werden vom jeweiligen pneumatischen Sensor auf die ideale Messdistanz (typischerweise 0,7 mm von der Oberfläche des Materials entfernt) gebracht.

Dank dieser Positionierung wird festgestellt, dass das Seil, wenn es im Gleichgewicht ist, denselben Abstand von den zwei induktiven Messgeräten hat; folglich ergeben Letztere ein Paar von Spannungen (V1, V2), die mit einem der von den Eichkurven abgeleiteten Spannungspaare (V1,i, V2,i) zusammenfallen.

Falls hingegen in diesem Moment das Seil nicht im Gleichgewicht ist, wird das Spannungspaar (V1,i, V2,i) ausgewählt, das dem Paar von Spannungen (V1, V2), das die zwei induktiven Messgeräte ergeben, am nächsten ist.

Aus den lokalen Empfindlichkeitswerten werden die Abweichungen M1 und M2 des ersten induktiven Messgeräts 3 bzw. des zweiten induktiven Messgeräts 6 im Verhältnis zum Abstand di wie folgt abgeleitet: M 1 = S1·(V1 – V1i), M2 = S2·(V2 – V2i) worin

S1 die lokale Empfindlichkeit des ersten induktiven Messgeräts 3 ist und

S2 die lokale Empfindlichkeit des zweiten induktiven Messgeräts 6 ist.

Mit Bezug auf 5, wobei U und D die Dicken der oberen bzw. der unteren Gummischicht bezeichnen, wird Folgendes festgestellt: U = d1 + M1 – P1, D = d1 + M2 – P2 worin

P1 der Abstand der ersten Oberfläche des Streifens vom ersten pneumatischen Messgerät 2 ist und

P2 der Abstand der zweiten Oberfläche des Streifens vom zweiten pneumatischen Messgerät 5 ist.

Die Unwucht des ferromagnetischen Metallkerns ergibt sich somit aus der Differenz U – D = M1 – M2 + P2 – P1

Die Differenz P2 – P1, die aufgrund der Positionierung der Sensoren idealerweise null sein sollte, ermöglicht faktisch die Korrektur kleinerer Fehler aufgrund von Wärmeausdehnung, Unregelmäßigkeiten der Rollen 4, 7 und Ungenauigkeiten bei der Positionierung selbst.

Obwohl die betreffende Vorrichtung entworfen wurde, um die Unwucht von Strängen aus Stahlseil zu messen, ermöglicht sie auch die Messung der Dicke des Gummistreifens.

Mit Bezug auf 5 beträgt die Dicke S des Streifenmaterials S = Pz1 – P1 oder sonst S = Pz2 – P2 worin

Pz1 der Wert des Nullprofils des ersten pneumatischen Messgeräts 2 für den Bereich der Rolle ist, auf dem sich die Messgeräte 2, 3 befinden, und

Pz2 der Wert des Nullprofils des zweiten pneumatischen Messgeräts 5 für den Bereich der Rolle ist, auf dem sich die Messgeräte 5, 6 befinden.

Der erste Vorteil der Vorrichtung und des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die ursprüngliche Kalibrierung der zwei induktiven Messgeräte auf der Ferritprobe es möglich macht, für jede Art von Metallseil, unabhängig von der Neigung und dem Durchmesser der Stränge, präzise Gleichgewichts-Informationen und eine ungefähre Angabe der Unwucht zu erhalten.

Dies erweist sich als besonders nützlich in der Anlaufphase der Anlage, wenn es notwendig ist, schnell einen annehmbaren Zustand für die Produktion zu erreichen.

Die Kalibrierung an einer Ferritprobe ist somit für jede Art von Seil universell.

Das Ergebnis wird ohne jede Art von Positionsabtastung gewonnen, mit einer deutlichen Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der mechanischen Teile.


Anspruch[de]
Eine Vorrichtung zur Messung der Unwucht eines ferromagnetischen Metallkerns, der in ein Band aus elektrisch nicht leitendem und nicht ferromagnetischem Material eingesetzt ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

– einen ersten Abstandsmesser (2), der ausgebildet ist, um die Distanz einer Fläche eines Bandes zu messen, und einen ersten induktiven Abstandsmesser (3), der ausgebildet ist, um die Distanz eines ferromagnetischen Metallkerns im Inneren eines Bandes zu messen, wobei die ersten Messer (2, 3) miteinander integral und auf einer Seite eines ersten Raums (10) zur Aufnahme eines Bandes angebracht sind und in zwei koaxialen räumlichen Bereichen arbeiten, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe erste Meßachse (8) beziehen;

– eine erste Referenzoberfläche (4), hergestellt aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material, angebracht an der gegenüberliegenden Seite des ersten Raums (10), die ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Fläche eines Bandes zu stehen, wobei der Abstand der ersten Messer (2, 3) zur ersten Referenzoberfläche (4) entlang der ersten Meßachse (8) einstellbar ist;

– einen zweiten Abstandsmesser (5), der ausgebildet ist, um die Distanz einer Fläche eines Bandes zu messen, und einen zweiten induktiven Abstandsmesser (6), der ausgebildet ist, um die Distanz eines ferromagnetischen Metallkerns im Inneren eines Bandes zu messen, wobei die zweiten Abstandsmesser (5, 6) miteinander integral sind und in zwei koaxialen räumlichen Bereichen arbeiten, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe zweite Meßachse (9) beziehen; und

– eine zweite Referenzoberfläche (7), bestehend aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material, angebracht auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Raums und die ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Fläche eines Bandes zu stehen, wobei der Abstand der zweiten Messer (5, 6) zur zweiten Referenzoberfläche (7) entlang der zweiten Meßachse. (9) einstellbar ist;

wobei der erste Raum (10) und der zweite Raum (11) miteinander verbunden sind, um einen Gesamtraum zu bilden, um das Hindurchgehen eines Bandes vom ersten Raum zum zweiten Raum zu ermöglichen, wobei die ersten Messer (2, 3) und die zweite Referenzoberfläche (7) eine Seite des Gesamtraums (10, 11) für das Hindurchgehen eines Bandes bestimmen und die erste Referenzoberfläche (4) und die zweiten Messer (5, 6) die gegenüberliegende Seite des Gesamtraums (10, 11) für das Hindurchgehen des Bandes bestimmen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die weiter folgendes umfasst:

– Mittel (12) zur Erfassung der relativen Position der ersten Messer (2, 3) zu einer ersten Referenz (Z1) und

– Mittel (13) zur Erfassung der relativen Position der zweiten Messer (5, 6) zu einer zweiten Referenz (Z2).
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welcher der erste Abstandsmesser (2) und der zweite Abstandsmesser (5), die ausgebildet sind, um die Distanz der gegenüberliegenden Flächen des Bandes zu messen, pneumatische, optische oder Ultraschall-Abstandsmesser sind. Ein Verfahren des Kalibrierens der induktiven Meßgeräte einer Vorrichtung zur Messung der Unwucht eines ferromagnetischen Metallkerns, der im Inneren eines Bandes aus elektrisch nicht leitendem und nicht ferromagnetischem Material angebracht ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

– einen ersten Abstandsmesser (2), der ausgebildet ist, um die Distanz einer Fläche eines Bandes zu messen, und einen ersten induktiven Abstandsmesser (3), der ausgebildet ist, um die Distanz eines ferromagnetischen Metallkerns im Inneren eines Bandes zu messen, wobei die ersten Messer (2, 3) miteinander integral und auf einer Seite eines ersten Raums (10) zur Aufnahme eines Bandes angebracht sind und in zwei koaxialen räumlichen Bereichen arbeiten, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe erste Meßachse (8) beziehen;

– eine erste Referenzoberfläche (4), hergestellt aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material, angebracht an der gegenüberliegenden Seite des ersten Raums (10), die ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Fläche eines Bandes zu stehen, wobei der Abstand der ersten Messer (2, 3) zur ersten Referenzoberfläche (4) entlang der ersten Meßachse (8) einstellbar ist;

– einen zweiten Abstandsmesser (5), der ausgebildet ist, um die Distanz einer Fläche eines Bandes zu messen, und einen zweiten induktiven Abstandsmesser (6), der ausgebildet ist, um die Distanz eines ferromagnetischen Metallkerns im Inneren eines Bandes zu messen, wobei die zweiten Abstandsmesser (5, 6) miteinander integral sind und in zwei koaxialen räumlichen Bereichen arbeiten, wodurch ihre Messungen sich auf ein und dieselbe zweite Meßachse (9) beziehen; und

– eine zweite Referenzoberfläche (7), bestehend aus einem elektrisch nicht leitenden und nicht ferromagnetischen Material, angebracht auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Raums und die ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Fläche eines Bandes zu stehen, wobei der Abstand der zweiten Messer (5, 6 ) zur zweiten Referenzoberfläche (7) entlang der zweiten Meßachse (9) einstellbar ist;

wobei der erste Raum (10) und der zweite Raum (11) miteinander verbunden sind, um einen Gesamtraum zu bilden, um das Hindurchgehen eines Bandes vom ersten Raum zum zweiten Raum zu ermöglichen, wobei die ersten Messer (2, 3) und die zweite Referenzoberfläche (7) eine Seite des Gesamtraums (10, 11) für das Hindurchgehen eines Bandes bestimmen und die erste Referenzoberfläche (4) und die zweiten Messer (5, 6) die gegenüberliegende Seite des Gesamtraums (10, 11) für das Hindurchgehen des Bandes bestimmen;

wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– Verwendung einer Ferritprobe und eines Abstandshalters mit bekannter Dicke zur Kalibrierung jedes induktiven Meßgeräts (3, 6) an einem einzigen Arbeitspunkt (V1,0; V2,0)

– für jedes induktive Meßgerät (3, 6), Durchführen einer Reihe von Verschiebungen entlang der Meßachse (8, 9) unter Verwendung derselben Ferritprobe, um eine Reihe von Spannungspaaren (V11, V21; ...V1n, V2n), zu erhalten, bei welchen die induktiven Meßgeräte (3, 6) denselben Abstand von einem Ferritziel haben;

– Erstellung, durch Interpolation, einer Kalibrierungskurve für das erste induktive Meßgerät (3) und für das zweite induktive Meßgerät (6); und

– Berechnung der Empfindlichkeit (S1, S2) jedes induktiven Meßgeräts (3, 6) in der Umgebung eines Arbeitspunkts (V1i, V2i), dem gleiche Abstände vom gemessenen Ziel entsprechen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem die Empfindlichkeit jedes induktiven Meßgeräts (3, 6) definiert ist als die Tangente zur Kalibrierungskurve im nominalen Arbeitspunkt. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem die Empfindlichkeit jedes induktiven Meßgeräts gewonnen wird durch Durchführung einer Reihe von Messungen in verschiedenen Abständen direkt an dem zu messendem Material. Ein Verfahren des Messens der Unwucht eines ferromagnetischen Metallkerns, angebracht im Inneren eines Bandes aus elektrisch nicht leitendem und nicht ferromagnetischem Material, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– Messen des Abstands P1 einer Fläche des Bandes an einer ersten Seite eines Raums (10, 11), der ausgebildet ist, um das Einführen des Bandes zu ermöglichen, entlang einer ersten Meßachse (8), zu einer ersten Referenz (Z1);

– Messen des Abstands P2 der gegenüberliegenden Fläche des Bandes an einer zweiten Seite eines Raums (10, 11), der ausgebildet ist, um das Einführen des Bandes zu ermöglichen, entlang einer zweiten Meßachse (9), zu einer zweiten Referenz (Z2),

– Messen der Spannung V1 am Ausgang von einem ersten induktiven Meßgerät (3), das sich auf die erste Meßachse (8) bezieht;

– Messen der Spannung V2 am Ausgang von einem zweiten induktiven Meßgerät, das sich auf die zweite Meßachse (9) bezieht;

– Auswahl des Spannungspaares V1,i und V2,i, bei dem die induktiven Meßgeräte gleich weit vom Metallkern entfernt sind, und das Werte liefert, die den gemessenen Spannungen am nächsten sind;

– aus der lokalen Empfindlichkeit S1 des ersten induktiven Meßgeräts (3) und der lokalen Empfindlichkeit S2 des zweiten induktiven Meßgeräts (6), Berechnung der Abweichungen M1 und M2 zwischen dem Abstand (di), entsprechend den Spannungen V1,i und V2,i, und den gemessenen Abständen, entsprechend den Spannungen V1 und V2, wie folgt: M1 = S1(V1 – V1i) und M2 = S2(V2 – V2i); und

– Berechnung der Differenz M1 – M2 + P2 – P1.






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