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Dokumentenidentifikation DE102005025329B4 21.06.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur qualitativen und quantitativen Flächen-Detektion in der Ausrüstung von Bahnwaren
Anmelder Eduard Küsters Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, 47805 Krefeld, DE
Erfinder Fonrobert, Benno, Dr., 50931 Köln, DE
Vertreter Kluin, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 40597 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 31.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005025329
Offenlegungstag 07.12.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse G01N 21/17(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 21/25(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05C 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   D06B 1/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01N 21/89(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01N 21/86(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Ausrüstung von Bahnwahren und insbesondere von Vliesen ist in der Literatur sehr ausführlich beschrieben (s. zum Beispiel das Buch „Vliesstoffe", herausgegeben von Albrecht, Fuchs und Kittelmann, sowie dortige Literaturangaben). Grundsätzlich wird unterschieden zwischen groß-(voll-)flächiger und kleinflächiger Ausrüstung, wie sie zum Beispiel beim Musterdruck zu finden ist.

Aus der chemischen Verfestigung ist das für die Erfindung relevante vollflächige Auftragen von Ausrüstungschemikalien mittels Walzenoberflächen bekannt. Dieses wird häufig Pflatschen oder auch Kiss-Roll-Applikation genannt. Dabei wird beim Kontakt mit der laufenden Bahnware mit einer von Flüssigkeit bedeckten Oberfläche eine umlaufenden (Pflatsch-) Walze diese Flüssigkeit vollständig auf das Vlies übertragen. Der Flüssigkeitstransfer von der Oberfläche der Walze auf die Bahnware wird über Benetzungseffekte kontrolliert. Die Pflatschwalze arbeitet in der Regel ohne Gegenwalze. Die Auftragsmenge wird über den Umschlingungswinkel und die Bahngeschwindigkeit gesteuert.

In jüngerer Zeit werden derartige Pflatschwalzen nicht mehr ausschließlich zum vollflächigen Auftrag, sondern auch zum großflächigen Auftrag von einzelnen Streifen auf eine laufende Warenbahn verwendet. Damit entstehen Bahnwaren mit Streifenmustern parallel zur Lauf- und Produktionsrichtung. Diese Anwendung ist insbesondere bei der Herstellung von modernen Hygiene- und Inkontinenzprodukten von großer Bedeutung.

Zum Streifenauftrag mittels Pflatschwalze ist es notwendig, die Benetzung der Walzenoberfläche nicht mehr über die gesamte Walzenbreite zuzulassen, sondern nur an einzelnen, voneinander beabstandeten Ringen auf den zylindrischen Walzenkörper. Hierzu haben sich mehrere Verfahren etablieren können. Bei einem ersten Verfahren wird beispielsweise die vollflächig benetzte Walze mittels Rakeln in einzelnen Bereichen wieder von der Ausrüstungsflüssigkeit befreit, bevor die Walze in Anlage mit der Bahnware gebracht wird. Oder der Kontakt der vollflächig benetzten Walze mit der Bahnware wird durch zwischen die Bahn und die Walze gebrachte Schutzstreifen, beispielsweise aus Teflon, verhindert. Auch können die Ringe von Flüssigkeit auf dem Walzenumfang erzielt werden, indem die Pflatschwalze nicht über ihre gesamte Breite in ein Flüssigkeitsbehältnis eintaucht, sondern nur mit den Bereichen, die die Flüssigkeitsringe tragen sollen, in hinsichtlich ihrer Abmessungen an die Breite der Flüssigkeitsringe angepasste Behältnisschalen.

Die (nachveröffentlichte) WO 2005/080662 A1 offenbart ein Verfahren, bei welchem unter anderem die Flüssigkeitsbelegung einer Bahn durch eine Infrarotauswertung erfasst wird. Dies soll dadurch erfolgen, dass ein Infrarotmonitor zwischen einer Auftragswalze und einem Trockner angeordnet wird.

Aus der DE 198 50 335 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Eigenschaften einer transportierten Warenbahn bekannt. Sie umfasst ein Infrarotspektrometer, das sich über die gesamte Breite der Warenbahn erstreckt und derart ausgestaltet ist, dass eine in Breitenrichtung ortsaufgelöste Überwachung der Warenbahn möglich ist.

Die WO 00/20842 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erfassung der Menge einer Silikonbeschichtung auf einer vorlaufenden Papier- oder Pappbahn mittels Infrarotstrahlung in Reflexions- oder Durchstrahlrichtung. Hierbei wird ein Absorptionspeak der Silikonbeschichtung im Infraroten ausgenutzt.

Die DE 39 40 344 A1 offenbart eine Anordnung zum Aufbringen geringer Flüssigkeitsmengen auf laufende Textilbahnen oder dergleichen mittels einer Pflatschwalze. Eine quantitative und/oder qualitative Erfassung der Belegungseigenschaften durch optische Methoden ist nicht erwähnt.

Nachteilig ist es, dass bei sämtlichen der vorgenannten Verfahren die applizierte Flüssigkeitsmenge nicht präzise gesteuert wird. Eine quantifizierte Aussage über die Belegung der Bahnware mit Flüssigkeit ist somit nicht möglich.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei Ausrüstung der Bahnware mit für das menschliche Auge nicht sichtbaren Chemikalien die Streifenlage für nachfolgende Schnitt- oder Trocknungsprozesse nicht präzise aufzufinden ist.

Durch die vorgenannten Mängel ergeben sich erhebliche Nachteile hinsichtlich der Produktionssicherheit und -geschwindigkeit sowie in der Prozesssicherheit der Ausrüstung selbst.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine quantitative und qualitative Detektion von streifenförmig aufgetragenen Flüssigkeiten zur Ausrüstung von Bahnware erlaubt.

Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und in ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die optischen Eigenschaften eines ausgerüsteten Streifens der Bahnware mit den optischen Eigenschaften der nicht ausgerüsteten Flächen der Bahnware zu vergleichen.

Die optischen Parameter können in Transmission und/oder in Reflexion gemessen werden. Hierzu ist auf der einen Seite der Bahnware ein Sender angebracht, der elektromagnetische Wellen wie Licht auf die Bahn aussendet. Auf der anderen Seite der Bahnware und/oder auf derselben Seite wie der Sender sind Messeinrichtungen angeordnet, die die durchdrungene elektromagnetische Strahlung bzw. die von der Bahnware reflektierte Strahlung erfassen.

Zur quantitativen Erfassung der Ausrüstung quer zur Laufrichtung der Bahnware werden nicht nur die Intensität der die Warenbahn durchdrungenen oder der reflektierten Strahlung erfasst und ausgewertet, sondern zusätzlich deren Spektraleigenschaften.

Um eine Ortsauflösung der Intensität und/oder Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung, die die Warenbahn durchdrungen hat, oder der reflektierten elektromagnetischen Strahlung quer zur Laufrichtung der Bahnware zu erhalten, sind entweder Sender und Empfänger synchron quer zur Laufrichtung der Warenbahn verlagerbar und es wird die jeweils empfangene Strahlung der aktuellen Position zugeordnet, oder der oder die Empfänger erstrecken sich über die gesamte Breite der Warenbahn und erlauben eine Ortsauflösung der empfangenen Strahlung.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß einen auf der einen Seite der Bahnware angeordneten Sender zum Ausstrahlen der elektromagnetischen Strahlung und auf der anderen Seite und/oder derselben Seite der Bahnware einen Empfänger zum Aufnehmen der Strahlung, die die Bahnware durchdrungen hat und/oder von der Bahnware reflektiert wird. Der Empfänger ist derart ausgestaltet, dass er die Aufnahme und spektrale Analyse der empfangenen elektromagnetischen Strahlung erlaubt.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind des weiteren Mittel zur synchronen Verlagerung von Sender und Empfänger quer zur Vorlaufrichtung der Bahnware vorgesehen. Zur Erfassung des Belegungsprofils von Ausrüstung auf der Bahnware werden Sender und Empfänger während der Aufnahme von Daten hin und her bewegt, so dass Messprofile entlang von schräg zur Vorlaufrichtung der Bahn gelagerten Linien erstellt werden können.

Bei einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich zumindest der Empfänger, besonders bevorzugt auch der Sender über die gesamte Bahnbreite, wobei Sender und Empfänger derart ausgestaltet sind, dass eine ortsaufgelöste Detektion von der elektromagnetischen Strahlung möglich ist. Diese Ausführungsform erlaubt daher auch bei vorlaufender Bahnware die Aufnahme eines sich senkrecht zur Bahnrichtung erstreckenden Profils.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, die – schematisch – ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, beschrieben werden.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Bahnware 2 kontinuierlich in Richtung des Pfeils P vorlaufend über zwei rotierende Walzen 1 geführt.

Auf die Bahnware 2 ist in an sich bekannter, in der Zeichnung nicht dargestellter Weise ein Streifen 8 einer Ausrüstungschemikalie aufgebracht. Es versteht sich, dass auch mehrere dieser Streifen aufgebracht sein können.

Um die Belegung der Bahnware 2 mit der Ausrüstungschemikalie und die Breite des Streifens 8 erfassen zu können, ist gemäß der Zeichnung oberhalb der Bahnware 2 ein Sender 3 angeordnet, mit welchem eine elektromagnetische Welle 5 im Bereich des sichtbaren Lichts auf die Bahnware abgestrahlt wird. In Abstrahlrichtung unterhalb der Bahnware 2 ist ein optischer Detektor angeordnet, der die Intensität und das Spektrum des von dem Sender abgestrahlten, die Bahnware durchdrungenen Lichts 5 aufnimmt.

Der Sender 3 und der Empfänger 4 sind mit in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellten Mitteln 6 zur synchronen Verlagerung quer zur Vorlaufrichtung der Bahnware 2, die durch die Pfeile Q symbolisiert werden soll, verbunden.

Das von dem Empfänger 4 aufgenommene Licht wird hinsichtlich seiner Intensität und seines Spektrums von einer nachgeschalteten Auswerteelektronik 7 analysiert. Die gewonnenen Daten lassen Rückschlüsse über die Lage und die Breite des Streifens 8 sowie die Belegung mit der Ausrüstungs-Chemikalie innerhalb des Streifens 8 zu, da das Licht 5 in Abhängigkeit der Belegung abgeschwächt und spektral verändert auf den Empfänger 4 auftrifft.

Sollte das von dem Empfänger 4 gelieferte Signal zu einer ausreichend genauen Analyse nicht ausreichen, so kann eine Signalverbesserung erzielt werden, wenn die Bahnware 2 mehrfach auf dem Weg zwischen dem Sender 3 zum Empfänger 4 durchleuchtet wird. Dies kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spiegelanordnung auf beiden Seiten der Bahnware bewerkstelligt werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Sender und Empfänger quer zur Vorlaufrichtung P der Bahnware über deren gesamte Breite verlagert. Das Empfängersignal wird in Bezug auf die aktuelle Position von Sender und Empfänger relativ zum Rand der Warenbahn aufgenommen. Überfahren Sender und Empfänger den Rand zwischen einem belegten und einem unbelegten Streifen, so ändert sich das Signal in der Auswerteeinheit und der Abstand zwischen dem Rand des Streifens und dem Rand der Warenbahn ist erfasst. Die Art und Größe der Änderung des empfangenen Lichts und somit des Empfängersignals beim Überfahren des Randes des Streifens erlauben eine Aussage über die quantitative Belegung des Streifens mit der Ausrüstungschemikalie. Die erfassten Daten können Verwendung finden, um die an sich bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung zum Auftrag der Ausrüstungschemikalie zu regeln.

1
Walzen
2
Bahnware
3
Sender
4
Empfänger
5
Licht
6
Mittel zur synchronen Verlagerung von Sender und Empfänger
7
Auswerteleektronik
8
Streifen
P, Q
Pfeile


Anspruch[de]
Verfahren zur Detektion von mit Ausrüstungs-Chemikalien belegten Bereichen einer Bahnware, bei dem die quantitativen und/oder qualitativen Belegungseigenschaften durch optische Methoden erfasst werden, in dem elektromagnetische Strahlung von einem Sender durch die Bahnware hindurch gesendet und der die Bahnware durchdrungene Teil von einem Empfänger aufgenommen wird, oder elektromagnetische Strahlung von einem Sender auf die Bahnware gesendet wird und der von der Bahnware direkt oder indirekt reflektierte Teil der Strahlung von einem Empfänger aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Empfänger spektrale Informationen der Strahlung aufgenommen werden und die Ortsauflösung zusammen mit der spektralen Information zur qualitativen Detektion von Streifen von Ausrüstungs-Chemikalien auf der Bahnware genutzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sender und Empfänger synchron quer zur Bahn geführt und ihre jeweils aktuelle Position sowie die empfangene elektromagnetische Strahlung aufgezeichnet werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sender und Empfänger fest montiert sind und durch den Empfänger die Strahlung quer zur Bahnware ortsausgelöst empfangen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnware ein Vlies oder Textil ist. Vorrichtung zur Detektion von mit einer Ausrüstungschemikalie belegten Bereichen einer Bahnware nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen auf der einen Seite der Bahnware (2) angeordneten Sender (3) zum Ausstrahlen von elektromagnetischer Strahlung (5) und auf der anderen Seite und/oder derselben Seite der Bahnware (2) einen Empfänger (4) zum Aufnehmen der Strahlung (5), die die Bahnware (2) durchdrungen und/oder von der Bahnware (2) reflektiert wird, umfasst, wobei der Empfänger (4) derart ausgestaltet ist, dass er die Aufnahme und Auflösung spektraler Informationen der elektromagnetischen Strahlung erlaubt. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur synchronen Verlagerung (6) von Sender (3) und Empfänger (4) quer zur Vorlaufrichtung (P) der Bahnware (2) vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Empfänger sich über die gesamte Breite der Bahnware erstreckt und eine Ortsauflösung der empfangenen Strahlung erlaubt.






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