Neue Technologie zur Schabervermessung.

Die Schabervermessung ist in der Papierindustrie ein bekanntes Verfahren. Die Gründe für optimal eingestellte Schaber und Schaberhalter sind vielfältig. Wir möchten Ihnen die neuste Schaber-Vermessungs-Technologie vorstellen und die Vorteile im Vergleich zu vorhandenen Messmethoden erläutern.

Was ist NEU?

Im Vergleich zu anderen Messgeräten wird nicht nur die Anpresskraft, sondern auch der Klingenwinkel sowie die 3-dimensinale Position des Schabers bzw. des Scharhalters erfasst. Die Anpresskraft wird hierbei über einen beweglichen Kraftsensor gemessen. Andere Messmethoden basieren auf alternativen Prinzipien.


Abb. 1    4-Dimensionale Datenerfassung.

Wie funktioniert blade4D?

blade4D wird während eines Stillstandes anstelle des vorhandenen Schabers in den Schaberhalter installiert. Im Abstand von 200 mm ist jeweils eine Sensoreinheit installiert. Diese besteht aus einem Winkelsensor und einem von 0 bis 45° beweglichen Kraft-Winkelsensor (siehe Abb. 1). Der Kraft-Winkelsensor liegt bei Belastung tangential zur Walze an und zeichnet die Anpresskraft sowie die Koordinaten der Tangente auf. Der oben angebrachte Winkelsensor zeichnet die Koordinaten des Schabers auf.  Durch aufgezeichnete Vektoren wird der Klingenwinkel, die Anpresskraft und die Position des Schabers bzw. des Schaberhalters ermittelt. Die aufgezeichneten Daten werden in 24bit-Auflösung digitalisiert und über den Profibus an einen PC gesendet. Diese werden tabellarisch gespeichert und können z.B. in Excel oder wie in Abb. 3 dargestellt 4-dimensional visualisiert und ausgewertet werden.

Direkter Vergleich.

Hier möchten wir die NEUE Technologie mit den vorhandenen Messmethoden vergleichen.

Anpresskraftmessung:

Zurzeit gibt es zur Messung der Anpresskraft des Schabers zwei Methoden. Zum einen die Bestimmung mittels einer Federwaage, wobei über eine Feder (Federweg) die Anpresskraft bestimmt wird. Diese Methode erfasst nur den Gesamtanpressdruck des Schabers und ist aus Platzverhältnissen nicht überall anwendbar. Die blade4D -Messmethode hat nicht nur einen Kraftsensor, sondern besitzt alle 200 mm einen Sensor und ist für alle Schaberhaltertypen konstruiert

Bei der zweiten Messmethode werden Dehnungsmessstreifen (DMS) oder Piezoelemente auf den Schaber aufgebracht. Durch die Belastung wird der Schaber verbogen, sodass die auf den Schaber aufgebrachten DMS oder Piezoelemente gestreckt oder gestaucht werden. Dadurch ändert sich der elektrische Widerstand im DMS und das Piezoelement erzeugt eine elektrische Spannung. Diese werden in Kraft umgerechnet.

Abb. 2 Belastungsanalyse

Da sich der Schaber bei unterschiedlichen Winkeln unterschiedlich verformt ist hier die genaue Umrechnung problematisch. In der Abb. 2 wird die auf DMS basierte Messmethode mit konstanter Kraft und bei Winkeln 20-30-40° simuliert. Hier sind die unterschiedlichen Spannungsverläufe gut zu erkennen. Um bei dieser Methode genaue Ergebnisse erhalten zu können, muss an jeder Messstelle der Klingenwinkel exakt gemessen und bei der Umrechnung und Kalibrierung berücksichtigt werden. Dies ist aus Platzgründen nicht überall möglich.

Wir haben deshalb einen beweglichen Kraftsensor entwickelt, der bei Belastung immer tangential zur Walze anliegt. So ist der Kraftvektor immer zum Sensor ausgerichtet und deshalb winkelunabhängig. Der Sensor ist als Doppelbiegebalken aufgebaut und ermöglicht eine, auf Milligramm genaue, Messung. Solche Sensoren werden z.B.  für Laborwaagen verwendet und sind für sehr genaue Messungen entwickelt worden.

Vermessung des Klingenwinkels:

Die gängigste Methode ist die Vermessung mit einem Digitalwinkelsensor. Mit diesem werden die Koordinaten der Walze und die Koordinaten des Schabers nacheinander gemessen. Die Differenz ergibt den Klingenwinkel. Auch hier ist die Messung aus Platzgründen nicht überall möglich. Vermessung über die Bahnbreite (CD) sind meistens nicht durchführbar. Unsere Messmethode basiert auf demselben Prinzip. Unterschied ist, dass wir alle 200 mm zwei von den Digitalwinkelsensoren haben und tasten gleichzeitig die Tangente der Walze und die Tangente des Schabers ab. So erhalten wir einen genauen Winkelverlauf über die gesamte Bahnbreite. Aus den Daten wird die Schaberposition 3-dimensional abgebildet. Durch die zusätzlich aufgezeichnete Anpresskraft kann die Grafik wie in Abb. 1 um die 4. Dimension erweitert werden.

(Hier wird das neu Messsystem mit Ergebnissen aus Messungen mit dem Konkurrenzsystem später vergleichen. Uns fehlen noch die benötigten Messdaten.)

Aufbau.

In der unteren Abb. 6 ist der blade4D abgebildet. Für die Steuerung und Datenerfassung wurde die neueste Mikrocontrollertechnologie ausgewählt. Diese erlaubt eine für die Aufgabe exakte Programmierung. Die Programmiersprache ist C#. Die Technologie ist heutzutage überall vertreten und wird z.B. in Smartphones, Autos, Waschmaschinen usw. eingesetzt. Alle 200 mm eine Sensoreinheit installiert. Diese zeichnet die Daten auf, wertet diese aus und sendet die Werte an den Rechner weiter. Die eingesetzten Sensoren erlauben eine Genauigkeit von +/-1%. Die Messwerte werden tabellarisch gespeichert und können mit allen gängigen Programen wie z.B. Excel direkt vor Ort ausgewertet werden (siehe Abb. 3). Das Messgerät ist modular aufgebaut. Jedes Modul besteht aus 4 Sensoreinheiten und ist 800 mm lang. Die Module können bis auf 12 m Länge zusammengesteckt werden.

Abb. 3 blade4D – schematisch dargestellt

Angebot?

Unter der 4-dimensionalen „blade 4D“ Schabervermessung bitten wir Ihnen die Messung von Linienkraft bei unterschiedlichen Luftdrücken sowie die Messung des Klingenwinkels über die Bahnbreite (CD) und die Erfassung der x-y-z-Koordinaten des Schabers. Mit der Messmethode wird die exakte Position und die exakte Linienkraft des Schabers bestimmt!

Zusätzlich zu der Schabervermessung bitten wir Ihnen die komplette Ausrichtung und Optimierung des Schaberhalters.

Sie haben Interesse an 4D-Schabervermessung oder 4D-Optimirung. Wir machen gerne Ihnen ein Angebot.

 

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