TWI856367B - 用於對連續式材料幅面進行厚度測量的配置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於對連續式的、特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面進行非接觸厚度測量的配置，具有：在特別是至少局部圓柱形之接觸體的表面上受到導引的材料幅面；用於測量材料幅面厚度的感測器配置，其中至少一個第一感測器對準材料幅面頂側，至少一個第二感測器與該第一感測器相對地對準材料幅面底側；其特徵在於，該第二感測器至少局部地佈置在該材料幅面與該接觸體之接觸區域下方。

Description

用於對連續式材料幅面進行厚度測量的配置

本發明係有關於一種用於對連續式的、特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面進行非接觸厚度測量的配置，具有： 在特別是至少局部圓柱形之接觸體的表面上受到導引的材料幅面； 用於測量材料幅面厚度的感測器配置，其中至少一個第一感測器對準材料幅面頂側，至少一個第二感測器與該第一感測器相對地對準材料幅面底側。

由公開案DE 10 2019 121 959 B4已知一種製造塑膠膜的方法，其中熔融塑膠材料沿輸送方向自扁平噴嘴排出，而後冷卻，其中該扁平噴嘴在塑膠膜的寬度方向上並排地具有多個噴嘴螺栓，其用來影響熔融塑膠材料之排出間隙的大小，其中沿輸送方向在扁平噴嘴下游佈置有用於測量製成之塑膠膜之厚度的測量裝置。但用於測量膜厚度之測量裝置沿輸送方向位於提昇輥下游。此種配置之缺點在於，薄膜因未設支撐裝置而在測量地點自由懸浮，故可能發生振盪或抖動，從而造成測量結果失真。

由公開案EP 0 472 872 A3已知用於測定由塗佈裝置施加於幅面之塗層的厚度的方法及裝置。該案係在施覆輥上在其與待塗佈幅面之接觸區域前後測量施加於承載幅面之塗層的厚度，並且根據所測膜厚度之差來確定自幅面揭起之塗層的厚度。該裝置之缺點在於，測量結果取決於同軸特性及施覆輥上的振盪。

有鑒於此，本發明之目的在於改善用於測量膜厚度的裝置及方法，使其提供更為準確的測量結果。

本發明用以達成上述目的之解決方案為具有獨立項之特徵的一種裝置及一種方法。

根據本發明，該第二感測器至少局部地佈置在材料幅面與接觸體之接觸區域下方。由此，本發明之優點在於，薄膜在厚度測量區域內被接觸體支撐，從而防止在薄膜中出現振盪，此外，透過在薄膜的頂側及底側上同時測量膜厚度，就能自動算出接觸體所引起的影響量。該接觸體可具有平整的接觸區域。該接觸體亦可具有至少局部凸形的接觸區域。特定言之，材料幅面底側在接觸區域內經過接觸體之表面。材料幅面可被接觸區域在預設程度上偏轉，使得材料幅面在接觸區域前面或後面形成大於0°的角度。材料幅面特別是可在厚度測量之區域內至少局部地特別是被接觸體支撐。材料幅面特別是可為撓性、彈性及/或塗佈之薄膜。厚度測量之區域可由該等相對佈置且彼此對準之感測器的重疊之偵測區域來定義。在材料幅面的寬度上佈置有多個相對佈置的感測器對。特定言之，每個感測器對中的一個感測器至少局部地佈置在材料幅面與接觸體之接觸區域下方。該等感測器係被構建成測量距離。該第一感測器被構建成偵測第一感測器與材料幅面頂側的距離，該第二感測器被構建成偵測第二感測器與材料幅面底側的距離。該第一感測器與該第二感測器以某個預設間距佈置。如此便能根據該等感測器之預設間距之差，以及第一及第二感測器之該二所測距離之和，來算出材料幅面的厚度。

該第二感測器可至少局部地與圓柱形滾動體的橫截面重疊並且佈置在圓柱形滾動體之旋轉軸與表面之間。該第二感測器可完全佈置在圓柱形滾動體之橫截面內部。

此外，該第二感測器之偵測區域可至少局部地包括接觸體的底側，特別是圓柱形滾動體的內表面。該第二感測器之偵測方向可指向接觸體的底側或該內表面。該第一感測器的偵測方向可對準材料幅面頂側。該第一及第二感測器的偵測區域可精確地相對佈置。

此外，該圓柱形滾動體可具有空腔，在該空腔中容置有該第二感測器。該空腔可如此地定尺寸，使得第二感測器可靜態地佈置在圓柱形滾動體中，而不必與圍繞該第二感測器旋轉之圓柱形滾動體發生接觸。此外，該圓柱形滾動體可呈套筒狀。該圓柱形滾動體可旋轉支承，使得運動中之材料幅面特別是無滑動地在其上滾動。該圓柱形滾動體可以電鍍方式製造。

該圓柱形滾動體的表面具有至少一個至少局部地位於該第二感測器之偵測區域內的開口。該材料幅面可被導引經過該開口。該開口可與空腔連通。

此外，該開口可沿圓柱形滾動體的表面大體切向地延伸。使得該開口可在材料幅面的運動方向上沿經過該開口的材料幅面而延伸。該開口可具有大於0.5 cm的寬度。該等開口可為圓柱形滾動體之材料中的凹口。

此外，該開口可以至少一個中斷部延伸環繞圓柱形滾動體的整個周邊。該開口可具有特別是等距隔開的兩個、三個或四個中斷部。以上述方式分佈在周邊上的開口可具有相同的長度。中斷部的特徵在於，在此區域內設有至少一個由圓柱形滾動體之材料構成的接片，其用來穩定圓柱形滾動體之結構。

該圓柱形滾動體的表面可具有多個平行地隔開的開口。該等開口間的距離可相等。該等開口可被接片狀間隔元件隔開。該等開口的寬度可大於接片狀間隔元件。

此外，接觸體，特別是圓柱形滾動體之表面可具有網板結構。該網板結構可具有多個特別是等距分佈在接觸體，特別是圓柱形滾動體之表面上的開口。該等開口可呈長形。該等開口可呈圓形。該等開口可呈橢圓形。該等開口可為有角的。該等開口可呈四邊形。該等開口可呈矩形。該等開口可呈正方形。該等開口可呈蜂窩狀。該等開口相對於接觸體總表面的面積比例可大於50%，較佳大於60%，尤佳大於70%。

此外，該等感測器可固定在至少一個橫向於材料幅面之運動方向可調整的線性導引件上。該線性導引件可馬達驅動地被調整。該線性導引件亦可具有手動調節構件。藉由該線性導引件便能橫向於材料幅面之運動方向地調整感測器配置，並在材料幅面的不同地點上實施厚度測量。該配置可具有用來控制線性導引件的調節。該感測器配置例如可包括兩個感測器對，其可橫向於材料幅面之運動方向地相隔一定距離並且可橫向於該材料幅面地被線性調整。若感測器配置的一個感測器對探測到偏離了規定的或期望的材料厚度，則可如此地控制線性導引件，從而在探測到之偏離的方向上側向調整感測器配置。此外，該調節可包括以下操作：在超過最大可許厚度偏差的情況下啟動急停並且例如停止進一步的材料進給。

此外，該圓柱形滾動體在其端側上透過薄環軸承而支承。替代地，亦可採用可確保較高同軸度的任意其他支承件來支承圓柱形滾動體。

此外，該等感測器可相對於材料幅面之運動方向靜止佈置。如此，感測器配置便能持續地探測進給之材料幅面的厚度。此外，該等感測器可橫向於材料幅面之運動方向地被連續或不連續地調整。該感測器配置可在某個方向上被調整一段時間，直至達到材料幅面的外緣，隨後，在相反方向上調整感測器配置，直至達到材料幅面之相對邊緣，諸如此類。

本發明亦有關於一種對特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面進行非接觸厚度測量的方法，包括以下步驟： 在特別是至少局部圓柱形之接觸體上導引材料幅面； 同時藉由第一感測器偵測材料幅面頂側並藉由第二感測器偵測材料幅面底側，其中兩個感測器的偵測區域彼此對齊，且其中該第二感測器至少局部地佈置在材料幅面與接觸體之接觸區域下方； 藉由該第一及該第二感測器之所測感測器值來確定材料幅面厚度。

該材料幅面可被該接觸體偏轉。透過使得材料幅面以形成偏轉的方式經過，便能確保材料幅面在接觸區域內抵靠在接觸體上，並且防止在材料幅面中發生振盪。

圖1a及1b示出用於進行連續厚度測量的配置1，其中藉由光幕12實施材料幅面2之厚度測量，其中該材料幅面所產生之遮蔽區域13用作確定材料幅面厚度的基礎。圖1a中，感測器配置4如此地佈置，使得光幕12與用來導引材料幅面2之輥子3的頂側齊平，使得輥子3剛好未遮蔽光幕12。在材料幅面穿過感測器配置4之偵測區域時，突出於輥子頂側的材料幅面2遮蔽光幕12，使得材料幅面2之材料幅面厚度t對應於遮蔽區域13的寬度。從中減去此前偵測之儲存的輥子同軸度特性。此種配置的缺點在於，僅能間接地根據輥子3的同軸度形貌來算出材料幅面的厚度。當輥子3的運行特性出於某些原因而改變時，便會引起測量公差。

圖1b示出與圖1a所示結構相比稍有變更之用於確定材料幅面2之厚度t的偵測方法。在此偵測方法中，感測器配置4如此地佈置，使得光幕12超越材料幅面地亦偵測輥子3的邊緣區段，從而即使在不存在材料幅面2的情況下亦能總是產生預設遮蔽區域13。此種方法的缺點在於，僅能間接地自材料加工推斷出材料幅面2之厚度t，因為輥子3的公差總是包含在測量公差中。輥子3的公差取決於靠近材料幅面2及在材料幅面2上之測量點的同軸度及圓柱度偏差。

圖2a及2b示出先前技術中另兩個用於偵測材料幅面2之厚度t的方法。圖2a中之結構包括感測器配置4，其垂直地對準沿材料運動方向X在旋轉輥子3上受到導引的材料幅面2。透過三角測量來確定材料厚度t，其中感測器所發射的射束既在材料幅面頂側7又在材料幅面底側8上反射，其中材料幅面厚度t對應於返回之不同射束的路徑差。從中減去此前偵測之儲存的輥子同軸度特性。此種配置的缺點同樣在於，僅能間接地根據輥子3的同軸度形貌來算出材料幅面的厚度t。當輥子3的運行特性出於某些原因而改變時，便會引起測量公差。

而圖2b所示結構具有兩個轉向輥3，用來在其上依次地導引材料幅面2。在轉向輥3之間佈置有感測器配置4，其具有對準材料幅面頂側7的第一感測器5及對準材料幅面底側8的感測器6，二者皆垂直於材料幅面2且其中該二感測器5、6之偵測區域對齊。此種配置的缺點在於，自由懸浮的材料幅面會出現振盪或抖動。運轉平穩性因材料公差而受影響。

圖3為本發明之用於對特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面2進行非接觸厚度測量的配置1的實施方式的橫截面圖。該配置具有圓柱形滾動體3，其呈套筒狀且具有連貫式空腔9。滾動體3具有渾圓形橫截面A及旋轉軸R。材料幅面2沿運動方向X在圓柱形滾動體3的外頂側上受到導引，該材料幅面被圓柱形滾動體3偏轉並在其上無滑動地滾動。配置1還包括感測器配置4，其具有對準材料幅面頂側7的第一感測器5，及對準材料幅面底側8的第二感測器6。該等感測器具有偵測裝置，其偵測方向垂直於材料頂側或底側。該二感測器5、6的偵測區域彼此精確對齊，以便垂直於材料幅面之主展開方向地測量材料幅面2的厚度t。第二感測器6佈置在圓柱形滾動體3的空腔9中且位於圓柱形滾動體3的外周與其旋轉軸R之間。圓柱形滾動體3在其表面上具有多個與空腔9連通的開口10。開口10沿滾動體3的表面大體切向地延伸，使得在圓柱形滾動體3之旋轉過程中，感測器6之偵測區域在圓柱形滾動體3之儘可能長的時間段或周向區段範圍內透過開口10對材料幅面底側8進行偵測。使得圓柱形滾動體3基本上是具有網板結構的套筒。該套筒具有較高同軸度且可以電鍍方式製造。因此，本發明之裝置的最大優點在於，材料幅面2在兩個感測器5、6之偵測區域內被圓柱形滾動體3支撐，因而不會像自由懸浮之材料幅面那樣發生振盪。同時，可在任何時間算出圓柱形滾動體3之同軸度，因為偵測材料幅面2係在其頂側7及底側8上同時進行。

圖4為本發明之配置1的實施方式的透視圖。如圖所示，圓柱形滾動體3構建為具有多個形狀相同之開口10的套筒。套筒3具有旋轉軸R且在端側上透過未予繪示之薄環軸承而支承。套筒3在運動方向X上移動或旋轉。為清楚起見，圖中未示出材料幅面2。開口10如此地構建，使得在套筒3的周邊上分佈有6個等距的開縫，其分別被較短的材料接片隔開。套筒在軸展開方向上具有多個此類分佈於周邊上的開口10，其在側向上被等距隔開。此外，開口10垂直於旋轉軸R。套筒3包圍橫截面A且具有空腔9。感測器配置4固定在感測器載體17上，該感測器載體藉由載體臂18透過其邊緣區域U形地環扣套筒3，使得該二固定在感測器載體17上且被側向隔開的第一感測器5對準套筒3之外表面，該二與第一感測器5相對佈置且被側向隔開的第二感測器6對準套筒3之內表面。第一感測器5分別固定在外載體臂18上，第二感測器6分別固定在內載體臂18上。感測器載體17可透過線性導引件11橫向於材料幅面2之運動方向X地被側向調整。為此，在感測器載體17的兩端上固定有把手14。如此便能在材料幅面2的整個寬度範圍內調節該二感測器對，從而相應地在任意地點上實施厚度測量。此外，蓋部15透過鉸鏈16鉸接至線性導引件11，該等蓋部可在工作期間朝下摺疊以使偵測區域變暗，以提高感測器精度。蓋部15分別具有一個用於操作蓋部15的把手14。

在此前之說明書、附圖及申請專利範圍中披露的本發明特徵既可單獨應用，亦可任意組合應用，其對本發明具有實質意義。

1:用於進行非接觸厚度測量的配置, 配置 2:材料幅面 3:圓柱形滾動體,滾動體,輥子,轉向輥,套筒 4:感測器配置 5:第一感測器 6:第二感測器 7:材料幅面頂側 8:材料幅面底側 9:空腔 10:開口 11:線性導引件 12:光幕 13: 遮蔽區域 14:把手 15:蓋部 16:鉸鏈 17:感測器載體 18:載體臂 A:橫截面 t:材料幅面厚度 R:旋轉軸 X:材料幅面之運動方向

下面參考附圖對本發明之例示性實施方式進行闡述。其中： ［圖1a］為先前技術中用於偵測材料幅面厚度之第一方法的橫截面圖； ［圖1b］為先前技術中用於偵測材料幅面厚度之第二方法的橫截面圖； ［圖2a］為先前技術中用於偵測材料幅面厚度之第三方法的橫截面圖； ［圖2b］為先前技術中用於偵測材料幅面厚度之第四方法的橫截面圖； ［圖3］為本發明之用於偵測材料幅面厚度之方法的實施方式的橫截面圖； ［圖4］為本發明之用於偵測材料幅面厚度之感測器配置的透視圖。

1:用於進行非接觸厚度測量的配置，配置

3:圓柱形滾動體

5:第一感測器

6:第二感測器

9:空腔

10:開口

11:線性導引件

14:把手

15:蓋部

16:鉸鏈

17:感測器載體

18:載體臂

A：橫截面

R:旋轉軸

X：材料幅面之運動方向

Claims (12)

1. 一種用於對連續式的、特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面(2)進行非接觸厚度測量的配置(1)，其具有：在特別是至少局部圓柱形之一接觸體的一表面上受到導引的一材料幅面(2)，該接觸體至少包括一圓柱形滾動體(3)；用於測量材料幅面厚度(t)的一感測器配置(4)，其中至少一個第一感測器(5)對準材料幅面頂側(7)，至少一個第二感測器(6)與該第一感測器(5)相對地對準材料幅面底側(8)；其中該第二感測器(6)至少局部地佈置在該材料幅面(2)與該接觸體之接觸區域下方，其中該接觸體、特別是該圓柱形滾動體(3)的表面具有至少一個至少局部地位於該第二感測器(6)之偵測區域內的開口(10)，其特徵在於，該圓柱形滾動體(3)具有空腔(9)，在該空腔中容置有該第二感測器(6)，該開口(10)沿該圓柱形滾動體(3)的表面大體環繞地延伸。
2. 如請求項1之配置(1)，其中該第二感測器(6)至少局部地與該圓柱形滾動體(3)的橫截面(A)重疊並且佈置在該圓柱形滾動體(3)的旋轉軸(R)與該圓柱形滾動體(3)的表面之間。
3. 如請求項1或2之配置(1)，其中該第二感測器(6)之偵測區域至少局部地包括該接觸體的底側，特別是該圓柱形滾動體(3)的內表面。
4. 如請求項1之配置(1)，其中該圓柱形滾動體(3)呈套筒狀。
5. 如請求項1之配置(1)，其中該開口(10)以至少一個中斷部延伸環繞該圓柱形滾動體(3)的整個周邊。
6. 如請求項1之配置(1)，其中該圓柱形滾動體(3)的表面具 有多個平行地隔開的開口(10)。
7. 如請求項1之配置(1)，其中該圓柱形滾動體(3)的表面具有網板結構。
8. 如請求項1之配置(1)，其中該等第一及第二感測器(5，6)相對於該材料幅面之運動方向(X)靜止佈置。
9. 如請求項1之配置(1)，其中該等第一及第二感測器(5，6)固定在至少一個橫向於該材料幅面之運動方向(X)可調整的線性導引件(11)上。
10. 如請求項1之配置(1)，其中該圓柱形滾動體(3)在其端側上透過一薄環軸承而支承。
11. 一種對連續式的、特別是撓性、彈性及/或塗佈之材料幅面(2)進行非接觸厚度測量的方法，包括步驟：在特別是至少局部圓柱形之接觸體上導引材料幅面(2)，該接觸體至少包括一圓柱形滾動體(3)；同時藉由一第一感測器(5)偵測材料幅面頂側(7)並藉由第二感測器(6)偵測材料幅面底側(8)，其中該第一及該第二感測器(5，6)的偵測區域彼此對齊，且其中該第二感測器(6)至少局部地佈置在該材料幅面(2)與該接觸體之接觸區域下方，其中該接觸體、特別是該圓柱形滾動體(3)的表面具有至少一個至少局部地位於該第二感測器(6)之偵測區域內的開口(10)，其中該圓柱形滾動體(3)具有空腔(9)，在該空腔中容置有該第二感測器(6)，該開口(10)沿該圓柱形滾動體(3)的表面大體環繞地延伸；藉由該第一及該第二感測器(5，6)之所測感測器值來確定材料幅面厚度(t)。
12. 如請求項11之方法，其中該材料幅面(2)被該圓柱形滾動 體(3)偏轉。