FI101903B - Menetelmä ja laite rullan kovuuden kvantitatiivista määritystä varten - Google Patents

Description

101903

Menetelmä ja laite rullan kovuuden kvantitatiivista määritystä varten Förfarande och anordning för kvantitativ bestämning av härdhe-ten för en rulle Tämä keksintö liittyy paperin valmistukseen ja täsmällisemmin rullankovuustesteriin, jolla voidaan saada toistettavia ja kvantitatiivisia rullan kovuuden mittaustuloksia.

Paperin valmistuksessa on tärkeää säilyttää valmistetun paperirullan aksiaalisuuntainen kovuus tasaisena, koska se on osoituksena koko valmistusprosessin tasaisuudesta. Nykyisissä paperinvalmistuslaitteistoissa rullattujen paperirullien halkaisija voi ylittää 100 tuumaa (n. 2,5 m) ja pituus 200 -300 tuumaa (n. 5-7,7 m). Jopa painatusta varten leikattujen ja uudelleen rullattujen rullien halkaisija voi olla luokkaa 40 tuumaa (n. 1 m) tai enemmän ja pituus 36 - 72 tuumaa (0,9 - 1,8 m). Paperinvalmistusprosessin tasaisuuden tutkimiseksi ja myös paperin käyttäytymisen ennustamiseksi painatuksessa on hyödyllistä testata näiden paperirullien kovuus ja kovuuden tasaisuus rullan pituudella.

US-patenttijulkaisussa 3 425 267 on esitetty kädessä pidettävä laite, jota on käytetty kauan tämän testauksen suorittamiseen, ja tähän laitteeseen viitataan silloin tällöin seuraavassa nimellä rho-mittari. Siinä käytetään periaatetta, jossa mitataan jousen, jolla on tunnettu jousivakio, vaikutuksesta rullattua paperirullaa vastaan kiinteältä korkeudelta radiaali-sesti suunnatun iskurin, jonka massa tunnetaan, hidastuvuuden huippuarvo. US-julkaisussa 3 425 267 mitataan siten rullattuun paperirullaan tunnetulla nopeudella törmäävän iskurin maksimi-hidastuvuus. Rovuusarvo ilmaistaan rho-yksiköissä (johdettu kreikkalaisesta kirjaimesta, jota käytetään edustamaan tiheyttä) mielivaltaisesti valitulla asteikolla, joka on otettu melko laajasti käyttöön paperiteollisuudessa. Joskin instrumentti antaa oikein käytettynä toistettavia tuloksia, se 2 101903 aiheuttaa myös vaikeuksia, erikoisesti laajamittaisessa käytössä.

US-patentissa 3 425 267 kuvattua rho-mittaria käytettäessä on erittäin tärkeää varmistaa, että instrumentti on suunnattu testattavaan paperirullaan nähden oikein siten, että ohjaimet, joilla laite koskettaa paperiin, ovat täsmälleen tangentiaali-sia paperirullaan nähden iskurin keskiviivan kohdalla. Jos ohjaimet eivät ole rullan tangentin suuntaisia tai jos tangentti on muualla kuin iskurin keskiviivalla, iskurin voima ei ole paperirullan suhteen kohtisuorassa eikä odotettua törmäysno-peutta saavuteta, mikä antaa virheellisiä lukemia.

Toisena vaikeutena US-julkaisun 3 425 267 laitteessa on, että iskurin törmäystä rullaa vastaan ohjaa jousityyppinen mekanismi ja mekanismin kohdistama voima riippuu osittain nopeudesta, jolla laitteen liipaisinta vedetään. Käyttäjän on tämän vuoksi vedettävä liipaisinta hitaasti ja aina samalla nopeudella toistettavien tulosten saamiseksi eri mittauksissa ja eri päivinä.

Koska järjestelmässä käytetään jousen liikkeellepanemaa massaa, järjestelmä on asentoherkkä. Parhaana pidetyssä käyttötavassa laitetta on käytettävä siten, että iskurin liike on täsmälleen pystysuora, jotta vältettäisiin nopeuden vaihtelut, jotka johtuvat painovoiman vaikutuksista massaan. Jotta laitetta voitaisiin käyttää toistettavasti ja sen ajatellun käyttötavan mukaisesti, edellytyksenä on siten, että käyttäjä voi ulottua paperirullan huipulle asti. Tämä ei ehkä ole vaikeaa halkaisijaltaan 40 tuumaisia (n. 1 m) rullia testattaessa, mutta kun paperirullien halkaisijat ovat 6, 8 jalkaa (n. 2, 2,5 m) tai tätä suurempia, mittausten suorittaminen vaaditulla instrumentin suuntauksella voi muodostua ongelmaksi.

US-julkaisun 3 425 267 laite on konstruoitu säilyttämään viimeisen testauksen lukeman instrumenttiin rakenteellisena 3 101903 osana sisältyvässä analogisessa mittarissa. Tästä instrumentista on myös konstruoitu kaupallinen versio, jossa on analogia-liitin nauhapiirturin tai vastaavan ohjaamiseksi niin, että käyttäjä voi suorittaa joukon mittauksia ja muodostaa piirturi nauhatyyppis en rullaprofiilin tarvitsematta tallentaa manuaalisesti rho- lukuja. Vaikka tämä edustaa jonkinasteista mukavuutta, käyttäjän on edelleen oltava huolellinen edellä tarkastelluissa käsittelyvaiheissa väkiovoimaisen iskun varmistamiseksi. Piirturinauhataliennuksen käyttökelpoisuus on myös huomattavasti pienempi kuin täydellisellä mittausarvojou-kolla, joka voidaan esittää graafisesti tai jota voidaan analysoida tilastollisesti muulla tavalla.

Eräs sellainen rullankovuuden testauslaite, jolla ei ole monia US-patentin 3 425 267 laitteen käsittelyrajoituksia, on yksinkertainen rullaimen hoitajan sauva. Tämä laite on kovapuu-sauva, jolla rullaimen hoitaja on lyönyt paperirullaa ja havainnut (tavallisesti sekä kuulon että kosketuksen avulla) tuloksena olevien värähtelyjen taajuuden ja amplitudin. Käyttäjä yrittää iskeä rullaa määrätyllä voimalla ja käyttäjä tulkitsee rullaan osuvan sauvan kehittämän äänen (samoin kuin käyttäjän kädellä tuntemat rullan värähtelyt) subjektiivisesti rullan kireyden mitaksi. Tämä menettely on ilmeisesti erittäin altis eri käyttäjistä johtuville ja jopa saman käyttäjän päivän kuluessa aiheuttamille epätarkkuuksille. Menetelmää ei tiettävästi voida pitää sanan missään järkevässä merkityksessä kvantitatiivisena.

Edellä esitetyn huomioonottaen esillä olevan keksinnön yleisenä päämääränä on saada aikaan sellainen menetelmä ja laite materiaalien, kuten rullattujen paperirullien, kovuuden testaamiseksi, jota voidaan käsitellä yhtä helposti kuin rullaimen hoitajan sauvaa mutta joka antaa toistettavaa kvantitatiivista informaatiota, johon käyttäjän suorituksen satunnaisvaihtelu ei vaikuta.

4 101903 Tämän vuoksi esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan elektroninen rullan kovuuden testauslaite, jota voidaan käsitellä kuten rullaimen hoitajan sauvaa mutta joka antaa toistettavan kvantitatiivisen arvon rullan kovuudelle.

Tässä keksinnössä käytetään välineitä, jotka kehittävät signaalin, joka liittyy iskurin törmäysvoimaan testattavaa kohdetta vastaan. Tämä signaali yhdistetään signaaliin, joka liittyy maksimihidastuvuuteen iskurin törmätessä testattavaa materiaalia, kuten rullattua paperirullaa, vastaan. Vaikka periaate, jossa mitataan testattavaa materiaalia tai kohdetta vastaan törmäävän iskurin maksimihidastuvuus, on tunnettu US-julkaisun 3 425 267 laitteesta, törmäysvoiman mittausperiaatteen yhdistämistä periaatteeseen, jossa tätä voimaa edustava signaali yhdistetään maksimihidastuvuutta edustavaan signaaliin, ei ole oivallettu aikaisemmin.

Keksinnön erään suoritusmuodon erään piirteen mukaan tarkoituksena on saada aikaan kvantitatiivinen arvo, joka on suorassa vastaavuussuhteessa rho-yksiköiden tai muiden tällaisten mittausyksiköiden kanssa, jotka on otettu tai joita saatetaan ottaa käyttöön paperiteollisuudessa.

Keksinnön toisen piirteen mukaan tarkoituksena on saada aikaan rullan kovuuden testauslaite, joka helpottaa rullien kovuuspro-fiilin määritystä vapauttamalla käyttäjän käsittelemään laitetta, joka automaattisesti kerää ja yhdistää rullan kovuusprofiilin muodostamiseksi tarvittavan informaation.

Tähän liittyen esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ilmaista käyttäjälle iskurin törmäyksen jälkeen jompi kumpi kahdesta tilasta -- joko että isku oli hyväksyttävä kovuuden mittauksen suorittamiseksi tai että olosuhteet eivät olleet hyväksyttäviä ja aikaisempi mittauspiste olisi uusittava.

Esillä olevan keksinnön eräänä tärkeänä tarkoituksena on sallia iskurin ja rullan välisen törmäysvoiman vaihtelu 5 101903 kvantitatiivisten tulosten toistettavuutta vaarantamatta. Jopa silloin kun iskuri on konstruoitu kehittämään oleellisesti muuttumattoman voiman iskusta toiseen (esim. jousikuormittei-nen iskuri), järjestelmän lähdön (engl. output) normalisointi erilaisten iskuvoimien vaihtelun huomioonottamiseksi on hyödyllistä pyrittäessä eliminoimaan mekaanisen kalibroinnin tarvetta käytettävän mittayksikköjärjestelmän erilaisia iskuvoimia omaavien eri mittausyksiköiden mukaisiksi.

Keksintö kohdistuu siten kovuustesteriin materiaalin suhteellisen kovuuden määräämiseksi, johon testeriin sisältyy iskuri, joka on törmää rullaan ja kehittää törmäykseen liittyvän kiihtyvyyssignaalin. Kiihtyvyyssignaalista johdetaan kaksi signaalityyppiä. Ensimmäinen signaalityyppi liittyy maksimi -kiihtyvyyteen iskun aikana. Toinen liittyy iskun energiaan .(törmäys voi man kvantitatiivinen arvo). Nämä molemmat signaalit koordinoidaan laskentavälineessä, joka kehittää tuloksen, joka ilmaisee materiaalin kovuuden iskun energiasta riippumattomissa yksiköissä.

Keksinnön eräänä piirteenä on, että iskuria voidaan käsitellä yhtä yksinkertaisesti kuin rullaimen hoitajan sauvaa, koska se on muotoiltu tavallisen vasaran muotoiseksi ja käyttäjä käyttää sitä yksinkertaisesti koputtelemalla rullaa sen pi-• tuudella valituissa kohdissa kovuusprofiilin muodostamiseksi.

Tähän liittyen keksinnön eräänä toisena piirteenä on saada aikaan tällaiseen testeriin liittyvät automaattiset välineet, joiden tehtävänä on lukea jokainen mittausarvo käyttäjän lyödessä rullaa ja ilmoittaa käyttäjälle, jos tietyn iskun aikana kehittyneet signaalit eivät kelpaa profiilipisteen kehittämiseen tälle iskulle. Tällaisella järjestelmällä rullan profiili voidaan siten muodostaa muutamassa sekunnissa siten, että käyttäjä yksinkertaisesti siirtyy rullaa pitkin kopauttaen rullaa valituissa kohdissa, jokaisen kopautuksen kehittäessä kovuuspisteen rullan pituussuuntaista profiilia varten.

6 101903

Muut tavoitteet ja edut ilmenevät seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä, joka liittyy seuraaviin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on perspektiivinen kuvanto, joka esittää rullankovuus-testerin, joka edustaa esimerkkiä esillä olevasta keksinnöstä, kahta osaa, nimittäin käsikäyttöistä iskuria ja siihen liittyvää kannettavaa tietokonetta.

kuvio 2 on kaavio, joka esittää iskurin lyöntipäätä ja sihen sisällytettyä kiihtyvyysmittaria, kuvio 3 on kaavio, joka esittää samanlaista iskuria, joka on kuitenkin sovitettu kulkemaan automaattisesti mitattavan paperirullan poikki, kuvio 4 on lohkokytkentäkaavio, joka esittää esimerkkinä esillä olevan keksinnön mukaisesti konstruoitua kovuudentes-taus j ärj estelmää, kuvio 5 on kaavio, joka esittää kiihtyvyysmittarin lähdön vaihtelua erilaisilla rullan kovuuksilla ja erilaisilla törmäysvoimilla, ja kuvio 6 on kaavio, joka esittää esillä olevan keksinnön mukaisesti konstruoidun esimerkki-instrumentin lähtöarvon ja mielivaltaisen mutta yleisesti käytetyn rullan kovuuden rho-asteikon välistä korrelaatiota.

Vaikka keksintöä selitetään seuraavassa tiettyihin edullisiin suoritusmuotoihin liittyen, keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa näihin suoritusmuotoihin. Päinvastoin keksinnön tarkoituksena on ulottua kaikkiin vaihtoehtoihin, muunnoksiin ja samanarvoisiin ratkaisuihin, jotka sisältyvät oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnön ajatukseen ja piiriin.

7 101903

Siirryttäessä tarkastelemaan piirustuksia kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisesti konstruoidun järjestelmän kaksi osaa/ jotka osallistuvat kovuusmittausten suorittamiseen.

Järjestelmään 20 sisältyy "mittapää" 22, joka on vasaran muotoinen laite, joka on muotoiltu kädessä pidettäväksi ja jota käyttäjä käyttää rullan lyömiseen. Mittapään 22 sisällä olevat elektroniset osat on kytketty kaapelin 24 avulla laitteeseen liittyvään kädessä pidettävään (tai vyöhön kiinnitettävään) laskimeen tai tietokoneeseen 26. Siinä tapauksessa että mittapään koko ohjauselektroniikka ei sisälly itse mittapäähän, tämä lisäelektroniikka sisältyy samoin kuin muu näyttö- ja ohj aus elektroniikka apuyksikköön 26.

Kuten havaitaan, mittapää 22 on konstruoitu hyvin paljon vasaraa muistuttavaksi ja siihen sisältyy kahvaosa 32, joka on pehmustettu käyttäjän otetta varten, ja kaulaosa 34, joka yhdistää kahvan 32 päähän 36. Pään 36 iskupää 38 on pyöristetty kohdan 40 mukaisesti, niin että se voi iskeä paperirullaan ilman vaaraa rullan oleellisesta vaurioitumisesta tai paperin repeytymisestä.

Keksintöä käytettäessä, ja kuten myöhemmin selitetään yksityiskohtaisemmin, pään 36 sisään on asennettu kiihtyvyysmittari siten, että se toimii aina, kun pään 36 toimiva pää 38 iskee paperirullaan. Kiihtyvyysmittari kehittää signaaleja, joista analysoidaan sekä maksimihidastuvuus että energiasisältö, jota informaatiota käytetään sellaisen rullan kovuuden mitta-arvon muodostamiseksi, joka on riippumaton signaalin kehittämiseen käytetyn iskun voimasta. On huomattava, että keksinnön parhaana pidetyssä suoritusmuodossa käytetään kiihtyvyysmittaria ja kiihtyvyyssignaali integroidaan antamaan arvon nopeudelle, joka on suoraan verrannollinen (vakiomassalla) impulssivoi-maan. Keksinnön ei siten sen laajimmissa muodoissa tarvitse rajoittua kiihtyvyysmittariin signaalin kehittävänä muuttajana tai tietyn tyyppisen signaalin integrointiin arvon saamiseksi iskun energialle tai voimalle. Eräänä esimerkkinä mittapään päässä voidaan käyttää voima-anturia ja voima-anturin lähtö 8 101903 voidaan kalibroida antamaan samanlaisen signaalin kuin se, mikä saadaan kiihtyvyysmittarilta keksinnön parhaana pidetyssä toteutuksessa. Signaalinkäsittelyn vaihtoehtona maksimihidas -tuvuuden normalisointiin käytetty signaali esitetään yleisesti iskun voimaan liittyvänä signaalina. Parhaana pidetyssä muodossa tämä signaali saadaan kätevimmin kiihtyvyyssignaalin integroinnilla, mikä kehittää nopeuteen liittyvän signaalin. Nopeus liittyy vakiomassan tapauksessa voimaimpulssiin, joka puolestaan muodostaa arvon tÖrmäysenergialle. Joka tapauksessa kun tässä hakemuksessa käytetään sellaista laajaa termiä, kuten törmäysenergiaan liittyvä signaali, termin tarkoitus on sen laajimmassa merkityksessä sisältää kaikki eri vaihtoehdot iskupäästä tulevien signaalien havaitsemiseksi iskun voimaan tai energiaan liittyvän arvon kehittämiseksi.

Palattaessa tarkastelemaan kuviota 1 on selvää, että käyttäjän tarvitsee yksinkertaisesti tarttua mittapään kahvaan 32 ja heilauttaa sitä paljolti samalla tavalla kuin tavallista vasaraa rullan lyömiseksi. Käyttäjä voi suhteellisen yksinkertaisesti valita halutun törmäyspisteen ja varmistaa tämän jälkeen, että lyöntikaari on sellainen, että törmäyskohta on kohtisuorassa rullan pintaan nähden halutussa pisteessä. Voi olla kuitenkin vaikeaa varmistaa, että iskuvoima on joka kerralla sama ja mittapäähän liittyvät piirivälineet on järjestetty tekemään tämän näkökohdan merkityksettömäksi. Tällöin tarvitaan vain ennalta määrätyllä alueella oleva voima (suurempi kuin tarvittava minimi mittaus kelpoisen signaalin kehittämiseksi ja pienempi kuin maksimi, joka pyrkisi ylikuormittamaan tai kyllästämään piirit). Voima, joka kehittää jossakin tällä halutulla alueella olevia signaaleja, kehittää tällöin kaksi edellä mainittua signaalia, joista toinen liittyy maksimihidastuvuuteen ja toinen törmäyksen impulssi-voimaan, ja näitä voidaan käyttää sen rullan kovuuden määräämiseksi, joka aiheutti mittapään hidastuvuuden sen törmätessä rullaan.

9 101903

Kuten edellä on todettu, mittapää 22 on kytketty kannettavaan 1askinyksikköön 26 kaapelin 24 avulla. Esitetyssä suoritusmuodossa suurin osa elektroniikasta sisältyy kannettavaan tietokoneeseen 26, mutta tämä ei tietenkään ole välttämätöntä keksinnön käyttämiseksi. Tässä suoritusesimerkissä laskin 26 on oleellisesti suorakulmainen laite, joka on suunnilleen tavanomaisen kädessä pidettävän laskimen kokoinen ja jossa on edullisesti vyöpidike, niin että laite voidaan haluttaessa helposti kiinnittää vyöhön mittaussarjaa suoritettaessa. Laite on kuitenkin selvästi riittävän pieni, jotta sitä voidaan myös pitää toisessa kädessä käyttäjän käyttäessä toista kättä rullan iskemiseen niin monessa kohdassa kuin halutaan rullan profiilin muodostamiseksi.

Liitin 41 liittää mittapään 22 laskimeen. Kuten havaitaan, kotelossa 42 on näyttö 44, joka on esitetyssä suoritusmuodossa nestekidenäyttö. Nestekidenäyttö 44 on erikoisesti muokattu rullan profiilin määritystä varten ja näytössä on yläosa rullan pituussuuntaista kovuusprofiilia esittävän pylväskaa-vion 46 näyttöä varten. Nestekidenäytön 44 alaosaan sisältyy vasemmanpuoleinen näytönosa numeromerkkien 49 esittämiseksi, jotka ilmoittavat edellisen mittauksen rho-luvun, ja merkit 50, jotka ilmoittavat iskun numeron muodostettavassa profiilissa.

Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa järjestelmään sisältyy kaksi ilmaisinta, jotka on esitetty koteloon 26 asennettuina LEDeinä 51 ja 52. Ilmaisimet voitaisiin tietenkin haluttaessa asentaa mittapäähän. LED 51 on edullisesti punainen LED, joka sytytetään ilmoittamaan, että aikaisemmasta mittauksesta ; saadut signaalit eivät olleet riittäviä rho-luvun laskemiseksi tälle mittaukselle. LEDin 51 palaminen ilmoittaa siten käyttäjälle, että edellisen pisteen koe olisi uusittava. LED 52 on edullisesti vihreä ja se ilmoittaa vilkkuessaan, että instrumentin juuri suorittamat mittaukset kelpaavat rho-luvun laskemiseen, ts. että käyttäjä voi siirtyä seuraavaan iskuun.

10 101903 Täydellisyyden vuoksi on myös huomautettava, että tietokoneyk-sikköön sisältyy virtakytkin 54, joka .syöttää virran sekä mittapään 22 että tietokoneen 26 elektroniikalle. Sisäinen mikroprosessori lukee tiedonsyöttöryhmän 95 kytkimiä käyttäjän ja järjestelmän välisen kommunikoinnin mahdollistamiseksi. Yhtä näistä kytkimistä voidaan käyttää esimerkiksi kytkimenä, joka antaa rullan profiilinmääritystoimituksen aloitussignaa-lin, joka ilmoittaa elektroniikalle, että tulossa on tiettyyn rullaan liittyvä signaalijono. Muita kytkimiä voidaan käyttää esimerkiksi asettamaan sisäinen mikroprosessorijärjestelmä suorittamaan tilastollisen analyysin kerätyille tiedoille. Keksinnön tällä hetkellä parhaana pidetyssä käyttötavassa laskimen 26 etupaneelina on kaupallisesti saatavilla oleva laskentalaite, joka sisältää tiedonsyöttökytkinryhmän, näytön, mikroprosessorin, joka voi ohjata näitä elementtejä ja suorittaa muita laskentatehtäviä, ja standarditietoliikenneportit yhteyksiä varten muihin laitteisiin. Laitteen sisältämät paristot, jotka ovat tavallisesti tietokoneyksikössä 26, ovat edullisesti ladattavaa tyyppiä. Tietokoneessa 26 on myös liitin 55, joka mahdollistaa liitännän kaapelin 56 välityksellä kuulokkeisiin (ei esitetty kuviossa 1). Kuulokkeet ovat käyttäjän mukavuutta varten ja ne on sovitettu antamaan äänimerkin käyttäjän varoittamiseksi, aina kun mittausta on yritetty, mutta signaalit ovat olleet riittämättömiä rho-luvun johtamiseksi.

Tällä kuvion 1 järjestelmän tuntemuksella on selvää, että käyttäjä voi nyt suorittaa helposti ja suoraan suuren joukon mittauksia paperirullille siitä riippumatta ovatko ne juuri valmistettuja isoja rullia vai painatusta varten leikattuja pienempiä rullia. Käyttäjälle on helppoa lähestyä rullaa ja lyödä tämän jälkeen paperirullaa suoraan vasaramaisen mittapään pyöristetyllä päällä. Tietokone saa signaalit automaattisesti laitteeseen sisältyvästä kiihtyvyysmittarista rullan kovuuden mitan laskemiseksi iskukohdassa. Käyttäjän tarvitsee ainoastaan lyödä rullaa halutussa, laadunvalvontamenettelyn määräämässä lukumäärässä kohtia, esimerkiksi useiden cm päässä 11 101903 toisistaan pitkin rullan pituutta. Tietokone voi, kuten edellä on selitetty, pitää lukua iskujen lukumäärästä profiilin aikana ja kerätä juoksevasti iskujen kovuus arvoja. Kuten seuraavassa selitetään kytkentäkaavioon liittyen, nämä tiedot säilytetään tietokoneen 26 sisäisessä muistissa. Käyttäjä voi kytkeä valinnaisesti tietokoneeseen 26 oheislaitekirjoittimen (ei esitetty) profiilin tai sen yksityisten arvojen tulostamiseksi. Vaihtoehtoisesti tietokone 26 on varustettu varustettu tavanomaiselle tietoliikenneportilla (kuten RS232 portilla) siten, että tietokone voidaan liittää suoraan toiseen laitteeseen.

Joka tapauksessa on selvää, että laadunvalvontatarkastukset voidaan suorittaa paitsi nopeasti lisäksi myös paljon pienemmällä virhetodennäköisyydellä. Käyttäjän tarvitsee vain varmistaa, että hän tulee rullien luokse oikeassa järjestyksessä, ja että kun järjestelmä on asetettu muodostamaan jonkin rullan profiilin, kaikki mittaukset suoritetaan tästä samasta rullasta. Yksinkertaisesti kävelemällä rullan vieressä ja lyömällä rullaa valituissa kohdissa käyttäjä saa tällöin järjestelmän keräämään tarvittavan informaation, suorittamaan tarvittavat laskennat ja ilmoittamaan käyttäjälle, jos jotkut mittaukset on toistettava. Kun koko menettely on suoritettu kaikille tarkastettaville rullille, käyttäjä voi joko tulostaa tarvittavan informaation oheislaitekirjoitinta käyttäen tai syöttää kerätyn informaation tehtaan laadunvalvontatietokonee-seen käsiteltäväksi ja esitettäväksi tarvittavalla tavalla. Etu toisaalta vanhaan rullaimen hoitajan sauvaa käyttävään menetelmään tai toisaalta jopa rho-mittariin verrattuna, on ilmeinen. Rullaimen hoitajan sauvaa käyttävä ratkaisu antaa käyttäjälle kvalitatiivisen kuvan rullien tiukkuudesta, mutta ei rekisteröitävää suuretta. Rho-mittari antaa käyttäjälle kvantitatiivista informaatiota, mutta tämä informaatio on jossain määrin alttiina virheille instrumentin käyttämisen vaikeuden vuoksi ja lisäksi sitä on ollut hankala käyttää tarpeeksi informaatiota sisältävien rullaprofiilien rekisteröintiin.

12 101903 Tämän järjestelmän rakennetta ja toimintaa koskevan esityksen jälkeen seuraavassa tarkastellaan yksityisten osien muita yksityiskohtia ja niiden yhteyksiä osien ollessa kokoonpantu esillä olevan keksinnön käyttämistä varten. Kuviossa 2 on esitetty osittain kaaviollisesti iskumittapään 22 toimiva pää 36. Iskurin sisälle on asennettu kiihtyvyys mittari 60, jossa on johdinlangat 62, jotka kulkevat kiihtyvyysmittarista kahvan 22 läpi kytkettäväksi liitäntäjohdon 24 avulla kädessä pidettävään tietokoneeseen 26. Kiihtyvyysmittarin 60 asennuksen yksityiskohtia ei ole esitetty. Riittää kun todetaan, että kiihtyvyysmittari on asennettu siten, että kun pyöristetty pää 38 törmää ulkoiseen massaan (kuten rullaa iskettäessä), päähän 36 kohdistunut hidastuvuus aiheuttaa verrannollisen signaalin kehittämisen kiihtyvyysmittarissa 60 ja signaalin kytkeytymisen johtimien 62 avulla muihin piireihin pään iskunaikaisen kiihtyvyyden (tai hidastuvuuden) ilmaisemiseksi.

Siirryttäessä hetkeksi kuvioon 3, jossa on esitetty eräs vaihtoehtoinen iskurin pää 36a, joka on asennettu siirtymään mekaanisesti mitattavan rullan poikki ja iskemään automaattisesti rullaa vastaan. Kuten havaitaan muunnettu pää 36a on asennettu ohjaintankoon 64 ja päätä liikutetaan siirtokoneiston 66 avulla. Iskuri ja sen sisällä oleva kiihtyvyysmittari 60a voivat siten kulkea rullan ohi yleisesti kaksipäisen nuolen 67 osoitettamassa suunnassa. Jousikoneisto 68 virittää muunnetun pään 36a rullasta etäällä olevaan asentoon jousta puristamalla. Liipaisukoneiston 69 vapauttaminen päästää pään 68a nuolen 70 suuntaan törmäämään rullaan ja muodostamaan siten kiihtyvyysmittariin 60a signaalin, joka kytketään . johtimien 62a avulla sähköisiin piireihin analysoitavaksi. Kuvion 3 järjestelmä voidaan muodostaa kehittämään iskun, jonka voima on suhteellisen muuttumaton jaksosta toiseen. On kuitenkin edullista, että kiihtyvyysmittariin kytketyt piirit ovat tässä selitetyn tyyppisiä siten, että ne kompensoivat iskun voiman vaihteluita, joita liipaisukoneiston vapauttamisen vaihtelut, mekaanisen kuormitusjärjestelmän muutokset ajan 13 101903 mukana, jousen heikentyminen ja vastaavat saattavat aiheuttaa, niin että vaikka iskuvoima on oleellisesti muuttumaton ajan kuluessa, tämän iskuvoiman mahdolliset pienet erot mittausten välillä tulevat kompensoiduiksi. Ensivaikutelmana on, että iskuvoiman kompensointi, joka on erittäin tärkeä kuvion 2 kädessä pidettävälle järjestelmälle, olisi kuvion 3 mekanisoi-dussa versiossa vähemmän tärkeä mittausten välisen yhdenmukaisuuden kannalta. Kompensointitekniikan tärkeys myös mekanisoidun järjestelmän yhteydessä on kuitenkin paremmin ymmärrettävissä, kun huomataan, että edes mekanisoiduissa versiossa järjestelmiä ei tarvitse kalibroida mekaanisesti samanlaisiksi keskenään tai johonkin kiinteään standardiin nähden, jotta saataisiin tiettyyn asteikkoon verrattuna tarkkoja tuloksia. Tällainen kalibrointi saadaan aikaan modifioimalla kiihtyvyys -signaalin huippuarvoa iskun voimaimpulssiin liittyvän toisen signaalin avulla ja tämä normalisointi pyrkii kehittämään mittausarvoja, joiden vertailukohtana on kiinteä asteikko eikä jokin mielivaltainen ja kalibroimaton tietylle mekanismille tai tietylle jousivakiolle yksilöllinen asteikko.

Kuviossa 4 on esitetty esillä olevan keksinnön mukaisesti konstruoidun järjestelmän osien väliset sähköiset ja elektroniset kytkennät. Piirustuksen vasemmassa yläosassa on esitetty iskumittapää 22, johon sisältyy pää 36, jossa on pyöristetty iskupää 38 ja jonka sisällä on sisäinen kiihtyvyysmittari 60. Kiihtyvyysmittari on kytketty kaapelin 62 avulla lisäelektro-niikkapiireihin, jotka sisältyvät edullisesti kädessä pidettävän tai kannettavan laskimen 26 koteloon. Kuviossa 4 on esitetty keksinnön parhaana pidetty suoritusmuoto, jossa laskin tai tietokone 26 käsittää kaksi osaa, prosessoripöhjai-sen yksikön 26a, joka muodostuu itsenäisestä tietokoneesta, johon sisältyy tiedonsyöttökytkimet, näyttö, mikroprosessori, muisti ja pääasiallisen ohjelmoitavan käsittelyn suorittamiseksi tarvittavat osat, ja toisen erikoiselektroniikkaosan 26b, jonka tehtävänä on kerätä ja esikäsitellä iskumittapäästä tulevat tiedot. On kuitenkin selvää, että yksi prosessori, 14 101903 jolla on riittävä kapasiteetti ja riittävä muisti, voidaan sovittaa suorittamaan molemmat toiminnat.

Siirryttäessä tarkastelemaan piirejä, jotka käsittelevät mittapäästä 22 lähtöisin olevia signaaleja, havaitaan, että sisäiset piirielementit muodostavat elektroniikassa signaali-vuolle kaksi signaalipolkua 80, 82. Polku 80 on iskunaikaiseen maksimihidastuvuuteen liittyvien signaalien käsittelemistä varten, kun taas toinen polku 82 on iskun voimaan liittyvien signaalien käsittelemistä varten. Voimaan liittyviä signaaleja käsitellään sopivimmin törmäysenergiasignaalien muodossa, jotka kuten seuraavassa selitetään, määrätään hidastuvuussignaalin aikaintegraalista iskun aikana. Kiihtyvyysmittarin 60 signaali johdetaan siten piireille kaapelin 62 avulla ja jaetaan (parhaana pidetyssä suoritusmuodossa) kahdelle polulle 80, 82, joista ensimmäinen polku tallentaa maksimihidastuvuu den iskun aikana ja toinen polku 82 tallentaa hidastuvuuden aikaintegraalin iskun energian (tai impulssivoiman) mittana. Kun ensimmäisen polun 80 signaalit normalisoidaan toisen polun 82 signaaleilla, havaitaan, että yhtä koville rullille saadaan toistettavia kvantitatiivisia tuloksia riippumatta iskuvoimasta suhteellisen laajan hyväksyttävän iskuvoima-alueen sisällä.

Ensimmäiseen signaalipolkuun 80 sisältyy huippuarvonilmaisu-ja pitopiirimoduli 84, jonka tulo (engl. input) on kytketty kiihtyvyysmittariin ja lähtö analogia-digitaalimuuntimeen 85. Huippuarvonilmaisu- ja pitopiiri 84 voidaan toteuttaa näytteen-pitopiirinä, jonka tulo ohjautuu jatkuvasti korkeammaksi aina suuremman tulosignaalin esiintyessä mutta joka ei nollaudu ennen johtimella 86 olevan signaalin suorittamaa palautusta. Kuten havaitaan, mikroprosessori 90 ohjaa johdinta 86 ja sen tehtävänä on palauttaa huippuarvonilmaisu- ja pitopiiri 84 ennen tiedonlukujakson alkua mittauksen kuluessa.

Toiseen kanavaan 82 sisältyy integraattori 87, jonka muodostaa edullisesti analogiaintegraattori, jonka lähtö syöttää analogi a -digit aalimuunnint a 88. Analogia-digitaalimuuntimet 85, 88 15 101903 voivat haluttaessa muodostua samasta komponentista, jota molemmat kanavat 80, 82 käyttävät yhdessä aikajakoisesti.

Integraattori 87 on edullisesti tarkkuusoperaatiovahvistin, johon on järjestetty kapasitiivinen takaisinkytkentä kiihty-vyysmittarilta iskun aikana saadun signaalin tarkan integroinnin suorittamiseksi. Voidaan myös havaita, että integraattoris-sa 87 on mikroprosessorin 90 ohjaama palautustulo 89. Mikroprosessori voi edullisesti palauttaa sekä integraattorin 87 että huippuarvoilmaisimen 84 (omilla johtimillaan 86, 89) valmisteluna rullan iskemiselle uuden lukeman kehittämiseksi. Palautus suoritetaan edullisesti sen jälkeen kun kiihtyvyysmittarin signaalit ovat olleet lepotilassa tietyn ajan (lepotilassa siinä mielessä, että ne alittavat kynnyksen), mikä osoittaa, että aikaisempi isku on suoritettu loppuun. Esimerkiksi sen jälkeen kun signaalit on ilmaistu tulopiireissä 84, 87 ja muunnettu digitaalisiksi muuntimissa 85, 88, muuntimet voivat kehittää digitalisointiprosessin valmistumisen jälkeen palau-tussignaalin, jonka mikroprosessori käsittelee tulopiirien 84, 87 palauttamiseksi valmisteluna seuraavaa iskua varten.

Lisäksi havaitaan, että tulopiirit 84, 87 sisältävät edullisesti kynnyksen määräävät välineet, jolloin kynnys asetetaan riittävät suureksi pitämään piirin lepotilassa, kun kiihtyvyys-mittaria liikutetaan tai jopa heilautetaan, mutta kynnys asetetaan riittävän pieneksi, jotta se ylittyy nopeasti, kun mittapää törmää rullaan. Käyttäjä voi siten heilauttaa mitta-päätä 22 paperirullaa kohti ilman että tuloksena oleva kiihtyvyys vaikuttaisi ilmaisuelektroniikkaan. Kynnys asetetaan kuitenkin siten, että törmäyksen alun aiheuttamat kiihtyvyys-mittarin signaalit ylittävät kynnyksen ja havaitaan tämän seurauksena.

Alan ammattimiehelle on selvää, että järjestelmän toimintamuotoon voidaan tehdä helposti pieniä muutoksia ohjelmoimalla sopivasti mikroprosessoria 90, jossa käytetään esitettyä väylärakennetta (sekä muita piirustuksesta implisiittisesti ilmeneviä liitäntöjä) tiedonsyöttöpiirien, muuntimien, käyttä- 16 101903 jäliitäntäilmaisimien, näytön ja oheislaitteiden ja järjestelmän toiminnan kaikkien muiden piirteiden Ohjaamiseksi. Mikroprosessorissa 90 on siten pääsyöttö/tulostusväylä 91, joka on kytketty molempiin analogia-digitaalimuuntimiin 85, 88 digitalisoitujen tulosignaalien vastaanottamiseksi niiltä. Kuten muistetaan analogia-digitaalimuuntimelta 85 vastaanotettu digitalisoitu tulo liittyy kiihtyvyyteen, kun taas muuntimelta 88 vastaanotettu tulo liittyy voimaimpulssiin tai nopeuteen. Tapa, jolla näitä signaaleja käytetään antamaan lähtöarvon yhtäpitävinä ja toistettavina yksiköinä, selitetään seuraavas-sa kuvioihin 5 ja 6 liittyen. Ennen näiden kuvioiden tarkastelua huomautetaan kuitenkin, että mikroprosessoriin 90 on kytketty valoa emittoivista diodeista muodostuvat ilmaisimet 51, 52 ja kuulokkeet 55a (jotka on kytketty järjestelmään liittimellä 55), joita selitettiin käyttäjäliitäntäapuvälinei-nä kuvion 1 yhteydessä. Mikroprosessori 90 on siten ohjelmoitu sytyttämään vihreän LEDin 52 aina, kun on saatu hyvä mittausarvo, punaisen LEDin 51, aina kun edeltävän mittausarvon on todettu olevan alueen ulkopuolella, ja lähettämään kuulokkeille 55a äänet, jotka antavat merkin etenemisestä käyttäjälle, joka suorittaa mittausta, mittaussarjaa tai rullan profiilin määritystä.

Kuviossa 4 on myös esitetty kaksi tietoliikenneporttia, jotka ovat edullisesti kaupallisesti saatavilla olevia RS232 portte-• ja, vaikka haluttaessa voidaan myös käyttää muunmuotoisia tietoiiikenneliitäntöjä. Ensimmäinen porteista 94 on kytketty mikroprosessorin 90 ja tietokoneosan 26a (joka sisältää nestekidenäytön 44 ja kytkinryhmän 95) välille. Ryhmän 95 kytkimien painaminen aiheuttaa signaalien kytkemisen tietokone-laitteen 26a sisäiseen mikroprosessoriin tai vain yhtä mikroprosessoria käytettäessä molempia laitteita ohjaavaan ainoaan mikroprosessoriin 90. Mikroprosessori 90 voi määrättyään tulokset aikaisemmista tai sen hetkisistä iskuista välittää informaation myös tietoliikenneväylälle 94 näytön 44 ohjaamiseksi tai suoritusmuodossa, jossa on tietokoneeseen 26a sisältyvä prosessori, sisäinen prosessori voi ohjata mainittua näyttöä. Näytön 44 on esitetty sisältävän pyiväskaavion, joka 17 101903 esittää rullan profiilin (mikä on mainittu kuvion 1 yhteydessä), sekä rho-luvun sen hetkiselle iskulle ja tällöin käsiteltävänä olevan iskun iskunumeron.

Laitteessa on myös toinen RS323 tietoliikenneportti 96 kädessä pidettävän tietokonelaitteen 26 kytkemiseksi muihin oheislaitteisiin, joihin sisältyy edellä mainittu kannettava kirjoitin (esitetty kuviossa 4 kirjoittimena 97), tavanomainen henkilökohtainen tietokone 98 ja tietokoneen ohjaama kirjoitin 99. Kuten edellä on mainittu, tietokone 26a voi ohjata suoraan kannettavaa kirjoitinta 97 koetuloslistauksen aikaansaamiseksi melkein välittömästi. Sen hetkisen rullan profiilin (samoin kuin aikaisemmin tallennettujen rullan profiilien) informaatio voidaan myös siirtää väylällä 96 standardityyppiseen henkilökohtaiseen tietokoneeseen 98, niin että näihin tietoihin voidaan kohdistaa muita tilasto- tai käsittelyrutiineja, jolloin tieto esitetään henkilökohtaisen tietokoneen näytöllä tavanomaisella tavalla ja se voidaan myös haluttaessa tulostaa laitteella 99.

Seuraavaksi siirrytään kuvioihin 5a ja 5b, joissa on esitetty näkökohta, joka tukee kuvion 4 kahden signaalikanavan 80, 82 ryhmän käyttämistä ja tapaa, jolla kahden informaatiotyypin tallentaminen ja yhdistäminen tekee järjestelmän tunteettomaksi tietyn mittausjoukon suorittamisessa käytetyn iskuvoiman muutoksille. Täsmällisemmin selitettynä kuviossa 5a on esitetty kiihtyvyysmittarin signaali ajan funktiona olosuhteissa, joissa iskuvoima on vakio mutta materiaalien kovuus vaihtelee. Havaitaan että ensimmäisessä käyrässä 100 on selvästi 200 g alittava maksimikiihtyvyyshuippu (mikä edustaa suhteellisen pehmeää materiaalia, kuten sanomalehtipaperia), keskimmäisen käyrän 102 huippu ylittää hieman arvon 200 g (joka edustaa keskikovaa materiaalia, kuten bond-paperia) ja kolmannessa käyrässä 103 on terävä arvon 300 g ylittävä huippu (mikä edustaa kovempaa materiaalia, kuten voimakkaasti kalanteroitua materiaalia). Voidaan myös havaita että pehmeämpien materiaalien hidastuvuuskäyrien alaosat ovat leveämpiä ja että kovem- 18 101903 millä materiaaleilla saadaan terävämpien huippujen lisäksi lyhyemmät hidastuvuusajat. Siten yleisenä sääntönä voidaan todeta, että kohteen kovuuden kasvaessa (iskuenergian ollessa vakio) hidastuvuushuippu suurenee ja kosketusaika pienenee. Kuitenkin kun mukaan otetaan uutena muuttujana iskuenergia, eri tyyppisten materiaalien erottamiseen ei voida käyttää yksinkertaisesti huippu- ja kestoaikainformaatiota.

Tätä puolta on havainnollistettu kuviossa 5b, jossa on esitetty tietyn kovuisen materiaalin vaste energialtaan vaihtelevil-la iskuilla, joiden joukossa on pehmeä isku, joka on esitetty viitenumerolla 105, keskikova isku, joka on esitetty viitenumerolla 106, ja kova isku, joka on esitetty viitenumerolla 107. Havaitaan, että kosketusaika on kaikilla kolmella iskulla suunnilleen sama (ja se on pääasiassa materiaalin kovuuden funktio), mutta maksimikiihtyvyyden arvo eroaa huomattavasti vaihdellen pehmeän iskun 100 g alittavasta arvosta kovan iskun arvoon noin 300 g. On siten selvää, että jos kuviossa 5b esitetyn mukaisia voimakkuudeltaan erilaisia iskuja kohdistettaisiin kuvion 5 mukaisiin kovuudeltaan erilaisiin materiaaleihin, materiaalien kovuuseroja ei voitaisi helposti erottaa (ja vielä vähemmän kvantifioida).

Keksinnön mukaan käyrien 5b alapuolella oleva pinta-ala . määrätään (kuvion 4 kanavassa 82) muodostamaan arvon törmäyse-nergialle ja mahdollistamaan siten kanavan 80 huippuinformaa-tion normalisoinnin törmäysenergialla, mistä saadaan tuloksena kvantitatiivinen energiasta riippumaton arvo rullan suhteelliselle kovuudelle. Kuvion 5b käyrien integrointi vastaa kiihty-vyyskäyrän integrointia törmäyksen aikana. Kiihtyvyyden integrointi antaa siten nopeuden ilmaisevan lähdön ja tämä aikaintegraali kehittää voimaimpulssina tunnetun suureen, joka on arvo iskurin rullaan törmätessä menettämästä energiasta.

On siten selvää, että kuvion 4 piirien kanava 82 integroi kiihtyvyysmittarin kehittämää signaalia iskun kestoajan yli, jolloin tulos on kuviossa 5b esitetyn iskuimpulssin integraa- 19 101903 li. On selvää että käyrän 105 esimerkin mukaiset pehmeät iskut kehittävät suhteellisesti pienemmän integroidun arvon, kun taas käyrän 107 esimerkin kovat iskut kehittävät tuloksena oleellisesti suuremman arvon. On myös selvää että kun piiri on toteutettu käyttämällä alarajakynnystä (kuten 100 mV), joka vastaa keksinnön eräässä suoritusmuodossa kiihtyvyyttä 10 g, tämä ei aiheuta merkittävää virhettä käyrän symmetrisyyden ja seurauksena olevien kynnyksen huomioonottavien asettelumahdol-lisuuden vuoksi.

Palattaessa hetkeksi kuvioon 5a voidaan todeta, että vaikka jokaiselle eri kovuiselle materiaalille ei ole esitetty eri iskuvoimiin liittyvää käyräparvea, vertailemalla mielessä kuvioita 5a ja 5b voidaan päätellä, että kun kuviossa 5a esitettyä huippulukemaa muokataan kuvion 5b valitun käyrän alapuolella olevaan pinta-alaan liittyvällä signaalilla, saadaan lähtö, joka on riippumaton iskuvoimasta ja joka on siten normalisoitu kuvioissa 5b esitetyille iskuvoimaeroille.

Tämän normalisoinnin tulos on esitetty kuviossa 6, jonka kaavio esittää rho-mittarilla saatuja rullamittauksen lukemia (ts. aikaisemmin käytetystä US-julkaisussa 3 425 267 esitetystä laitteesta saatuja mittarilukemia) verrattuna "instrumentin lukemiin", ts. mittauksiin, jotka on suoritettu kuviossa 4 esitetyn mukaisella ja esillä olevan keksinnön erästä esimerkkiä edustavalla järjestelmällä. Käyrän vasemmassa yläkulmassa oleva lineaarinen yhtälö on matemaattinen lauseke, joka liittää instrumentin lukemat (y: t) rho-mittarin lukemiin (x:t). Voidaan siten havaita, että riippuvuus on oleellisesti lineaarinen R: n arvon ollessa noin 0, 99.

Keksinnön eräässä tietyssä suoritusmuodossa johdettiin riippuvuus, joka yhdistää rho-mittarin lukeman kuvion 4 piirin kanavissa 80, 82 saatuun nopeus- ja kiihtyvyysinformaatioon.

Tämän riippuvuuden esittää seuraava yhtälö: ln(rho) = Ci*ln(V)*ln(V) + Ca*ln(A)*ln(A) + C3 20 101903 A: n ja V: n (binääri) alueella: 40 < A < 254, 40 < V < 254, missä: ln(rho) = rho-kovuuden luonnollinen logaritmi ln(V) = binäärisen nopeuden luonnollinen logaritmi ln(A) = binäärisen kiihtyvyyden luonnollinen logaritmi Ci = -0, 147075 +/- 0, 000687

Ca = 0, 128536 +/- 0, 000649 C3 = 4, 263272 + /- 0, 013729

Kyseiselle testatulle instrumentille edellä olevan yhtälön esittämän mallin korrelaatiokerroin oli 0,987. Tämän keksinnön ajatuksen mukaisesti konstruoidun instrumentin ja kauan hyväksyttyä menetelmää käyttäen suoritettujen rho-mittarimit-tausten välinen yhtäpitävyys on ilmeinen. On kuitenkin myös huomattava, että jos tiettyä laitteistokokoonpanoa muutetaan, mittarin lähdön ja kanavien 80, 82 signaalien väliset tietyt riippuvuudet on määrättävä kokeellisesti kyseiselle laitteisto-kokoonpanolle. Yleensä kuitenkin tietylle laitteistokokoonpa-nolle johdetaan edellä mainitun yhtälön määräämää vastaava riippuvuus ja sitä voidaan käyttää toistuvasti tiettyyn standardiin skaalattua kvantitatiivista informaatiota kehitettäessä.

Edellä on todettu ja tässä korostetaan uudelleen nyt keksinnön tultua selitetyksi täydellisesti, että keksintö antaa mahdollisuuden muodostaa erittäin tarkkoja (ja kohtuullisen tiiviissä muodossa olevia) datajoukkoja paperirullille milloin tahansa valmistus- tai käyttöketjun aikana. Riittää kun käyttöhenkilö lähetetään alueelle, johon rullat on varastoitu, varustettuna kuvion 1 laitteilla ja ohjeilla siitä, mitkä rullista on koestettava, missä järjestyksessä ja kuinka monta iskua on käytettävä rullaa kohti.

21 101903 Näillä tiedoilla käyttäjän tarvitsee vain käynnistää jokainen rullan profiilin mittaussekvessi painamalla asianomaista laskimen 26 painiketta. Tämän jälkeen käyttäjän on vain lyötävä rullaa halutuissa kohdissa tämän profiilin annettua iskulukumäärää vastaavasti. Järjestelmä ilmoittaa käyttäjälle jatkuvasti (vilkkuvilla LEDeillä, kuulokkeiden äänillä tai muulla tavalla) kelpaako mittaus vai onko jokin mittaus toistettava. Muutamissa sekunneissa käyttäjällä on laskinlait-teeseen 26 tallennettuna riittävästi koko rullan profiiliin liittyvää informaatiota, minkä jälkeen käyttäjä voi painaa palautuspainikettä seuraavan rullan tiedonkeruujakson käynnistämiseksi ja toimia samalla tavalla kuin edellisen rullan tapauksessa. Muutamissa minuuteissa suhteellisen ammattitaidoton käyttäjä voi käydä läpi useita valmistettuja paperirullia ja palauttaa laskimen laadunvalvontaosastolle, missä tiedot voidaan syöttää normaaliin laadunvalvontatietokonejärjestelinään analysoitavaksi ja käsiteltäväksi, millä saadaan paitsi tarkempia tietoja kuin mitä aikaisemmin voitiin kerätä myös enemmän enemmän tietoja, jotka ovat helpommin käsiteltäviä, mikä antaa paperinvalmistajille aikaisemmin tuntemattomia mahdollisuuksia optimoida valmistusprosessia.

Claims (17)

22 101903

1. Kovuustesteri materiaalin suhteellisen kovuuden määräämisek si, johon sisältyy iskuri (36), joka törmää materiaaliin voimalla, joka voi vaihdella määrätyllä alueella, ja kehittää törmäykseen liittyvän kiihtyvyyssignaalin, ja ensimmäiset välineet (60, 62, 80, 84, 85) ensimmäisen signaalin kehit tämiseksi, joka liittyy iskurin (36) maksimihidastuvuuteen, tunnettu siitä, että testeriin sisältyy yhdistelmänä: toiset välineet (60, 62, 82, 87, 88), jotka kehittävät toisen signaalin, joka liittyy iskurin (36) törmäyksen energiaan, joka mainittu toinen signaali liittyy kyseisen törmäyksen voimaan, ja tietokonevälineet (26a, 26b) ensimmäisen ja toisen signaalin käsittelemiseksi, jotka tietokonevälineet (26a, 26b) käyttävät mainitusta toisesta signaalista johdettua informaatiota ensimmäisen signaalin korjaamiseksi, jolloin korreloinnin tuloksena on kvantifioitu lähtöilmaisu materiaalin suhteellisesta kovuudesta, joka lähtö esitetään (44, 97, 98, 99) oleellisesti törmäyksen synnyttäneestä voimasta riippumattomasti .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kovuustesteri, tunnet - t u siitä, että tietokonevälineisiin (26a, 26b) sisältyy lisäksi korrelointivälineet (90) kvantifioidun lähdön saattamiseksi vastaamaan ennaltamäärätyn kovuusasteikon yksiköitä ja ilmaisinvälineet (44) materiaalin kovuuden ilmaisemiseksi näissä yksiköissä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kovuustesteri, tunnet - : t u siitä, että ennaltamäärätyn kovuusasteikon yksiköt ovat rho-yksiköitä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kovuustesteri, tunnet -t u siitä, että iskuri (36) käsittää vasaran muotoisen pään (38) , joka on kiinnitetty kahvaan (32) kädessä pidettävän vasarankaltäisen laitteen muodostamiseksi, jota käyttäjä voi heiluttaa kuin tavanomaista vasaraa. 23 101903

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kovuustesteri, tunnet -t u siitä, että iskuriin (36) sisältyy kiihtyvyysmittari (60) kiihtyvyyssignaalin kehittämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kovuustesteri, tunnet -t u siitä, että siihen sisältyy kiihtyvyyssignaaliin liittyvät kynnysvälineet (84, 85), joiden kynnystaso on vasarankal-taista laitetta heilautettaessa syntyvien kiihtyvyyssignaalien alapuolella mutta joka ylittyy törmäyksen tapahtuessa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kovuustesteri, tunnet -t u siitä, että siihen sisältyy lisäksi runkovälineet (66), jotka on sijoitettu kulkemaan testattavan materiaalin poikki, välineet (64) iskurin (36) asentamiseksi runkovälineisiin materiaalin kanssa rinnakkaiseen asentoon ja välineet (68, 69) iskurin saattamiseksi törmäämään materiaaliin rungon suorittaman siirtoliikkeen aikana useiden mittausten suorittamiseksi sen varrella.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kovuustesteri, tunnet -t u siitä, että materiaali on rullamuodossa ja vasarankal-tainen laite (22) on sovitettu rullan akselin suuntaista viivaa pitkin tapahtuvaa koputtelua varten rullan suhteen oleellisesti säteen suuntaisesti suunnattuna.

9. Menetelmä rullatun materiaalin suhteellisen kovuuden määräämiseksi patenttivaatimuksen 1 mukaisen laitteen avulla, johon sisältyy rullan lyöminen iskurilla (36) voimalla, joka voi vaihdella ennaltamäärättyjen rajojen sisällä, ja iskurin maksimihidastuvuuden määrääminen (60, 62, 80, 84, 85) iskun aikana, tunnettu siitä, että sihen sisältyy vaiheina.· iskun impulssivoiman määrääminen (60, 62, 82, 87, 88), iskun impulssivoimaan liittyvän informaation (91) ja iskun-aikaiseen maksimihidastuvuuteen liittyvän informaation yhdistäminen kvantitatiivisen mitta-arvon määräämiseksi rullatun materiaalin kovuudelle iskukohdassa ja 24 101903 rullatun materiaalin kovuusarvon esittäminen (94, 44, 96, 97, 98, 99).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että prosessiin sisältyy lisäksi vaiheina rullatun materiaalin kvantitatiivisen kovuusarvon korreloiminen (90) ennaltamäärättyyn rho-kovuusasteikkoon ja että esittämisvaihee-seen sisältyy rullatun materiaalin kovuusarvon esittäminen rho-kovuusasteikon avulla.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmään sisältyy lisäksi vaiheina rullan lyöminen useissa valituissa pisteissä iskuilla, joiden voimakkuus voi vaihdella, ja vertailukelpoisten rho-yksiköiden laskenta kullekin iskulle rullan kovuuden profiilin muodostamiseksi rho-yksiköinä, jotka ovat asianomaiset iskut aiheuttavien voimien välisten erojen kompensoinnin ansiosta keskenään vertailukelpoisia.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että iskuvaiheeseen sisältyy lisäksi vasarankaltaisen mittapään heilauttaminen siten, että mittapään vasarankal-tainen pää törmää rullaan rullan pintaan nähden oleellisesti kohtisuorassa suunnassa.

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määräysvaiheeseen sisältyy törmäyksen mittaus kiihtyvyysmittarilla.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että iskun energian määräysvaihe sisältää kiihtyvyysmit-tarilta tulevan signaalin aikaintegroinnin.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hidastuvuuden määräysvaiheeseen sisältyy kiihty-vyysmittarilta tulevan hidastuvuussignaalin havaitseminen. 25 101903

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että impulssivoiman energian määräysvaiheeseen sisältyy lisäksi vaiheena kynnyksen asettaminen riittävän korkealle tasolle vasarankaltäisen laitteen heilauttamisen kehittämien kiihtyvyysmittarin signaalien mitätöimiseksi mutta riittävän pieneksi iskusta aiheutuvien kiihtyvyysmittarin signaalien ilmaisemiseksi.

17. Menetelmä paperirullien profiilin määräämiseksi, johon sisältyy vaiheina: a) kiihtyvyysanturin sisältävän vasaran muotoisen mittapään aikaansaaminen, b) vasaran muotoisen mittapään heilauttaminen rullan lyömiseksi ennaltamäärätyssä kohdassa rullaan mittapään hidastuvuuteen liittyvän anturisignaalin kehittämiseksi, tunnettu siitä, että vaiheisiin sisältyy toisen, mittapään energiaan liittyvän anturisignaalin kehittäminen, joka aiheutuu törmäämisestä rullaan, c) vastaavien hidastuvuus- ja energiasignaalien käsitteleminen energiasignaalista johdetun informaation käyttämiseksi hi-dastuvuussignaalin korjaamiseksi ja törmäysvoimasta oleellisesti riippumattoman kvantitatiivisen mitta-arvon kehittämiseksi rullan kovuudelle törmäyspisteessä, d) merkin antaminen käyttäjälle siitä olivatko törmäyksestä syntyvät signaalit hyväksyttäviä vai hylättäviä profiilipis-teen generoimiseksi tälle törmäykselle, e) vaiheiden b - d toistaminen viimeisessä törmäyspisteessä, jos tulos oli hylättävä, f) rullan kovuuden mittaustuloksen tallentaminen törmäyspis-teelle, jos tulos oli hyväksyttävä, ja g) vaiheiden b - f toistaminen halutuissa törmäyspisteissä ‘ automaattisesti tallentuvan rullanprofiilin muodostamiseksi, joka saadaan koputtelemalla rullaa pitkin sen pituutta mit-tapäällä. 26 101903