FI91807B - Pyyhkäisevä paksuus- ja kosteusanturiyhdistelmä liikkuvaa materiaalirainaa varten - Google Patents

Description

91807

Pyyhkäisevä paksuus- ja kosteusanturiyhdistelmä liikkuvaa materiaalirainaa varten

Keksinnön taustaa 5 Tämä keksintö koskee pyyhkäisevää paksuus- ja kos- teusanturiyhdistelmää liikkuvaa materiaalirainaa varten. Paksuusanturiosa on selitetty ja sen patenttivaatimukset on esitetty rinnakkaisessa Pekka Typön nimissä olevassa patenttihakemuksessa, jonka otsikko on "Contacting Thick-10 ness Gauge for Moving Sheet Material" ja joka on kirjattu heinäkuun 15 päivänä 1987, sarjanumero 073,734, ja joka mainitaan tässä viitteenä.

Ennestään tunnettu tekniikka

Liikkuvan rainan, esimerkiksi paperirainan, kosteu-15 den mittaus suoritetaan nykyisin yleisesti pyyhkäisevällä kosteusanturilla käyttäen infrapunan taajuusalueella olevaa signaalia, joka on herkkä paperin kosteudelle. Tämä menetelmä edellyttää tarkkaa optista sovitusta sekä siihen liittyvää elektroniikkaa mittauksen standardoimiseksi.

20 Tämä kuitenkin on hyvin tarkka menetelmä.

Kapasitanssiin perustuvia kosteusantureita käytetään myös, kuten esimerkiksi selostetaan patentissa 3,408,566, jossa on kaksi kondensaattorilevyä, mutta jotka ovat liikkuvan materiaalirainan samalla puolella. Yksin-25 kertaisen kapasitiivisen kosteusanturin, kuten edellä mainitun, tarkkuus ei ole niin suuri kuin halutaan verrattuna infrapuna-anturiin.

Keksinnön tarkoitus ja yhteenveto keksinnöstä

Edellä mainitusta syystä tämän keksinnön yleisenä 30 tarkoituksena on saada aikaan kondensaattorilevyihin perustuva parannettu kosteusanturi liikkuvaa materiaalirainaa varten. Edellä mainitun tarkoituksen mukaisesti on saatu aikaan liikkuvalle materiaalirainalle tarkoitettu pyyhkäisevä paksuus- ja kosteusanturiyhdistelmä, jolle on 35 tunnusomaista se, että siihen sisältyy > « 2 91807 kaksi johtavaa levyelintä, jotka on sovitettu olennaisesti koskettamaan materiaalirainan vastakkaisia puolia ja jotka muodostavat kondensaattorin, jonka kapasitanssi on verrannollinen materiaalirainan kosteuteen ja kääntäen 5 verrannollinen mainittujen levyelinten välissä olevan materiaalirainan paksuuteen; elin mainitun kapasitanssin mittaamista varten; magneettiset elimet, jotka on kiinteästi liitetty mainittuihin levyelimiin ja jotka aikaansaavat magneetti-10 vuon kulkutien materiaalirainan läpi paksuuden mittausta varten ja jotka sisältävät passiivisen magneettisen elimen, jota toinen mainituista kahdesta levyelimestä kannattaa ja joka muodostaa osan mainitusta magneettivuon kulkutiestä; sekä 15 sähköinen suoritinelin, joka mitatun kapasitanssin ja paksuuden perusteella määrittää mainitun kosteuden. Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on tämän keksinnön mukaisen laitteen poik-kileikkauskuvanto, joka esittää sen käyttöä liikkuvan ma-20 teriaalirainan yhteydessä ja joka esittää samalla laitteeseen liittyvien piirien piiri- ja lohkokaavion.

Kuvio 2 on ominaiskäyrä, joka on hyödyllinen tämän keksinnön ymmärtämiseksi.

Kuvio 3 on tämän keksinnön mukaisen aktiivisen mag-25 neettisen elimen osan päältäpäin katsottu kuvanto.

Kuvio 4 on tasossa 3-3 oleva poikkileikkauskuvanto kuviosta 3.

Kuvio 5 on tämän keksinnön mukaisen passiivisen magneettisen elimen osan päältäpäin katsottu kuvanto.

30 Kuvio 6 on tasossa 6-6 oleva poikkileikkauskuvanto kuviosta 5.

Parhaana pidetyn suoritusmuodon kuvaus

Kuvio 1 esittää tämän keksinnön yleistä kaaviota näyttäen, miten se sovitetaan liikkuvaan materiaalirainaan 35 10 nähden, kuten esimerkiksi materiaalirainaa paperiko- 3 91807 neella valmistettaessa rainan liikkuessa nuolen 11 osoittamaan suuntaan. Paperilla 10 on sitä valmistettaessa tietty paksuus, jota on merkitty kirjaimella d, ja paperissa on vaihtelevat määrät kosteutta, johon tavallisesti 5 viitataan maininnalla "kosteus prosentteina". Jotta aikaansaataisiin takaisinkytketyn säädön signaalit paperikoneen eri toimilaitteille, on välttämätöntä mitata sekä paksuus että kosteus paperin eri "viipaleilla".

Yleensä tämän keksinnön mukainen anturi käsittää 10 kaksi rinnakkaista johtavaa levyä 12 ja 13, jotka olennaisesti koskettavat liikkuvan rainan 10 vastakkaisia puolia ja muodostavat kondensaattorin, jota on merkitty kirjaimella C. Tämä kapasitanssi on verrannollinen sekä materi-aalirainan sisältämään kosteuteen että sen paksuuteen d. 15 Tarkemmin sanoen, kuten suoritinlohkossa 14 on esitetty, kapasitanssin C yhtälössä tässä tapauksessa esiintyy levyjen välissä vaikuttava dielektrisyysvakio E kerrottuna elektrodin pinta-alan A ja paksuuden d suhteella. Mukana lisäksi oleva termi Cc on hajakapasitanssi. Kuten kuviossa 20 2 ja myös suoritinlohkossa 14 (joka voi olla mikroproses sori) on esitetty, dielektrisyysvakio on esitetyllä tavalla verrannollinen kosteuteen prosentteina. Näin ollen suorittimen 14 määrittämän dielektrisyysvakion ja kuvion 2 esittämästä suhteellisen vakiona pysyvästä käyrästä ilme-25 nevän tiedon perusteella saadaan määritetyksi kosteus prosentteina antojohtimeen 16.

Tarkasteltaessa lohkossa 14 esitettyä yhtälöä käy kuitenkin ilmi, että kapasitanssin yhtälössä paksuus d on riippumattomana muuttujana. Jotta saadaan määritetyksi 30 tämä paksuus, kondensaattorilevyihin 12 ja 13 on kiinteästi asennettu magneettiset elimet, joiden avulla aikaansaadaan magneettivuo materiaalirainan läpi paksuuden mittausta varten. Niihin kuuluu U:n muotoinen sydänosa 17, jossa on haarat 18 ja 19, joiden päät päättyvät levyyn 12 ja 35 jotka on sovitettu samansuuntaisiksi materiaalirainan 10 4 91807 toisen puolen kanssa. Kummankin haaran 18 ja 19 ympärille on käämitty kelat 21 ja 22, jotka syötettäessä niihin virta käsittely-yksikön 23 ohjaamana saavat aikaan magneettivuon toisen haaran päästä ferriittilevyn 24 muodostaman 5 passiivisen magneettisen elimen kautta, joka on upotettu materiaalirainan 10 vastakkaisella puolella olevaan kondensaattori levyyn 13 sen yläpuolelle. Tämä passiivinen levy 24 siis täydentää magneettivuon kulkutien aktiivisesta magneettisesta elimestä materiaalirainan läpi.

10 Sopivalla tavalla suoritettu tämän magneettivuon kulkutien reluktanssin mittaus antaa johtimeen 26 käsittely-yksikön 23 antotiedon, joka signaali vastaa paksuutta. Vaikkakin mitä tahansa tyyppiä oleva kiinteä magneettinen elin paperin yhdellä tai molemmilla puolilla tekeekin mah-15 dolliseksi paksuuden mittauksen (ja soveltuu tähän keksintöön), niin uskotaan, että parhaana pidettävä tekniikka on esitetty kuviossa 1 ja selitetty sekä sen patenttivaatimukset esitetty edellä mainitussa rinnakkaisessa Typön patenttihakemuksessa. Lyhyesti sanottuna tämä tekniikka 20 käyttää hyväksi kelojen 18 ja 19 välistä keskinäisinduktanssia paksuuden mittauksen aikaansaamiseksi.

Levyjen 12 ja 13 kapasitanssin C mittaamista varten RC-tyyppinen relaksaatio-oskillaattori on kytketty levyn 13 ja levyn 12 muodostaman maan välille. Tämä oskillaatto-25 ri sisältää transistorin Ql, jonka kantaottoa ohjataan levyssä 13 vaikuttavalla signaalilla. Transistori Ql ohjaa negatiivisen polariteetin omaavaa ottoa vertailuelimessä 17, jolla on vastuksen 28 sisältävä takaisinkytkentähaara. Antonavassa 29 vaikuttaa signaali, jonka taajuus on ver-30 rannollinen kapasitanssiin. Tämä signaali on kytketty suo-ritinyksikköön 14 yhdessä paksuuden kanssa, joiden perusteella saadaan määritetyksi dielektrisyysvakio (olettaen hajakapasitanssin Co pysyvän olennaisesti vakiona), jonka avulla, kuvion 2 käyrän kanssa yhdessä käytettynä, saadaan 35 määritetyksi kosteus prosentteina antojohtimeen 16.

*

II

5 91807

Ferriittilevyn 24, joka on levyyn 13 upotettu passiivinen magneettinen elin, dielektrisyysvakio on suurempi kuin 10. Tämä tekee ferriittilevyn sähköisesti läpäiseväksi kokonaiskapasitanssin mittauksessa, koska paperin di-5 elektrisyysvakio, kuten kuviossa 2 on esitetty, voi olla alueella 1...3. Esimerkiksi täysin kuivan sanomalehtipaperin dielektrisyysvakio on noin 1,4 ja sen kosteuden ollessa 10 % dielektrisyysvakio on 2,4. Täten dielektrisiä levyjä voidaan pitää osana kapasitanssien sarjaankytkentää, 10 jossa pienimmän "resistanssin" omaava komponentti on merkityksetön suuremman rinnalla. Täten paksuuden mittausta varten tarvittavilla dielektrisillä lisäkomponenteilla ei ole vaikutusta kapasitanssin mittauksen herkkyyteen.

Erityisen optimaalinen levyjen 12 ja 13 rakenne on 15 vastaavasti esitetty kuvioissa 3 ja 5, ja niiden vastaavat poikkileikkauskuvannot kuvioissa 4 ja 6. Nämä levyt ovat hyvin samanlaisia kuin edellä mainitussa rinnakkaisessa Typön patenttihakemuksessa esitetyt.

Kuviossa 3 levy 12 on tehty titaanimetallista ja 20 siinä on suuri aukko 32 haaraa 18 varten ja pienempi aukko 33 haaraa 19 varten, kuten kuviossa 1 on esitetty. Kuten edellä mainitussa rinnakkaisessa Typön patenttihakemuksessa täydellisemmin on esitetty, on kolmeen tukipisteeseen 34, 35 ja 36 sijoitettu jalokivilaakerit. Painon keventä-25 miseksi on tehty syvennys 37, jota katkoviivoilla piirretty osa esittää. Kuten edellä mainitussa Typön patenttihakemuksessa myös selostetaan, jalokivilaakerien sijasta voidaan käyttää ilmalaakerointia. Käytännössä pienempi haara 19 on kosketuksessa paperiin, kun taas kohdissa 34 30 ja 35 olevat jalokivilaakerit pitävät suurempaa haaraa 18 vähän irti paperista. Tämä on kuitenkin säädetyllä ja vakiona pysyvällä etäisyydellä paperista; itse asiassa kysymyksessä olennaisesti on kosketus.

Passiivinen magneettielin, johon kuuluu kondensaat-35 torilevy 13, on esitetty kuviossa 5, jossa ferriittilevy 91807 6 24 on kuvion 6 esittämällä tavalla upotettu levyssä olevaan syvennykseen. Levyssä on myös tyhjä syvennys 38 painon vähentämiseksi. Ferriittilevyn 24 paksuuden tyypillinen arvo on 1,5 mm.

5 Lopuksi, kuten edellä mainitussa Typön patenttiha kemuksessa esitetään, molemmat kondensaattorilevyt 12 ja 13 on ripustettu kannatinvarsiin, jotka ulottuvat pyyhkäi-sy-yksikköön, joka aikaansaa paperin kulkusuuntaan nähden poikittaissuuntaisen pyyhkäisyliikkeen kaksipäisen nuolen 10 40 esittämällä tavalla.

Esitetyllä tavalla on saatu aikaan parannettu paksuus- ja kosteusanturiyhdistelmä.

Il

Claims (3)

7 91807

1. Pyyhkäisevä paksuus- ja kosteusanturiyhdistelmä liikkuvaa materiaalirainaa varten, tunnettu sii- 5 tä, että siihen sisältyy: kaksi johtavaa levyelintä (12, 13), jotka on sovitettu olennaisesti koskettamaan materiaalirainan (10) vastakkaisia puolia ja jotka muodostavat kondensaattorin (C), jonka kapasitanssi on verrannollinen materiaalirainan (10) 10 kosteuteen ja kääntäen verrannollinen mainittujen levy-elinten (12, 13) välissä olevan materiaalirainan (10) paksuuteen (d); elin mainitun kapasitanssin mittaamista varten; magneettiset elimet (17-22, 24), jotka on kiinteäs-15 ti liitetty mainittuihin levyelimiin (12, 13) ja jotka aikaansaavat magneettivuon kulkutien materiaalirainan (10) läpi paksuuden (d) mittausta varten ja jotka sisältävät passiivisen magneettisen elimen (24), jota toinen mainituista kahdesta levyelimestä (13) kannattaa ja joka muo-20 dostaa osan mainitusta magneettivuon kulkutiestä; sekä sähköinen suoritinelin, joka mitatun kapasitanssin ja paksuuden (d) perusteella määrittää mainitun kosteuden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunne t t u siitä, että mainitut magneettiset elimet sisäl- 25 tävät aktiivisen magneettisen elimen (17-22), johon kuuluu U:n muotoinen sydänosa (17), jossa on kaksi haaraa (18, 19), joiden kummankin pää päättyy toisessa (12) mainituista kahdesta levyelimessä olevaan aukkoon.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, t u n -30 n e t t u siitä, että passiivisen magneettisen elimen (24) dielektrisyysvakio on suurempi kuin 10, joka tekee sen sähköisesti läpäiseväksi mainitun kapasitanssin mittauksen kannalta. 8 91807