確定連續材料幅的彈性模量的製作方法

2023-05-03 05:28:36 1

專利名稱：確定連續材料幅的彈性模量的製作方法
技術領域：
本發明涉及連續材料幅(web)特別是紙幅的彈性模量的確定。更具體地，本發明涉及在幅在生產設備中移動的同時，從連續材料幅確定彈性模量。
背景技術：
通常針對紙、紙板等所確定的性質之一是彈性模量。彈性模量描述了受到張力的材料的可逆性響應，彈性模量可被確定為張力與由伸展導致的延長的比率，伸展發生於線性區域上並且一旦釋放牽拉張力就完全倒轉。紙、紙板等的彈性模量對生產設備的運轉性和最終產品的質量兩者都具有影響。 通常，最終產品被給定了彈性模量要滿足的特定值或閾值。包裝材料的低彈性模量例如意味著材料在包裝期間可能會很容易撕破。類似地，對於用於印刷品的紙，印表機的運轉性部分取決於彈性模量。通常，通過成品材料的實驗室測量來確定彈性模量。例如，當造紙機已生產了完成的機器軋輥(roll)時，從紙中取樣品以在實驗室進行測量。測量的結果最好是在從機器軋輥完成起的幾小時後獲得。如果彈性模量顯著偏離目標值，則在最壞的情況下紙的整個機器軋輥會浪費。另外，由於長的延遲，因此，基於實驗室測量對生產過程的快速調整顯然是不可能的。所提出的用於彈性模量的在線測量的方法包括測量傳感器不與材料幅接觸的方法。這些方法之一是基於幅寬度改變的測量的方法。幅寬度測量和數學模型一起允許估計抗張強度比率，從而得出關於生產期間的紙的特性的結論。另一已知方法是向紙的表面發送高頻聲學脈衝以及觀察頻率調製與紙的彈性模量之間的相互關聯。也可基於纖維取向估計紙的抗張強度。所有上述用於確定紙的彈性模量或抗張強度的方法都需要專門為該目的而設計的測量裝置。影響聲學測量結果的可靠性的其它方面是複雜的環境和高幅速度。另外，聲學測量是以材料幅的點為基礎進行的，從而不一定表明整個材料的性質。而基於幅寬度測量的數學模型又要求獲得全面的研究材料以得到可靠的模型。US 6993964公開了一種方法，其中，在兩個不同的幅跨度處測量幅速度和緊度，基於這些測量數據確定彈性模量。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種允許解決上述問題的方法、實現該方法的設備、變頻器以及軟體產品。本發明的目的通過其特徵在於獨立權利要求中闡述的內容的方法、設備、變頻器以及軟體產品來實現。在從屬權利要求中公開了本發明的優選實施例。本發明基於如下思想通過使用從使材料幅運行的電動機驅動器獲得的信息，確定材料的彈性模量以及要從彈性模量推出的量。耦合到軋輥的受控電動機驅動器產生關於在軋輥上運行的幅的速度和關於作用於幅的扭矩的數據，基於這些數據計算彈性模量。本發明的方法和布置的優點是其為實現測量布置提供的簡單性。可在材料幅上不需要任何測量裝置的情況下測量彈性模量。因此，既不需要安裝測量裝置，也不需要其維護服務。另外，當針對該目的安裝的傳感器等損壞時，無法確定彈性模量。在生產過程、後處理期間以及在最終產品中，可以各種方式利用在線測量的彈性模量。


以下，將參照優選實施例和附圖更詳細地描述本發明，其中圖1是由電動機驅動器控制的材料幅的示意圖；以及圖2是張力-延長曲線的示例。
具體實施例方式圖1是在用於所討論的材料的製造機器中的連續材料幅的示意圖。該連續材料幅的示例是造紙機中的紙幅。圖1示出了紙幅4如何在三個軋輥1、2、3上行進。該圖舉例示出了電動機驅動器如何控制軋輥2，該電動機驅動器包括電動機5和饋給電動機的變頻器或類似裝置6。電動機5的轉動軸經由齒輪箱7耦合到用於以期望的方式旋轉軋輥的軋輥軸。要注意，齒輪箱不是必須的，允許電動機轉動軸直接耦合到軋輥。電動機可以是任何類型的電動機，諸如感應電動機或同步電動機。圖1沒有示出其它軋輥的電動機驅動器。可由現代的變頻器或類似的控制裝置以各種方式控制使軋輥旋轉的電動機。控制例如可以實現為速度控制，同時將幅維持在期望的張力下。通常在如下情形下進行控制 電動機之一產生期望的幅速度，並且通過扭矩控制來控制經由紙幅與該電動機連接的電動機，以實現和維持期望的張力。在扭矩與幅張力之間存在線性相關，這是由於作用於幅寬度的力是幅張力，扭矩又是軋輥半徑與幅力的乘積。在材料幅在處於靜止狀態的兩個支撐輥(holding roll)之間行進的情形下，可通過下式確定圖1的軋輥1和2之間的相對延長在靜止狀態中，當V1是常數並且基本等於V2時，速度V2的改變Δ V2引起延長的改變Λε ； ,(2)
』2由於對於小的延長和延長的小改變張力與延長的比率是基本線性的，因此可適用胡克定律σ = E ε， (3)其將張力σ定義為彈性模量E與延長ε的乘積。另一方面，張力可被確定為幅力與垂直於該力的幅表面積的比率
權利要求
1.一種用於確定連續材料幅的彈性模量的方法，在所述方法中，所述連續材料幅(4) 在電動機驅動器控制的軋輥( 上運行，其特徵在於，所述方法包括以下步驟確定材料幅速度v2，通過所述電動機驅動器為所述連續材料幅的可調整特性提供改變，所述特性為材料幅張力T、作用於所述材料幅的扭矩M或材料幅速度v2，基於所確定的材料幅速度V2和速度改變Δν2以及扭矩改變△ M或材料幅張力的改變 Δ Τ，計算彈性模量Ε。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用所述電動機驅動器提供所述材料幅速度V2的改變，確定速度改變之前和之後的電動機扭矩以提供扭矩改變ΔΜ，以及基於材料幅速度ν2、以及所提供的材料幅速度改變△ V2和由所述材料幅速度改變導致的電動機扭矩改變ΔΜ，計算彈性模量Ε。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用所述電動機驅動器來提供材料幅張力T的改變，確定由材料幅張力改變Δ T導致的材料幅速度改變Δ V2，以及基於材料幅速度V2、以及所提供的材料幅張力的改變△ T和由所述材料幅張力的改變導致的所述電動機速度改變△V2，計算彈性模量E。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用所述電動機驅動器來提供作用於所述材料幅的扭矩M的改變；確定由扭矩改變ΔΜ導致的材料幅速度改變Δν2，以及基於材料幅速度V2和所提供的材料幅扭矩改變ΔΜ以及由所述材料幅扭矩的改變導致的所述電動機速度改變△V2，計算彈性模量E。
5.根據在前權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述電動機驅動器中確定所述材料幅速度和作用於所述材料幅的扭矩。
6.根據在前權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括以下步驟對通過不同測量確定的彈性模量值的幅值進行比較，以及當觀察到彈性模量的減小時，減小所述材料幅張力。
7.根據在前權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述電驅動器中確定所述彈性模量。
8.根據在前權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述電動機驅動器將確定所述彈性模量所需的數據傳送到確定所述彈性模量的更高層級。
9.根據在前權利要求1至8中任一項所述的方法，其特徵在於，所述彈性模量的計算還包括使用幅厚度、幅寬度和要驅動的軋輥的半徑、以及在存在的情況下的所述電動機與所述軋輥之間的齒輪傳動比。
10.根據在前權利要求1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，所述電動機驅動器中的電動機是交流電動機或直流電動機。
11.一種用於確定連續材料幅的彈性模量的設備，所述材料幅在被布置成由電動機驅動器驅動的軋輥上運行，其特徵在於，所述設備包括用於確定所述材料幅的速度的裝置；以及所述電動機驅動器被布置成提供所述連續材料幅的可調整特性的改變，所述特性為材料幅張力、作用於所述材料幅的扭矩或材料幅速度，所述設備被配置成基於所確定的材料幅速度和所述速度的改變以及扭矩的改變或材料幅張力的改變，計算所述彈性模量。
12.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，所述電動機驅動器中的電動機是交流電動機或直流電動機。
13.一種變頻器，其被布置作為在根據在前權利要求1至10中任一項所述的方法中使用的所述電動機驅動器的一部分，以控制連續幅在其上運行的軋輥，所述變頻器被配置成被驅動以便提供所述材料幅的可調整特性的改變以及計算彈性模量。
14.一種包括電腦程式代碼的電腦程式產品，當所述電腦程式代碼在計算機上運行時，使得所述計算機執行根據權利要求1至9中任一項所述的方法的步驟。
全文摘要
一種用於確定連續材料幅的彈性模量的方法和設備，在該方法中，連續材料幅(4)在由電動機驅動器驅動的軋輥(2)上運行。該方法包括如下步驟確定材料幅速度v2；通過電動機驅動器提供連續材料幅的可調整特性的改變，該特性為材料幅張力T、作用於材料幅的扭矩M或材料幅速度v2；基於所確定的材料幅速度v2和速度改變Δv2以及扭矩改變ΔM或材料幅張力改變ΔT計算彈性模量E。
文檔編號G01N3/02GK102348969SQ201080011420
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月9日 優先權日2009年3月10日
發明者韋莎·卡揚德, 馬爾庫·海科拉 申請人:Abb公司