Die Vermessung von großvolumigen Maschinen allgemein und speziell Papiermaschinen mit einer Länge mit bis zu mehreren hundert Metern, über 20m hoch über zwei Etagen stellt Vermesser und Messtechnik vor große Herausforderungen. Hersteller fordern Genauigkeiten der Positionen von Stuhlung und Walzen im Submillimeterbereich. Bei immer schneller laufenden Maschinen sind geringe horizontale und vertikale Winkelabweichungen der rotierenden Bauteile für lange Laufzeiten der Maschinenbespannung von hoher Bedeutung. So gibt die Firma Voith als quasi Standards setzende Firma im Papiermaschinenbau als Toleranz in Ihrer Montageanweisung für Anlagen bis 7m Bahnbreite 0,5mm Versatz für Walzen an. Die Höhenunterschiede der Fundamentschienen auf 10m quer wie längs zur Maschinenachse dürfen 0,2mm nicht überschreiten. Für Vermessungen in dieser Klasse sind Messgeräte in der höchsten Genauigkeitsklasse erforderlich, um die geforderten Toleranzen zu erreichen.
Totalstationen
Das sind Theodoliten mit Entfernungsmessung für die dritter Dimension mit
einer Auflösung von 0,5 Winkelsekunden und hochgenaue Koinzidenz Nivelliergeräte sind daher immer noch das Mittel der Wahl, trotz aller
Werbeaussagen mancher Mitbewerber! So gibt der Wert von 0,5 Winkelsekunden die Genauigkeit der Winkelmessung an. Wenn man von einer
Papiermaschine von 10m Bahnbreite ausgeht und damit auf einer Entfernung von ca. 15m auf der Antriebseite messen möchte ist man bei einer
Auflösung von 0,04mm. Nimmt man dagegen z.B. eine 10“ Totalstation für Bau oder Landvermessung ist man beim 20fachen diesen Wertes (0,8mm) und
damit schon bei der Auflösung im Gerät über der Toleranz.
Mit Totalstationen werden Walzen an den Rändern der bahnberührten Fläche durch Berührung mit Reflektorkugeln von 1,5 Zoll Durchmesser
gemessen. Sollte von der Bedienebene aus kein Zugang sein, können wir uns mit Spezialstativen direkt vor der Walze an Stuhlungsteile anklemmen
und benötigen lediglich eine kleine Sichtverbindung durch die Maschine auf die gegenüberliegende Seite der Walzenbahn, im
Extremfall nicht größer als die Reflektorkugel selber. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Messteam die Walzenbezüge nicht betreten muss, die Techniker können meist sicher vom Laufsteg aus arbeiten. Eine Walzenbespannung muss daher auch nicht zwingend ausgebaut werden. Die Referenz zur PM-Achse der Maschine auf Bedienseite wird durch mehrere Passpunkte
erreicht, die von allen späteren Standpunkten aus eingemessen werden können und idealer Weise an den Gebäudesäulen verbleiben. Drei Punkte sind
zur Bestimmung des Standortes zur Maschinenachse mindestens notwendig, wir vermessen immer 5 Punkte. Diese Überbestimmung ist für die Abwahl von
Passpunkten wichtig, die z.B. durch Winddruck oder Sonne auf das Gebäude übermäßig gedriftet sind.
Absolutlasertracker
Mit ihrer extrem hohen Genauigkeit sind die nächst höhere Geräteklasse.
Sie sind sehr schnell, haben aber je nach Gerät und Hersteller ihre Limitation meist bei größeren Entfernungen über 50m. Die bei uns eingesetzten
Geräte können jedoch einen Umkreis von 160m messen und sind dadurch für die Vermessung von Papiermaschinen bestens geeignet. Sollen weiter
entfernte Punkte in eine Messung mit einbezogen werden, kann auch mit einer Totalstation in die gleiche Messsoftware gemessen werden. Ein bedeutender Vorteil von Vermessungen mit Lasertrackern ist die hohe Genauigkeit bei der
Umsetzung an neue Standorte. Dies ermöglicht die Vermessung von sämtlichen sichtbaren Walzenenden von einem Standort aus. Beispiel:
Man tastet mit einem Reflektor von einem Standort aus die Bedienseiten von Walze 1, 5, 8 und 9 sowie die Triebseiten von Walze 5, 8, 11, und
15. Vom nächsten Standort aus misst man alle weiteren von dort aus sichtbaren Walzenseiten und so fort. Dies ist extrem zeitsparend! So haben
wir vor kurzem eine komplette Siebpartie mit 18 Walzen im Innen- und Außensieb und Gapformer mit eingebauter Bespannung in etwas weniger als
7 Stunden vermessen.
Ein weiterer Vorteil ist die Auswertung unmittelbar vor Ort und damit die Möglichkeit sofortiger Richtarbeiten. Die messtechnische Rückverfolgbarkeit und ein protokollierter Selbsttest über den Zustand der Messmaschine auf
Ihrer Baustelle ist dabei Standard. Ebenso flexibel und bestens geeignet sind
Lasertracker z.B. auch für:
- Vermessung der Ebenheit der Unterlippe
am Stoffauflauf - Ausrichtung der Position von
Entwässerungskasten und Einlauf- und
Trennsauger an Obersiebformer - Ausrichtung von in einem Bogen im Raum
angeordneten Entwässerungselementen
im Innen- und Außensieb an Gapformer - Bestimmung und Abgleich der Position
von Randspritzer und Formatschieber zu
Formatbegrenzung am Stoffauflauf - Vermessung und Ausrichtung von
Schuhpressmodul zu Biegewalze - Kontrolle von Bewegungen von
Fundamentbalken an der PM - Absteckung von sehr vielen
Gewindelöchern bei Umbauten in
kürzester Zeit durch CAD-Datenimport
Ringlaserkreisel
Seit 15 Jahren werden Ringlaserkreisel zum schnellen Vergleich von Achsparallelitäten von Zylindern benutzt. Es muss vom Kunden eine Referenzwalze vorgegeben werden. Eine Vermessung bezogen auf geodätische Fixpunkte an der Papiermaschine kann damit nicht erfolgen.
Ungewöhnlich ist jedoch: Diese Geräte sind auf dem freien Markt nicht zu kaufen und abgesehen von einer lapidaren Bemerkung kann man trotz
längerer Recherche keine der sonst üblichen Spezifikationen über dessen Genauigkeit recherchieren!! Es ist jedoch bekannt dass Ringlaserkreisel driften und sehr temperaturempfindlich sind.
Bei einem Neubau einer Papiermaschine sind die Walzenoberflächen noch neu und haben Werkstoleranzen. Jedoch bei Messungen an sehr breiten Maschinen mit bereits gelaufenen Walzenbezügen, Bezügen mit Bombage, konvexen oder konkaven Leitwalzen stellt sich dann doch die
Frage, ob es sinnvoll ist von einem Viertelkreis einer ca. 80cm breiten Stelle eines eingelaufenen Bezugs auf die gesamte Walze zu interpolieren? Da
darf sich bitte jeder selber seinen Reim auf die Wiederholgenauigkeit der Messungen machen. Was ist z.B. mit von Stabilisatoren zugebauten
Trockenzylindern, oder Walzen die in der Mitte wegen Absturzgefahr nicht zugänglich sind oder durch ihr Eigengewicht durchhängen, oder mit
heißen Walzen, die nicht berührt werden können? Der Autor dieses Beitrages hat selber beobachtet, dass wegen fehlender Zugänglichkeit Trockenzylinder am bedienseitigen Rand „gesweept“ wurden. Eine Aussage über die exakte
Lage der Zylinder kann da nur schwer möglich sein. Seit Beginn der Vermessung von Papiermaschinen mit optischen Instrumenten ist es üblich auf Bedienseite eine parallele Linie längs zur Maschinenmitte durch eingelassene Bodenpunkte und/ oder an den Säulen der Stirnseite der
Maschinenhalle dauerhaft zu vermarken. Das hat
den entscheidenden Vorteil, dass Vermesser diese
Referenz geräteunabhängig als Grundlage bei
Umbauten oder für weitere Nachmessungen bei
Problemen im Laufe der Zeit nutzen können. Sollte
also nicht nach dieser Linie sondern nach einer
anderen Referenz wie z.B. einer einzelnen Walze
(deren Lage zur PM-Achse nicht bekannt ist)
gemessen und gerichtet werden, so besteht die
Gefahr einer Fehlausrichtung einer gesamten
Partie!
Statische Winkellaser und Theodoliten
sind Geräte zur reinen Winkelmessung, bei denen zwei Spiegel auf der PM-Achse aufgestellt werden und man mit dem Messgerät auf der Achse verfahren kann bis Sichtkontakt zu den jeweiligen Bauteilen besteht. Die horizontale Lage muss mit einer Wasserwaage überprüft werden. Diese Messmethoden werden nicht mehr benutzt und es wird aus Gründen der Relevanz hier nicht näher eingegangen.
Der Autor ist seit über 40 Jahren in der Papierindustrie tätig und hat in dieser Zeit für verschiedene Papiermaschinenbauer gearbeitet.
Seit 15 Jahren ist er nunmehr als Gesellschafter-geschäftsführer der PMS Weichelt GmbH eigenverantwortlich tätig. Das Hauptgeschäft der Gesellschaft liegt bei messtechnischen Dienstleistungen an Papiermaschinen, sowie
allgemeiner Industrievermessung.
