AT400830B - Anlage zur überwachung der herstellung von aus einer oder mehreren mischungen bestehenden profilen - Google Patents

Description

AT 400 830 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Überwachung der Herstellung von aus einem oder mehreren Mischungen bestehenden länglichen Profilen aus Kautschuk oder thermoplastischem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Einrichtung zum Herstellen von Laufstreifen aus zwei verschiedenen Kautschukmischungen ist bekannt aus der DE-22 01 631 C. Zwei übereinander angeordnete, verschiedene Schneckenpressen arbeiten in einen Spritzkopf, in dem das Material zu einem Laufstreifen vereinigt und ausgepreßt wird (siehe auch US 2 382 1 77 A).

Der extrudierte Laufstreifen wird über eine Sollgewichtsbandwaage (die auf einem umlaufenden Transportband sich befindende Menge wird gewogen) geführt und bei Abweichungen vom Sollgewicht, wird bei einem zu hohen Sollgewicht die Abzugsgeschwindigkeit des Laufstreifens erhöht, um durch eine Längung eine 3ewichtsreduzierung zu erzielen.

In der Praxis werden daher Laufstreifenanlagen mit einem leicht überhöhten Ausstoß gefahren. Der extrudierte Laufstreifen wird durch eine Längung auf sein Sollgewicht gebracht.

Als Regelmöglichkeit bietet eine solche Regelung lediglich eine gewisse Längung des extrudierten Laufstreifens durch eine Erhöhung bzw. Reduzierung der Abzugsgeschwindigkeit, wobei die Austrittsgeschwindigkeit des Laufstreifens aus der Düse als Mindestgeschwindigkeit der Laufstreifenabzugseinrichtung anzusehen ist, die zwecks Regelung der Profildicke nicht unterschritten werden darf.

Aus der US 4 097 566 A ist ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen von aus mehreren Mischungen bestehenden Profilen bekannt.

Das gezeigte Verfahren ist regeltechnisch sehr aufwendig und hat darüber hinaus ebenfalls einen prinzipiellen Nachteil. Wenn beispielsweise eine der Metergewichtswaagen oder Meßeinrichtungen für die Weite von Umlenkschleifen feststellt, daß das hergestellte Profil nicht den gewünschten Abmessungen entspricht, so wird ebenfalls ein Ausgleich herbeigeführt durch ein Auseinanderziehen oder Stauchen des Profilbandes.

Jeder Ziehvorgang für das Profilband, beispielsweise durch eine Beschleunigung der Transportbänder, führt jedoch zu völlig ungenauen und unkontrollierbaren Abmessungen des Profilbandes, die sich insbesondere beim Durchlauf durch die Kühlstrecke als völlig unkontrollierbare und ungleichmäßige Längenschrumpfung bemerkbar macht.

Ein weiterer Nachteil bei diesem Verfahren besteht ebenfalls darin, daß vom Zeitpunkt der Feststellung von Abweichungen vom Sollgewicht des Profilbandes bis zum Korrekturzeitpunkt sehr viel Ausschußmaterial durch die sehr lange Anlage läuft, weil zwischen der jeweiligen Meßstelle und der Ursache der Fehlerquelle bzw. der Abweichstelle vom Sollwert sehr viel Profilband läuft, was nicht mehr eingesetzt werden kann.

Grundsätzlich muß hervorgehoben werden, daß ein Auseinanderziehen eines extrudierten Profites zwecks Ausgleichung von Dickenschwankungen nicht tragbar ist, weil jeder derartige Auseinanderziehvorgang viel zu ungenau ist und zu unkontrollierbaren Längenschrumpfwerten führt.

Weiters wurde durch die US-PS 4 156 913 eine Anlage der eingangs erwähnten Art bekannt. Bei diesen bekannten Lösungen wird die Ausbildung von Schlaufen im Transportweg des Profilbandes überwacht, die jedoch ausschließlich zur Steuerung von Antrieben von Förderbändern, bzw. eine Schneideinrichtung dient. Die Steuerung des Extruders erfolgt dabei ausschließlich in Abhängigkeit vom Metergewicht.

Dabei ergibt sich zwar eine relativ einfache Regelung, doch läßt sich dadurch aufgrund der Nicht-Berücksichtigung anderer Faktoren nur eine eher bescheidene Qualität der erzeugten Profite erreichen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anlage aufzuzeigen, wodurch obige Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll gewährleistet sein, daß eine sehr schnelle Korrektur von Abweichungen vom Sollschrumpfwert durchführbar ist, um so wenig wie möglich Ausschußprofillänge zu produzieren.

Dabei soll auf jegliche physische Einwirkung auf das hergestellte Profilband verzichtet werden, weil beispielsweise ein Auseinanderziehen eines Profilbandes ein ungeeignetes Mittel für Dickenkorrekturen ist und weil jeder Ziehvorgang beim Abkühlen des Profils zu unkontrollierbaren Rückschrumpfungen führt.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anlage der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnende Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die Abtastung der Istschrumpfwerte in der Kühlstrecke (bis 1,5 %) und einem Vergleich mit den Sollschrumpfwerten durch das Regelgerät, beispielsweise einem Prozessrechner, werden die Schrumpfwerte von Meßstelle zu Meßstelle erfaßt.

Aufgrund der dem Regelgerät somit vorliegenden Abweichungen von den Sollschrumpfwerten während des Kühlvorganges, wirkt das Regelgerät auf die am Austritt der Profilbanddüse angeordnete Metergewichtswaage ein. Die Metergewichtswaage bekommt vom Regelgerät einen neuen entsprechend nach oben oder unten korrigierten Sollwert. 2

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Dieser neue Sollwert wird erreicht durch eine gleichzeitige Steuerung der Drehzahleinstelleinrichtungen an den Extrudern, ebenfalls durch das Regelgerät, aber in strikter Abhängigkeit von dem neuen Sollwert der Metergewichtswaage.

Wenn beispielsweise statt des Sollschrumpfes von 1,5 % ein Schrumpf von 0,5 % festgestellt wird, erhöht das entsprechend programmierte Regelgerät das Sollgewicht an der Metergewichtswaage um einen entsprechenden Wert, der empirisch ermittelt wird und seinen Niederschlag in der Programmierung des Regelgerätes findet.

Bei einer Schrumpffeststellung von beispielsweise 2 %, also 0,5 % über dem sollschrumpfwert, erniedrigt das Regelgerät das Sollgewicht der Metergewichtswaage um einen entsprechenden Anteil, der ebenfalls empirisch ermittelt wird und im Programm des Reglers festgehalten ist.

Die Erhöhung bzw. Senkung des Sollmetergewichtes der Metergewichtswaage wird erreicht durch eine Erhöhung bzw. Reduzierung der Schneckendrehzahlen zu gleichmäßigen Anteilen an allen Extrudern über Drehzahleinstelleinrichtungen, die mit dem Regelgerät verbunden sind.

Die jeweilige Reduzierung der Schneckendrehzahlen führt zu einer Verringerung des Ausstoßes der Extruder und somit zu einer Reduzierung des Metergewichtes, entsprechend des neu eingestellten Sollmetergewichtes durch das Regelgerät.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematisiert dargestellte Anlage. Fig. 2 ein Detail der Meßeinrichtung an der Kühlstrecke. Fig. 3 eine vergrößerte, schematisierte Darstellung der drei Extruder mit dem Regelkreis. Fig. 4 Lichtbänder für die Erfassung der Überhangschleife in der Kühlstrecke.

In einem Mehrfachspritzkopf 1 für Laufstreifen arbeiten z.B. drei Düsen 2, 3, 4 für verschiedene Gummimischungen, die von drei separaten Extrudern 5, 6 und 7 gespeist werden.

Jeweils am Düseneintritt der Düsen 2, 3 und 4 sind Meßeinrichtungen 2a, 3a und 4a angeordnet für die Messung des Druckes und der Temperatur an diesen Stellen.

Die Meßeinrichtungen 2a, 3a und 4a sind an einen Regler 8 angeschlossen.

An Regler 8 sind die Antriebe der Extruder 5, 6 und 7 angeschlossen zwecks Einwirkung auf die jeweilige Schneckendrehzahl der Extruder.

Weiterhin ist eine Metergewichtswaage 9 zwecks Erfassung des Gewichtes des aus drei verschiedenen Mischungen bestehenden Laufstreifens an den Regler 8 angeschlossen.

Der aus dem Mehrfachkopf 1 extrudierte, aus drei Mischungen bestehende Laufstreifen 10 läuft über die Metergewichtswaage 9. Abweichungen vom vorgegebenen Sollgewicht des Laufstreifens pro Meter werden durch Regler 8 festgestellt.

Ein zu geringes Metergewicht deutet darauf hin, daß aus einer oder mehreren der Düsen 2, 3 und 4 zu wenig Material extrudiert wird.

Abweichungen vom vorgegebenen Sollwert der Extruder 5, 6 und 7 hinsichtlich Druck und Temperatur werden ebenfalls von Meß einrichtungen 2a, 3a und 4a erfaßt und an Regler 8 gegeben.

Liegt Regler 8 beispielsweise ein Wert über ein zu geringes Metergewicht (ermittelt durch Metergewichtswaage 9) vor, so prüft Regler 8 die Sollwerte für Druck und Temperatur in den einzelnen Düsen 2, 3 und 4.

Stellt Regler 8 dann beispielsweise fest, daß der Druck und die Temperatur in der Düse 2 abgesunken sind, so ist dies ein Indiz dafür, daß Extruder 5 geringfügig weniger Material fördert als vorgegeben wurde, so daß der aus allen drei Mischungen bestehende Laufstreifen leichter wird.

Die Temperatur muß deswegen mit erfaßt werden, weil beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung die Materialviskosität sinkt, d.h. das Material wird dünnflüssiger, wodurch der gemessene Materialdruck sinkt, ohne daß dadurch die geförderte Materialmenge weniger wird. Die Metergewichtswaage stellt somit keine Veränderung fest. Wenn jedoch der abgetastete Druck sinkt, ohne daß die Temperatur ansteigt, ist dies ein absolutes Indiz dafür, daß die durch die Extruderschnecke geförderte Materialmenge abgenommen hat.

Wenn also sowohl die Druck- als auch die Temperaturabtastwerte in einem vorher festgelegten Maß absinken und diese Werte durch den Regler festgestellt werden, erfolgt eine Einwirkung auf die Schneckendrehzahleinstelleinrichtung.

Das Metergewicht des Laufstreifens verringert sich somit um den Anteil, der zuwenig durch Extruder 5 gefördert wurde.

Aufgrund der Feststellung des zu geringen Metergewichtes des Laufstreifens auf der einen Seite und aufgrund des zu geringen Druckes und der Temperatur, gemessen durch Meßeinrichtung 2a, an der Düse 2 des Extruders 5, erhöht Regler 8 nunmehr entsprechend die Drehzahl des Extruders 5 (beispielsweise um 1,5 Umdrehungen), so daß dieser Extruder wieder einen geringfügig ansteigenden Ausstoß hat bis das vorgegebene Sollmetergewicht des Laufstreifens 10 zurückgewonnen ist. 3

Claims (2)

1. AT 400 830 B Nach Verlassen der Metergewichtswaage 9 gelangt Laufstreifen 10 in eine Schrumpfstrecke 11, die in diesem Beispiel aus zwei schräggestellten Rollenstrecken 11a und 11b besteht. In Schrumpfstrecke 11 werden konstant ca. 8 % der Gesamtschrumpfung des Laufstreifens von etwa 9,5 % durchgeführt. Durch eine Veränderung des Schrägstellungswinkels der Rollenstrecken 11a und 11 b, kann auf den Schrumpfungsgrad des Laufstreifens 10 derart eingewirkt werden, daß bei einem großen Schrägstellungswinkel eine stärkere Schrumpfung (beispielsweise 7 % einer Längeneinheit) eintritt und bei einer sehr flach gestellten Rollenstrecke weniger Schrumpfung eintritt. Danach erreicht der Laufstreifen eine zweite, lediglich auf die Schrumpfstrecke 11 einwirkende Metergewichtswaage 12, die an Regler 13 angeschlossen ist. Entsprechend der Abweichungen vom vorgegebenen Sollmetergewicht wird vom Regler 13 der Neigungswinkel der Rollenstrecken 11a und 11b der Schrumpfstrecke 11 geregelt. Schrumpfstrecke 11, Metergewichtswaage 12 und Regler 13 bilden eine Einheit, die unabhängig von den übrigen Aggregaten arbeitet. Im weiteren Verlauf gelangt der Laufstreifen 10 dann in die Kühlstrecke 14, die beispielsweise aus drei übereinander angeordneten Transportbändern 14a, 14b und 14c besteht. Auch während des Kühlvorganges unterliegt der Laufstreifen 10 einem durch Erfahrungswerte ermittelten Schrumpf, beispielsweise 1,5 % bezogen auf eine Längeneinheit. Transportbänder 14a, 14b und 14c werden mit festen Geschwindigkeiten angetrieben, die exakt die Schrumpfung von 1,5 % berücksichtigen, ohne daß durch die Transportbänder eine Längung erfolgen kann. Um die Ist-Schrumpfung des Laufstreifens 10 in der kühlstrecke 14 zu ermitteln, werden beispielsweise jeweils an der einen Seite der Transportbänder 14a und 14b Lichtbänder, die einen Lichtvorhang schaffen, oder an Potentiometer angeschlossene Schwinger installiert, um den Überhangbogen des Laufstreifens beim Umlenken auf das darunter angeordnete Transportband und somit die Schrumpfung, d.h. die Länge, zu kontrollieren. In Fig. 2 wird ein Ausschnitt der Kühlstrecke gezeigt, bei dem jeweils an den Umlenkseiten mit Potentiometer 16 verbundene Schwinger 15 gezeigt werden. Bei der fest eingestellten Geschwindigkeit des Transportbandes 14a nimmt der Schwinger 15 die Mittelstellung ein. Tritt nun eine Schrumpfung, d.h. eine Verkürzung, des Laufstreifens 10 ein (größer als die eingestellten 1,5 %, auf die die Geschwindigkeit der Transportbänder 14a, 14b und 14c fest eingestellt ist), so wird Schwinger 15 in die untere Position 17 gezogen und Potentiometer 16 gibt diese Veränderung an die Metergewichtswaage 9 weiter. Metergewichtswaage 9 meldet aufgrund dessen an Regler 8 ein zu hohes Gewicht des Gesamtlaufstreifens. Regler 8 ist so programmiert, daß dann alle Drehzahlen der Extruder 5, 6 und 7 gleichmäßig geringfügig um ca. 0,5 Umdrehungen herauf geregelt werden, so daß der Ausstoß gleichmäßig entsprechend geringfügig erhöht wird, wodurch die Gesamtschrumpfung auch entsprechend abnimmt, d.h. der Laufstreifen erfährt eine geringe Längung. Da die Schrumpfstrecke 11 auf eine konstante 8 %ige Schrumpfung eingestellt ist, macht sich die Schrumpfung in der Kühlstrecke 14 derart bemerkbar, daß der Laufstreifen 10 um beispielsweise 0,5 % länger wird. Schwinger 15 wandert somit wieder in seine Mittelstellung und der Laufstreifen schrumpft wieder entsprechend der einmal ermittelten Werte, auf die die Geschwindigkeit der Transportbänder 14a, 14b und 14c fest eingestellt ist. Die in der Kühlstrecke 14 auftretenden Schrumpfwerte können auch durch Lichtbänder erfaßt und festgestellt werden, wie gezeigt in Fig. 4. Die Funktionsweise der Lichtbänder kann z.B. wie folgt sein: Von einer Lichtquelle 20 gehen Lichtstrahlen 22 aus. In einem Empfänger 21 werden sie von diskreten Fotozellen empfangen. Befindet sich ein Materialstreifen 10 zwischen Lichtquelle und Empfänger, so können die Strahlen 22a die zugeordneten Fotozellen nicht erreichen. Bewegt sich der Materialstreifen 10 entsprechend der Richtungspfeile 23 oder 23a, so ändert sich die Reihenfolge der zugehörigen Fotozellen. Mit einer Auswerte-Elektronik wird damit die Bewegung des Materialstreifens und somit der Schrumpf erfaßt. Patentansprüche 1. Anlage zur Überwachung der Herstellung von aus einem oder mehreren Mischungen bestehenden länglichen Profilen aus Kautschuk oder thermoplastischem Kunststoff umfassend einen oder mehrere Extruder mit Drehzahleinstelleinrichtungen, welche einer Profilbanddüse vorgeordnet sind einem von 4 AT 400 830 B einem Mikroprozessor gesteuerten Regelgerät, einer Metergewichtswaage, einer Kühlstrecke und einer Meßeinrichtung für die Weite einer Schleife des Profiles im Zuge seines Transportweges im Bereich der Kühlstrecke, welche Meßeinrichtung mit dem Regelgerät verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (8) mit der am Austritt der Profilbanddüse (1) angeordneten Metergewichtswaage (9) verbunden ist und das Regelgerät (8) mit den Drehzahleinstelleinrichtungen der Extruder 2, 3, 4) verbunden ist, wobei jedem Extruder eine separate Drehzahleinstelleinrichtung zugeordnet und die Kühlstrecke (14) in an sich bekannter Weise durch mehrere übereinander angeordnete Transportbänder gebildet ist, und daß zwischen den Transportbändern der Kühlstrecke (14) die mit dem Regelgerät (8) verbundenen Meßeinrichtungen (15, 16, 17) für die Weite der Umlenkschleifen des Profilbandes (10) angeordnet sind.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Weite der Umlenkschleifen der Kühlstrecke (14) durch Lichtbänder oder an Potentiometer (16) angeschlossene Schwingarme (15) gebildet ist. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 5