DE102005020222A1

DE102005020222A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von Hohlkörpern aus nicht leitendem Werkstoff

Info

Publication number: DE102005020222A1
Application number: DE200510020222
Authority: DE
Inventors: Thomas BRÜMMER; Michael Junkers; Daniel Kasack
Original assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 2005-04-30
Filing date: 2005-04-30
Publication date: 2006-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Kombination einer kapazitiven und einer optischen Messung. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich, die Wanddicke von Hohlkörpern berührungslos zu messen. Dabei ermöglicht die Vorrichtung, die Wanddicke des Hohlkörpers während des Herstellungsprozesses gezielt lokal zu erfassen. Hierzu werden Sensoren zur kapazitiven und optischen Messung während der Herstellung verwendet. Mit Hilfe einer angeschlossenen Auswerteeinheit kann der Wert der Wanddicke des Körpers während des Prozesses unmittelbar ausgelesen werden.

Description

Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff. Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, von Wanddicken von Hohlkörpern gemessen werden soll, insbesondere bei der Messung der Wanddicke von Vorformlingen während des Extrusionsblasformprozesses.

Zur berührungslosen Messung der Wanddicke von Hohlkörpern stehen unterschiedliche Verfahren zur Auswahl. Einige Messverfahren erfassen die Intensität einer durch den Körper transmittierten Strahlung. Je nach Wanddicke des Körpers variiert die Intensität der durchgelassenen Strahlung, wodurch damit indirekt auf die Wanddicke des Körpers geschlossen werden. Die Messverfahren unterscheiden sich durch die jeweils zugrunde liegende Strahlung (Röntgenstrahlung, Isotopenstrahlung oder Licht im sichtbaren Bereich), die durch den Probekörper gesendet wird.

In weiteren Messverfahren wird der Effekt ausgenutzt, dass elektromagnetische Wellen an Phasengrenzen reflektiert werden. Wird ein Körper angestrahlt, so werden die Wellen an diesen Grenzflächen reflektiert und können über einen Empfänger detektiert werden. Über die Laufzeit der Wellen kann dann die Wanddicke bestimmt werden.

Nachteile des Standes der Technik

Die auf der Strahlungsintensität basierenden Systeme besitzen unterschiedliche Nachteile. Zum einen sind sie auf relativ geringe Wanddicken (bis ca. 2 mm) begrenzt. Zum anderen müssen die zu vermessenden Körper aus strahlungsdurchlässigem Material sein. Weitere Nachteile sind der komplexe Aufbau der Systeme sowie die hohen Kosten. Ein großer Nachteil der auf Messung der elektromagnetischen Wellen basierenden Verfahren ist, dass der Werkstoff eine für elektromagnetische Wellen erforderliche Transparenz aufweisen muss. Die Eigenschaften der zu vermessenden Werkstoffe werden also dementsprechende Eigenschaften besitzen, um die unterschiedlichen Verfahren einsetzen zu können. Ein weiterer Nachteil der aufgeführten Verfahren ist die Abhängigkeit der Messwerte von der relativen Position des Körpers zu den Messsensoren. So können die Messwerte aufgrund einer ungewünschten Relativbewegung vom Körper zu den Messsensoren während der Messung verfälscht werden.

Aufgrund dieser Nachteile soll nun ein neues Verfahren zur Messung des Körpers entwickelt und erprobt werden. Dieses Verfahren soll keine Einschränkungen bezüglich Strahlungsdurchlässigkeit oder Transparenz des zu messenden Materials besitzen. Des Weiteren soll dieses Verfahren die Wanddicke unabhängig von möglichen Schwankungen des Körpers während des Herstellungsprozesses erfassen.

Aufgabe der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff berührungslos und weitestgehend unabhängig von seinen Materialeigenschaften erfasst wird. Dabei wird die Wanddicke lokal gezielt erfasst. Durch die Vorrichtung werden die Umsetzung mit einfachen Mitteln und eine Integration des Verfahrens unabhängig vom Maschinentyp ermöglicht. Die hier vorgestellte Erfindung hebt sich wesentlich von der Patentanmeldung DE 3521444 „Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Wandstärke einer Schicht" dadurch ab, dass in dieser Erfindung die zu messende Größe die Wanddicke eines Hohlkörpers und nicht einer Isolierschicht ist. In dieser Erfindung wird nicht der Innendurchmesser des Hohlkörpers zur Erfassung der Wanddicke gemessen. Im Unterschied zu der Patentanmeldung DE 19511939 „Sensor zur berührungslosen Dickenmessung an Folien" soll hier die Wanddicke eines Hohlkörpers und nicht die Dicke einer Folie, insbesondere einer Blasfolie, erfasst werden. Der Abstand zwischen den Sensoren und dem Körper wird dabei nicht durch einen Luftstrom beeinflusst oder verändert. Diese Beeinflussung ist nicht notwendig, da während der Herstellung des Körpers Veränderungen der relativen Position von Sensoren zu Messkörper durch die Kombination einer kapazitiven und optischen Messvorrichtung bei der Wanddickenmessung berücksichtigt werden.

Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vorrichtung aus Anspruch 1 gelöst. Die Lösung der Aufgabe wird aus der Beschreibung einer Messung der Wanddicke mit der Erfindung deutlich:
Das Verhältnis von Außen- zu Innenradius eines aus einem Extruder (11) hergestellten zu messenden Körpers (1) wird mittels zweier Sensoren (2 und 3) erfasst. Dabei befinden sich Sensoren an der Körperinnen- und an der Körperaußenseite. Beide Sensoren können gegebenenfalls entlang den angegebenen Richtungen (6 und 7) translatorisch und rotatorisch bewegt werden und befinden sich in einem definierten Abstand zueinander. Die Sensoren berühren die Körperoberflächen des Körpers nicht. Das Erfassen des Verhältnisses von Körperinnen- zu Körperaußenradius erfolgt dabei im vorliegenden Fall kapazitiv. Der Körper verändert das elektrische Feld im Bereich der beiden Sensoren aufgrund seiner dielektrischen Eigenschaften. Über die Sensoren wird diese Kapazitätsänderung des elektrischen Feldes erfasst. In dem an die Sensoren angeschlossenen System (8) wird diese Kapazitätsänderung erfasst und ausgewertet.
Die Erfassung des Außenradius erfolgt über ein optisches Messsystem. Hierbei wird von einem Sender (4) Strahlung (10) auf den Empfänger (5) gesendet. Der Körper befindet sich dabei zwischen Sender und Empfänger. Sender und Empfänger können ebenfalls in den angegebenen Richtungen (6 und 7) translatorisch und rotatorisch bewegt werden. Die auf den Körper treffende Strahlung gelangt dabei nicht zum Empfänger. Über eine weitere Auswertestation (9) kann der Außenradius des Körpers anhand der detektierten Strahlung ermittelt werden.
Vorteile der Erfindung
Die im Stand der Technik aufgelisteten Nachteile der bisher eingesetzten Verfahren werden durch den Einsatz der Vorrichtung gelöst und die Aufgaben an die Erfindung durch den skizzierten Verfahrensablauf befriedigt.
Die Vorrichtung besteht aus zwei Mess- und Auswerteeinheiten, die getrennt voneinander bedient werden können. Hierdurch kann die Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitenden Werkstoffen lokal gezielt erfasst werden.

Claims

Verfahren zur Erfassung der Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff während des Herstellungsprozesses dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke von Hohlkörpern aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff gemäß Anspruch 2 aus einer Kombination von kapazitiver und optischer Messung berührungslos erfasst wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mittels entsprechender Sensoren das Verhältnis von Innen- zu Außenradius kapazitiv und den Außenradius optisch unabhängig voneinander erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf jegliche Art (pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder mechanisch) die Messsensoren bewegen kann, um eine lokal gezielte kapazitive und optische Erfassung der Körperwanddicke zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1 und Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Erfassung der Kapazität einen definierten Abstand zueinander besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1 und Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur optischen Erfassung einen definierten Abstand zueinander besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1 und Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu vermessende Körper und die Sensoren sich nicht berühren.