-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Walzwerk zur Behandlung viskoser
Massen, insbesondere zur Zerkleinerung und gleichmässigen Verteilung
in einem Bindemittel suspendierter Feststoffpartikel.
-
Ein
derartiges Walzwerk besitzt mindestens zwei um ihre Längsachsen
drehbar gelagerte Walzen, wobei die Drehachse einer ersten Walze
ortsfest gelagert ist und die Drehachse einer zweiten Walze beweglich
gelagert ist, sowie mindestens eine Pressvorrichtung zum Pressen
mindestens einer Walze gegen die andere Walze.
-
Bei
den herkömmlichen
Walzwerken dieser Bauart erfolgt die Einstellung der wesentlichen
Verfahrensparameter für
die im Walzenspalt erfolgende Scherbehandlung des Produktes durch
Einstellen des Pressdruckes (Liniendruckes) zwischen den Walzen,
der jeweiligen Temperatur der jeweiligen Walzenoberfläche sowie
des Spaltabstandes im Walzenspalt.
-
Die
Temperaturen der Walzenoberflächen beeinflussen
die Viskosität
des Bindemittels, während
der Spaltabstand bei gegebener Differenz der Oberflächengeschwindigkeit
das Schergefälle
im Walzenspalt massgeblich beeinflusst. Das Schergefälle zwischen
den rotierenden Walzen und die Viskosität des Bindemittels, in welchem
die Partikel suspendiert sind, haben entscheidenden Einfluss auf das
Ergebnis der Zerkleinerung und Verteilung der suspendierten Partikel.
-
Ein
mit diesen Einstellungen vertrauter Bediener eines solchen Walzwerkes
ist in der Regel auch mit den sich dadurch ergebenden Produkteigenschaften
vertraut.
-
In
der Regel erzielen die Bediener derartiger Walzwerke deshalb auch
gute Produktqualitäten,
d.h. eine gute Zerkleinerung und gleichmässige Verteilung der in dem
Bindemittel suspendierten Feststoffpartikel.
-
Es
ist jedoch nach wie vor schwierig, eine gute Reproduzierbarkeit
der Walzwerk-Betriebsparameter,
insbesondere des Walzenabstandes (Walzenspalt), zu gewährleisten,
was wiederum Auswirkungen auf die Einheitlichkeit der Produktqualität hat. Eine
reproduzierbare Einstellung des Walzenabstandes mit in der Regel
an beiden Längsenden
der Walzen angeordneten Stellvorrichtungen ("Uhren") ist schon allein deshalb schwierig,
weil sich die Walzen im Laufe der Zeit abnutzen und somit stets
neue Einstellungen der Stellvorrichtungen notwendig sind, um über längere Betriebszeiten
des Walzwerks einen konstanten Walzenspalt zu gewährleisten.
Die Reproduzierbarkeit wird aber auch durch temperaturbedingte Ausdehnungen
der Walzen sowie anderer Walzwerkteile beeinträchtigt, wodurch sich die mechanischen
Toleranzen im allgemeinen und insbesondere der Walzenabstand im
Laufe der Zeit ändern.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine möglichst
einfache und reprodu- zierbare Überwachung
der Betriebsparameter und insbesondere des Walzenspaltes bei einem
Walzwerk zur Behandlung viskoser Massen zu ermöglichen.
-
Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Walzwerk gemäss Anspruch
1 dadurch gelöst,
dass eine Walze des erfindungsgemässen Walzwerks mit mindestens
einer Schichtdicken-Sensorvorrichtung zum Erfassen des Wertes der
Schichtdicke der behandelten viskosen Masse auf der Walze ausgerüstet ist.
Es hat sich überraschend
gezeigt, dass für
die meisten zu verarbeitenden Produkte ein Zusammenhang zwischen
dem rechten Ende der Partikelgrössen-Verteilung
und den jeweiligen Schichtdicken auf den jeweiligen Walzen eines
Walzwerks besteht.
-
Vorzugsweise
ist bei dem erfindungsgemässen
Walzwerk die Schichtdicken-Sensorvorrichtung mit
einer Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des erfassten Wertes der Schichtdicke
verbunden. Somit können
die momentanen Schichtdicken des Walzwerks von einem Bediener jederzeit
abgelesen werden. Dieser kann dann bei Bedarf sofort die z.B. manuell
erfolgende Spalteinstellung und ggf. noch weitere Walzwerk-Betriebsparameter
korrigieren, um wieder zu der angestrebten Soll-Schichtdicke zu
gelangen, die für
die Produktqualität
besonders repräsentativ
ist.
-
Somit
ist eine Online-Qualitätskontrolle
mittels Schichtdickenmessung möglich.
-
Zweckmässigerweise
ist bei dem erfindungsgemässen
Walzwerks die Schichtdicken-Sensorvorrichtung
mit einer Messdaten-Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der
erfassten Messdaten verbunden. Die verarbeiteten Messdaten werden
vorzugsweise während
des Walzwerksbetriebs aufgezeichnet. Die so erhaltenen Betriebsparameter-Protokolle können ausgewertet
und zur Modellbildung für
eine optimale Verarbeitung unterschiedlicher Rohmaterialien herangezogen
werden. Auf diese Weise lässt
sich der Lernprozess für
unterschiedliche verfahrenstechnische Aufgaben transparenter und reproduzierbarer
gestalten. Im Rahmen der Modellbildung werden bestimmte Betriebsparameter-Kombinationen
und die daraus resultierenden Produktparameter-Kombinationen miteinander
korreliert. Es werden also Betriebsparameter-Muster auf Produktparameter-Muster
abgebildet. Dabei werden gewisse Regeln, d.h. Regelpakete, erstellt,
die dem Bediener vorgeben, wie er die Betriebsparameter zu ändern hat,
damit eine möglichst
gute Produktqualität,
d.h. ein Produkt mit Produktparametern möglichst nahe an den Soll-Produktparametern
erzielt wird. Die Regeln können
z.B. als intelligente Software-Technologien wie unscharfe Logik
(Fuzzy-Logik) oder neuronale Netze oder als Kombination solcher
oder anderer intelligenten Software-Technologien programmiert werden.
Auf diese Weise lässt
sich das Verhalten eines erfahrenen Walzwerk-Bedieners und insbesondere dessen Lernfähigkeit
nachahmen.
-
Vorzugsweise
ist das erfindungsgemässe Walzwerk
zusätzlich
zu der Messdaten-Verarbeitungsvorrichtung auch mit einer Steuerungsvorrichtung
ausgestattet und weist insbesondere eine Regelungsvorrichtung auf.
Die Steuerungsvorrichtung des Walzwerks kann vorzugsweise mindestens
einen Betriebsparameter des Walzwerks steuern. Somit kann der Walzwerk-Bediener
bei seiner Arbeit unterstützt werden,
wobei ein zumindest teilautomatischer Betrieb des erfindungsgemässen Walzwerks
erfolgt.
-
Bei
dem mindestens einen Betriebsparameter kann es sich um einen der
folgenden Parameter handeln:
- – Masse-Füllstand
in einem Produkt-Zufuhrtrog,
- – Anpressdruck
der mindestens einen Walze gegen die andere Walze,
- – Temperatur
der Walzen,
- – Drehzahl
der Walzen,
- – Spaltweite
zwischen den Walzen.
-
Bei
dem erfindungsgemässen
Walzwerk kann es sich um ein Zweiwalzwerk handeln.
-
Besonders
bevorzugt ist ein erfindungsgemässes
Walzwerk in Form eines Dreiwalzwerks mit einer ersten Walze, einer
zweiten Walze und einer dritten Walze. Ein derartiges Dreiwalzwerk
eignet sich besonders gut für
die Zerkleinerung und gleichmässige
Verteilung in einem Bindemittel suspendierter. Feststoffpartikel,
wobei in dem ersten Walzenspalt in erster Linie eine Mischung stattfindet,
um die möglichst
gleichmässige
Verteilung der Partikel in dem Bindemittel zu erzielen (distributive
Wirkung), während
in dem zweiten Walzenspalt vorwiegend eine Krafteinwirkung auf die
Partikel stattfindet, um deren Zerkleinerung zu erzielen (dispersive
Wirkung).
-
Vorzugsweise
kann die Steuerungsvorrichtung mindestens einen Betriebsparameter
des Dreiwalzwerks steuern, wobei der Betriebsparameter bevorzugterweise
mindestens einer der folgenden Parameter ist:
- – Masse-Füllstand
in einem Produkt-Zufuhrtrog,
- – Anpressdruck
der ersten Walze gegen die zweite Walze,
- – Anpressdruck
der dritten Walze gegen die zweite Walze,
- – Temperatur
der ersten Walze,
- – Temperatur
der zweiten Walze,
- – Temperatur
der dritten Walze,
- – Drehzahl
der ersten Walze,
- – Drehzahl
der zweiten Walze,
- – Drehzahl
der dritten Walze,
- – Spaltweite
zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze,
- – Spaltweite
zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze.
-
Zumindest
ein Teil dieser Parameter wird für die
weiter oben genannten Regeln oder Regelpakete herangezogen.
-
Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Walzwerks
weist die Schichtdicken-Sensorvorrichtung einen konfokalen Sensor
an der Oberfläche
der ihr zugeordneten Walze auf.
-
Der
konfokale Sensor arbeitet nach dem konfokalen Messprinzip (Prinzip
mehrere Brennpunkte) zur Abstandsmessung. Hierbei wird Licht, das
mehrere diskrete Frequenzen oder ein kontinuierliches Frequenzspektrum
aufweist, über
eine erste Optik (Linsenanordnung) mit chromatischer Aberration
auf die Messoberfläche
fokussiert. Die erste Optik weist vorzugsweise mehrere Linsen auf
und erzielt eine kontrollierte chromatische Aberration, d.h. die Brennebene
der ersten Optik hat für
jede Frequenz bzw. Wellenlänge
des einfallenden Lichtes einen anderen Abstand von der Hauptebene
(oder den Hauptebenen) der Linsenanordnung. Somit kann jeder Frequenz
bzw. Wellenlänge
ein Abstand zugeordnet werden, bei dem das parallel oder in einem
vorgegebenen divergierenden Strahlenbündel in die erste Optik einfallende
Licht der jeweiligen Frequenz bzw. Wellenlänge auf einem Punkt in der
jeweiligen Bildebene abgebildet wird. Bei der Abstandsmessung wird in
diesem Sensor diejenige Frequenz (bzw. Wellenlänge bzw. Lichtfarbe) herangezogen,
die sich exakt auf der Messoberfläche fokussiert. Das von diesem Lichtpunkt
auf der Messoberfläche
reflektierte Licht wird über
eine zweite Optik oder über
die erste Optik in umgekehrter Richtung und ggf. über eine
zusätzliche
Spiegelanordnung, vorzugsweise eine teildurchlässige Spiegelanordnung, ohne
chromatische Aberration auf ein lichtempfindliches Sensorelement ebenfalls
als Lichtpunkt abgebildet. Dieses erkennt die jeweilige Lichtfarbe
dieses abgebildeten Lichtpunktes. Durch die so identifizierte Lichtfarbe
des Punktes am Sensorelement lässt
sich der Abstand der Messoberfläche
von der ersten Optik bestimmen.
-
Geht
man davon aus, dass die Walzenoberfläche zu dem konfokalen Sensor
(d.h. zu dessen erster Optik) einen konstanten Wert einnimmt, entspricht
die durch den konfokalen Sensor gemessene Abstandsänderung
der Produktschicht-Oberfläche von
dem konfokalen Sensor der Änderung
der Schichtdicke des Produktes.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Walzwerks
weist die Schichtdicken-Sensorvorrichtung einen kapazitiven Sensor
an der Oberfläche
der ihr zugeordneten Walze auf, wobei die Walze vorzugsweise eine
Metallwalze ist.
-
Der
kapazitive Sensor arbeitet nach dem kapazitiven Prinzip. Er befindet
sich in der Nähe
der Oberfläche
der Metallwalze, so dass zwischen einer Elektrode des Sensors und
der Metalloberfläche
eine Kapazität
gebildet wird, deren Wert von der Art des nichtleitenden Materials
(Dielektrikum) zwischen der Sensor-Elektrode und der Walzenoberfläche abhängt. Der
Wert der Kapazität
wird durch die als Dielektrikum wirkende Produktschicht beeinflusst,
die auf der Walzenoberfläche
haftet. Eine Änderung
der Schichtdicke des Produktes führt
somit zu einer eindeutigen Änderung
der Kapazität
zwischen Sensor und Walzenoberfläche.
In der Regel kann von konstanten Ladungsmengen auf der Walzenoberfläche und
auf der Sensor-Elektrode ausgegangen werden. Die Änderung
der Kapazität
und somit der Produkt-Schichtdicke lässt sich daher aus der Änderung der
Spannung bestimmen, die zwischen der Walzenoberfläche und
der Sensor-Oberfläche
anliegt. Diese Spannung lässt
sich aber bequem messen.
-
Vorzugsweise
weist bei jeder dieser beiden vorteilhaften Ausführungen die Schichtdicken-Sensorvorrichtung
einen zusätzlichen
induktiven Sensor an der Oberfläche
der Walze auf, der mit dem konfokalen und/oder kapazitiven Sensor
starr verbunden ist.
-
Der
induktive Sensor arbeitet nach dem induktiven Prinzip, wobei die Änderung
der Induktivität einer
Spule gemessen wird. Hierzu ist die Spule zusammen mit einer Wechselspannungs-Quelle
in einem Stromkreis geschaltet. Über
eine Messung der Wechselspannung zwischen den beiden Spulenenden
kann aufgrund einer Änderung
der Amplitude der Wechselspannung auf eine entsprechende Änderung
der Induktivität
geschlossen werden.
-
Bei
einer ersten Variante befindet sich in der Nähe der Oberfläche einer
Walze aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere einer Stahlwalze,
eine Spule (Drosselspule) mit einem Kern aus ferromagnetischem Material,
insbesondere aus Weicheisen. Dieser Kern ragt mit seinem ersten
Ende aus dem ersten Spulenende heraus und mit seinem zweiten Ende
aus dem zweiten Spulenende heraus. Die beiden aus der Spule herausragenden
Spulenkern-Enden befinden sich in der Nähe der Walzenoberfläche. Die
Induktivität
der Spule (Drosselspule) ist von dem magnetischen Fluss abhängig, der
durch die Spule bzw. deren Kern verläuft. Ändert sich der Abstand, d.h.
der Luftspalt, zwischen den jeweiligen Spulenkern-Enden und der
Walzenoberfläche,
so ändert
sich auch der magnetische Fluss durch die Spule (magnetischer Ringfluss
durch den magnetischen Kreis, der durch den Spulenkern, den zur
Spule weisenden Bereich der Walzenoberfläche und die beiden Luftspalte
gebildet wird).
-
Bei
einer zweiten Variante befindet sich in der Nähe der Oberfläche einer
Walze aus leitendem Material, insbesondere einer Stahlwalze, eine
Spule, die mit einem ihrer Spulenenden zu der Walzenoberfläche weist.
Die Spule erzeugt ein Wechselfeld, das in der elektrisch leitenden
Walzenoberfläche
Wirbelströme
erzeugt, welche auf die Spule rückwirken
und deren Induktivität
verändern.
Wenn die Walze aus einem nicht-ferromagnetischen
leitenden Material besteht, erfolgt eine Dämpfung der Spule und somit eine
Verringerung ihrer Induktivität.
Wenn die Walze aus einem ferromagnetischen leitenden Material besteht,
erfolgt eine Entdämpfung
der Spule und somit eine Erhöhung
ihrer Induktivität.
Vorzugsweise ist die Spule eine Flachspule mit spiralförmiger Wicklung, insbesondere
eine auf einem nicht-leitenden Folienmaterial aufgedruckte Spule
mit Spiralwicklung.
-
Vorzugsweise
ist die Abstand-Messrichtung des induktiven Sensors mit der Schichtdicken-Messrichtung
des konfokalen und/oder des kapazitiven Sensors parallel ausgerichtet.
Dies lässt
sich z.B. dadurch erreichen, dass die Spule des induktiven Sensors
und die Elektrode des kapazitiven Sensors konzentrisch angeordnet
sind, oder dass die Spule des induktiven Sensors und die chromatisch
aberrative Optik (erste Optik) des konfokalen Sensors konzentrisch
angeordnet sind.
-
Bei
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung weist die Schichtdicken-Sensorvorrichtung
einen NIR-Sensor an der Oberfläche
der Walze auf.
-
Diese
Art von Sensor eignet sich besonders gut für die Schichtdickenmessung
einer Masse auf einer Walze, deren Oberfläche nicht-leitend ist und insbesondere
aus einem Keramikmaterial besteht.
-
Vorzugsweise
bestehen die Walzen des Walzwerks aus einem Keramikmaterial, oder
die Walzen besitzen einen Kern aus Metall und eine Beschichtung
aus Keramikmaterial. Bei einer derartigen Konstellation wird das
NIR-Signal vorwiegend von den Teilchen der Produktschicht reflektiert,
wobei es weit genug in die Produktschicht eindringt bzw. diese durchdringt,
gleichzeitig aber von der praktisch nicht-leitenden Keramikschicht
kaum reflektiert wird.
-
Dass
Messprinzip beruht darauf, dass Licht des nahen Infrarots (NIR,
ca. 1-30 μm)
eine Eindringtiefe von einigen Wellenlängen hat. Somit können die typischen
Schichtdicken, die bei der Dispergierung von Pigmentpartikeln oder
anderen Feststoff-Partikeln in einem Bindemittel bzw. einer Polymermatrix auf
den Walzen und insbesondere auf der dritten Walze eines Dreiwalzwerks
auftreten, praktisch vollständig
von der NIR-Welle durchdrungen werden. Das von den einzelnen Molekülen (Bindemittel-Moleküle und Pigment-Moleküle) der
Produktschicht reflektierte NIR-Licht addiert sich zur Gesamtintensität des reflektierten
NIR-Lichtes auf und ist daher proportional zur Schichtdicke, vorausgesetzt,
dass während
des Betriebs die Zusammensetzung (Rezeptur) der die Schicht bildenden
Masse konstant bleibt, was praktisch einem konstanten Feststoffanteil
in der Bindemittel-Matrix entspricht. Vorzugsweise verwendet man
den NIR-Schichtdickensensor bei erfindungsgemässen Walzwerken, deren Walzen
nicht aus Metall, sondern aus Keramikmaterial bestehen und somit
in der Regel elektrisch nicht-leitend sind (zumindest für Elektronen).
Die Verwendung des kapazitiven Sensors und des induktiven Sensors
ist bei Walzen aus nicht-leitenden Werkstoffen praktisch unmöglich.
-
Alle
genannten Sensoren arbeiten bei dem erfindungsgemässen Walzwerk
berührungslos.
-
Abstand zur Produktoberfläche:
-
Der
Abstand zur Produktoberfläche
wird durch den konfokalen Sensor bestimmt. Wie weiter oben ausführlich erläutert, verwendet
der konfokale Sensor eine Lichtquelle, die ein Lichtspektrum mit verschiedenen
Spektralfarben aussendet, und eine Optik mit chromatischer Aberration.
-
Alternativ
zum konfokalen Sensor kann hierfür
auch ein Triangulations-Sensor verwendet werden, der vorzugsweise
einen monochromatischen Laserstrahl verwendet.
-
Dicke der Produktschicht:
-
Die
Dicke der Produktschicht wird durch den kapazitiven Sensor gemessen.
-
Alternativ
zum kapazitiven Sensor kann hierfür auch NIR-Sensor verwendet
werden, der, wie der kapazitive Sensor, unmittelbar die Schichtdicke
bestimmen kann.
-
Abstand zur metallischen
Walzenoberfläche:
-
Der
Abstand zur metallischen Walzenoberfläche wird durch den induktiven
Sensor gemessen.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren gemäss Anspruch
19 gelöst,
wonach zur Behandlung viskoser Massen, insbesondere zur Zerkleinerung
und gleichmässigen
Verteilung in einem Bindemittel suspendierter Feststoffpartikel, ein
erfindungsgemässes
Walzwerk verwendet wird, wobei der Schichtdickensensor den Wert
der Schichtdicke der behandelten viskosen Masse auf der Walze erfasst.
-
Vorzugsweise
erfolgt die Erfassung der Schichtdicke kontinuierlich.
-
Vorzugsweise
stellt der Schichtdickensensor die aktuelle und erfasste Schichtdicke
der Masse einer Steuerungsvorrichtung oder Regelungsvorrichtung
zur Verfügung.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens unter Verwendung eines erfindungsgemässen Walzwerks dient beim Steuern die
erfasste Schichtdicke des Produktes als Ausgangsgrösse, während als
Eingangsgrösse
mindestens einer der folgenden Parameter verwendet wird:
- – Masse-Füllstand
in einem Produkt-Zufuhrtrog,
- – Anpressdruck
der mindestens einen Walze gegen die andere Walze,
- – Temperatur
der Walzen,
- – Drehzahl
der Walzen,
- – Spaltweite
zwischen den Walzen.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens
unter Verwendung eines erfindungsgemässen Walzwerks dient beim Steuern
die erfasste Schichtdicke des Produktes als Ausgangsgrösse, während als
Eingangsgrösse
mindestens einer der folgenden Parameter verwendet wird:
- – Masse-Füllstand
in einem Produkt-Zufuhrtrog,
- – Anpressdruck
der ersten Walze gegen die zweite Walze,
- – Anpressdruck
der dritten Walze gegen die zweite Walze,
- – Temperatur
der ersten Walze,
- – Temperatur
der zweiten Walze,
- – Temperatur
der dritten Walze,
- – Drehzahl
der ersten Walze,
- – Drehzahl
der zweiten Walze,
- – Drehzahl
der dritten Walze,
- – Spaltweite
zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze,
- – Spaltweite
zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze.
-
Während der
Durchführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens wird beim Regeln die Ist-Schichtdicke fortlaufend erfasst,
mit einer Soll-Schichtdicke als Führungsgrösse verglichen, und abhängig von
diesem Vergleich wird durch Änderungen
des mindestens einen Betriebsparameters als Stellgrösse bzw.
Stellgrössen
die Ist-Stellgrösse an
die Soll-Schichtdicke angeglichen.
-
Die
Schichtdicke kann bei dem erfindungsgemässen Verfahren einerseits auf
einen maximalen Wert von 0,1 mm geregelt werden und andererseits auf
einen minimalen Wert von 1 μm
geregelt werden. Vorzugsweise regelt man die Schichtdicke innerhalb eines
Bereichs von 1 μm
bis 0,1 mm. Innerhalb dieses Schichtdicken-Bereichs lassen sich
gute Dispergierergebnisse erzielen.
-
Neben
diesen Randbedingungen für
die Schichtdicke können
auch Randbedingungen für
andere wichtige Parameter vorgegeben werden.
-
Vorzugsweise
gibt man ein für
jede Walze ein individuelles Temperaturfenster vor (Minimal- und Maximal-Temperatur).
-
Vorzugsweise
gibt man für
jeden Walzenspalt ein individuelles Druckfenster vor (Minimal- und Maximal-Anpressdruck).
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens unter Verwendung des erfindungsgemässen Walzwerks geht man folgendermassen
vor:
- – der
induktive Sensor erfasst einen ersten Abstand zwischen einer Referenzlinie
der Schichtdicken-Sensorvorrichtung und einer metallischen Grenzfläche oder
metallischen Oberfläche
der Walze,
- – der
konfokale und/oder der kapazitive Sensor erfasst einen zweiten Abstand
zwischen der Referenzlinie der Schichtdicken-Sensorvorrichtung und
der Oberfläche
eines Massefilms auf der Walze, und
- – die
Schichtdicke des Massefilms wird unter Verwendung einer Differenz
aus dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand bestimmt.
-
Diese
Vorgehensweise misst sowohl den Abstand zur Walzenoberfläche (induktiver
Sensor) und den Abstand zur Produktoberfläche (konfokaler Sensor oder
Triangulations-Sensor oder kapazitiver Sensor) und hat den Vorteil,
dass mechanisch-geometrische Veränderungen
am Walzwerk, wie z.B. Abstandsänderungen
durch hermische Ausdehnung der Walzen, Vibrationen der Walzen, Abnutzung
der Walzen, etc., kompensiert werden. Durch die Differenzbildung
erhält
man einen Schichtdicken-Wert, der unabhängig von solchen ggf. auftretenden
Abstandsänderungen
ist.
-
Vorzugsweise
ist die Schichtdicken-Sensorvorrichtung an der dritten Walze eines
Dreiwalzwerks angebracht, und es wird die Produkt-Schichtdicke auf der
dritten Walze gemessen.
-
Erklärungen/Definitionen:
-
- Eingangsgrösse:
Die Eingangsgrösse
steuert die Ausgangsgrösse.
- Ausgangsgrösse:
Die Ausgangsgrösse
wird durch die Eingangsgrösse
gesteuert.
- Führungsgrösse: In
diesem Fall ist die Führungsgrösse die
Soll-Schichtdicke.
-
Folgende
Vorgehensweisen werden durch die Online-Schichtdickenmessung möglich:
- 1) Der Bediener gibt die erforderliche Produktfeinheit
vor, und die Regelung des Dreiwalzwerks fährt über den Anpressdruck und die
Walzentemperaturen die Walzwerk-Einstellung an, bis die Schichtdicke
der angestrebten Produktfeinheit entspricht. Danach stellt das Walzwerk
automatisch auf Produktion um. Dazu erfolgt gegebenenfalls eine
modifizierte Produktabnahme. Hierfür verwendet man z.B. eine Abtransportschnecke
an der dritten Walze. Ein vollautomatischer Betrieb ist möglich. Ausserdem
sind Personaleinsparungen sowohl in der Produktion als auch im Labor (Qualitätskontrolle)
denkbar.
- 2) Der Bediener kann den gewünschten
Spaltabstand zwischen den Walzen leichter einstellen, indem er über die
Schichtdickenmessung die Schichtdicken einstellt. Der Bediener sieht
die Anzeige der Ist-Schichtdicke an der dritten Walze und kann durch
manuelle Veränderung
des Anpressdrucks, der Walzentemperaturen und ggf. der mechanischen
Spalteinstellung die Ist-Schichtdicke verändern.
- 3) Durch Einregeln gleicher Schichtdicken auf einem erfindungsgemässen Laborwalzwerk
und einem erfindungsgemässen
Produktionswalzwerk wird der Scale-up erleichtert.
- 4) Die Erfassung der Online-Messdaten ermöglicht eine permanente, reproduzierbare
Qualitätskontrolle.