DE102010048115A1

DE102010048115A1 - Verfahren zur Messung und Regelung der Wanddicke von Hohlprofilen

Info

Publication number: DE102010048115A1
Application number: DE102010048115A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Messen der Wanddicke d eines Hohlprofils 11 während des Herstellprozesses, wobei ein als Permanentmagnet ausgebildeter Messsensor 10 die Außenoberfläche des Hohlprofils 11 berührt und wobei mit Hilfe des Messsensors 10 eine aus einem magnetischen Material bestehende Kugel 15 auf der Innenoberfläche des Hohlprofils 11 gehalten wird, und dass die Wanddicke d des Hohlprofils 11 als geringster Abstand zwischen dem Messsensor 10 und der Kugel 15 gemessen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Regeln der Wanddicke d eines Hohlprofils 11, wobei die Wanddicke d des Hohlprofils 11 entsprechend den in den vorgenannten Ansprüchen beschriebenen Verfahren gemessen wird, und dass die gemessenen Dickenwerte d an einen Regler 9 übermittelt werden, und dass der Regler 9 die gemessenen Dickenwerte d mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und eine Stellgröße berechnet, die er an Stellglieder 6 weiterleitet, mit denen die Hohlprofildüse 3 verstellt wird, um die Dickenabweichung zu reduzieren.

Description

Die Wanddicke von Hohlprofilen, die in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, lässt sich während des Herstellprozesses schwer messen, da die Innenoberfläche des Hohlprofils während des Prozesses nicht zugänglich ist. Insbesondere bei der Extrusion von Kunststoffrohren wird die Wanddicke in aller Regel mittels radioaktiver Strahlung ( DE 27 06 085 A1 und DE 31 25 009 C2 ) oder aber mit Ultraschallverfahren ( DE 42 05 335 A1 ) gemessen. Online messende Ultraschallverfahren sind allerdings sehr teuer und insbesondere nicht einsetzbar, wenn das Kunststoffrohr einen geschäumten Kern besitzt. Die Wanddicke von Kunststoffrohren mit einem geschäumten Kern lässt sich momentan nur mit strahlenden Messmethoden oder aber mit Vorrichtungen oder Verfahren messen, wie sie in DE 2260468 bzw. DE 2612993 beschrieben sind, messen. Strahlende Messsysteme sind generell wegen des Gefahrenpotentials kritisch. Bei dem Verfahren nach DE 2260468 müssen komplizierte Einbauten in das Innere des Hohlprofils gebracht werden was einerseits bei kleineren Hohlprofilen unmöglich ist, anmdererseits bei größeren Hohlprofilen häufig immer noch schwierig zu realisieren ist.
Die Vorrichtung nach DE 2612993 besitzt demgegenüber den Vorteil, dass nichts mehr an der Düse befestigt werden muss. Aber auch diese Messvorrichtung ist für kleine Hohlprofile ungeeignet. Beide Lösungen haben weiterhin den Nachteil, dass sie einen langgestreckten Innenkörper verwenden, mit dem eine exakte Messung der Wanddicke an genau definierten Stellen nicht möglich ist. So können beispielweise Dünnstellen, deren Ausdehnung keiner ist, als die Länge des Innenkörpers nicht gemessen werden. Will man beispielsweise die Wanddicke eines Hohlprofils während des Herstellprozesses regeln, so muss man in der Lage sein möglichst genau das Dickenprofil des Hohlprofils erfassen zu können.
Ziel der Erfindung war es nun einerseits ein Messverfahren zu realisieren mit dem auch die Wanddicke von sehr kleinen Hohlprofilen gemessen werden kann. Andererseits sollte das Messverfahren auch einfacher und vor allem genauer die Wanddicke von Hohlprofilen online erfassen können. Insbesondere war es Ziel dieser Erfindung, ein Messverfahren zu entwickeln, mit dem auch die Wanddicke von Kunststoffrohren mit einem geschäumten Innenkern während des Extrusionsprozesses gemessen werden kann, so dass man damit auch in der Lage ist, die Wanddicke von Rohren mit einem geschäumten Innenkern während des Extrusionsprozesses über dem Umfang und über der Länge regeln zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem mindestens ein als Permanentmagnet ausgebildeter Messsensor, dessen Spitze idealer Weise eine kugelförmige Geometrie besitzt, die Außenoberfläche des Hohlprofils berührt, und indem mit Hilfe des Messsensors eine aus einem magnetischen Material bestehende Kugel auf der Innenoberfläche des Hohlprofils gehalten wird, und indem die Wanddicke des Hohlprofils als geringster Abstand zwischen dem Messsensor und der Kugel gemessen wird. Auf diese Weise kann man auch sehr kostengünstig während der Extrusion die Wanddicke eines Kunststoffrohres, insbesondere aber die eines Kunststoffrohres mit einem geschäumten Innenkern messen. Dabei können Messsensoren verwendet werden, die nach einen induktiven, einem kapazitiven, magnetoelektrischen oder einem ähnlichen Messprinzip arbeiten. Das Sensorelement selbst kann mit einem Schleppseil oder etwas ähnlichem an der Düse befestigt werden, und erst nach Beendigung des Anfahrprozesses von der Düse gelöst und zur Messposition befördert werden. Einfacher ist es aber, wenn man den magnetischen Messsensor an der untersten Stelle des Hohlprofils positioniert und wenn man dann vor der Position des Messsensors ein Loch in das Hohlprofil einbringt durch das die Kugel in das Innere des Hohlprofils gebracht wird. Die Kugel wird an der tiefsten Stelle des Innenhohlraums liegen bleiben und mit dem Profil in Richtung des Messsensors transportiert werden. Wenn sich die Kugel dem Magnetfeld des Messsensors ausreichend angenähert hat, wird sie angezogen und verbleibt genau auf der Innenseite des Hohlprofils, die dem Messensor gegenüberliegt. Um die Dickenschwankungen des Rohres in Extrusionsrichtung ermitteln zu können, empfiehlt es sich mindestens einem feststehenden Messsensor zu verwenden. Um die Dickenschwankungen des Rohres in Umfangsrichtung ermitteln zu können, empfiehlt es sich mindestens einen Messsensor zu verwenden der über dem Umfang des Rohres rotiert. Auf diese Weise kann sowohl die Wanddicke der Rohre über der Rohrlänge als auch über dem Rohrumfang gemessen werden. Somit kann nun unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Wanddicke eines Hohlprofils gemessen und an einen Regler übermittelt werden, so dass der Regler die gemessenen Dickenwerte mit dem vorgegebenen Sollwert vergleichen und eine Stellgröße berechnen kann, die er an Stellglieder weiterleitet, um die Hohlprofildüse zu verstellen, und um auf diese Weise die Dickenabweichungen im Hohlprofil in der Abzugs- und in der Umfangsrichtung zu reduzieren.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden beispielhaften schematischen Zeichnung erklärt.
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Schnittdarstellung.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt man wie in 1 beispielhaft dargestellt einen beheizten Extruder 1, in dem sich eine Schnecke 13 dreht. Der Extruder 1 fördert dabei eine Kunststoffschmelze durch den Massekanal 2 in eine Düse 3. Die Düse 3 besitzt einen inneren Verdrängerkörper 4, so dass am Ende der Düse ein schmelzeförmiger Schlauch 7 austritt. Der schmelzeförmige Schlauch 7 wird nun mit Hilfe eines Abzugs 14 durch eine gekühlte Kalibrierung 8 gezogen und abgekühlt. Am Ende der Kalibrierung 8 tritt ein erstarrtes Hohlprofil bzw. ein erstarrtes Rohr 11 aus. Hinter der Kalibrierung 8 befindet sich nun mindestens ein als Permanentmagnet ausgeführter Messensor 10, der von außen die Oberflächen des Rohres 11 berührt, sowie eine Kugel 15 aus einem magnetischen Material, die die innere Oberfläche des Rohres 11 berührt. Idealerweise wird die Kugel 15 auf magnetische Weise exakt gegenüber der Spitze des Messsensors 10 gehalten. Der Messsensor 10 übernimmt dabei zwei Funktionen. Einerseits fixiert er mit seinem Magnetfeld die Kugel 15 auf der Innenseite des Hohlprofils, andererseits ermittelt er gleichzeitig die Wanddicke des Hohlprofils. Je nach Temperatur am speziellen Messort kann es vorteilhaft sein, wenn der Messsensor 10 durch eine spezielle Kühlung auf einer konstanten Temperatur gehalten wird.
Im Fall eines Rohres ergibt sich die Dicke d der Rohrwand nun als Abstand zwischen der Spitze des Messsensors 10 und der Kugel 15. Um die Dickenschwankungen des Rohres 11, sowohl in Abzugsrichtung als auch in Umfangsrichtung messen zu können, ist es vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren mindestens ein feststehender Messsensor 10 verwendet wird, sowie mindestens ein zweiter Messsensor 16 eingesetzt wird, der über dem Umfang des Rohres rotiert. Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn die gemessenen Wanddickenwerte d einem Regler 9 zugeführt werden, und wenn der Regler 9 die gemessenen Dickenwerte mit dem vorgegebenen Sollwert vergleicht und eine Stellgröße berechnet, die er an Stellglieder 6, die über dem Umfang der Düse 3 angeordnet sind, weiterleitet. Mit Hilfe der berechneten Stellgröße und der Stellglieder 6 werden dann beispielsweise flexible Lippen 12 der Düse 3 lokal verstellt, um die Dickenabweichung im Rohr 11, das produziert wird, zu reduzieren. Natürlich ist es auch möglich zusätzlich noch die Geschwindigkeit des Abzugs 14 mittels des Reglers 9 zu regeln, um auch die Schwankungen der Wanddicke d des Rohres 11 in Abzugsrichtung zu minimieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2706085 A1 [0001]
DE 3125009 C2 [0001]
DE 4205335 A1 [0001]
DE 2260468 [0001, 0001]
DE 2612993 [0001, 0002]

Claims

Verfahren zur Messung der Wanddicke eines Hohlprofils 11 während des Herstellprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Permanentmagnet ausgebildeter Messsensor 10 die Außenoberfläche des Hohlprofils 11 berührt und dass mit Hilfe des Messsensors 10 eine aus einem magnetischen Material bestehende Kugel 15 auf der Innenoberfläche des Hohlprofils 11 gehalten wird, und dass die Wanddicke d des Hohlprofils 11 als geringster Abstand zwischen dem Messsensor 10 und der Kugel 15 gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor 10 gleichzeitig mit seinem Magnetfeld die Kugel 15 auf der Innenoberfläche des Hohlprofils fixiert.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Dicke d der Hall Effekt genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor 10 nach einem induktiven, einem kapazitiven, magnetoelektrischen oder einem ähnlichen Messprinzip arbeitet.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel 15 eine Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 20 mm besitzt.
Verfahren zum Ankoppeln der Kugel 15 an den Messsensor 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor an der tiefsten Stelle des Hohlprofils 11 positioniert wird und dass die Kugel 15 durch ein Loch oder eine Öffnung in das Hohlprofil eingebracht wird und dann auf der Innenoberfläche des Hohlprofils 11 zu dem Messsensor 10 transportiert wird und von diesem dann mittels des magnetischen Felds eingefangen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messsensor 10 an einer Position feststeht und damit die Dickenänderungen des Hohlprofils 11 in Abzugsrichtung erfasst, und dass mindestens ein zweiter Messsensor 16 über dem Umfang des Hohlprofils 11 rotiert, und damit die Dickenänderungen des Hohlprofils 11 über dem Umfang erfasst.
Verfahren zum Regeln der Wanddicke d eines Hohlprofils 11 während des Herstellprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke d des Hohlprofils 11 entsprechend den in den vorgenannten Ansprüchen beschriebenen Verfahren gemessen wird, und dass die gemessenen Dickenwerte d an einen Regler 9 übermittelt werden, und dass der Regler 9 die gemessenen Dickenwerte d mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und eine Stellgröße berechnet, die er an Stellglieder 6 weiterleitet, mit denen die Hohlprofildüse 3 verstellt wird, um die Dickenabweichung zu reduzieren.