DE102018113663A1 - Method for in-process measurement of process parameters and component properties in the production of hollow profiles and a measuring device therefor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von zumindest einem Prozessparameter und/oder zumindest einer Qualitätskenngröße Profils bei der Herstellung von Hohlprofilen (12) sowie eine Messvorrichtung (18) zur Messung von zumindest einem Prozessparameter bei der Herstellung von Hohlprofilen (12).Es ist vorgesehen: Bereitstellen zumindest einer Messvorrichtung (18), Messen von dem zumindest einen Prozessparameter und/oder zumindest einer Qualitätskenngröße mittels der zumindest einen Messvorrichtung (18). Das Messen des zumindest einen Prozessparameters wird während eines Herstellungsprozesses des herzustellenden Hohlprofils (12) in Echtzeit durchgeführt. Der zumindest eine Prozessparameter wird als zumindest eine Stellgröße für eine Steuerung und/oder Regelung des Herstellprozess an eine Steuereinheit (20) des Herstellprozesses bereitgestellt. Die Messvorrichtung (18) umfasst zumindest einen Temperatursensor (24A) zur Rastermessung und/oder zumindest einen Temperatursensor (24B) zur Punktmessung und/oder zumindest eine Messkomponente zur Messung einer Profilinnengeometrie des herzustellenden Hohlprofils (12) und/oder zumindest ein Messsystem zum Messen eines Faserverlaufs im herzustellenden Hohlprofil (12) und zumindest eine Anbindungsvorrichtung (17) und zumindest eine Führungsvorrichtung (34).The invention relates to a method for measuring at least one process parameter and / or at least one quality characteristic profile in the production of hollow profiles (12) and a measuring device (18) for measuring at least one process parameter in the production of hollow profiles (12). It is provided In that at least one measuring device (18) is provided, measuring of the at least one process parameter and / or at least one quality parameter by means of the at least one measuring device (18). The measuring of the at least one process parameter is performed in real time during a manufacturing process of the hollow profile (12) to be produced. The at least one process parameter is provided as at least one manipulated variable for a control and / or regulation of the production process to a control unit (20) of the production process. The measuring device (18) comprises at least one temperature sensor (24A) for grid measurement and / or at least one temperature sensor (24B) for point measurement and / or at least one measurement component for measuring a profile internal geometry of the hollow profile (12) to be produced and / or at least one measuring system for measuring a Fiber course in the hollow profile (12) to be produced and at least one connection device (17) and at least one guide device (34).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur In-Prozessmessung von zumindest einem Prozessparameter und zumindest einer Bauteileigenschaft bei der Herstellung von Hohlprofilen sowie eine Messvorrichtung hierfür.The invention relates to a method for in-process measurement of at least one process parameter and at least one component property in the production of hollow profiles and a measuring device therefor.
Bei der Herstellung von Hohlprofilen im Strangpressverfahren oder speziell von FVK-Profilen (FVK = Faserverbundkunststoff) im Pultrusionsverfahren besitzen die Prozessparameter (wie zum Beispiel Werkzeugtemperatur, Ziehgeschwindigkeit, Faser- und Harzzuführung) im Herstellungsverfahren einen maßgeblichen Einfluss auf die technischen Eigenschaften der Profile. Herstellungsverfahren können beispielsweise das Pultrusionsverfahren, das Strangpressen von Metall(-legierungen) oder die Extrusion sein. Durch Messung relevanter Parameter und Rückführung der Informationen als Stellgröße in eine prozessintegrierte Steuer- oder Regelstrecke kann beispielsweise der Pultrusionsprozess auf die gewünschten Profileigenschaften und Toleranzen eingestellt oder geregelt werden. Aus dem Stand der Technik sind bereits erste Ansätze bekannt, in welchen während des Herstellungsprozesses begleitende Maßnahmen vorgesehen werden.In the production of hollow profiles in the extrusion process or especially of FRP profiles (FRP = fiber composite plastic) in the pultrusion process parameters (such as tool temperature, drawing speed, fiber and resin supply) in the manufacturing process have a significant influence on the technical properties of the profiles. Manufacturing processes can be, for example, the pultrusion process, the extrusion of metal (alloys) or the extrusion. By measuring relevant parameters and returning the information as a manipulated variable in a process-integrated control or regulating system, for example, the pultrusion process can be set or regulated to the desired profile properties and tolerances. The first approaches are already known from the prior art, in which accompanying measures are provided during the manufacturing process.
So ist beispielsweise aus der Druckschrift
Aus der
Aus der
Die vorgestellten Lösungen sind entweder nur mit speziell präparierten Werkstoffen anzuwenden oder ermöglichen nur bedingt eine effiziente Messung von einer Vielzahl von Prozessparametern, da meist nur ein bestimmter Prozessparameter im Fokus steht. Zudem können häufig Temperaturen und Temperverläufe bisher nur von außen gemessen werden. Temperaturen auf der Innenseite und im Inneren von Hohlprofilen können bisher nicht gemessen werden. Geometrische Toleranzen, wie Wandstärken und Seitenabstände von Hohlprofilen, können bisher erst nach dem Ablängen, das heißt nach dem Durchtrennen des kontinuierlichen Profils, gemessen werden. Eine Echtzeitregelung des Prozesses ist damit nicht möglich. Die Beschaffenheit der innenliegenden Oberfläche sowie die Faserverläufe innerhalb des Profils können ebenfalls erst gemessen werden, nachdem das Profil abgetrennt wurde und so ein Zugang zur Innenseite des Profils entsteht. Wenn nun die Prozessparameter beispielsweise eines Pultrusionsprozesses durch Messen der Toleranzen und technischen Eigenschaften bereits gefertigter Profile angepasst oder optimiert werden sollen, ist dieses bisher nur durch Abtrennen und Untersuchen des kontinuierlichen Profils möglich. Dieses Vorgehen ist in der Regel mit viel Aufwand und Zeit verbunden, sodass der Anlauf neuer Pultrusionsprozesse mit langen Anlaufzeiten und hohen Ausschussraten verbunden sind. Eine Echtzeitüberwachung des Produktionsprozesses ist bisher nicht möglich.The presented solutions are either only to be used with specially prepared materials or only conditionally enable an efficient measurement of a multitude of process parameters, since usually only one specific process parameter is in the focus. In addition, temperatures and temperature profiles can often only be measured from the outside. Temperatures on the inside and inside of hollow profiles can not be measured yet. Geometrical tolerances, such as wall thicknesses and side distances of hollow profiles, can so far only be measured after cutting to length, that is to say after severing the continuous profile. Real-time control of the process is therefore not possible. The nature of the inner surface and the fiber profiles within the profile can also be measured only after the profile has been separated, thus creating an access to the inside of the profile. Now, if the process parameters, for example, a pultrusion process to be adjusted or optimized by measuring the tolerances and technical properties of already manufactured profiles, this is so far only possible by separating and examining the continuous profile. This procedure is usually associated with much effort and time, so that the start of new pultrusion processes are associated with long start-up times and high reject rates. A real-time monitoring of the production process is not yet possible.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Messvorrichtung bereitzustellen, sodass eine effiziente Messung und Aufzeichnung von einer Vielzahl von prozesstechnischen Parametern sowie den Profileigenschaften von Hohlprofilen während der Herstellung ermöglicht wird.It is an object of the invention to provide a method and a measuring device so that an efficient measurement and recording of a large number of process-technical parameters as well as the profile properties of hollow profiles during production is made possible.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Messung von zumindest einem Prozessparameter und/oder zumindest einer Qualitätskenngröße des herzustellenden Profils bei der Herstellung von Hohlprofilen bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen zumindest einer Messvorrichtung, Messen von dem zumindest einen Prozessparameter und/oder zumindest einer Qualitätskenngröße des herzustellenden Profils mittels der zumindest einen Messvorrichtung, wobei das Messen des zumindest einen Prozessparameters während eines Herstellungsprozesses des herzustellenden Hohlprofils in Echtzeit durchgeführt wird und der zumindest eine Prozessparameter als zumindest eine Stellgröße für eine Steuerung und/oder Regelung des Herstellprozess an eine Steuereinheit des Herstellprozesses bereitgestellt wird. Auf diese Weise können wichtige Prozessparameter und Profileigenschaften simultan zur Fertigung gemessen werden. Dadurch kann der Prozess in Echtzeit optimiert werden, da die nötigen Informationen in der Steuerung vorliegen. Die gemessenen Daten können als Stellwert für einen prozessintegrierte Regelkreis zur Optimierung des Prozesses verwendet werden. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Messung von Prozessparametern bei der Herstellung von Hohlprofilen, wie zum Beispiel einem Temperatur-(Verlauf) an den Profilinnenseiten, Toleranzen der Wandstärken sowie den Verlauf der Fasern im Profil. Anders gesagt, ist es also möglich, Temperaturen und Temperaturverläufe innerhalb beispielsweise eines Pultrusionsprofils zu messen. Auch können die Wandstärken und die inneren Seitenabstände der Hohlprofile gemessen werden. Zudem kann die Beschaffenheit der innenliegenden Oberflächen von Hohlprofilen gemessen werden. Es können auch die Faserverläufe innerhalb des Profils gemessen werden. Es ist somit mittels des Verfahrens möglich, eine prozessintegrierte Messung von produktionstechnischen Parametern, beispielsweise eines Pultrusionsprofils, mit einer erfindungsgemäßen mitlaufenden oder stationären Messsonde beziehungsweise einer Messvorrichtung in Echtzeit durchzuführen.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a method for measuring at least one process parameter and / or at least one quality parameter of the produced Profils in the production of hollow profiles is provided. The method comprises the following steps: providing at least one measuring device, measuring the at least one process parameter and / or at least one quality characteristic of the profile to be produced by means of the at least one measuring device, wherein the measuring of the at least one process parameter during a manufacturing process of the hollow profile to be produced is performed in real time is and the at least one process parameter is provided as at least one manipulated variable for a control and / or regulation of the manufacturing process to a control unit of the manufacturing process. In this way, important process parameters and profile properties can be measured simultaneously with production. This allows the process to be optimized in real time as the necessary information is available in the controller. The measured data can be used as a control value for a process-integrated control loop to optimize the process. In particular, the invention makes it possible to measure process parameters in the production of hollow profiles, such as a temperature (profile) on the inside of the profile, tolerances of the wall thicknesses and the profile of the fibers in the profile. In other words, it is possible to measure temperatures and temperature profiles within, for example, a pultrusion profile. Also, the wall thicknesses and the inner side distances of the hollow profiles can be measured. In addition, the nature of the internal surfaces of hollow profiles can be measured. It is also possible to measure the fiber progressions within the profile. It is thus possible by means of the method to perform a process-integrated measurement of production-related parameters, for example a pultrusion profile, with a tracking or stationary measuring probe according to the invention or a measuring device in real time.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Messvorrichtung zumindest teilweise innerhalb des herzustellenden Hohlprofils angeordnet wird und zumindest eine Führungsvorrichtung aufweist, sodass die Messvorrichtung zumindest teilweise innerhalb des herzustellenden Hohlprofils bewegbar und/oder statisch angeordnet wird und wobei der zumindest eine Prozessparameter kontinuierlich mittels der Steuereinheit aufgezeichnet wird. Somit können Prozessparameter innerhalb des herzustellenden Hohlprofils direkt gemessen werden, sodass eine genauere Bestimmung der Messergebnisse ermöglicht wird. Beim Mitführen beziehungsweise in statischer Position der Messvorrichtung, welche beispielsweise eine Sonde sein kann, können jeweilige Prozessparameter über die gesamte Prozessstrecke gemessen werden. Als Prozessstrecke kann beispielsweise die Strecke vom Werkzeug über eine Ziehvorrichtung bis zu einer Ablängeinheit bezeichnet werden. Wenn die Messvorrichtung beziehungsweise die Sonde gebremst wird und statisch in Relation zum Werkzeug des Herstellprozesses verweilt, kann der jeweilige Prozessparameter an einer Stelle des Prozesses gemessen werden. So kann zum Beispiel die Auswirkung des jeweiligen Prozessparameters im Werkzeug direkt an einer bestimmten Stelle gemessen werden. Durch das kontinuierliche Aufzeichnen der Prozessparameter können die Profileigenschaften zum Beispiel bei späteren Untersuchungen den jeweiligen Prozessbedingungen zugeordnet werden und so die technischen Eigenschaften der Profile optimiert werden. Mit anderen Worten können somit also wichtige Prozessparameter und Profileigenschaften simultan zur Fertigung gemessen und aufgezeichnet werden. Dadurch kann der Prozess in Echtzeit optimiert werden. Auch können über die aufgezeichneten Daten zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach der Durchführung einer mechanischen Zugprüfung, die technischen Eigenschaften der hergestellten Profile mit den jeweiligen Prozesseigenschaften abgeglichen werden. Es ist also möglich, eine Messung und eine Aufzeichnung von prozesstechnischen Parametern sowie den Profileigenschaften von Hohlprofilen bei der Herstellung beispielsweise im Pultrusionsverfahren durchzuführen. Dabei erfolgt die Messung simultan zur Produktion. Die gemessenen und aufgezeichneten Daten sollen als Stellwert für eine prozessintegrierte Steuer- oder Regelstrecke zur Optimierung des Prozesses verwendet werden.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one measuring device is arranged at least partially within the hollow profile to be produced and has at least one guide device, so that the measuring device is arranged at least partially movable and / or static within the hollow profile to be produced and wherein the at least one process parameter is continuously recorded by the control unit. Thus, process parameters within the hollow profile to be produced can be measured directly, so that a more accurate determination of the measurement results is made possible. When carrying along or in the static position of the measuring device, which may for example be a probe, respective process parameters can be measured over the entire process path. As a process route, for example, the distance from the tool via a pulling device to a cutting unit can be designated. If the measuring device or the probe is braked and remains statically in relation to the tool of the production process, the respective process parameter can be measured at one point of the process. For example, the effect of the respective process parameter in the tool can be measured directly at a specific point. By continuously recording the process parameters, the profile properties can be assigned to the respective process conditions during subsequent examinations, for example, and thus the technical properties of the profiles can be optimized. In other words, therefore, important process parameters and profile properties can be measured and recorded simultaneously with the production. This allows the process to be optimized in real time. Also, on the recorded data at a later date, for example, after performing a mechanical tensile test, the technical properties of the profiles produced can be compared with the respective process characteristics. It is thus possible to carry out a measurement and a recording of process-technical parameters as well as the profile properties of hollow profiles during production, for example in the pultrusion process. The measurement is simultaneous with the production. The measured and recorded data should be used as a manipulated variable for a process-integrated control or regulating system to optimize the process.
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die innerhalb des Hohlprofils anteilige Messvorrichtung längenvariabel mittels einer Anbindungsvorrichtung an zumindest einer Werkzeugkomponente zur Herstellung der Hohlprofile angeordnet ist, wobei die Werkzeugkomponente ebenfalls zumindest teilweise innerhalb des Hohlprofils angeordnet ist. Die Messvorrichtung kann beispielsweise eine Sonde sein und die Werkzeugkomponente kann beispielsweise ein Dorn des Werkzeugs sein. Die Messvorrichtung kann auch gekoppelt beziehungsweise entsprechend an der Werkzeugkomponente über die Anbindungsvorrichtung befestigt sein. Die Anbindungsvorrichtung kann dabei derart ausgelegt sein, dass für eine Anordnung beziehungsweise Kopplung oder Befestigung entsprechende Komponenten vorhanden sind, um eine zuverlässige Umsetzung des Konzepts zu gewährleisten. Als ein mögliches Grundkonzept des Verfahrens wird somit eine Sonde betrachtet, welche durch eine längenvariable Anbindung am Dorn des Werkzeugs befestigt ist und sich während des Herstellungsverfahrens, beispielsweise eines Pultrusionsprozesses, innerhalb des Profils befindet. Die Anbindungsvorrichtung dient dabei sowohl zur Positionierung der Messvorrichtung beziehungsweise der Sonde innerhalb des Profils, als auch zur Energieversorgung und Übertragung von Messdaten. Dafür wird die Sonde zu Beginn des Prozesses (oder wenn keine Messungen durchgeführt wird) am Ende des Dorns befestigt. Nach Lösen der Verbindung wird die Sonde durch die Reibung an der Profilinnenseite im Profil mitgeführt. Durch das Bremsen der Anbindung kann die Sonde an einer festen Position relativ zum Werkzeug gehalten werden. Erfolgt das Bremsen nicht, verbleibt die Sonde in statischer Lage relativ zum Profil und wird weiter mitgeführt. Somit kann also beim Mitführen beziehungsweise in statischer Position der Sonde zum Profil ein jeweiliger Prozessparameter über die gesamte Prozessstrecke aufgezeichnet werden. Wird die Sonde gebremst und verweilt statisch in Relation zum Werkzeug, kann der momentane Prozessparameter an einer Stelle des Prozesses gemessen werden. So kann zum Beispiel die Auswirkung eines Prozessparameters im Werkzeug direkt an einer bestimmten Stelle gemessen werden.It is also provided in a further preferred embodiment of the invention that the proportionate within the hollow profile measuring device is arranged variable in length by means of a connection device on at least one tool component for producing the hollow profiles, wherein the tool component is also at least partially disposed within the hollow profile. The measuring device may for example be a probe and the tool component may for example be a mandrel of the tool. The measuring device can also be coupled or correspondingly fastened to the tool component via the connection device. The connection device can be designed such that for an arrangement or coupling or attachment corresponding components are present to ensure a reliable implementation of the concept. As a possible basic concept of the method, a probe is thus considered, which is fastened by a variable-length connection to the mandrel of the tool and is located within the profile during the production process, for example a pultrusion process. The Connecting device serves both for positioning of the measuring device or the probe within the profile, as well as for power supply and transmission of measurement data. To do this, the probe is attached to the end of the mandrel at the beginning of the process (or if measurements are not taken). After releasing the connection, the probe is carried by the friction on the profile inside profile. By braking the connection, the probe can be held at a fixed position relative to the tool. If braking does not take place, the probe remains in a static position relative to the profile and continues to move. Thus, it is thus possible to record a respective process parameter over the entire process path when carrying or in the static position of the probe relative to the profile. If the probe is braked and stays statically in relation to the tool, the current process parameter can be measured at one point of the process. For example, the effect of a process parameter in the tool can be measured directly at a specific point.
Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Messvorrichtung zumindest einen Temperatursensor zur Rastermessung und/oder zumindest einen Temperatursensor zur Punktmessung umfasst. Je nach Anforderungen können unterschiedliche Sensortypen in die jeweilige Sonde integriert werden. Mit dem Temperatursensor zur Rastermessung (beziehungsweise eines Rastermessbereichs) kann eine Temperaturverteilung auf der Innenseite des herzustellenden Profils gemessen werden. Auch kann ein Sensor mit einem größeren Temperaturmessbereich und höherer Auflösung verwendet werden, wobei dann allerdings nur in einem Punktmessbereich gemessen wird. Generell kann somit ein Temperaturverlauf über die gesamte Prozessstrecke gemessen beziehungsweise aufgezeichnet werden. Beispielsweise können Temperaturen und Temperaturverläufe innerhalb eines Pultrusionsprofils gemessen werden.Furthermore, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one measuring device comprises at least one temperature sensor for grid measurement and / or at least one temperature sensor for point measurement. Depending on the requirements, different sensor types can be integrated into the respective probe. With the temperature sensor for grid measurement (or a grid measurement area), a temperature distribution on the inside of the profile to be produced can be measured. It is also possible to use a sensor with a larger temperature measuring range and higher resolution, but then measuring only in one point measuring range. In general, a temperature profile can thus be measured or recorded over the entire process path. For example, temperatures and temperature profiles can be measured within a pultrusion profile.
Des Weiteren ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Messvorrichtung zumindest eine Messkomponente zur Messung einer Profilinnengeometrie des herzustellenden Hohlprofils umfasst. Zur Messung der Profilinnengeometrie können je nach Anforderungen ebenfalls unterschiedliche Sensoren eingesetzt werden. In einfachster Ausführung kann dabei auch lediglich ein Schichtdickenmessgerät eingesetzt werden. Auch ist es vorstellbar, dass die Messvorrichtung einen Laserdistanzsensor als Messkomponente umfasst, sodass ein Profilinnenseitenabstand gemessen werden kann. So ein Laserdistanzsensor kann beispielsweise auf der Kopfseite der Messvorrichtung in Bewegungsrichtung beziehungsweise gegenüberliegend von der Anbindungsvorrichtung vorgesehen sein. Es sind aber auch andere Verortungen so eines Laserdistanzsensors vorstellbar. Auch kann die Messkomponente ein Federelement sein, welches beispielsweise zumindest teilweise aus Metall beschaffen sein kann. So ein Metall-Federelement kann ebenfalls beispielsweise an einer Kopfseite der Messvorrichtung beziehungsweise der Sonde angeordnet sein, wobei jeweilige Enden von dem Federelement jeweils in Kontakt mit einer Innenseite eines herzustellenden Hohlprofils gebracht werden. Beispielsweise können dabei zumindest zwei Enden beziehungsweise Endbereiche solch eines Federelements beziehungsweise Metall-Federelements vorgesehen sein. Generell kann über die Integration solcher Komponenten beziehungsweise spezieller Sonden eine geometrische Vermessung zuverlässig in Echtzeit simultan zum Prozess durchgeführt werden.Furthermore, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that the at least one measuring device comprises at least one measuring component for measuring a profile internal geometry of the hollow profile to be produced. Depending on the requirements, different sensors can also be used to measure the profile internal geometry. In the simplest embodiment, only a layer thickness gauge can be used. It is also conceivable that the measuring device comprises a laser distance sensor as a measuring component, so that a profile inner side distance can be measured. Such a laser distance sensor can be provided, for example, on the head side of the measuring device in the direction of movement or opposite from the connection device. But there are also other locations such a laser distance sensor conceivable. Also, the measuring component may be a spring element, which may be at least partially made of metal, for example. Such a metal spring element can likewise be arranged, for example, on a head side of the measuring device or the probe, wherein respective ends of the spring element are respectively brought into contact with an inner side of a hollow profile to be produced. For example, at least two ends or end regions of such a spring element or metal spring element can be provided. In general, the integration of such components or special probes allows a reliable geometric measurement to be performed in real time simultaneously with the process.
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Messvorrichtung zumindest ein Messsystem zum Messen eines Faserverlaufs im herzustellenden Hohlprofil umfasst. Somit kann in Echtzeit der Faserverlauf des herzustellenden Hohlprofils zuverlässig ermittelt und aufgezeichnet werden.It is also provided in a further preferred embodiment of the invention that the at least one measuring device comprises at least one measuring system for measuring a fiber profile in the hollow profile to be produced. Thus, the fiber profile of the hollow profile to be produced can be reliably determined and recorded in real time.
Es ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Messsystem zumindest eine Licht- und/oder elektromagnetische Strahlenleiste, welche ausgelegt ist, gepulste oder kontinuierliche Stahlen abzugeben, und zumindest eine optische Sensorvorrichtung umfasst. Somit ist auf einfache und zuverlässige Weise eine Messung des Faserverlaufs möglich. Die von der Strahlenleiste ausgesendeten gepulsten oder kontinuierlichen Strahlen werden dabei letztendlich in einem möglichen Endpunkt eines Strahlenwegs von der zumindest einen optischen Sensorvorrichtung detektiert, sodass hier eine entsprechende Messung über den Faserverlauf gewährleistet werden kann. Die Strahlenleiste kann dabei beispielsweise aus verschiedenen einzelnen Strahlenelementen zusammengesetzt sein, welche zusammengenommen dann eine entsprechende gebündelte Strahlung aussenden können.It is provided in a further embodiment of the invention that the at least one measuring system at least one light and / or electromagnetic beam bar, which is designed to deliver pulsed or continuous steel, and at least one optical sensor device comprises. Thus, in a simple and reliable way, a measurement of the fiber flow is possible. The pulsed or continuous beams emitted by the beam bar are ultimately detected by the at least one optical sensor device in a possible end point of a beam path, so that a corresponding measurement over the fiber progression can be ensured here. In this case, the ray bar can be composed, for example, of different individual radiation elements, which, taken together, can then emit a corresponding bundled radiation.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Messsystem zumindest eine Licht- und/oder elektromagnetische Strahlenleiste mit zumindest einem Strahlenelement, welche ausgelegt ist, gepulste oder kontinuierliche Stahlen abzugeben, und zumindest eine optische Sensorvorrichtung umfasst, wobei die zumindest eine optische Sensorvorrichtung außerhalb des herzustellenden Hohlprofils angeordnet wird und ausgelegt ist, durchstrahlende Strahlen von der zumindest einen Strahlenleiste zu detektieren. Somit kann das herzustellende Profil durch Komponenten der Messvorrichtung von der Innenseite beispielsweise kontinuierlich bestrahlt werden. Mit einer optischen Bilderkennung kann über das durchstrahlende Licht von der Außenseite der Faserverlauf aufgezeichnet werden. Es ist also ein Messen mit kontinuierlicher Bestrahlung und optischer Bilderkennung möglich, sodass eine Aussage über den Faserverlauf in Echtzeit gewährleistet werden kann. Auch können die einzelnen Strahlenelemente beziehungsweisen Strahlenquellen gepulst aktiviert werden. Somit ist ein Messen etwa mit gepulster Bestrahlung und optischer Bilderkennung möglich. Generell lässt sich somit in Echtzeit ein zuverlässiges Messen des Faserverlaufs des herzustellenden Profils simultan zur Produktion bereitstellen.It is also provided in a further embodiment of the invention that the at least one measuring system comprises at least one light and / or electromagnetic beam with at least one beam element, which is designed to deliver pulsed or continuous steels, and at least one optical sensor device, wherein the at least one optical sensor device is arranged outside of the hollow profile to be produced and is designed to detect radiating beams from the at least one beam bar. Thus, the profile to be produced by components of the measuring device from the inside For example, be continuously irradiated. With an optical image recognition can be recorded on the transmitted light from the outside of the fiber flow. So it is possible to measure with continuous irradiation and optical image recognition, so that a statement about the fiber flow in real time can be guaranteed. Also, the individual radiation elements or related radiation sources can be pulsed activated. Thus, measuring with pulsed radiation and optical image recognition is possible. In general, a reliable measurement of the fiber profile of the profile to be produced can thus be provided simultaneously in real time for production.
Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Messsystem zumindest eine Licht- und/oder elektromagnetische Strahlenleiste mit zumindest einem Strahlenelement, welche ausgelegt ist, zeitversetzt nacheinander von dem zumindest einem Strahlenelement gepulste oder kontinuierliche Stahlen abzugeben, und zumindest eine optische Sensorvorrichtung umfasst, wobei die zumindest eine Strahlenleiste mit dem zumindest einen Strahlenelement optional mittels einer Abschirmvorrichtung zumindest teilweise abschirmbar ist und wobei die zumindest eine optische Sensorvorrichtung bewegbar außerhalb des herzustellenden Hohlprofils angeordnet wird und ausgelegt ist, durchstrahlende Strahlen von der zumindest einen Strahlenleiste zu detektieren, wobei die detektierten Strahlen mittels einer Berechnungsvorrichtung verarbeitet werden, sodass zumindest eine Information über den Faserverlauf des herzustellenden Hohlprofils generiert wird. Bei dieser Variante werden beispielsweise die einzelnen Strahlenquellen nacheinander aktiviert. Die optische Erfassung erfolgt dann von einem beweglichen Sensor, welcher sich vor jedem Strahlenblitz über der Quelle positioniert. Optional können sich auch entsprechend mehrere Sensoren positionieren. Optional wird der Bereich über der Strahlenquelle abgeschirmt, sodass nur das eingekoppelte Licht in der Umgebung der Strahlenquelle vom Sensor erfasst wird. Die Einzelbilder der Strahlenquellenumgebung werden dann von einer Berechnungsvorrichtung beziehungsweise einer integrierten Software in dieser Vorrichtung zu einem Bild zusammengesetzt. Es ist somit eine Messung mit beispielsweise gepulster Bestrahlung und optischer Bilderkennung möglich. Alternativ könnte auch die Messung des Faserverlaufs mit gepulster Bestrahlung und ohne Bilderkennung stattfinden. Bei dieser Variante kann die Messung von außen oder direkt in der Sonde integriert durchgeführt werden. Hier werden ebenfalls gepulste Strahlen in das Profil geleitet. Für dieses Prinzip dienen entweder Fasern, beispielsweise Glasfasern oder generell eine Harzmatrix, als Licht- beziehungsweise Strahlensensoren, welche die Strahlenverteilung im Profilquerschnitt erfassen. Aus der Information, welche Strahlenquelle gepulst wurde und welche Strahlenverteilung gemessen wurde, kann der Faserverlauf innerhalb des Profils berechnet werden. Wenn bekannt ist, welche Lichtdurchlässigkeit ein Profil bei einem Faservolumenanteil von 0 % hat sowie bei einem maximalen Anteil kann über die gemessene Profilstärke und der Lichtdurchlässigkeit an einer bestimmten Stelle der Faservolumengehalt bestimmt werden. Es ist also somit auch möglich, mittels des vorgestellten Verfahrens eine Messung des Faservolumengehalts in Echtzeit bereitzustellen, wobei die vorgestellten Varianten die dafür nötigen Schritte bereits entsprechend vorsehen.It is further provided in a further embodiment of the invention that the at least one measuring system at least one light and / or electromagnetic beam with at least one beam element, which is designed to deliver time-shifted sequentially from the at least one beam element pulsed or continuous steel, and at least one optical Sensor device comprises, wherein the at least one beam with the at least one beam element is optionally shielded by means of a shielding at least partially and wherein the at least one optical sensor device is movably disposed outside of the hollow profile to be produced and is designed to detect radiating beams from the at least one beam, wherein the detected beams are processed by means of a calculation device, so that at least information about the fiber profile of the hollow profile to be produced is generated. In this variant, for example, the individual radiation sources are activated one after the other. The optical detection then takes place by a movable sensor which positions itself above the source before each beam flash. Optionally, several sensors can also be positioned accordingly. Optionally, the area above the radiation source is shielded, so that only the coupled-in light in the vicinity of the radiation source is detected by the sensor. The individual images of the radiation source environment are then combined by a computing device or an integrated software in this device into an image. It is thus possible to measure with, for example, pulsed irradiation and optical image recognition. Alternatively, the measurement of the fiber path could take place with pulsed radiation and without image recognition. In this variant, the measurement can be performed from the outside or directly integrated in the probe. Here also pulsed beams are directed into the profile. Either fibers, for example glass fibers or generally a resin matrix, serve as light or radiation sensors which detect the radiation distribution in the profile cross section. From the information about which radiation source was pulsed and which radiation distribution was measured, the fiber profile within the profile can be calculated. If it is known which light transmittance has a profile at a fiber volume fraction of 0% and at a maximum proportion, the fiber volume content can be determined via the measured profile thickness and the light transmission at a specific location. It is therefore also possible to provide a measurement of the fiber volume content in real time by means of the presented method, wherein the variants presented already provide the necessary steps for this purpose.
Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass eine Messvorrichtung zur Messung von zumindest einem Prozessparameter bei der Herstellung von Hohlprofilen bereitgestellt wird, welche für das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 verwendbar ist. Die Messvorrichtung umfasst dabei zumindest einen Temperatursensor zur Rastermessung und/oder zumindest einen Temperatursensor zur Punktmessung und/oder zumindest eine Messkomponente zur Messung einer Profilinnengeometrie des herzustellenden Hohlprofils und/oder zumindest ein Messsystem zum Messen eines Faserverlaufs im herzustellenden Hohlprofil und zumindest eine Anbindungsvorrichtung und zumindest eine Führungsvorrichtung. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit zutreffend auch für die vorgestellte Messvorrichtung.Finally, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that a measuring device for measuring at least one process parameter in the production of hollow profiles is provided, which is for the method according to claims 1 to 9 usable. The measuring device comprises at least one temperature sensor for grid measurement and / or at least one temperature sensor for point measurement and / or at least one measurement component for measuring a profile internal geometry of the hollow profile to be produced and / or at least one measuring system for measuring a fiber profile in the hollow profile to be produced and at least one connection device and at least one guide device. The aforementioned advantages also apply, if applicable, to the measuring device presented.
Allgemein kann die vorgestellte Erfindung zur prozessintegrierten Qualitätskontrolle, beispielsweise von Pultrusionsprofilen, aber auch für andere Hohlprofile, verwendet werden. Die Anlaufzeit von neuen Prozessen kann durch die simultane Messung und Rückführung von Informationen an eine Stell- oder Regelstrecke verringert werden. Dies führt zu einer höheren Produktionsflexibilität und erhöht die Wirtschaftlichkeit durch einen geringeren Ausschuss. Beispielsweise können im Bereich der Forschung durch das kontinuierliche Aufzeichnen der Prozessparameter die Profileigenschaften bei späteren Untersuchungen den jeweiligen Prozessbedingungen zugeordnet werden und so die technischen Eigenschaften der Profile optimiert werden.In general, the presented invention can be used for process-integrated quality control, for example of pultrusion profiles, but also for other hollow profiles. The start-up time of new processes can be reduced by the simultaneous measurement and feedback of information to a control loop. This leads to a higher production flexibility and increases the economic efficiency through a lower reject rate. For example, in the field of research, by continuously recording the process parameters, the profile properties can be assigned to the respective process conditions during later investigations and thus the technical properties of the profiles can be optimized.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Pultrusionswerkzeugs in Betrieb im Sinne des vorgestellten Verfahrens; -
2A eine perspektivische Skizze einer Messvorrichtung; -
2B eine perspektivische Skizze einer weiteren Messvorrichtung; -
3 eine schematische Schnittansicht einer Messvorrichtung innerhalb eines herzustellenden Hohlprofils; -
4 eine perspektivische Skizze einer weiteren Messvorrichtung; -
5 eine perspektivische Anwendungsskizze einer weiteren Messvorrichtung während des Herstellungsprozesses; -
6 eine perspektivische Anwendungsskizze einer alternativen Messmethode während des Herstellungsprozesses.
-
1 a schematic sectional view of a pultrusion tool in operation in the sense of the presented method; -
2A a perspective sketch of a measuring device; -
2 B a perspective sketch of another measuring device; -
3 a schematic sectional view of a measuring device within a hollow profile to be produced; -
4 a perspective sketch of another measuring device; -
5 a perspective application sketch of another measuring device during the manufacturing process; -
6 a perspective application sketch of an alternative measuring method during the manufacturing process.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Pultrusionswerkzeugpultrusion
- 1212
- Hohlkörperhollow body
- 1414
- Werkzeugkomponentetool component
- 1616
- Zuführungfeed
- 1717
- Anbindungsvorrichtungaccess device
- 1818
- Messvorrichtungmeasuring device
- 18A18A
- Messvorrichtungmeasuring device
- 18B18B
- Messvorrichtungmeasuring device
- 2020
- Steuereinheitcontrol unit
- 2222
- Strahlenleisteradiation bar
- 24A24A
- Temperatursensortemperature sensor
- 24B24B
- Temperatursensortemperature sensor
- 2626
- Strahlenelementrays element
- 2828
- Vertiefungsbereichdepression area
- 3030
- Außenkanteouter edge
- 3232
- rechteckige Flächerectangular area
- 3434
- Führungsvorrichtungguiding device
- 3636
- Federelementspring element
- 3838
- Grundkörperbody
- 3939
- Ringelementring element
- 4040
- Trägerelementsupport element
- 4242
- Stangenrods
- 4444
- Aufnahmebereichreception area
- 4646
- Räderbikes
- 4848
- Nutgroove
- 5050
- Halteelementretaining element
- 5252
- Anbindungselementconnecting element
- 5353
- Kragencollar
- 5454
- Laser-DistanzsensorLaser Distance Sensor
- 5656
- Strahlbeam
- 5858
- SchichtdickenmessgerätCoating Thickness Gauge
- 6060
- optischer Sensoroptical sensor
- 6262
- Pultrusionsprofilpultrusion
- 6464
- Faserfiber
- 6666
- optischer Sensoroptical sensor
- 6767
- Berechnungsvorrichtungcalculator
- 6868
- Einkopplungsbereichcoupling-
- 6969
- Messbereichmeasuring range
- 7070
- Strahlenintensitätray intensity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102014200955 A1 [0005]DE 102014200955 A1 [0005]
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