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Beschreibung Regelvorrichtung für die Dicke von Kunststoffbahnen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Dicke von
durch Strangpressen oder Giessen hergestellten Kunststoffbahnen mit einer Extrudereinrichtung,
die eine aus Lippen gebildete Mündung aufweist, und mit einer Abtasteinrichtung,
die in Querrichtung über die Bahn hin- und hergeführt wird und ein der jeweiligen
Dicke der Bahn entsprechendes Ausgangssignal an eine Stellvorrichtung für die Weite
der Mündung liefert, die aus mehreren, jeweils bestimmten Iqessstellenabschnitten
der Abtasteinrichtung zugeordneten ten Einzelstell7orrichtungen besteht, wobei in
die Signal zur leitungen der Einzelstellvorrichtungen Relais eingeschaltet sind,
die abhängig von der Stellung der Abtasteinrichtung über einen Wahlschalter nacheinander
geschlossen werden.
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Werden Kunststoffbahnen durch Strangpressen oder Giessen hergestellt,
lassen sich in der Regel Dicke-Schwankungen über die Breite der hergestellten kunststoffbahn
nicht vermeiden. Die Abweichungen der Dicke von einem Sollwert können auf Abnutzungen
der Extrudereinrichtung, insbesondere der Lippen derselben oder auf einer über die
Breite der Kunststoffbahn unterschiedlichen Zuführung des zu extrudierenden Materials
beruhen. Auch Änderungen des Pumpdrucks sowie der i'emperatur und Viskosität des
Materials können 3)icke-Schwankungen zur Folge haben. Bei diesen Dicke-Schwankungen
ist
nun zu beobachten, dass die Abweichung der Dicke von einem Sollwert an der Mündung
des Extruders nicht notwendigerweise der endgültigen Dickeabweichung der Kunststoffbahn
an der Aufwickelstelle entspricht. Vielmehr sind die Dickeabweichungen an der Mündung
des Extruders über die Breite der Kunststoffbahn anders verteilt als an der Aufwickelstelle.
Diese Erscheinung ist besonders häufig bei der Herstellung von Zellophan, orientierten
Polyesterbahnen und gestreckten Polyolifinbahnen zu beobachten und hängt mit der
Art des Weitertransportes der Kunststoffbahn von der Extrudermündung zur Aufwickelstelle
und-von dem Aufwickelvorgang ab.
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Insbesondere ändert sich die Breite der Sunststoffbahn. Zellophan
z. B. neigt zum Schrumpfen, weil es seinen chemischen Aufbau während der Verarbeitung
ändert. Eine Streckung anderer Kunststofffilme in Längs- oder Querrichtung zum Zwecke
der Verbesserung ihrer physikalischen Eigenschaften verändert ebenfalls die Breite
der Bahn.
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Bei den bisher üblichen herstelleinrichtungen fUr Kunststoffbahnen
wurden Korrektureinstellungen zur Vermeidung der Dickeabweichungen von Hand vorgenommen.
Dabei wusste die-Bedienungsperson der Maschine aus Erfahrung, an welcher Stelle
der Extrudermündung eine Einstellung vorgenommen werden inusste, um eine an der
Aufwickelstelle beobachtete spezielle Dickeabweichung zu korrigieren.
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Dies ist nachteilig, da eine ununterbrochene persönliche Wartung notwendig
und die Herstellung entsprechend verteuert ist, Es sind zwar Vorrichtungen zur selbsttätigen
Regelung der Dicke auf einen hestimmten Sollwert bekannt geworden, jedoch besteht
bei diesen Vor-richtunCen nurUeine unmittelbare Abhängigkeit zwischen dem Stellglied
am Extruder und dem an der Aufwickelstelle angeordneten Aufnehmer für die Dicke
der Kunststoffbahn. Mit der bekannten Regelvorrichtung lassen sich deshalb DickeabweichunOen,
die an einer bestimmten Stelle längs der Breite der Bahn an der Extrudermündung
entstehen, aber als andgültige Dickeanbweichugen an einer anderen Stelle der Breite
an der Aufwickelstelle erscheinen, nicht beseitigen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Ausgestaltung einer Regelvorrichtung
der eingangs genannten Art dergestalt, dass sich Dickeabweichungen von Kunststoffballnen
auch dann beseitigen lassen, wenn die Abweichungen über die Breite der Bahn am Ort
des Stellgliedes, d. h. an der Rundung des Extruders anders verteilt sind als am
Messort, d. h. an der Aufwickelstelle.
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Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung zum Regeln der eingangs genannten
Art, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen Abtasteinrichtung,
z. 3. über den Wahlschalter, und Einzelstellvorrichtungen, z. B. die Relais, zwei
Klemmbretter hintereinander eingeschaltet sind, von denen das mit der Abtasteinrichtung
verbundene Klemmbrett eine grössere Zahl von Anschlüssen aufweist als das mit den
Einzelstellvorrichtungen verbundene Klemmbrett, und ass jeweils mehrere auswechselbare
Messstellenabschnitte einer Einzelstellvorrichtung zugeordnet sind.
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Quer zur Bahn hin- und herbewegbare Messaufnehmer sind an sich bekannt.
Auch Extruder, deren MAndungsweite bereichsweise von Hand einstellbar ist, sind
nicht neu.
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Durch das besondere Merkmal der Erfindung, nämlich Elemmbretter vorzusehen,
die eine beliebige Zuordnung von Messabschnitten zu Stellabsohnitten zulassen ist
erreicht, dass Dickeabweichungen auch dann ausgeregelt werden können, wenn der Ort
der Entstehung der Dickeabweichung nicht mit dem Ort der endgültigen Ausbildung
der Dickeabweichung zusammenfällt. Da verschiedene Zuordnungen nach Art von Programmen
durch entsprechende Verdrah-tung der Klemmbretter vorgebbar sind, lässt sich das
unterschiedliche Verhalten der jeweils verarbeiteten Materialien immer ohne Schwierigkeiten
berücksichtigen.
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Es ist also z. B. ohne weiteres möglich, durch eine entsprechende
Wahl der Funktion das besondere Streckverhalten eines Materials oder Schrumpfungsprozesses
durch-Ändcrung des chemischen Aufbaus auf dem Wege von der Extrudermündung zur Aufwickelstelle
zu
berücksichtigen.
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Die Erfindung und weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an vorteilhaften Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der
Erfindung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Ansicht der Klemmbretter, Fig. 4 ein Teilschaltbild zu Fig. 2.
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Beim in Figo 1 gezeigten Ausführungebeispiel umfasst der Messaufnehmer
für die Dicke einer Kunststoffbahn.jo eine Strahlungsquelle 11 und einen Empfänger
12, die gemeinsam mittels eines Motors 13' in Richtung der Breiteder Kunststoffbahn
hin- und herbewegt werden. Der Empfänger 12 gibt ein der Dicke der Bahn entsprechendes
Signal ab. Die Strahlungsquelle und der Empfänger können von beliebiger bekannter
Ausführungsform sein, um die Dicke durch Dämpfung oder Absorption von Strahlung
zu ermitteln. Als Strahlung lassen sich beispielsweise Betastrahlen, Röntgenstrahlen
oder eine optische Strahlung wie ultravilettes, sichtbares oder Infrarotlicht verwenden.
Das sich entsplechend der Dicke der Bahn ändernde Signal wird im Schaltkreis 14
mit einer einstellbaren Bezugsspannung aus einer Quelle 15 verglichen. Aus diesem
Vergleich wird ein Signal erhalten, das sich entsprechend der Abweichung der Dick
der
Bahn von der vorgewählten Solldicke ändert, Die Grösse der Abweichung
wird vorzugsweise mittels einer Schleifdrahtanordnung bestimmt, die mit einer Wiedergabeeinrichtung,
beispielsweise einem Messstreifen-Aufzeichnungsgerät (nicht veranschaulicht) gekoppelt
ist. Ein elektronischer Motordrehzahlregler 16 (beispielsweise ein unter dem Handelsnamen
"ThymotroL" von der General Electric Company auf den Markt gebrachter Drehzahlregler)
nimmt das Abweichungssignal auf und liefert ein entsprechendes Stellsignal zur Einstellung
der Richtung und Drehzahl von Stellmotoren 19 entsprechend dem Vorzeichen und der
Größe der Dickenabweichung.
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Die Auswahl des richtigen Stellmotors erfolgt mittels des Motors
1S, der mit dem beweglichen oder rotierenden Kontakt eines mehrpoligen Drehschalters
17 mechanisch gekuppelt ist. Unter rotierend wird hierbei die Hin- und Herbewegung
eines Schaltarmes über einen Kreisbogen verstanden. Während der Messaufnehmer 11,
12 über die Bahn hin- und herfährt, wird der Arm über einen vorbestimmten Bogen
am Drehschalter 17 bewegt. Der Arm ist mit einer Stromquelle verbunden und schaltet
jeweils ein bestimmtes Relais einer Relaisgruppe 18 ein, deren Relais einzeln mit
den Stellmotoren 19 gekuppelt sind. Die Verschaltung des Drehschalters und der Relais
ist, ggf. unter Einschaltung von Hilfrelais, so getroffen, dass sämtliche Relais
18 betätigt werden, wenn sich tIessaufnehmer auf den Rand'der Bahn zu bewegt, wshrend
beim Rücklauf des Aufnehmers die Relais ausser Betrieb sind, bis der Aufnehmer einen
Weg zurückgelegt hat, der ungefähr ein Drittel der Breite der Bahn entspricht. Diese
Arbeitsweise wiederholt sich nach jeder Umkehrung der Querbewegung. Eine solche
Betriebsweise ist erforderlich, um eine Uberkorrektur zu vermeiden, da sich die
Korrektur unmittelbar nach der Umkehrung der Dickenabtastung noch nicht ausgewirkt
hat. Die Festlegung von Einzelheiten dieser Betriebsweise und die Auswahl der Anzahl
der jeweils ausser Betrieb zu setzenden Motoren folgen wahlweise entsprechend der
Vorschubgeschwindigkeit der Bahn und der Gschwindigkeit der Abtastung, welche zusammen
die Totzeit, d. h. die Dauer der Necheilung des Stellvorgange
gegenüber
dem Messvorgang bestimmen. Jeweils bei Betätigung eines Relais 18 verbindet dieses
den Ausgang des Drehzahlreglers 16 mit einem der Stellmotore 19.
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Der Wahl- oder Drehschalter 17 ist mit den Relais 18 über zwei Klemmbretter
20 und 23 verbunden. Vom Drehschalter 17 zum Klemmbrett 20 führt ein vieladriges
Kabel, vorzugsweise mit 120 Adern, welche nacheinander unter Strom gesetzt werden,
wenn der Schaltarm des Drehschalters 17 über den Kreisbogen läuft. Jede Ader des
vieladrigen Kabels endet an einem Anschluss 21, der eine Klinke zur Aufnahme eines
lösbaren Schaltdrahtes 22 aufweist. Die Schaltdrähte enden an Anschlüssen 24 des
Klerrmbrettes 23, vgl.
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Fig. 3, wobei dieses Klemmbrett jedoch eine kleinere Anzahl von Anschlüssen
aufweist. Von den Anschlüssen 24 führt ein Kabel 25 zu den Relais 18. Mit Hilfe
der Klemmbretter und der Schaltdrähte lässt sich Programm festlegen, nachdem die
einzelnen, die Stellmotoren 19 steuernden Relais betätigt werden. Das Programm wird
anhand der Schrumpf- oder Streckmuster der jeweils zu verarbeitenden Kunststoffbahn
ausgewählt.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bewegt der Molediglich
tor 13' den Messaufnehmer 11, 12 quer über die Kunststoffbahn 10.
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Zum Antrieb des Dreh- oder Wahlschalters 17 ist ein getrennter Motor
13 vorgesehen, der über einen in Fig. 4 genauer gezeigten Widerstandskreis 9 gesteuert
ist. Der Widerstandskreis ist von einer als Batterie dargestellten Spannunsgquelle
26 zwischen den Punkten 27 und 28 gespeist und ist an den Punkten 29 und 30 mit
den Eingangsklemmen eines Verstärkers 31 verbunden. Der Verstärkerausgang betätigt
den mit dem Potentiometer 32 mechanisch gekoppelten Motor 13 derart, dass der Motor
13 das Potentiometer 32 in der erforderlichen Richtung einstellt, us den Punkt 30
auf das selbe Potential wie den Punkt 29 zu bringen. Der Punkt 29 ist der Schleifer
eines Potentiometers 33, der zit der Bewegung des Messaufnehmers mechanisch gekuppelt
ist, so-dass das Potential des
Punktes 29 der jeweiligen Stellung
des Messaufnehmers entspricht.
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Das Potential am Punkt 29 schwankt zwischen den Potentialen der Punkte
27 und 28, wenn der Messaufnehmer zwischen seinen extremen Lagen mittels des Motors
13' hin- und herbewegt wird. Der über den Ausgang des Verstärkers 31 gesteuerte
Motor 13 machte eine entsprechende Nachlaufbewegung-und hält den Punkt 30 auf demselben
Potential wie den Punkt 29, es sei denn, der Schleifer 29 befindet sich auf einem
Potential oberhalb dessen des PulAtes 37 oder unterhalb dessen des Punktes 36. In
diesen Fällen hat der Schleifer 30 des Potentiometers 32 eine seiner beiden Endstellungen
und gleichzeitig der Drehschalter 17 eine seiner beiden Endstellungen früher erreicht,
als der Schleifer 29 des Potentiometers 33, so dass der vollen Bewegung des Drehschalters
17 über seine Quer-Kreisbahn nur ein Teil der bewegung des Messaufnehmers zugeordnet
ist. Die Grösse der Potentiale an den Punkten 36 und 37 und damit die jeweilige
Zuordnung ist durch Potentiometer 34 und 35 bestimmt, welche mechanisch, nicht gezeigt,
mit Randdüsen 43 einer Abtasteinrichtung, für die Breite der Bahn gekuppelt sind.
Die Potentiale der Schleifer bzw. Punkte 36 und 37 hängen daher von der Breite der
Bahn ab, wobei die Schleifer ihren jeweiligen Bereich (36A bis 36B bzw. 37A bis
37B) überstreichen, wenn sichadie Lage der beiden Bahnränder Jeweils zwischen zwei
Grenzlagen verschiebt.
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Die beiden Potentiometer 34 und S5 dienen also zur Koordination der
Drehung des Wahlschalterarmes mit der Bewegung des Messaufnehmers derart, dass der
Wahlschalterarm das Ende seiner Bogenbahn erreicht, wenn der Punkt 29 auf das Potential
des Punkts 36 gelangt0 Die Schaltungskomponenten sind derart bemessen, dass dies
der Fall ist, wenn die Messeinrichtung den Rand der Bahn erreicht.
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In ähnlicher Weise steuert der Punkt 37 die Drehung der Auswahleinrichtung
des Drchschalters in entgegengesetzter Richtung. 8 derstände 38 und 39 dienen der
Verbesserung der Linearität der Beziehung zwischen den Lagen der Bandränder und
der Potentiale an den Punk-ten 36 bzw. 37. Mit Hilfe eines Widerstandes 40 wird
der Strom und entsprechend die Spannung zwischen den Punkten 36 und 37 begrenzt.
Die wahlweise vorgesehenen Widerstände 41 und 42 wirken
eine ungleichmässige
Spannungsverteilung am Potentiometer 32, und zwar derart, dass sich die Spannung
je Graddrehung in der Gegend der Bereichsenden des Potentiometerkontaktes 30 weniger
stark andert. Dies bedingt eine Erhöhung der Motordrehzahl. um den t s abgeglichen
zu halten. Im übrigen arbeitet diese Ausführungsform in gleicher Weise wie die in
rig. 1 gezeigte.
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Es sind jedoch noch Elemente vorgesehen, mittels deren andere der
Anordnung eigene oder durch die Anordnung geschaffene Mängel aufgehoben werden können.
Zu diesen Elementen gehören eine Anordnung zur Regelung des Flächengewichts, mittels
deren- Änderungen der mittleren Stärke der Bahn innerhalb grosser Bereiche ver mindert
werden und eine Trichterdrucksteuerung, die einen gleichförmigen Extruderdruck sicherstellt,
wenn die Lippen entsprechend den Korrektursignalen geöffnet und geschlossen werden.
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Die Anordnung zur Regelung des Flächengewichte weist einen elektrisch
angetriebenen Motor 44 auf, der über ein Getriebe mit der Drehzahlsteuerung einer
kontinuierlich einstellbaren Verdrängerpumpe 45 gekoppelt ist, die den Extrudertrichter
46 speist. Der Steuermotor an dieser Pumpe wird durch das Dickenabweichungssignal
betätigt, das an verschiedenent quer über das Band verteilten Stellen ausgewählt
ist. Die Signale sind parallel miteinander verbunden, so dass das an die Pumpensteuerung
bei jeder Querbewegung des Dickenmesselementes abgegebene Gesamtsignal die Durchschnittsabweichung
quer zum Band darstellt. Die Steuerung ist so gekoppelt, dass sie die Drehzahl der
Verdrängungspumpe in solcher Richtung ändert dass die mittlere Dicke auf den Normalwert
zurückgebracht und das Abweichungssignal zu Null gemacht werden.
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Die Anordnung zur Steuerung oder Regelung des Trichterdrucks weist
einen druckbetätigten elektrischen Schalter 47 auf, der so eingestellt werden kann,
dass er ein Signal abgibt, wenn
der Druck bestimmte willkürliche
Grenzwerte überschreitet.
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Ein Druck der höher als der gewählte Grenzwert ist, führt zur -Erzeugung
eines Signals, das an das Trichtermotorrelais im Spannungsvergleichskreis 14 weitergegeben
wird, der die Schliessbewegung der Lippen des Trichters steuert und das Signal durch
Offenen des Kreises zum Verschwinden bringt. Ein Druck der geringer als der Grenzwert
ist, würde in ähnlicher Weise das Lippenöffnungsrelais unwirksam machen.
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Eine weitere Möglichkett ier Auslegung des Drucksteuerelements bestände
darin, die Normalvorspannung oder Bezugs spannung im Spannungsvergleichskreis 14
zu regeln, anstatt die Steuersignale, wie beschrieben, zum Verschwinden zu bringen.
In diesem Falle bewirkt ein Signal vom Trichterdruckmessgerät, das einen Druck oberhalb
des gewählten Grenzwertes anzeigt, eine Zunahme der Vorspannung, so dass die gesamte
Querdicke erhöht wird und sämtliche Lippen um einen äquivalenten Wert geöffnet werden,
ohne dass die einzelnen Steuersignale zum Verschwinden gebracht werden.
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Patentansprüche: