DE2353110A1

DE2353110A1 - Messeinrichtung zur bestimmung der wandstaerke von kunststoffummantelungen

Info

Publication number: DE2353110A1
Application number: DE19732353110
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Goertz
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1975-09-11

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München,den 2 3, ϋΚΓ 1973 ÖSTERREICH in Wien Wittelsbächerplatz

VPA 73/9824

Meßeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke von Kunststoffummantelungen

Die Erfindung "betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke von in Extru- '-sionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen während des Herstellungsvorganges.

Die Bestimmung der Wandstärke von Kunststoffummantelungen während der Extrusion erfolgt derzeit über eine Messung der Durchmesser, wenn das zu ummantelnde Material kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei der Herstellung kunststoffisolierter elektrischer Leiter von kreisförmigem Querschnitt ist diese

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Art der WandstärkenbeStimmung der Isolierschicht in der betrieblichen Praxis üblich und führt, wenn die Abmessungen der Leiter genau definiert sind, zu befriedigenden Ergebnissen«

Eb kann aber nicht allgemein angenommen werden, daß derartige Voraussetzungen in jedem Fall einer betriebsmäßigen Herstellung von Kunststoffummantelungen vorliegen. Bei der Bestimmung der Wandstärke durch Messung der Ii near abmessungen treten für den Fall ummantelter.Metallprofile unregelmäßiger Querschnitte ebenso Schwierigkeiten auf wie im Fall betrieblicher Messungen bei der Herstellung kunststoffisolierter elektrischer Leiter von sektorförmigem Querschnitt, wie sie für Starkstromkabel benötigt werden. .

Während in manchen Fällen eine Bestimmung der Vandstärke durch indirekte Verfahren, beispielsweise durch Umfangme.ssung im Fall sektorenförmiger Leiter noch möglich scheinen könnte, ist sie in der technischen Praxis dennoch kaum mit hinreichender Genauigkeit im Betrieb durchführbar. Die Ursachen hiefür liegen einerseits in der leichten Deformierbarkeit der KunstBtoffhülle, die sich während der Ummantelung in Bewegung befindet, andererseits darin, daß die Messung zur Differenzbildung von Li near abmessungen vor und nach der Ummantelung notwendigerweise an zwei räumlioh" getrennten Orten erfolgen muß. Die Unsicherheit, mit der die genannte Methode daher behaftet ist, führt zur Notwendigkeit der Einhaltung eines Sicherheitsabstandes bei der Einhaltung eines Mittelwertes für die Wandstärke der Kunststoffummantelung und damit zu unnötig erhöhtem Materialverbrauch.

Es steht somit fest, daß die Bestimmung der Wandstärke von in Extrusionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen mit Hilfe der üblichen betrieblichen Verfahren bei Abweichen der zu .ummantelnden Profile von bestimmten einfachen Formen praktisoh

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nicht durchführbar ist, sodaß oft zu unwirtsohaftliohen Überdimensionierungen der UmmanieLung übergegangen werden muß, falls ein bestimmter Mindestwert oder Mittelwert der Y/andetärke nicht unterschritten werden darf,

Die Erfindung besteht darin, daß eine Meßvorrichtung für die Menge des von der Extrusionsmasehine innerhalb einer vorwählbaren Zeit oder für eine vorwählbare Länge des zu ummantelnden Materials aufgenommenen Ummantelungsmaterials, eine Meßvorrichtung für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials und eine mit diesen Meßνorrichtungen verbundene Äusv/erteeinrichtung sowie eine Ablese einrichtung vorgesehen sind._>

Das der Messung zugrundeliegende Prinzip besteht also erfindungsgemäß in der Herstellung einer einfachen Beziehung zwischen dem aus dem Gewicht ermittelten Volumen des Ummantelungsmaterials und dessen Länge. Ist die gesamte Ümfangslänge de3 ummantelten Materials bekannt, ergibt sich bei beliebiger Form unmittelbar die .Querschnittsfläche der Ummantelung. Bei bekannter Querschnittsfläche ergibt, sich die V/andstärke der Ummantelung direkt aus dem Volumen des Ummantelungsmaterials geteilt durch die Gesamtlänge des ummantelten Materials,

In der technischen Praxis bestehen auch bei komplizierten Querschnittsformen keine Schwierigkeiten, die Querschnittsfläche einmalig zu ermitteln, ebensowenig bestehen Probleme hinsichtlich der Messung der Länge des ummantelten Materials, Die Menge des von der Extrusionsmaschine aufgenommenen Materials ist zunächst' jene Größe, deren Ermittlung auf betriebstechnisch einfachem Weg zu erfolgen hat. \

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Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß als Meßvorrichtung für das Ummantelungsmaterial eine Waage vorgesehen ist, deren Lastarm einen Fülltrichter für das Ummantelungsmaterial trägt und deren·Kraftarm*mit einem Meßwertgeber verbunden ist,'Durch die Verwendung der Y.'aage wird erreicht, daß nicht das Schüttvolumen des Extrusionsmaterials, sondern sein wahres Volumen als Meßwert zur Verfügung steht. ' ·

Als Meßwertgeber wird vorteilhaft ein piezoelektrischer Meßwertgeber oder ein mit der Ablesevorrichtung ,der Waage mechanisch verbundener elektro-optischer Impulsgeber vorgesehen.

Die Längenmessung des ummantelten Materials kann auf verschiedene, dem Fachmann an sieh naheliegende Maßnahmen erfolgen. Angesichts der besonderen Aufgabenstellung, die an das Meßverfahren gestellt wird, das nicht allein für die Messung an ummantelten Drähten, die etwa auf Trommeln aufgewickelt werden, geeignet sein soll, sondern ebenso für die Längenmessung von Profilen beliebiger Querschnittsform, ist erfindungsgemäß ein Rollrad vorgesehen, welches entweder vor oder nach der Ummantelung an das ummantelte Material angepreßt ist und einen Meßwertgeber, vorzugsweise eine dynamoelektrische Spannungsquelle oder einen rotierenden magnetelektrischen Impulsgeber, beispielsweise bestehend aus einer Suchspule mit Luftspalt, an dem ein zugespitzter oder dachförmiger Dauermagnet vorbeibewegt wird, antreibt. Es wird dadurch für eine festlegbare Längeneinheit des Materials ein Spannungsimpuls erzeugt, der erfindungsgemäß einer Impulszahleinrichtung zugeführt wird.

Nach Ablaufen einer bestimmten Anzahl von Impulsen ergibt sich aus der Gewichtsdifferenz.der im Fülltrichter befindlichen Ex.trusionsmaterialmenge, die beispielsweise als Spannungsdifferenz am Ausgang des piezoelektrischen Meßwertgebers oder als Impulszahl

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gespeichert zur Verfügung steht, auf einfache Weise die Wandstärke der Umhüllung. Es ist aber ebenso einfach möglich, das Impulszählwerk für die Länge vom Meßwertgeber für das Füllgewicht ein- und abschalten zu lassen, sodaß auch in diesem Pail die Impulszahl ein Maß für die Wandstärke der Ummantelung darstellt.

Da es ohne technische Schwierigkeiten möglich ist, auch kleine Gewichtsdifferenzen zu erfassen, kann die erfindungsgemäße Einrichtung während kurzer Zeitspannen mit hinreichender Genauigkeit angewendet werden, sodaß eine quasikontinuierliche Meßmethodik zur Verfügung steht.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine Anwendung zur Ummantelung elektrischer Drähte in einer Extrusionsmaschine zum Gegenstand hat.

Es bedeuten darin 1 das zu ummantelnde, 1^f das bereits ummantelte Material, 2 einen Spritzkopf mit einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Extrusi onsmaschine,. 3 einen flexiblen Verbindungsteil aus Gewebeschlauch zwischen einem Fülltrichter 4 für das Kunststoffmaterial und dem Einlaufkanal der Extrusionsmasohine, 5 einen Meßwertgeber für das Gewicht des Fülltrichters 4. Mit ist ein Meßwertgeber für die Länge des ummantelten Materials, mit 7 eine Auswerteeinheit und mit 8 eine Äbleseeinrichtung bezeichnet. Ein Rollrad 9 ist mit dem Meßwertgeber 6 mechanisch verbunden, ein - symbolisch angedeuteter - Waagebalken 10 stellt die Verbindung zwischen dem Fülltrichter 4 und dem Meßwertgeber 5 her.

Die Funktionsweise der dargestellten Anordnung wird bei einer Betrachtung der Zeichnung deutlich. Das blanke, zu ummantelnde

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Material 1 bewegt sich in Pfeilrichtung durch den Spritzkopf 2 einer Extrusionsmas.chine, wobei dieser Extrusionsmaschine von dem periodisch, beispielsweise manuell, nachfüllbaren Fülltrichter 4- über den Verbindungsteil 3 Kunststoffmaterial zugeführt wird. Das Material 1 wird im Spritzkopf 2 umpreßt und tritt dann als ummanteltes Material 1« aus diesem aus. Der Fülltrichter 4 ist über den Waagebalken 10 mit einem beispielsweise piezoelektrischem Meßwertgeber 5 verbunden, dessen Ausgangssignal aus Impulsen besteht, deren zeitlicher Abstand durch an sich bekannte elektronische Hilfsmittel aus der gewichtsanalogen Spannung derart gewonnen wird, daß nach Durchlaufen eines vorwählbaren Spannungs- bzw. Gewichtsintervalles ein Impuls abgegeben wird. An die Stelle der Anordnung 5 und 10 kann auch eine impulsgebende Waage treten.

Das ummantelte Material 1'.betätigt während.Beiner Vorwärtsbewegung ein daran anliegendes Rollrad 9, welches in mechanischer Verbindung mit einem Meßwertgeber 6 für die Materiallange steht. Dieser Meßwertgeber 6 kann sowohl elektromechanisch duroh umlaufende Kontakte als auch elektromagnetisch durch ein mit dem Rollrad verbundenes und mit diesem umlaufendes Magnetsystem, welches an mit Verstärkern und Impulsformern verbundenen Suchspule.n mit Eisenkern und Luftspalt vorbeibewegt wird, SpannungsimpulBe ab-, geben, deren jeder dem Durchlauf einer vorwählbaren Mat&riallänge entspricht.

Sowohl der Meßwertgeber 5 für das Gewioht als auch der Meßwertgeber 6 für die Materiallänge sind mit einer Auswerteeinheit 7 verbunden. In dieser Auswerteeinheit wird mit an sich bekannten Mitteln die Aufgabe gelöst, Zählwerke, beispielsweise elektronische oder elektromagnetische Impulszähleinrichtungen für die verbrauohte Kunst st off menge und für die ummantelte Materiallänge derart miteinander elektrisch zu verbinden, daß beide Zählwerke

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• zugleioh anlaufen, wobei eines der beiden auf eine vorgegebene Impulszahl'eingestellt ist und naoh deren Ablauf das andere, gleichartig aufgebaute Zählwerk stillsetzt, spdaß dessen Stand also entweder der^-für eine vorgegebene Materiallange benötigten Kunststoffmenge oder der von einer vorgegebenen Kunstatoffmenge ummantelten Materiallange entspricht, woraus auf einfache Weiße die Wandstärke der Ummantelung resultiert. Es ist naheliegeng!., duroh die mit der Auswerteeinheit 7 verbundene Ableseeinrichtung 8, deren Stand nach dem gesagten ein direktes Maß für die ge~ mittelte Wandstärke der Ummantelung während der Meßdauer darstellt,· durch entsprechende schaltungstechnische .Maßnahmen innerhalb der Auswerteeinheit 7, die eine stetige Wiederholung des Mefivorganges bewirken und durch Integration der Impulsfolge eineB Meßvorganges mit anschließender Rückstellung oder durch Mittelwertbildung eine direkte Ablesung der Wandstärke der erzeugten Ummantelung zu erzielen, wenn die Zeitkonstante dee Meßinstrumentes durch entsprechende Hilfskreise groß gegenüber der Ablauf dauer des einzelnen Meßvorganges ist, -.."..

Die Auswerte einheit 7 kann durch dem Fachmann- geläufige Maßnahmen als Regeleinrichtung^: ausgestaltet werden, die auf die Geschwindigkeit des ummantelten oder zu ummantelnden Drahtes und auf die . ■ Zufuhr des Ummantelungsmaterialsoder auf eine dieser beiden Größen wirkt. Im Hinblick auf den einfachen Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen bringt die technische Realisierung einer solchen Regeleinrichtung, wie auohydi-e Praxis erwiesen hat, keine Schwierigkeiten mit sich·, .. ' - · ' ^v ' *

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Claims

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Patentansprüche i

Meßeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke von in Extrusionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen ■ während des Herstellungsvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung für die Menge des von der Extrusionsmaschine innerhalb einer vorw'ählbaren Zeit ^oder für eine vorwählbare Länge des zu ummantelnden Materials aufgenommenen Umrnantelungsmaterials, eine Meßvorrichtung für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials und eine mit diesen Meßvorrichtungen verbundene Auswerteeinrichtung sowie eine Ableseeinrichtung vorgesehen sind.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßvorrichtung für daß Urnmantelungsmaterial eine Waage vorgesehen ist, deren Lastarm einen Fülltrichter für das Ummantelungsmaterial trägt und deren Kraftarm mit einem

. Meßwertgeber verbunden ist. '
3, Meßvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber für die Y/aage ein mit der Ablesevorrichtung der Waage mechanisch verbundener elektro-optischer Impulsgeber vorgesehen ist.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber für die Waage ein piezoelektrischer Meßwertgeber vorgesehen ist. ■
5, Meßeinrichtung nach Anspruch 1 -bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als,Meßvorrichtung für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials ein Rollrad vorgesehen ist, welches ■an das Material angepreßt ist und einen Meßwertgeber antreibt..

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6» Meßeinrichtung nach Anspruch 1 biß 5, dadurch gekennzeichnet, ..daß als Meßwertgeber für die Lange des Materials eine dynamoelektrische Spannungsquelle vorgesehen ist. .
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber für die Länge des Materials eine Suchspule mit Luftspalt, an dem ein_; mit dem Rollrad verbundener, umlaufender Dauermagnet mit zugespitzten oder dachförmigen

• Enden vörbeibewegt wird, vorgesehen ist. . .. ■
8, Meßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber für die Länge des Materials ein mit dem Rollrad verbundener, umlaufender elektromechanischer Impulsgeber vorgesehen ist. ....-' ·
9« Meßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,, daß ein oder beide Meßwertgeber mit Verstärkern und Impulsformeinrichtungen versehen sind,
10. Me ßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeiohnet, daß als Ausv/erteeinrichtung je eine Impulszähleinrichtung für die Menge des Ummantelungsmaterials/Und für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials vorgesehen ist, wobei beide Zählwerke zu Beginn des Zählvorganges zugleich anlaufen und eines der beiden auf eine vorgegebene Impulszahl, eingestellt ist und nach deren Ablauf das andere Zählwerk ·· ./^: stillsetzt, . .--. . ■■■; ""■..-■ - · '

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11» Meßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch, gekennzeichnet, , daß als Ableseeinrichtung eine mit dem jeweils eingeschalteten Zählwerk verbundene elektromechanische oder elektronische Zahlenanzeigeeinriehtung vorgesehen ist.

12, Meßeinrichtung nach Anspruch! bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteeinheit eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, welche die Vorschvibgeschwindigkeit des ummantelten oder zu ummantelnden Drahtes und die Zufuhr des Ummantelungsmaterials oder eine dieser beiden Größen steuert.

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