DE2426044C3

DE2426044C3 - Vorrichtung zur Steuerung der Querschnittsgröße eines kontinuierlich extrudierten nichttransparenten, langgestreckten Erzeugnisses

Info

Publication number: DE2426044C3
Application number: DE2426044A
Authority: DE
Inventors: Eigo Yagi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1979-08-16
Also published as: US3906238A; DE2426044A1; DE2426044B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten Vorrichtungen der gattungsgemäßeri Art (US-PS 31 50 213 und 30 15 129) gelangt jeweils, eine Abtasteinrichtung in Form eines Strahlungsmeßgerätes zur Anwendung. Hierbei ist die Abtasteinrichtung jeweils aus einem Sender und einem Empfänger gebildet, die mittels Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung oder dgl, arbeiten und zwei starr miteinander verbundene Arme aufweisen, derer, als Sender bzw. als Empfänger dienende freie Enden auf einer gemeinsamen Achse beidseits des extrudierten Erzeugnisses gegenüberliegen. Eine solche Abtasteinrichtung ist zwai quer zum Transportweg des extrudierten Erzeugnisses bewegbar, jedoch tastet sie die zu messende Größe bzw. Dimension des Erzeugnisses lediglich senkrecht zu ihrer eigenen Bewegungsrichtung ab. Es ist daher mit der bekannten Abtasteinrichtung nicht möglich, präzise die Querschnittsgröße, d.h. beispielsweise den Durchmesser eines rohrförmig extrudierten Erzeugnisses zu messen. Darüber hinaus sind keinerlei spezielle konstruktiven Ausgestaltungen des eigentlichen Senders und Empfängers angegeben, was jedoch von wesentlicher Bedeutung für das jeweils erreichbare Auflösungsvermögen und auch für die jeweils erzielbare Meßgenauigkeit ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß sie nicht nur ein ausgezeichnetes Auflösungsvermögen, sondern auch eine außerordentlich hohe Meßgenauigkeit aufweist

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Vorrichtung sind aus Anspruch 1 ersichtlich. Vorteilhafte Ausführungsformen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Da die erfindungsgemäß zur Anwendung gelangende Abtasteinrichtung der elektro-optischen Art eine speziell ausgestaltete lichtempfindliche Einheit nach Art einer camera obscura (rohrförmige Dunkelkammer mit Nadelloch und in der Dunkelkammer angeordnetem Halbleiterelement) besitzt, läßt sich eine außerordentlich hohe Meßgenauigkeit in der Größenordnung Άοο mm erzielen. Außerdem kann auch aufgrund der gewählten speziellen Beweglichkeit der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung die Querschnittsgröße des Erzeugnisses parallel zur Bewegungsrichtung der Abtasteinrichtung bestimmt werden.

Die Meßgenauigkeit der Vorrichtung kann auch erheblich weitergesteigert werden, wenn innerhalb der Dunkelkammer der lichtempfindlichen Einheit eine weitere Dunkelkammer in Form eines Röhrenteils mit einer öffnung angeordnet wird. Auch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung kann nach Belieben geändert werden, wenn die beiden Einheiten, d. h. Sender und Empfänger, relativ zueinander parallel zu ihrer gemeinsamen optischen Achse bewegt werden, um dadurch das in der Lochkamera, d. h. in der lichtempfindlichen Einheit erzeugte Bild nach Wunsch zu vergrößern oder zu verkleinern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. 1 im Blockdiagramm die Steuerungsvorrichtung und

F i g. 2 schematisch im Längsschnitt die elektro-optische Abtasteinrichtung für die Steuerungsvorrichtung.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist die Steuerungsvorrichtung eine Abtasteinrichtung 10 in Form eines Sensors auf, der auf optische Weise die Querschnittsgröße eines kontinuierlich extrudierten und in vorbestimmtem Weg abgezogenen nichttransparenten, langgestreckten Erzeugnisses abtastet und ein elektrisches Signal erzeugt, das für die gemessene Querschnittsgröße des abgetasteten Erzeugnisses representativ ist. Die Abtasteinrichtung 10 ist an einen Impulsgenerator 12 angeschlossen, der aufgrund des von der Abtasteinrich-

tung 10 kommenden Signals ein Ausgangssignal Sm erzeugt Dieses Ausgangssignal Sm bzw. die Anzahl der dieses Signal Sm bildenden Impulse ist daher repräsentativ für die gemessene Querschnittsgröße des Erzeugnisses. Das vom Impulsgenerator 12 gelieferte Ausgangssignal Sm wird zu einem ersten Komparator, d. h. zu einer ersten Vergleichsschaltung 14 geleitet, an die konstant ein Bezugssignal Sn angelegt ist, das representativ ist für eine vorgeschriebene oder gewünschte normale Querschnittsgröße des Erzeugnisses, ι ο Die erste Vergleichsschaltung 14 vergleicht daher das vom Impulsgenerator 12 kommende Ausgangssignal Sm mit dem Bezugssignal Sn und erzeugt ein Ausgangssignal Sd, das die Differenz zwischen den beiden der ersten Vergleichsschaltung 14 eingegebenen Signalen Sm und Sn darstellt und durch die Anzahl seiner Impulse das Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße von der gewünschten normalen Querschnittsgröße des Erzeugnisses angibt Die daher von der ersten Vergleichsschaltung 14 angelieferten Impulse können, wenn die gemessene Querschnittsgröße des Erzeugnisses größer ist als die vorgeschriebene normale Querschnittsgröße, eine positive Polarität aufweisen, jedoch können sie auch eine negative Polarität besitzen, wenn die gemessene Querschnittsgröße des Erzeugnisses kleiner ist als die vorgeschriebene normale Querschnittsgröße. Das Ausgangssignal St/ der ersten Vergleichsschaltung 14 wird dann zu einem zweiten Komparator, d. h. zu einer zweiten Vergleichsschaltung 16 geleitet, der ein Bezugssignal Sa zugeleitet wird, das für eine;, vorbestimmten zulässigen Größenbereich der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße des Erzeugnisses von der vorgeschriebenen normalen Größe representativ ist Die zweite Vergleichsschaltung 16 J5 vergleicht das Ausgangssignal Sd mit dem Bezugssignal Sa und wird im Ruhezustand gehalten, wenn die Anzahl der Impulse des Ausgangssignals Sd innerhalb des vorbestimmten zulässigen Größenbereichs der Abweichung liegt, der durch das Bezugssignal Sa dargestellt ist. Wenn jedoch das Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße großer ist als der vorbestimmte zulässige Größenbereich, erzeugt die zweite Vergleichsschaltung 16 ein Ausgangssignal Se, das mit dem Ausgangssignal Sd der ersten Vergleichs- v, schaltung 14 identisch ist und demgemäß auch für das Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße des Erzeugnisses von der vorgeschriebenen normalen Größe representativ ist. Das Ausgangssignal Se der zweiten Vergleichsschaltung 16 wird zu einem w Steuersignalgenerator 18 geleitet, der ein Steuersignal Sc bestimmter Dauer erzeugt. Diese Dauer entspricht dem Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße des Erzeugnisses von der vorgeschriebenen Normalgröße, die durch das an die erste v> Vergleichsschaltung 14 angelegte Bezugssignal Sn vorgegeben isL Das auf diese Weise vom Steuersignalgenerator 18 erzeugte Steuersignal Sc wird über eine Antriebsschaltung 20 (die ein Relais aufweisen kann) zu einem Motor 22 geleitet, der die Abzieheinrichtung zum w Abziehen des Erzeugnisses vom Extruder antreibt. Wenn die Abzieheinrichtung einen Getriebemechanismus zur Änderung der Drehzahl des Motors 22 einschließt, kann das Steuersignal Sc zu einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung solch eines Getriebemechanismus geleitet werden. Die Drehzahl des Motors 22 wird auf diese Weise mittels des Steuersignals Sc vergrößert oder verkleinert, und zwar in Abhängigkeit vom Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnitt sgröße des Erzeugnisses von der vorgeschriebenen Normalgröße, bis solch eine Abweichung beseitigt wird. Da das Ergebnis der Korrektur der Querschnittsgröße des Erzeugnisses tatsächlich in einem bestimmten Zeitintervall nach der Anlieferung des Steuersignals Sc vom Steuersignalgenerator 18 erzielt wird, ist es von Vorteil, das Steuersignal Sc so lange unverändert ^u halten, bis die Änderung der Abziehgeschwindigkeit des Erzeugnisses vollständig durchgeführt ist. Zu diesem Zweck weist die Steuerungsvorrichtung weiterhin eine an die Antriebsschaltung 20 angeschlossene Zeitgeberschaltung 24 sowie einen Haltestromkreis 26 auf, dessen Eingang an den Ausgang der Zeitgeberschaltung 24 angeschlossen und dessen Ausgang mit der zweiten Vergleichsschaltung 16 verbunden ist Wenn daher das Steuersignal Sc vom Steuersignalgenerator 18 angeliefert wird, so daß mit der Korrektur der Querschnittsgröße des Erzeugnisses begonnen wird, wird die Zeitgeberschaltung 24 betätigt und in einem Zustand gehalten, in der sie während eines vorgegebenen Zeitintervalls ein Ausgangssignal erzeugt Der Haltestromkreis 26 wird durch dieses Ausgangssignal der Zeitgeberschaltung 24 betätigt und liefert ein Ausgangssignal Sh zur zweiten Vergleichsschaltung 16. Diese wird folglich in verriegeltem Zustand gehalten, und demgemäß wird auch der Motor 22 weiterhin durch das vom Steuersignalgenerator 18 angelieferte Steuersignal Sc gesteuert, und zwar obwohl von der ersten Vergleichsschaltung 14 das Ausgangssignal Sd angeliefert wird. Wenn die Korrektur der Querschnittsgröße des Erzeugnisses beendet ist und das Ausgangssignal Sh des Haltestromkreises 26 nach dem Verstreichen des durch die Zeitgeberschaltung 24 vorgegebenen Zeitintervalls verschwindet, spricht die zweite Vergleichsschaltung 16 auf das von der ersten Vergleichsschaltung 14 angelieferte Ausgangssignal Sd an und kann erneut ein Ausgangssignal Se erzeugen, wenn eine weitere Korrektur der Querschnittsgröße des Erzeugnisses erforderlich ist Die Querschnittsgröße des Erzeugnisses wird daher derart gesteuert, daß das Ausmaß der Abweichung der gemessenen Querschnittsgröße innerhalb des zulässigen Größenbereichs liegt der durch die zweite Vergleichsschaltung 16 vorgegeben ist.

Die aus F i g. 2 ersichtliche Ausführungsform der elektro-optischen Abtasteinrichtung 10 ist in der beschriebenen Steuerungsvorrichtung vorgesehen und weist eine Lichterzeugungseinheit 28 sowie eine lichtempfindliche Einheit 30 auf. Die beiden Einheiten 28,30 liegen auf einer gemeinsamen optischen Achse h und sind im Abstand voneinander angeordnet Die Lichterzeugungseinheit 28 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 32 mit einer axialen Bohrung 34, ein hierin vorgesehenes Supportteil 36 und ein lichtaussendendes Halbleiterelement 38, das an der vorderen Stirnfläche des Supportteiles 36 befestigt ist und mit der optischen Achse h der beiden Einheiten 28, 30 fluchtet Am vorderen Ende des Gehäuses 32 ist eine Kondensorlinse 40angeordnet.

Die lichtempfindliche Einheit 30 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 42 mit einer axialen Bohrung 44, eine hierin angeordnete rohr^rörmige Dunkelkammer 46, die eine vordere Stirnwand mit einem N^itlloch 48 aufweist, ein in der Dunkelkammer 46 angeordnetes Röhrenteil 50, das im axialen Abstand zur vorderen Stirnwand der Dunkelkammer <*6 ei"e vordere Stirnwand mit einer öffnung ¹^? rifweist, ein im Röhrenteil

50 vorgesehenes Supportteil 54 und ein lichtempfindliches Halbleiterelement 56, das an einer vorderen Stirnfläche des Supp^rüeiies 54 befestigt ist. Das in der vorder»·". Stirnwand der Dunkelkammer 46 vorgesehene Nuüelloch 48, die in der vorderen Stirnwand des Röhrenteilers 50 vorgesehene Öffnung 52 sowie das am Supportteii 54 befestigte lichtempfindliche Halbleiterelement 56 sind sämtlich auf der gemeinsamen optischen Achse h der beiden Einheiten 28, 30 angeordnet. Falls erwünscht, kann eine transparente Platte 58, die beispielsweise aus Glas besteht, am vorderen Ende des Gehäuses 42 angeordnet sein, um das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit ins Innere des Gehäuses 42 zu verhindern. Das lichtaussendende Halbleiterelement 38 ist elektrisch mit einer nicht dargestellten Gleichstromquelle verbunden und sendet auf der optischen Achse h ein Lichtbündel aus. Das auf die lichtempfindliche Einheit 30 auffallende Lichtbünde! erreicht das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 durch das Nadelloch 48 der Dunkelkammer 46 sowie durch die Öffnung 52 des Röhrenteils 50 hindurch. Bei der Bestrahlung mit dem Lichtbündel erzeugt das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 einen elektrischen Strom von einer Intensität, die durch die Intensität des hierauf auffallenden Lichtes bestimmt ist. Das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 ist mit einer äußeren elektrischen Schaltung, beispielsweise mit dem Impulsgenerator 12 gemäß Fig. 1, elektrisch verbunden. Tatsächliche Ausführungsbeispiele der beschriebenen lichtaussendenden und lichtempfindlichen Halbleiterelemente 38,56 bestehen aus einer lichtaussendenden Diode bzw. einem Fototransistor.

Es ist daher durch die rohrförmige Dunkelkammer 46 der lichtempfindlichen Einheit 30 eine Lochbildkamera (camera obscura) gebildet. Wenn das abzutastende Erzeugnis 60 auf der optischen Achse h zwischen den Einheiten 28, 30 angeordnet ist, liegt es genau im Weg des von der Lichterzeugungseinheit 28 ausgestrahlten Lichtbündels, so daß, wie auf dem Gebiet der Lochkameras bekannt, am lichtempfindlichen Halbleiterelement 56 ein umgekehrtes Bild des Erzeugnisses 60 erzeugt wird. Das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 spricht auf das derart an ihm erzeugte Bild an und kann daher bei Anwesenheit des Erzeugnisses 60 auf der optischen Achse h zwischen den Einheiten 28,30 keinen Ausgangsstrom liefern. Wenn daher das abzutastende Erzeugnis 60 stationär gehalten wird und die Einheiten 28, 30 mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur optischen Achse h bewegt werden, bleibt das Erzeugnis 60 im Weg des Lichtbündels, und es wird demgemäß das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 während eines solchen Zeitraumes inaktiviert gehalten, welcher der Größe des Erzeugnisses 60 in einer zur optischen Achse h senkrerhien Richtung entsprich;. Wenn daher die Einheiten 28, 30 zusammen senkrecht zur optischen Achse h bewegt werden, so daß das von der Lichterzeugungseinheit 28 ausgestrahlte Lichtbündei sich quer b/.w. seitlich hf-wegt, während das abzutastende Erzeugnis 60 in Längsrichtung senkrecht zum I iihtbündel transportiert wird, unterbricht das Erzeugnis; 60 mit dem vorderen Ende a seines Querschnittes das Liehtbündel, so daß das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 ein elektrisches Signal zu erzeugen beginnt. Wenn die Einheiten 28, 30 weiter relativ zum Erzeugnis 60 bewegt werden, das in Längsrichtung transportiert wird, so daß das hintere Ende b seines Querschnitts vom Lichtbundc! getrennt wird, verschwindet das umgekehrte Bild des Erzeugnisses 60 vom lichtempfindlichen Halbleiterelement 56, und das von der Lichterzeugungseinheit 28 ausgestrahlte Lichtbündel kann nunmehr das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 erreichen. Dieses wird daher zum Zweck des Erzeugens eines Ausgangssignals betätigt und ist demgemäß nicht mehr in der Lage, das elektrische Signal zu liefern. Die Querschnittsgröße des Erzeugnisses 60 kann daher aufgrund der Geschwindigkeit der Bewegung der Einheiten 28, 30 relativ zum Erzeugnis 60 und aufgrund des Zeitraumes bestimmt werden, innerhalb dem das Erzeugnis 60 den Weg des von der Lichterzeugungseinheit 28 kommenden Lichtbündels unterbrochen hat Das mit der Öffnung 52 versehene Röhrenteil 50 soll die Bündelung bzw. Richtwirkung des auf das lichtempfindliche Halbleiterelement 56 auffallenden Lichtbündels verbessern, kann jedoch auch weggelassen werden. Die Lichterzeugungseinheit 28 und die lichtempfindliche Einheit 30 können relativ zueinander parallel zu ihrer gemeinsamen optischen Achse h bewegbar sein, so daß das in der Lochkamera erzeugte Bild vergrößert oder verkleinert werden kann.

Das an dem lichtempfindlichen Halbleiterelement 56 durch den Nadellocheffekt der camera obscura erzeugte Bild ist in seiner Ausbildung mit dem abzutastenden Erzeugnis 60 identisch, weswegen auch die Außenabmessungen des Erzeugnisses 60 — unabhängig vom Abstand zwischen dem Erzeugnis 60 und der lichtempfindlichen Einheit 30 — ganz genau erfaßt bzw gemessen werden können. Versuche haben gezeigt, da E die beschriebene Abtasteinrichtung 10 eine Meßgenauigkeit in der Größenordnung von 'Λοο rnm erzieler kann. Da darüber hinaus die Außenabmessungen des Erzeugnisses 60 berührungslos gemessen werden, kann die beschriebene Abtasteinrichtung 10 auch zur Messung der Größe eines Erzeugnisses aus weicherr oder sogar amorphem Material verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung der Querschnittsgröße eines kontinuierlich extrudierten und durch eine dem Extruder nachgeordnete Abzieheinrichtung wegtransportierten nichttransparenten, langgestreckten Erzeugnisses mittels einer zwischen dem Extruder und der Abzieheinrichtung angeordneten Abtasteinrichtung zum Erzeugen eines für die Größenabweichung des Erzeugnisses repräsentativen elektrischen Signals, das über Vergleichsschaltungen mit Bezugssignalen vergleichbar ist und in Form des dadurch erzeugten, für das Ausmaß der Größenabweichung repräsentativen Steuersignals die Abzieheinrichtung im Sinne einer Änderung der Abziehgeschwindigkeit beeinflußt, wobei die Abtasteinrichtung einen Sender und einen Empfänger aufweist, die sich im Abstand voneinander beidseits des Erzeugnisses auf dessen Transportweg quer schneidender gemeinsamer Achse gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (10) eine elektrooptische Abtasteinrichtung mit einer ein Bündel paralleler Lichtstrahlen aussendenden Lichterzeugungseinheit (28) als Sender und einer lichtempfindlichen Einheit (30) als Empfänger ist, bei der die lichtempfindliche Einheit (30) eine rohrförmige Dunkelkammer (46) mit einem auf der optischen Achse (h) befindlichen Nadelloch (48) sowie einem hinter diesem fluchtend angeordneten lichtempfindlichen Halbleiterelement(56) besitzt und beide Einheiten (28, 30) zusammen etwa senkrecht zu ihrer gemeinsamen optischen Achse (h) bewegbar sind, um die Querschnittsgröße des Erzeugnisses (60) parallel zur Bewegungsrichtung der Abtasteinrichtung (10) abzutasten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Einheit (30) innerhalb der Dunkelkammer (46) ein Röhrente 1 (50) mit einer öffnung (52) aufweist, die auf der optischen Achse (h) zwischen dem Naddloch (48) der Dunkelkammer (46) und dem lichtempfindlichen Halbleiterelement (56) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterzeugungseinheit (28) ein lichtaussendendes Halbleiterelement (38) aufweist, das auf der gemeinsamen optischen Achse (h) der beiden Einheiten (28,30) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterzeugungseinheit (28) eint: zwischen dem lichtaussendenden Halbleiterelement ^r>o (38) und der lichtempfindlichen Einheit (30) angeordnete Kondensorlinse (40) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterzeugungs ■ einheit (28) und die lichtempfindliche Einheit (30) relativ zueinander parallel zu ihrer gemeinsamen optischen Achse (7>J bewegbar sind.