DE2505221A1

DE2505221A1 - Vorrichtung zur messung der wanddicke von extrudierten kunststoffschichten

Info

Publication number: DE2505221A1
Application number: DE19752505221
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Katzschner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1976-08-19

Description

Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von extrudierten Kunststoffschichten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von extrudierten Kunststoffschichten, z. B. Rohren oder Mänteln von elektrischen Kabeln oder dgl., mit Hilfe von auf der Außenfläche der zu messenden Schichten ablaufenden Tastrollen. Es ist bekannt, zerstörungsfreie Wanddickenmessungen von Kunststoffschichten mit Hilfe von Ultraschall oder, sofern metallische Unterlagen vorhanden, mit induktiven oder kapazitiven Methoden durchzuführen. Dabei ist es oft wünschenswert, die Dicke der Kunststoffschichten während des Fertigungsprozesses, z. B. beim Extrudieren von Leiterisolierungen oder von Kunststoffmänteln, direkt hinter dem Extruder durchzuführen, um die Meßergebnisse für die Steuerung des Fertigungsprozesses verwerten zu können.
Im allgemeinen bevorzugt man berührungslose Methoden, weil die Kunststoffe nach dem Austritt aus dem Extruder und vor dem Eintritt in die Kühlwanne noch in einem plastischen Zustand und daher leicht zerstört oder zumindest beschädigt werden können.
Die berührungslosen Methoden haben jedoch den Nachteil, daß die Meßköpfe mit Hilfe pneumatischer, optischer oder elektrischer Mittel, die relativ aufwendig sind, auf konstantem Abstand entweder von dem Metallschirm oder von der Oberfläche des Kunststoffes gehalten werden müssen. Diese Steuerungen haben neben dem Nachteil des großen Aufwandes auch noch unvermeidbare Ungenauigkeiten, die voll in das Meßergebnis eingehen.
Es sind ferner für ähnliche Messungen Tastrollen bekannt (DT-PS 900 841 und DT-PS 924 288), die auf mechanischem Wege die Oberfläche eines Kabels abtasten. Die bekannten Geräte erlauben jedoch nur, die Dicke des gesamten Kabels zu bestimmen, nicht jedoch ohne zusätzliche Messungen auch die Schichtdicke der Isolierung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor erwähnten Nachteile indirekter Meßmethoden zu vermeiden. Gemäß der Erfindung sind in einer oder mehreren Tastrollen Meßsensoren eingebaut, und die Tastrollen liegen unmittelbar hinter einem Extruderausgang auf der Kunststoffoberfläche mit geringer Andruckkraft auf. Wenn man das Profil, die Größe der Rollen und die Anpreßkräfte so bemißt, daß sie den Kunststoff im Endeffekt nicht verformen, hat die durch die Erfindung ermöglichte Methode den Vorteil, daß die Abstands- bzw. Dickenmessung praktisch nur noch die dem angewandten Meßprinzip anhaftenden Meßtoleranzen als Fehler aufweisen, also keine zusätzlichen Fehler durch Führung der Meßköpfe beinhaltet. Sie bietet darüber hinaus bei Anwendung von Ultraschall den Vorteil, daß der Meßkopf an die plastische Masse einwandfrei angekoppelt werden kann, wodurch eine größere Meßgenauigkeit erzielbar ist. Da bei den Fertigungsverfahren verfahrensbedingt die Temperatur der Masse vorgeschrieben ist und die Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Masse bekannt sind, können Schrumpfeffekte von vornherein mit eingeeicht werden. Ferner bietet die unmittelbare Messung hinter dem Extruder die Möglichkeit eines direkten Regel ein griffes.
Je nach Art des Kunststoffes muß durch Trennschichten oder durch Temperaturführung der Anlegrollen erreicht werden, daß der Kunststoff nicht an den Tastrollen haften bleibt. Wird Polyvinylchlorid verwendet, sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich. Dagegen wird man bei der Verwendung von Polyäthylen die Tastrollen mit einem Kühlmittel beaufschlagen, damit sie eine Temperatur von etwa 60 ° nicht überschreiten. Anderenfalls könnte Kunststoff von einer der Tastrollen mitgerissen werden.
Als Meßsensoren kommen induktive und kapazitive Fühler in Frage, wenn es sich um die Dickenmessung einer auf eine Kabelseele aufgebrachten Kunststoffschicht handelt. Verwendet man Ultraschallsensoren, ist man von einer metallischen Seele unabhängig. In diesem Fall kann die Methode auch auf Kunststoffrohre erstreckt werden. Um einem bestimmten Sensor anhaftende prinzipielle Fehler weitgehend auszuschalten, kann man in einer oder mehreren Rollen Meßsensoren verschiedenen Typs einbauen. Es ist aber auch denkbar, daß man in den einzelnen Tastrollen Meßsensoren verschiedener Typen einsetzt. Um die Probleme der Temperatur der Rollen bei empfindlichen Kunststoffen, wie z. B. Polyäthylen einwandfrei beherrschen zu können, kann man in einer oder mehreren Tastrollen neben den Meßsensoren auch zusätzliche Temperaturfühler einbauen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn man die die Meßsensoren aufnehmenden Tastrollen zugleich als Prägeräder ausbildet. Durch diese Vereinigung verschiedener Geräte zu einer Vorrichtung, wird die Zahl der in der Fertigungslinie zu verwendenden Geräte verringert.
Es empfiehlt sich ferner, den Sensoren und den mit ihnen verbundenen Meßeinrichtungen Speicher zuzuordnen, die einen Vergleich aufeinanderfolgender Meßgrößen ermöglichen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten, im wesentlichen schematisch gehaltenen Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Ansicht der auf ein Kabel aufgebrachten Meßvorrichtung bei einem Schnitt senkrecht zur Kabelachse, Fig. 2 die entsprechende Draufsicht.
In einem nicht dargestellten Extruder ist die Kabelseele 7 mit einer Kunststoffschicht 8 bestimmter Dicke versehen worden. Um diese Dicke und die mögliche exzentrische Lage der Kabelseele in bezug auf die Seele zu bestimmen, liegen auf der Oberfläche 9 der Seele 8 Tastrollen 10 auf, in denen jeweils ein Meßsensor 11 eingebaut ist, der entweder auf induktiver, kapazitiver oder Ultraschallbasis arbeitet. Die Laufflächen 12 der Tastrollen sind in ihrer Form der Oberfläche 9 des Kabels angepaßt. Die Meßwerte werden über Schleifringe 15 und Leitungen 17 einem Meßgerät 18 zugeführt. Die Abgabe der Meßimpulse in dem Augenblick, in dem der jeweilige Meßsensor die zu messende Oberfläche berührt, wird dadurch bewirkt, daß die Schleifringe 15 nur an der entsprechenden Stelle einen leitenden Belag 16 aufweisen.
Die gemessenen Werte werden von dem Meßgerät 18 einem Speicher 19 zugeleitet und dort mindestens für die Dauer einer Umdrehung einer Rolle gespeichert. Außerdem werden sie auf Anzeigeinstrumente 20, die den einzelnen Tastrollen zugeordnet sind, übertragen. Dabei sind die Anzeigeinstrumente vorzugsweise so angeordnet, daß sie ihrer Lage am Kabel entsprechen. Eine Synchronisation des Umlaufes der Tastrollen untereinander ist bei der Verwendung mehrerer Tastrollen nicht erforderlich, da Wanddickenschwankungen sich erfahrungsgemäß nur in größeren Abständen ergeben, so daß die punktförmigen Messungen und die entsprechenden anzeigen im Abstand eines Rollenumfanges von beispielsweise etwa 30 cm vollauf genügen.
7 Ansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von extrudierten Kunsttoffschichten, z. B. Rohren oder Mänteln von elektrischen Kabeln oder dgl., mit Hilfe von auf der Außenfläche der zu messenden Schichten ablaufenden Tastrollen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Tastrollen (10) Meßsensoren (11) eingebaut sind und die Tastrollen unmittelbar hinter einem Extruderausgang auf der Kunststoffoberfläche (9) mit geringer Andruckkraft aufliegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastrollen (10) mit einem Kühlmittel beaufschlagt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Tastrollen (10) eingebauten Meßsensoren (11) als induktive, kapazitive oder Ultraschallsensoren ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Tastrollen (10) Meßsensoren verschiedenen Typs eingebaut sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Tastrollen (10) neben den Meßsensoren (11) zusätzliche Temperaturfühler eingebaut sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßsensoren (11) aufnehmenden Tastrollen (10) zugleich als Prägeräder ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Sensoren (11) und den mit ihnen verbundenen Meßeinrichtungen (18, 20) Speicher zugeordnet sind, die einen Vergleich aufeinanderfolgender Meßgrößen ermöglichen.

L e e r s e i t e