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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Breite
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eines mit zu pressendem Gut gefüllten Spaltes, der zwischen Oberflächen
mindestens zweier Körper ausgebildet ist, von denen mindestens einer sich um eine
Drehachse dreht und die aufeinander zu beaufschlagt werden von Kräften, die außerhalb
der Oberflächen an Vorsprüngen der Körper angreifen.
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Die Schwierigkeit derartiger Messungen besteht darin, daß die Vorsprünge
sich unter der Einwirkung der Kräfte verformen und daher für die Berechnung der
Spaltbreite nicht zur Verfügung stehen. Darüber hinaus ist der Spalt mit dem zu
pressenden Gut so dicht gefüllt, daß ein in den Spalt hineinragender Meßfühler von
dem zu pressenden Gut beschädigt werden würde. Außerdem entstehen auf den Oberflächen
der Körper Beläge, die von dem Gut gebildet werden, das bereits zum Teil gepreßt,
zum anderen Teil angepreßt und zum weiteren Teil ungepreßt ist. Diese Beläge haften
relativ fest auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Körper, so daß
ein Anhaltspunkt über die wirkliche Breite des zum Pressen zur Verfügung stehenden
Spaltes mit Meßfühlern nicht gewonnen werden kann.
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Andererseits ist es in einer Vielzahl von Anwendungsfällen von großer
Wichtigkeit7 die Spaltbreite relativ genau einhalten zu können. Diese Spaltbreite
ist ein Maß für die Dicke des den Spalt passierenden Preßgutes. Auf diese Dicke
kommt es insbesondere bei der Verpackung des Preßgutes sehr wesentlich an. Daher
werden hinsichtlich der Dicke dieses Preßgutes relativ enge Genauigkeitsgrenzen
vorgeschrieben.
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Außerdem ist die Breite des Spaltes auch ein Maß für die Intensität,
mit der das Preßgut ausgepreßt wird. Zur Einhaltung der vorgegebenen Spaltbreite
müssen diese Kräfte genau festgelegt und innerhalb enger Toleranzgrenzen konstant
geregelt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der
einleitend genannten Art anzugeben, mit dessen
Hilfe ein sehr genauer
Meßwert für die Breite des Spaltes eingehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zeit gemessen
wird, die beim Durchlauf eines auf der Oberfläche des sich drehenden Körpers ausgewählten
Punktes durch einen Bereich verstreicht, in dem dieser Punkt einen vorgegebenen
Abstand zur Oberfläche des anderen Körpers einhält und unterschreitet, dieser Zeit
entsprechende Bogenlängen auf einer von diesem Punkt durchlaufenen Bahn und der
der Breite des Spaltes entsprechende engste Abstand des der Bogenlänge entsprechenden
Bogens von der im Bereich regelmäßig verlaufenden Oberfläche des anderen Körpers
bestimmt wird.
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Die Bestimmung der Zeit für einen Durchlauf des Punktes durch den
vorbestimmten Bereich läßt sich beispielsweise mit einem Näherungsschalter sehr
genau durchführen. Die Geometrie der Körper ist bekannt. Daher läßt sich sehr leicht
die Größe des Weges bestimmen, den der Punkt in der gemessenen Zeit durchlaufen
ist. Damit ist auch der Bogen einer vom Punkt zurückgelesten Bahn bekannt, so daß
dessen Höhe ermittelt werden kann. Andererseits ist beispielsweise durch den Schaltabstand
des Näherungsschalters der Abstand der Körperoberflächen am Einlauf in den und Auslauf
aus dem zu messenden Bereich bekannt, so daß unter Berücksichtigung der einander
zugeordneten Bogenhöhen auch die Spaltbreite berechnet werden kann, die zwischen
den beiden Körperoberflächen liegt.
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In der Praxis wird eine Reihe von Durchlaufzeiten entsprechenden Spaltbreiten
zuzuordnen sein. Darüber hinaus ist es möglich, eine Zuordnungstabelle aufzustellen,
die bestimmten Durchlaufzeiten entsprechende Spaltbreiten zuordnet.
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Diese Zuordnungstabelle wird aufgrund empirischer Auswertung von Meßergebnissen
aufgestellt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, jeder gemessenen Durchlaufzeit
eine entsprechende Spaltbreite zuzuordnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Signal
am Einlauf in den Bereich und ein Signal am Auslauf in den Bereich aufgenommen und
die Breite des Spaltes als eine Funktion einer festgestellten Signalfrequenz festgestellt.
Diese Vereinfachung des Verfahrens geht davon aus, daß bei einer über den Bereich
gleichbleibenden Körpergeometrie einer bestimmten Signalfrequenz entsprechende Zeiten
und damit Weglängen zugeordnet sind. Die Aufnahme der Signalfrequenz ist mit entsprechenden
Meßgeräten sehr leicht möglich.
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Diese Meßgeräte können sodann unmittelbar in Weglängen und damit in
Spaltbreiten geeicht werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
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In den Zeichnungen zeigen: Figur 1: eine Draufsicht auf ein Walzenpaar
und Figur 2; eine Seitenansicht eines Walzenpaares.
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Zwischen zwei Walzen 1, 2 ist ein Spalt 6 angeordnet, der mit hoher
Genauigkeit hinsichtlich seiner Breite konstant gehalten werden muß. Die Walzen
sind an ihren Stirnflächen 7, 8; 9, 10 mit Walzenzapfen 11, 12; 13, 14 versehen,
auf die Kräfte 15, 16; 17, 18 einwirken mit dem Ziel, ein sich im Spalt 6 befindliches
Preßgut 19, das aus einem Vorratsbehälter 20 in den Spalt 6 fällt, zwischen Oberflächen
21, 22 der Walzen 1, 2 auszupressen.
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Unter der Einwirkung der Kräfte 15, 16; 17, 18 verformen sich die
Walzenzapfen 11, 12; 13, 14 in Richtung aufeinander zu. Darüber hinaus dehnen sich
die Walzen 1, 2 unter dem Einfluß der Wärme, die beim Preßvorgang entsteht. Um die
Breite des Spaltes konstant halten zu können, muß dafür Vorsorge getroffen werden,
diese Einflußgrößen zu kompensieren. Zu diesem Zwecke muß auf die Kräfte 15, 16;
17, 18 regelnd eingewirkt werden. Diese Regelung ist nur möglich,
wenn
die jeweilige Breite des Spaltes 6 relativ genau festgestellt wird.
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Zu diesem Zwecke ist an einer der beiden Walzen 1, 2 ein Näherungsschalter
3 so angebracht, daß er einen Schaltimpuls an einer Einlaufstelle 4 abgibt, an der
er sich der Oberfläche 21 der anderen Walze 2 bis auf seinen Schaltabstand genähert
hat.
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Er durchläuft dann einen Bereich 23 bis zu einer Auslaufstelle 5,
an der er einen Abstand zur Oberfläche 21 der Walze 2 hat, die seinen Schaltabstand
gerade unterschreitet. Auch an dieser Auslaufstelle 5 gibt er einen Schaltimpuls
ab.
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Aus diesen beiden Schaltimpulsen kann auf die Zeit geschlossen werden,
die der Näherungsschalter 3 benötigt, um von der Einlaufstelle 4 zur Auslaufstelle
5 zu gelangen. Diese Zeit ist bei einer vorgegebenen Drehzahl der Walzen 1, 2 ein
Maß für den Weg, den der Näherungsschalter 3 von der Einlaufstelle 4 bis zur Auslaufstelle
5 zurückgelegt hat. Aus dem auf diese Weise ermittelten Weg, der einem Bogenmaß
entspricht, kann der Zentriwinkel 24 berechnet werden, dem ein bestimmtes Maß für
die Bogenhöhe zuzuordnen ist. Entsprechend kann die Bogenhöhe im Falle der Walze
2 berechnet werden. Da außerdem der Schaltabstand des Näherungsschalters 3 bekannt
ist, der dem Abstand der Walzenoberflächen 21, 22 an der Einlaufstelle 4 bzw. der
Auslaufstelle 5 entspricht, ergibt sich die Breite des Spaltes 6 als Differenz zwischen
dem Schaltabstand einerseits und den beiden Bogenhöhen andererseits.
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Damit stellt sich die Breite des Spaltes 6 als eine Funktion der Zeit
dar, die der Näherungsschalter 3 benötigt, um von der Einlaufstelle 4 zur Auslaufstelle
5 zu gelangen. Diese Zeit ist festgelegt durch die Abgabe der beiden Schaltimpulse
an der Einlaufstelle 4 einerseits und der Auslaufstelle 5 andererseits. Wird die
Frequenz der Aufeinanderfolge
von Schaltìmalsen zu der Drehzahl
der Walzen 1, 2 ins Verhältnis gesetzt, so ergibt sich, daß die Frequenz der Impuls
folgen ein Maß für die Breite des Spaltes 6 ist.
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Je kleiner die Frequenz der Schaltimpulse ist, um so breiter ist der
Spalt 6, je größer die Frequenz ist, um so enger ist der Spalt 6.
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Ein die Frequenz der Schaltimpulse aufnehmendes Meßgerät kann damit
unmittelbar in Weglängen geeicht werden. Diese Weglängen entsprechen der Breite
des Spaltes 6. Unabhängig von den jeweils auf die Walzenzapfen 11, 12; 13, 14 ausgeübten
Kräften 15, 16i 17, 18 und. dem jeweiligen Erwärmungszustand der Walzenoberflächen
21, 22, ist es möglich, die Breite des Spaltes 6 konstant zu halten. Zu diesem Zwecke
ist ein Regler 25 vorgesehen, der abhängig von den jeweiligen Meßwerten eines Impulsmeßgerätes
26 einen Antrieb 27 steuert. Dieser Antrieb 27 treibt beispielsweise einen Druckerzeuger
28 an, der hydraulische Stellglieder 29, 30 mit öldruck versorgt. Diese Stellglieder
29, 30 wirken auf die Walzenzapfen 11, 12; 13, 14 ein im Sinne einer Steuerung der
Breite des Spaltes 6.
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Sobald der Näherungsschalter 3 über einen Schleifring 31 an das Impulsmeßgerät
26 Impulse mit einer Frequenz abgibt, die darauf hinweist, daß die Breite des Spaltes
6 zu groß geworden ist, gibt der Regeler 25 einen Befehl an den Antrieb 27 ab, der
dafür sorgt, daß über den Druckerzeuger 28 der Druck in den Stellgliedern 29, 30
erhöht wird. Dadurch werden die Walzenzapfen 11, 12; 13, 14 weiter in Richtung aufeinander
zu beaufschlagt, so daß die Breite des Spaltes 6 wieder auf-das vorbestimmte Maß
zurückgeführt wird.
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Ergibt sich demgegenüber aus der vom Näherungsschalter 3 abgegebenen
Impulsfolge, daß die Breite des Spaltes' 6 zu eng geworden ist, so öffnet der Regler
25 Entlastungsventile im Bereich des Druckerzeugers 28, so daß der Druck in den
Stellgliedern 29, 30 absinkt mit der Folge, daß die Breite des Spaltes 6 größer
wird.
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Zweckmäßigerweise wird der Näherungsschalter 3 an einer Stelle der
Walze 1 montiert, die der Oberfläche ^ Walze 2 weitgehend benachbart ist. Dabei
kann insbesondere an eine der Stirnflächen 9, 10 gedacht werden. Um sicher zu sein,
daß die Breite des Spaltes 6 über die gesamte Länge der Walzen 1, 2 konstant ist,
ist es möglich, beidseits der Walzen 1; 2 Näherungsschalter beispielsweise an den
Stirnflächen 9, 10 vorzusehen.
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Darüber hinaus ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß sich Teile
der benachbarten Walze 2 dem Näherungsschalter 3 nähern, die jeweils dieselbe Materialbeschaffenheit
aufweisen. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang daran zu denken, daß die sich
dem Näherungsschalter 3 nähernden Walzenteile nicht mit Preßgut 19 behaftet sind.
Zu diesem Zwecke kann beispielgweise die Oberfläche 21 der benachbarten Walze 2
über die entsprechende Oberfläche 22 der mit dem Näherungsschalter 3 versehenen
Walze hinausragen. Darüber hinaus sollten bei einer derartigen Konstellation Abweiser
32 auf der benachbarten Walzenoberfläche 21 vorgesehen sein, die dafür sorgen, daß
das Preßgut sich nicht in einen Teil 33 der Oberfläche 21 drückt, der den Näherungsschalter
3 beaufschlagt.
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Es ist aber auch möglich, an der den Näherungsschalter 3 beaufschlagenden
Oberfläche 21 der benachbarten Walze 2 lediglich einzelne Impuls auslöser 34 zu
befestigen. Diese können beispielsweise stabförmig ausgebildet sein, so daß die
Gefahr nicht besteht, daß sich Preßgut 19 über die Oberfläche der Impulsauslöser
34 verteilt.
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Eine entsprechende Meßmethode läßt sich auf sämtliche Kombinationen
von Oberflächen anwenden, wenn eine dieser beiden Oberflächen sich in Richtung auf
die andere bewegt. Dabei ist insbesondere daran zu denken, daß der eine der beiden
Körper sich dreht. Entscheidend ist lediglich die Tatsache, daß der Verlauf der
beiden Oberflächen in dem Bereich 23 regelmäßig ist, so daß aufgrund der Geometrie
der einander
benachbarten Oberflächen von deren Abstand am Einlauf
und am Auslauf aus dem Bereich 23 auf den engsten Abstand geschlossen werden kann,
den die beiden Körper während ihres Durchlaufs durch den Bereich 23 einnehmen. Dabei
bietet sich insbesondere eine Kombination an, bei der der sich drehende Körper als
Walze 1, 2 ausgebildet ist, während der ortsfeste Körper beispielsweise eine ebene
Oberfläche aufweist. Die Befestigung des Näherungsschalters 3 ist sowohl am festen
als auch an dem beweglichen Körper möglich.