DE3107701C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Dicke von extrudierten Flachfolien oder Platten aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem die Flachfolien oder Platten in mehrere mit Regelzonen eines Extrusionswerkzeuges korrelierende Zonen parallel zur Extrusionsrichtung unterteilt, von jeder angenommenen Zone über ein senkrecht zur Extrusionsrichtung traversierendes Dickenmeßgerät Meßwerte und Daten aufgenommen, in Impulse digitalisiert und aus diesen Mittelwerte der gemessenen Flachfolien- oder Plattendicken gebildet, die ermittelten Istwerte mit digitalisierten Sollwertvorgaben verglichen werden und bei Abweichungen des Soll-Istwertvergleichs das Ergebnis zu Regelzwecken im Produktionsprozeß verwendet wird, wobei für das Querprofil die Temperatur in den jeweiligen Regelzonen des Extrusionswerkzeuges verändert wird.

Zur Darstellung der Erfindungs-Gattung ist im Oberbegriff des Anspruchs von einem Verfahren im Sinne der DE-OS 30 06 566 ausgegangen, mit dem bisher Folien in kontinuierlichen Produktionsprozessen hergestellt wurden, wobei die Dicke der über ihre Breite in gleichlange Abschnitte unterteilten Folie gemessen und bei Foliendick- und Foliendünnstellen entweder eine Erwärmung oder eine Abkühlung der zugehörigen Korrektur­ abschnitte an der Breitschlitzdüse vorgenommen wird. Dies erfolgt mit Hilfe von Meßwertaufnehmern, wie Dickenmeßgerät und Temperaturmeßgeräten und es werden im Falle einer Differenz zur rechnerischen Sollwertvorgabe Regelfunktionen ausgelöst; diese Regelfunktionen bewirken jedoch aus­ schließlich ein gleichmäßiges lokales Querprofil der Folie. Die Messung eines zeitlichen Längsprofils der Folie und damit die Beeinflussung der Foliendicke in Extrusionsrichtung ist nicht möglich, so daß insgesamt keine wesentlich besseren Folienqualitäten erzielbar sind.

Bei der Dickenregelung extrudierter Flachfolien oder Platten gemäß der US-PS 33 07 215 kann zwar auch ein Folienlängsprofil erfaßt und verar­ beitet werden, nicht aber gleichzeitig mit der Messung und Verarbeitung eines Folienquerprofils. Es sind entweder zwei Meßeinrichtungen erforder­ lich oder aber die eine Meßeinrichtung muß periodisch umge­ schaltet werden. Außerdem erfolgt der Regelungseingriff durch lokale Verstellung der Weite des Düsenspalts an der Breitschlitzdüse und ist somit verhältnismäßig ungenau.

Weiterhin ist es aus Kunststoffe 69 (1979), Seite 310 bekannt, bei der Herstellung von Blasfolien die Foliendicke über die Abziehgeschwindigkeit an vorgegebene Sollwerte anzupassen. Hierzu wird die Dicke der flach­ gelegten Folie mit einem hinter den Abquetschwalzen traversierenden Meßgerät erfaßt, ein Signal für den Istwert gebildet und aus dem Soll- Istwertvergleich ein Signal für die Abziehgeschwindigkeit abgeleitet. Bei diesem Verfahrensablauf können jedoch Foliendickstellen bzw. -dünnstellen nach der Folienflachlegung nicht mehr beseitigt werden. Ein ggf. ausge­ löster Regelungseingriff kann sich nur auf den Folienschlauch auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sogenannte zeitliche Dickenschwankungen der Flachfolien oder Platten in Extrusionsrichtung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die von dem Dickenmeßgerät aufgenommenen Meßwerte in ein Längs- und Dickenmeßgerät aufgenommenen Meßwerte in ein Längs- und ein Querprofil zerlegt werden, und daß für das Längsprofil aus den Mittelwerten jeder Zone ein Gesamtmittelwert erstellt, dieser mit dem Gesamtmittelwert einer vorangegangenen Traversierung des Dickenmeßgerätes verglichen und aufgrund von Größe und Vorzeichen der festgestellten Differenzen die Ab­ zugsgeschwindigkeit der Flachfolien oder Platten aus dem Extrusionswerkzeug verändert wird.

Es wird also zur Konstanthaltung der Dicke von Flachfolien oder Platten der Istwert der Dicke als Regelgröße verwen­ det. Die Abweichungen der Istwerte von der Sollwert-Vor­ gabe sind auf zwei Ursachen zurückzuführen, nämlich auf Dickenunterschiede senkrecht zur Extrusionsrichtung und auf Dickenunterschiede in Extrusionsrichtung. Dickenunterschie­ de senkrecht zur Extrusionsrichtung, d. h. ein lokales Querprofil, sind zeitlich konstant und ergeben sich auf­ grund unterschiedlicher Spaltweiten des Extrusionswerk­ zeuges sowie thermischer Inhomogenitäten auf dem Werkzeug. Das lokale Querprofil wird durch lokale, mechanische oder thermische Eingriffe auf dem Werkzeug beeinflußt. Dicken­ unterschiede in Extrusionsrichtung, ein sog. zeitliches Längsprofil, entstehen beispielsweise durch Unregelmäßig­ keiten im Extruder oder durch Schwankungen der Abzugsge­ schwindigkeit. Durch Eingriffe auf dem Extrusionswerkzeug kann das zeitliche Längsprofil nicht kompensiert werden.

Erfindungsgemäß wird bei der kontinuierlichen Dickenmes­ sung der Flachfolien oder Platten in jedem Fall die Summe aus lokalem Querprofil und zeitlichem Längsprofil gemes­ sen, die ermittelten Werte und Daten in Impulse digitali­ siert, die digitalisierten Meßwerte in Gruppen unterteilt und entsprechend der numerischen Größe und dem Vorzei­ chen dieser Gruppen ein Regelungseingriff für die jeweili­ ge Gruppe durchgeführt. Dazu wird mit Hilfe einer mecha­ nischen Traversiereinrichtung ein Dickenmeßgerät zur Bestimmung der Folien- oder Plattendicke periodisch in gleichmäßiger Geschwindigkeit senkrecht zur Extrusions­ richtung über die Folie oder Platte hin- und hergeführt, wodurch auf der Folie oder Platte eine sägezahnförmige Meßstrecke abgegriffen wird, deren Profil durch die Tra­ versiergeschwindigkeit des Meßgerätes und die Abzugsge­ schwindigkeit der Folie bzw. Platte bestimmt ist.

Die bei ihrer Messung in analoger Form vorliegenden Meß­ werte und Daten (Fig. 1, Diagramm A) werden in der Ein­ gangsperipherie eines Porzeßrechners digitalisiert (Fig. 1, Diagramm B). Entsprechend der Breite der produzierten Flachfolie oder Platte bzw. der Breite des Extrusionswerk­ zeuges entsteht so aus der kontinuierlichen Folge von Ampli­ tuden eine einstellbare Zahl von digitalen Impulsen. Die Anzahl der Einzelimpulse ist softwaremäßig so festzulegen, daß einerseits der Verlauf der Dicke mit genügender Ge­ nauigkeit nachgebildet werden kann, andererseits aber die Speicherkapazität des Prozeßrechners nicht übermäßig be­ lastet wird.

Entsprechend der vom Programm des Rechners vorgesehenen Belegung von Speicherplätzen werden die digitalisierten Impulse einzeln während eines Traversierverlaufes nachein­ ander abgespeichert. Durch einen softwaremäßig vorzu­ gebenden Faktor, dessen Wert der Anzahl der zu regelnden Zonen auf dem Extrusionswerkzeug entspricht, werden die Impulse der Meßstrecke in gleichgroße Gruppen, entsprechend der Zonen der Flachfolien oder Platten unterteilt. Danach wird aus jeder dieser Gruppen durch arithmetische Addition der Einzelwerte und Division durch die Anzahl der Einzel­ werte ein Mittelwert gebildet, der in seiner Amplitude für eine einzelne Regelzone des Werkzeuges bzw. für eine bestimmte Zone der Folienbreite repräsentativ ist (Fig. 1, Diagramm C + D).

Diese Meßwerterfassung, Abspeicherung und Mittelwertbil­ dung wird periodisch für jede Traversierung des Dicken­ meßgerätes wiederholt. Es ergibt sich damit speicherplatz­ mäßig ein Raster aus digitalisierten Meßwerten, das den produzierten Flachfolien oder Platten eindeutig geometrisch zugeordnet werden kann und das in seinem amplitudenmäßigen Verlauf dem Querprofil und dem Längsprofil der Foliendicke entlang der Meßstrecke entspricht. Es ist lediglich bei der Programmierung des Speichervorganges die Speicherplatzbe­ legung entsprechend dem Vorzeichen der Bewegungsrichtung der Dickenmeßeinrichtung vorzunehmen.

Aus dem matrixförmig aufgebauten Raster aus Speicherplät­ zen werden durch einen Algorithmus die Längs- und Quer­ komponenten im Verlauf der Flachfolien- oder Plattendicke herausgerechnet. Das zeitliche Längsprofil wird durch Differenzbildung lokal identischer, zeitlich jedoch unter Beachtung des Vorzeichens nacheinander gemessener und ge­ rechneter Mittelwerte bestimmt. Die Anzahl der zur Diffe­ renzbildung herangezogenen Mittelwerte ist abhängig von der Größe des Prozeßrechners und muß einmal empirisch be­ stimmt werden.

Nach der Differenzbildung in Extrusionsrichtung werden die Einzelwerte der zeitlichen Dickenschwankung in einem Mittelwert zusammengefaßt. Dieser mit einem Vorzeichen be­ haftete Wert ist das Eingriffskriterium für die Regelung der Abzugsgeschwindigkeit, wobei das Vorzeichen die Rich­ tung der Veränderung angibt.

Zur Ausregelung auftretender Abweichungen im lokalen Querprofil werden die lokal berechneten Dickenmittel­ werte fortlaufend mit der Sollwert-Vorgabe verglichen. Die aus der Bestimmung des zeitlichen Längsprofils resultierende mittlere Abweichung dient hierbei als konstanter Summand, der der lokalen Mittelwertbildung vorzeichenrichtig unterlegt wird, um den Einfluß des zeitlichen Längsprofils zu kompensieren.

Das Ergebnis dieser Subtraktion aus Sollwert-Vorgabe, Istwert und Langzeit-Summand dient als Kriterium für den lokalen thermischen Eingriff auf dem Werkzeug, wobei dieser Regulativ durch softwareseitige Eingriffe in sei­ ner Intensität variiert und den Erfordernissen weitgehend angepaßt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Fig. 2 und 3 ist mit 11 die in mehrere Regelzonen 1 bis 10 unterteilte Breitschlitzdüse bezeichnet, in die der plastifizierte Kunststoff von einer Förderschnecke eingeführt wird. Je­ der Regelzone ist auf der Oberseite 12 und Unterseite 13 der Breitschlitzdüse wenigstens je eine Heizpatrone 14 zugeordnet. Die Heizpatronen sind unabhängig voneinander schaltbar. Außerdem weist die Breitschlitzdüse auf ihrer Unterseite 13 je Regelzone eine Kammer 15 mit getrennten Einlaß- 16 und Auslaßöffnungen 17 für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium auf. Als Kühlmedium kommen insbe­ sondere Luft, Wasser oder Öl in Betracht.

Mit Abstand vor der Breitschlitzdüse ist ein mit kon­ stanter, einstellbarer Geschwindigkeit senkrecht zur Extrusionsrichtung traversierbares Dickenmeßgerät 18 angeordnet. Die vom Dickenmeßgerät aufgenommenen Meß­ werte und Daten werden in einem Prozeßrechner 19 digi­ talisiert und mit ebenfalls digitalisierten Sollwert-Vor­ gaben verglichen. Entsprechend dem Ergebnis dieses Soll- Ist-Wert-Vergleichs steuert der Prozeßrechner eine Lei­ stungsstelleneinheit 20 und/oder eine Abzugseinrichtung 21 an.

Die Leistungsstelleinheit 20 besteht für jede Zone aus einem mittels Phasenanschnitt gesteuerten Thyristorsteller zur Dosierung der Heizleistung der Heizpatronen 14 und aus einem Relais zum Betätigen eines Magnetventils 22, das wiederum die Zufuhr des Kühlmediums regelt.

Die Sollwert-Vorgaben zur Herstellung bestimmter Flach­ folien- oder Plattendicken, die auch mit Kennwerten des Kunststoffes sowie mit dessen Werten für den Druck und die Temperatur in der Breitschlitzdüse und der Extrusions­ geschwindigkeit modifiziert sind, werden den Prozeßrech­ ner 19 über eine Protokollschreibmaschine 23 eingegeben.

Die Dickenprofile der extrudierten Flachfolien oder Plat­ ten, d. h. deren lokales Querprofil und das diesem über­ lagerte zeitliche Längsprofil sind auf einem mobilen oder fest installierten und mit dem Prozeßrechner 19 in Ver­ bindung stehenden Bildschirm 24 darstellbar.

Claims (1)

1. Verfahren zur Regelung der Dicke von extrudierten Flachfolien oder Platten aus thermoplastischen Kunst­ stoffen, bei dem die Flachfolien oder Platten in meh­ rere mit Regelzonen eines Extrusionswerkzeuges kor­ relierende Zonen parallel zur Extrusionseinrichtung unterteilt, von jeder angenommenen Zone über ein senk­ recht zur Extrusionsrichtung traversierendes Dicken­ meßgerät Meßwerte und Daten aufgenommen, in Impulse digitalisiert und aus diesen Mittelwerte der gemesse­ nen Flachfolien oder Plattendicken gebildet, die er­ mittelten Istwerte mit digitalisierten Sollwertvor­ gaben verglichen werden und bei Abweichungen des Soll/ Istwertvergleichs das Ergebnis zu Regelzwecken im Pro­ duktionsprozeß verwendet wird, wobei für das Querpro­ fil die Temperatur in den jeweiligen Regelzonen des Extrusionswerkzeuges verändert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von dem Dickenmeßgerät aufgenomme­ nen Meßwerte in ein Längs- und ein Querprofil zerlegt werden, und daß für das Längsprofil aus den Mittel­ werten jeder Zone ein Gesamtmittelwert erstellt, die­ ser mit dem Gesamtmittelwert einer vorangegangenen Traversierung des Dickenmeßgerätes verglichen und auf Grund von Größe und Vorzeichen der festgestellten Dif­ ferenzen die Abzugsgeschwindigkeit der Flachfolien oder Platten aus dem Extrusionswerkzeug verändert wird.