DE3301462A1

DE3301462A1 - Verfahren und einrichtung zum fortlaufenden ermitteln der menge eines wulstfoermigen, ueberschuessigen materials in der einlaufzone eines kalanderwalzenspaltes

Info

Publication number: DE3301462A1
Application number: DE19833301462
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich 8042 Oberschleißheim Daßler; Rüdiger 8011 Faistenhaar Haas; Gerhard Dipl.-Ing. 8000 München Löffler
Original assignee: Oem Messtechnik 8000 Muenchen GmbH; OEM MESSTECHNIK GmbH
Current assignee: Omt Optoelektronische Messtechnik 8000 Muenc GmbH
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3301462C2

Description

Verfahren und Einrichtung zum fortlaufenden
Ermitteln der Menge eines wulstförmigen, überschüssigen Materials in der Einlaufzone eines Kalanderwalzenspaltes Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
Beim Kalandrieren von Kautschuk- oder Kunststoffmaterial sind die im Walzenspalt zwischen jeweils zwei Kalander-Walzenballen auftretenden Kräfte hauptsächlich abhängig von der Spaltweite, dem Verformungswiderstand des verarbeiteten Materials, der Verarbeitungstemperatur, der Drehzahl und dem Durchmesser der Walzenballen, dem Friktionsverhältnis sowie der Menge des überschüssigen, wulstförmigen Materials ( nachstehend als "Wulst" bezeichnet ) in der Einlaufzone des Walzenspaltes.
Dieser Wulst ( gelegentlich auch als "Knet" bezeichnet ) wird bei jedem neuen Einlauf des zu verarbeitenden Materials zu dessen besserer Verteilung und Durchmischung gebildet, wobei sich die Menge dieses überschüssigen Materials in Abhängigkeit von den übrigen genannten Einflußgrößen auf die Kräfte im Walzenspalt verändert. Zur Erzielung einer gleichbleibenden Qualität der Kalanderware wäre es an sich erforderlich, die Menge des wulstförmigen Materials möglichst konstant zu halten. Bislang gibt es jedoch keine zuverlässig arbeitende Meßmöglichkeit für das wulstförmige Material während des Kalandrierens.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Meßmöglichkeit erstmals zu schaffen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Schaffung eines Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Schaffung einer Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Kalander mit drei Walzenballen zur Verarbeitung von Kautschuk- oder Kunststoffmaterial, dessen Form beim Durchlauf durch den Kalander angedeutet ist; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zweier Walzenballen eines Kalanders und der bei Beleuchtung derselben mit einem linienförmigen Lichtfleck entstehenden Lichtlinie; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ähnlich wie in Fig. 2, jedoch für ein Walzenballenpaar, vor dessen Walzenspalt ein als Zylinder angedeuteter Materialwulst vorhanden ist; Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum Beleuchten eines Walzenballenpaares und des davor befindlichen Materialwulstes mit einem linienförmigen Lichtfleck sowie zum optischen Aufnehmen und elektrischen Auswerten der dabei entstehenden Lichtlinie gemäß Fig. 3, und Fig. 5 eine graphische Darstellung des dem Intensitätsverlauf der Lichtlinie gemäß Fig. 3 entsprechenden elektrischen Ausgangssignals der Einrichtung nach Fig. 4.
Der in Figur 1 dargestellte, schematische Querschnitt durch einen Kalander zum Walzen von Kautschuk- oder Kunststoffmaterial umfaßt im dargestellten Beispielsfall drei vertikal übereinander angeordnete Walzenballen 1, 2 und 3, wobei sich zwischen den Walzenballen 1 und 2 ein Walzenspalt 4 und zwischen den Walzenballen 2 und 3 ein Walzenspalt 5 befinden. Die Walzenballen 1 und 3 werden im Uhrzeigersinn und der Walzenballen 2 im Gegenuhrzeigersinn von nicht dargestellten Antriebsmitteln angetrieben.
Auf der Umfangsfläche des obersten Walzenballens 1 wird aus einer nicht dargestellten Plastifiziervorrichtung, beispielsweise einem Schneckenextruder, ein plastifiziertes Kautschuk- oder Kunststoffmaterial aufgebracht, das von dem Walzenballen 1 in Rotationsrichtung mitgeschleppt und an die Walzenballen 2 und 3 weitergegeben wird.
Die Spaltweite der Walzenspalte 4 und 5 ist im allgemeinen in Abhängigkeit von einem oder mehreren der eingangs erwähnten Einflußgrößen auf die Kräfte im Walzenspalt änderbar, um eine gleichförmige Dicke der aus dem Walzenspalt 5 austretenden Kalanderware zu erzielen.
In der Einlaufzone jedes Walzenspaltes 4, 5 wird aus den eingangs dargelegten Gründen ein Wulst 6 aus überschüssigem Material gebildet,dessen Menge eine Einflußgröße auf die Qualität der fertigen Kalanderware darstellt. Ein gutes Beurteilungskriterium für diese überschüssige, wulstförmige Materialmenge ist der in Fig. 1 mit D bezeichnete Durchmesser des Wulstes 6.
Zur berührungslosen Messung des Durchmessers D jedes Wulstes 6 wird gemäß Fig. 4 der betreffende Walzenspalt 4 bzw. 5 von einer Lichtquelle 7 mit einem im wesentlichen linienförmigen Lichtfleck beleuchtet. Der Neigungswinkel der Lichtquelle 7 gezüglich der Horizontalen beträgt im Falle der Einrichtung gemäß Fig. 4 0°; indessen können auch Neigungswinkel bis zu 300 vorgesehen werden, obwohl ein Neigungswinkel von ein bevorzugter Wert darstellt.
Infolge der Beleuchtung mit dem linienförmigen Lichtfleck entsteht im Falle von Fig. 2 an der Auftreffstelle auf den Umfangsflächen der Walzenballen 1, 2 eine Lichtlinie 8, deren räumlicher Verlauf die Krümmung der Walzenballen 1, 2 in der Betrachtungsebene sichtbar macht. Es entsteht gleichsam eine durchgehende Schnittstelle" auf den Umfangsflächen beider Walzenballen 1, 2.
In der Praxis läßt sich an der reflektierenden Walzen- ballenoberfläche eine Linienstruktur beobachten, die aufgrund der Zylinderspiegelung an der Berührungslinie der beiden Walzenballen 1, 2 eine wesentlich höhere Intensität als im Bereich der übrigen Teile der Umfangsflächen der Walzenballen 1, 2 aufweist, sofern eine homogene, gleichmäßige Ausleuchtung mit dem Lichtfeck vorhanden ist.
Bringt man vor den Walzenspalt 4 bzw. 5 einen Wulst 6, der vereinfacht als wesentlich kleinerer Zylinder aus unterschiedlichem Material ( und damit unterschiedlichem Reflektionsverhalten ) angesehen werden kann, so zeigt die entstehende Lichtlinie 8' gemäß Fig. 3 an den Berührungslinien dieses kleineren Zylinders mit den beiden Walzenballen 1, 2, also an den Außenkanten des Wulstes 6, deutliche Intensitäts- oder Kontrastsprünge 9, 10. Der Abstand zwischen den Kontrastsprüngen 9, 10 ist proportional dem Durchmesser D des Wulstes ( Fig. 2 ).
Die Lichtlinie 8' mit ihrer Intensitätsmodulation wird gemäß Fig. 4 in einer Aufnahmevorrichtung 11 über eine Abbildungsoptik auf eine Fotodiodenzeile abgebildet, wodurch ein elektrisches Ausgangssignal der Fotodiodenzeile erzeugt wird, dessen Signalverlauf gemäß Fig. 5 exakt dem modulierten Intensitätsverlauf der abgebildeten Lichtlinie 8' entspricht. Insbesondere entsprechen die Kontrastsprünge 9, 10 den Signalsprüngen 13, 14 im Ausgangssignal der Fotodiodenzeile, wobei der Abstand D' zwischen den Signalsprüngen 13, 14 dem Durchmesser D des Wulstes 6 proportional ist und damit ein Maß für die gesuchte Menge des überschüssigen, wulstförmigen Materials in der Einlaufzone des betreffenden Walzenspaltes 4 bzw. 5 darstellt.
In einer Auswertungsschaltung 12, welcher das Ausgangssignal der Fotodiodenzeile gemäß Fig. 5 zugeführt wird, läßt sich auf einfache Weise der Abstand D' zwischen den beiden Signalsprüngen 13 und 14 feststellen und in Form eines elektrischen Meßsignals einer nicht dargestellten.
Regeleinrichtung zur Verfügung stellen.
Die Aufnahmevorrichtung 11 ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispielsfall unter einem Neigungswinkel von etwa 200 bezüglich der Horizontalen dargestellt. Es versteht sich, daß auch andere Neigungswinkel, einschließlich 00, vorgesehen werden können. Ferner können anstelle einer Fotodiodenzeile auch andere zeilenförmige Anordnungen opto-elektrischer Wandler in der Aufnahmevorrichtung 11 vorgesehen werden; es ist lediglich entscheidend, daß die Intensitätsmodulation der Lichtlinie 8 t in eine entsprechende Signalmodulation eines elektrischen Signals umgewandelt wird.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum fortlaufenden Ermitteln der Menge eines wulstförmigen, überschüssigen Materials Wulst ) in der Einlaufzone eines von zwei Walzenballen gebildeten Kalanderwalzenspaltes während der Herstellung von Kalanderware aus beispielsweise Kautschuk- oder Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenspalt mit einem linienförmigen Lichtfleck beleuchtet wird und daß aus der Intensitätsmodulation der dabei entstehenden Lichtlinie der Durchmesser des Wulstes ermittelt wird, welcher ein Maß für die zu ermittelnde Materialmenge darstellt.
2. Einrichtung zum fortlaufenden Ermitteln der Menge eines wulstförmigen, überschüssigen Materials Wulst ) in der Einlaufzone eines von zwei Walzenballen gebildeten Kalanderwalzenspaltes während der Herstellung von Kalanderware aus beispielsweise Kautschuk- oder Kunststoffmaterial, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) Eine gegen den Wulst (6) gerichtete, einen linienförmigen Lichtfleck abstrahlende Lichtquelle (7), die an der Auftreffstelle des Lichtflecks auf dem Wulst (6) und den Walzenballen ( 1, 2 bzw. 2, 3 ) eine Lichtlinie (8') erzeugt, welche aufgrund der Reflexionseigenschaften der Walzenballen und des Wulstes eine derartige Intensitätsmodulation aufweist, daß an den Schnittpunkten der Lichtlinie (8') mit den Außenkanten des Wulstes (6) eindeutige Kontrastsprünge (9, 10) vorhanden sind; b) eine auf den Wulst (6) ausgerichtete, optoelektrische Aufnahmevorrichtung (11) zum Abbilden der intensitätsmodulierten Lichtlinie (8') auf wenigstens eine Fotodiodenzeile, derart, daß das elektrische Ausgangssignal der Fotodiodenzeile die Intensitätsverteilung der intensitätsmodulierten Lichtlinie (8') mit den beiden Kontrastsprüngen (9, 10) entsprechend wiedergibt, und c) eine elektrische Auswertungsschaltung (12) zum Feststellen des Abstandes (D') zwischen den den Kontrastsprüngen (9, 10) entsprechenden Signalsprüngen (13, 14) im Ausgangssignal der Fotodiodenzeile, wobei der festgestellte Wert des Abstandes (D') dem Durchmesser (D) des Wulstes (6) proportional ist und ein Maß für die zu ermittelnde Materialmenge darstellt.