DE3301462C2 - Verfahren und Einrichtung zum fortlaufenden Ermitteln der Größe des Materialwulstes in der Einlaufzone eines Kalanderwalzenspaltes - Google Patents

Abstract

Vorliegend werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Menge des in der Einlaufzone eines Kalanderwalzenspaltes gebildeten Materialwulstes beschrieben, welche darauf basieren, daß der Wulst und die Walzenballen mit einem linienförmigen Lichtfleck beleuchtet werden. Infolge der Reflexionseigenschaften der Walzenballen und des Wulstes entsteht in der von diesem Lichtfleck hervorgerufenen Lichtlinie eine Intensitätsmodulation mit zwei definierten Kontrastsprüngen. Der Abstand zwischen diesen Kontrastsprüngen wird mittels eines opto-elektrischen Wandlers (Fotodiodenzeile), auf welchen die intensitätsmodulierte Lichtlinie abgebildet wird, meßtechnisch ermittelt und als Maß für die gesuchte Materialmenge verwendet.

Description

b)

der Lichtquelle (7) zum Abstrahlen eines linienförmigen Lichtflecks;

der opto-elektrischen Aufnahmevorrichtung (11) zum Abbilden der intensitätsmodulierten Lichtlinie (8') auf wenigstens einer Fotodiodenzeile;

c) der Fotodiodenzeile zur Abgabe eines der Intensitätsverteilung der intensitätsmodulierten Lichtlinie (8') entsprechend λ elektrischen Ausgangssignals, und

d) der elektrischen Auswertu gsschaltung (12) zum Feststellen von Signalsprüngen (13,14) im Ausgangssignai der Fotodiodenzeiie.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2. Ein Verfahren und eine Einrichtung dieser Art sind aus dem DE-GM 17 901 bekannt.

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 Materialwulst (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 Größe des Materialwulstes möglichst konstant zu halten.

Aus dem DE-GM 74 17 901 ist es bereits bekannt, den Materialwulst optisch mit Hilfe von wenigstens zwei Reflexionslichtschranken abzutasten, welche unter verschiedenen Winkelstellungen bezüglich des Kalanderwalzenspaltes angeordnet sind. Jede dieser Reflexionslichtschranken bestimmt einen Toleranzbereich für die Größe des Materialwulstes, dessen Oberschreiten sich als Unterbrechung der betreffenden Lichtschranke zeigt- Zwar ist es denkbar, durch eine Vervielfachung solcher Reflexionslichtschranken die meßtechnische Auflösung der bekannten Einrichtung zu erhöher, doch

ίο sind hier durch den Platzbedarf für die einzelnen Lichtschranken Grenzen gesetzt Zudem würde durch eine derartige Vervielfachung von Lichtschranken der Zugang zu dem Kalanderwalzenspalt, insbesondere für periodische Wartungsarbeken während des laufenden

t5 Fertigungsprozesses, behindert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche(s) eine fortlaufende Messung des Materialwulstes mit hoher Auflösung während des Kalandrierens ermöglicht, ohne den Zugang zu dem Kalanderwalzenspalt nennenswert zu behindern.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Schaffung eines Verfahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Schaffung einer Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 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;

F i g. 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 F i g. 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 F i g. 3, und

F i g. 5 eine graphische Darstellung des dem Intensitätsverlauf der Lichtlinie gemäß F i g. 3 entsprechenden elektrischen Ausgangssignals der Einrichtung nach Fig.4.

Der in Fig. 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 allsc-

33 Ol

meinen 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 Walzenspaites 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 darstellL Ein gutes Beurteilungskriterium für diese überschüssige, wulstförmige Materialmenge ist der in Fig. 1 mit »£λ< bezeichnete Durchmesser des Wulstes 6.

Zur berührungslosen K4essung des Durchmessers D jedes Wulstes 6 wird gemäß F i g. 4 der betreffende Wal-,,· zcnspalt 4 bzw. 5 von einer Lichtquelle 7 mit einem im

: wesentlichen linienförmigen Lichtfleck beleuchtet Der

Neigungswinkel der Lichtquelle 7 bezüglich der Hori- : zontalen beträgt im Falle der Einrichtung gemäß F i g. 4 's.;, 0°; indessen können auch Neigungswinkel bis zu 30° k vorgesehen werden, obwohl ein Neigungswinkel von 0°

':- ein bevorzugter Wert ist.

('■ Infolge der Beleuchtung mit dem linienförmigen

y ■ Lichtfleck entsteht im Falle von F i g. 2 an der Auftreff-

'*; stelle auf den Umfangsflächen der Walzenballen 1, 2

eine Lichtlinie 8, deren räumlicher Verlauf die Krüm-' > mung der Walzenballen 1, 2 in der Betrachtungsebene sichtbar macht Es entsteht gleichsam eine »durchge- ;■■.■ hende Schnittstelle« auf den Umfangsflächen beider ;.■■ Walzenballen 1,2.

;; In der Praxis läßt sich an der reflektierenden Walzen-

; bahnoberfläche 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 Umfangs-

'_ flächen der Walzenballen 1, 2 aufweist, sofern eine ho-

f mogene, gleichmäßige Ausleuchtung mit dem Lichtfleck

' 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 F i g. 3 an den Berührungslinien dieses kleineren Zylinders mit den beiden Walzcnballen 1, 2, also an den Außenkanten des Wulstes 6, deutliche Intensitäts- oderr Kontrastsprünge 9, 10. Der Abstand zwischen den Kontrastsprüngen 9, 10 ist proportional dem Durchmesser D des Wulstes (F ig. 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 ; F i g. 5 exakt dem modulierten Intensitätsverlauf der ab-

gebildeten 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 Fntodiodenzeile gemäß Fig.5 zügeführt wird, läßt sich auf einfache Weise der Abstand D' zwischen den beiden Sif,ralsprüngen 13 und 14 feststellen und in Form eines elektrischen Meßsignals einer nicht dargestellten Regeleinrichtung zur Verfügung stellen.

Die Auinahmevorrichtung 11 ist bei dem in Fig.4 dargestellten Beispielsfall unter einem Neigungswinkel von etwa 20° bezüglich der Horizontalen dargestellt Es versteht sich, daß auch andere Neigungswinkel, einschließlich 0°, vorgesehen werden können. Ferner können anstelle einer Fotodiodenzeile auch andere zellenförmige Anordnungen opto-elektrischer Wandler in der Aufnahmevorrichtung 11 vorgesehen werden; es ist lediglich entscheidend, daß die Intensitätsmodulation der Lichtlinie 8' in eine entsprechende SignalmoduJation eines elektrischen Signals umgewandelt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

33 Ol 462 Patentansprüche:

1. Verfahren zum fortlaufenden Ermitteln der Größe des Materialwulstes in der Einlaufzone eines Kalanderwalzenspaltes, bei dem man den Walzenspalt mittels einer Lichtquelle fleckförmig beleuchtet und aus dem Reflexionsverhalten des Lichts die Größe des Materialwulstes ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck linienförmig ausgebildet ist und senkrecht zum Walzenspalt verläuft und daß aus der Intensitätsmodulation der bei der Reflexion entstehenden Lichtlinie der Durchmesser des Materialwulstes ermittelt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer gegen den Materialwulst gerichteten, einen Lichtfleck abstrahlenden Lichtquelle, einer auf den Materialwulst ausgerichteten, opto-elektrischen Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des reflektierten Lichts und einer der Aufnahmevorrichiung zugeordneten elektrischen Auswertungsschaltung, gekennzeichnet durch die Ausbildung