DE3332735C1 - Verfahren zum Erfassen und Regeln der Lage der Ablöselinie einer Folie auf einer letzten Kalanderwalze eines Kunststoff-Folien-Kalanders und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Ein Arbeiten mit divergentem Licht hat den Vorteil, daß ein einfach ausgebildeter Lichtempfänger verwendet werden kann. Man könnte auch mit einem weitgehend gebündelten Lichtstrahl arbeiten, beispielsweise mit einem Laserstrahl. Dann wandert jedoch in der Lichtempfangsebene der Reflektionspunkt dieses Lichtstrahls hin und her, wenn sich der Ablösewinkel ändert Verwendet man nun mehrere, hintereinander angeordnete Lichtempfänger, so kann ebenfalls eine Aussage über die Lage der Ablöselinie dadurch gewonnen werden, daß ausgewertet wird, auf welchen Lichtempfänger der reflektierte Strahl jeweils fällt. Schließlich kann auch mit einem divergenten, jedoch eine präzise Schattengrenze aufweisenden Lichtstrahl gearbeitet werden, wenn der Lichtempfänger eine relativ große Fläche aufweist, die jedenfalls lang genug ist, damit für den gesamten, gewünschten Meßbereich der Lage der Ablöselinie sichergestellt ist, daß die Licht-Schattengrenze stets auf den Lichtempfänger fällt. Ähnlich wie im oben beschriebenen Verfahren gibt der Lichtempfänger dann ein großes Meßsignal ab, wenn er weitgehend vom reflektierten Licht getroffen wird, er gibt ein geringeres Meßsignal ab, wenn er weitgehend im Schatten liegt Gegenüber diesen beiden Ausführungen hat die als Lösung der Aufgabe beschriebene Ausführung den Vorteil, einfach und unkompliziert zu sein.
• Vorteilhafterweise wird der vom Lichtempfänger abgegebene, der gemessenen Intensität des Lichtflusses entsprechende Meßwert in Abhängigkeit vom Hellbezugswert der Farbe der Folie korrigiert Das Reflexionssignal ist nicht nur abhängig von der Winkellage der Folie im Zwischenbereich, sondern auch von ihrer Farbe. Die Farbe der Folie und ihre Auswirkung auf den Meßwert des Lichtempfängers spielt nur eine Rolle, wenn im Anschluß an die Verarbeitung einer Folie mit einer ersten Farbe eine Folie mit einer anderen Farbe verarbeitet werden soll. Dann muß, damit eine automatische Steuerung der Differenzgeschwindigkeit der Walzen möglich ist, das von der Farbgebung der Folie abhängige, jeweils unterschiedliche Reflexionsvermögen berücksichtigt werden. In Weiterbildung der Erfindung wurde nun festgestellt, daß die reflektierte und vom Lichtempfänger erfaßte Lichtmenge dem Hellbezugswert der jeweiligen Farbe der Folie proportional ist und daß hierdurch eine Korrektur erfolgen kann, so daß das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Farbe der Folie durchgeführt werden kann.
• Alternativ wird hierzu ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Intensität des Meßlichtes ermittelt wird, das durch die Folie hindurchgetreten ist. Hierzu ist ein weiterer, auf der anderen Seite der Folie befindlicher Empfänger notwendig, dessen Ausgangssignal zur Korrektur des Meßwertes des ersten Lichtempfängers dient.
• Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine für das oben beschriebene Verfahren geeignete Vorrichtung zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 4 angegebenen Maßnahmen gelöst. Der Lichtempfänger kann über eine Auswerteelektronik mit der Ansteuerung mindestens einer Walze, besser jedoch der gesamten Folgeantriebe, also von der ersten Abzugswalze bis zum Wickler, verbunden sein.
• In vorteilhafter Ausbildung ist dem Lichtempfänger und der Lichtquelle dieselbe Austrittsoptik, insbesondere ein Lichtleiter, zugeordnet Dadurch lassen sich Lichtempfänger und Lichtquelle zu einer Einheit zusammenfassen, dieses bringt in Anbetracht der räumlich sehr beengten Verhältnisse bei einer Kalandriereinrich- tung für Kunststoffolien Vorteile.
• Schließlich ist es vorteilhaft, der Lichtquelle gegenüberliegend und auf der anderen Seite des Zwischenbereiches der Folie einen zweiten Lichtempfänger anzuordnen, der ebenfalls mit der Auswerteelektronik verbunden ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer letzten Kalanderwalze eines Kunststoff-Folien-Kalanders und einer ersten und zweiten Abzugswalze mit einer Vorrichtung zur Bestimmung und Steuerung der Ablöselinie, und F i g. 2 ein Diagramm des funktionalen Verlaufs der Lichtintensität I in Abhängigkeit vom Ablösewinkel alpha.
• In der Darstellung gemäß F i g. 1 liegt eine Folie 10 an einer letzten Kalanderwalze 12, die sich in Richtung eines Pfeils 14 um eine Achse 16 dreht, an und wird auf einer Ablöselinie 18 von dieser Kalanderwalze 12 abgezogen. Dabei wird der Folie 10 eine Ablenkung um einen Winkel alpha aufgezwungen. Dieser Winkel alpha ist die Abweichung der Folienrichtung in der Ablöselinie 18 vom Normalverlauf, also von der Richtung, die die Folie 10 behielte, würde sie nicht von der Kalanderwalze 12 abgezogen. Hinter der Ablöselinie 18 (die Bewegungsrichtung der Folie 10 ist durch den Pfeil 20 gekennzeichnet) verläuft die Folie eben in einem Zwischenbereich 22, bevor sie tangential in einer Auflauflinie auf eine erste Abzugswalze 24 aufläuft.
• Oberhalb des Zwischenbereichs 22, allgemein gese hen derjenigen Oberfläche der Folie 10 gegenüberliegend, die mit der Kalanderwalze 12 in Berührung war, ist eine optische Anordnung 26 vorgesehen, deren optische Achse 28 rechtwinklig zu einer Ebene verläuft, in der sich die Achse 16 der ersten Kalanderwalze 12 und die Achse 30 der Abzugswalze 24 befinden. Die optische Anordnung 26 weist in einem gemeinsamen Gehäuse eine Lichtquelle 32 und einen Lichtempfänger 34 auf.
• Das Licht der divergenten Lichtquelle 32 fällt durch eine gemeinsame Austrittsoptik 36, die insbesondere als Lichtleiter ausgebildet ist, auf den Zwischenbereich 22, wird von diesem reflektiert und erreicht durch die Austrittsoptik 36 den Lichtempfänger 34. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Y-förmig ausgebildete Lichtleiter als Austrittsoptik 36 erwiesen. Bei diesen sind einzelne Lichtfasern, die jeweils die oberen Y-Äste bilden, im Y-Stamm gemeinsam zusammengefaßt. An die Y-Äste sind einerseits die Lichtquelle 32 und andererseits der Lichtempfänger 34 angeschlossen, der Y-Stamm bildet die gemeinsame Austrittsoptik 36.
• In Fig.1 ist die optimale Lage der Ablöselinie 18 gezeigt. Wandert die Ablöselinie 18 nach oben, vergrößert sich also der Ablösewinkel alpha, so erfaßt der Lichtempfänger 34 einen größeren Anteil des von der Lichtquelle 32 ausgesandten und von der Folie im Zwischenbereich reflektierten Lichtes und zeigt dementsprechend einen höheren Meßwert an. Wird der Ablösewinkel alpha jedoch geringer als in F i g. 1 dargestellt ist, so verläuft der Zwischenbereich 22 schräger zur optischen Achse 28, der Lichtempfänger 34 mißt weniger Lichtintensität Diese Verhältnisse sind in Fig.2 schematisch dargestellt, der optimale Betriebspunkt ist mit 38 angedeutet, er ist in F i g. 1 gezeigt.
• In F i g. ist in Verlängerung der optischen Achse 28 und auf der anderen Seite des Zwischenbereichs 22 gestrichelt ein zweiter Lichtempfänger 40 vorgesehen, der die Intensität des den Zwischenbereich 22 durchtretenden Lichtes mißt Der so erhaltene Meßwert wird einer Auswerteelektronik 42 zugeführt, an die auch der erste Lichtempfänger 34 ausgangsseitig angeschlossen ist und die ihrerseits über eine Ansteuerschaltung 44 die Differenzgeschwindigkeit der Walzen steuert Aufgrund des vom zweiten Lichtempfänger 40 erhaltenen Meßwertes kann die Auswertung des Reflexionssignals, das vom ersten Lichtempfänger 34 erfaßt wird, unabhängig von der Farbe der Folie 10 erfolgen.
• Alternativ kann ohne einen zweiten Lichtempfänger 40 der Einfluß der Farbe auf das Reflexionssignal dadurch kompensiert werden, daß der Hellbezugswert der Farbe der Folie 10 berücksichtigt wird. Der Hellbezugswert oder auch die Helligkeit einer Farbe ist ein in der Farbmetrik definierter Begriff und läßt sich mittels fotometrischer Meßverfahren für jede Farbe genau bestimmen. Es wurde festgestellt daß die reflektierte und auszuwertende Strahlung dem Hellbezugswert der jeweiligen Farbe der Folie 10 proportional ist Dementsprechend kann das reflektierte Signal dadurch korrigiert werden, daß der Meßwert des ersten Lichtempfängers 34 mit dem Hellbezugswert korreliert wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Erfassen und Regeln der Lage der Ablöselinie einer Folie auf einer letzten Kalanderwalze eines Kunststoff-Folien-Kalanders, bei dem die Folie von der letzten Kalanderwalze auf eine erste Abzugswalze abgezogen wird und im Zwischenbereich zwischen der Ablöselinie und ihrer Auflauflinie auf der ersten Abzugswalze im wesentlichen geradlinig verläuft, und bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen der letzten Kalanderwalze und der ersten Abzugswalze in Abhängigkeit von der Lage der Folie im Zwischenbereich eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Zwischenbereich (22) ein divergenter Lichtstrahl (optische Achse 28) gerichtet wird, der vom Zwischenbereich (22) reflektiert wird und als reflektierter verbreiterter Strahl auf einen Lichtempfänger (34) trifft und daß die Einstellung der Relativgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem vom Lichtempfänger (34) aufgenommenen Lichtfluß gesteuert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Lichtempfänger (34) abgegebene, der gemessenen Intensität des Lichtflusses entsprechende Meßwert in Abhängigkeit vom Hellbezugswert der Farbe der Folie korrigiert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Folie (10) hindurchgetretene Anteil des divergenten Lichtstrahls von einem zweiten Lichtempfänger (40) zumindest teilweise erfaßt wird und daß der Meßwert des ersten Lichtempfängers (34) durch den Meßwert des zweiten Lichtempfängers (40) dividiert wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegend der von der Kalanderwalze (12) ablaufenden Oberfläche der Folie (10) eine divergente Lichtquelle (32), insbesondere eine Infrarotlichtquelle, und im Reflexionsbereich dieser Lichtquelle (32) ein Lichtempfänger (34) angeordnet ist, und daß die Empfangsfläche des Lichtempfängers (34) wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des reflektierten Strahls.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (optische Achse 28) des einfallenden Strahls rechtwinklig zu einer Ebene verläuft, in der die Achsen (16, 30) der beiden Walzen (12,24) verlaufen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtempfänger (34) und Lichtquelle (32) in einer optischen Anordnung (26) zusammengefaßt sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lichtempfänger (34) und der Lichtquelle (32) dieselbe Austrittsoptik (36), insbesondere ein Lichtleiter zugeordnet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

   Bei der Kalandrierung von Kunststoffolien wird bekanntlich die Folie von der letzten Kalanderwalze mittels - im Durchmesser wesentlich kleinerer - Abzugswalzen abgezogen.

   Bei gegebener Rezeptur, Walzenoberfläche und Walzenoberflächentemperatur bestimmt die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen die Höhe der Ablöselinie der Folie von der letzten Kalanderwalze. Nimmt die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Walzen zu, bewegt sich die Ablöselinie auf der Kalanderwalze entgegen der Walzendrehrichtung Bei geringer werdender Geschwindigkeitsdifferenz verlagert sich die Ablöselinie entgegengesetzt, also mit der Drehrichtung. Die Folie schmiegt sich dabei bis zum Ablösepunkt an einen Sektorbereich der letzten Kalanderwalze an und wird in der Ablöselinie abgelenkt, sie verläuft also vor und hinter der Ablöselinie in unterschiedlichen Richtungen, diese Richtungen definieren einen Ablösewinkel.

   Hinter der Ablöselinie verläuft die abgezogene Folie im wesentlichen eben und läuft tangential zur ersten Abzugswalze auf diese Abzugswalze zu.

   Die Lage der Ablöselinie auf der letzten Kalanderwalze besitzt ihr verfahrenstechnisches Optimum in Höhe des höchsten Punktes der Abzugswalze. Ist die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Walzen zu groß, treten hohe Zugkräfte in der an dieser Stelle noch plastischen Folie auf, was zu einem Reißen der Folie führen kann. Die Folie wird in diesem Falle zu früh, also mit zu geringer Ablenkung und somit zu geringem Ablösewinkel von der letzten Kalanderwalze abgehoben.

   Bei zu geringer Geschwindigkeitsdifferenz und entsprechend geringen Zugkräften verlagert sich die Ablöselinie mit der Walzendrehrichtung. Bei einem daraus resultierenden zu großen Ablösewinkel besteht die Gefahr, daß sich eine Schlaufe in der Folie bildet, was ebenfalls zum Folienabriß und somit zur Betriebsunterbrechung führt.

   Nach dem Stand der Technik wird die Position des Ablösepunktes vom Bedienungspersonal überwacht und eingestellt. Dies ist unbefriedigend und mit Nachteilen verbunden. Angestrebt wird daher eine automatische Erfassung und eine Regelung der Lage der Ablöselinie und eine Steuerung der Relativgeschwindigkeit zwischen der letzten Kalanderwalze und der ersten Abzugswalze.

   Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein automatisch arbeitendes Verfahren zum Erfassen und Regeln der Lage der Ablöselinie einer Folie auf der letzten Kalanderwalze anzugeben.

   Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

   Hierbei macht man sich die Reflexion eines divergenten Lichtbündels an einer schrägen Fläche zu nutze. Die Divergenz des Lichtbündels wird so groß gewählt, daß innerhalb des gewünschten Meßbereichs für den Ablösewinkel bzw. für die Lage der Ablöselinie gewährleistet ist, daß reflektiertes Licht auf den Lichtempfänger fällt. Verläuft die Mittellinie des einfallenden, divergenten Strahlenbündels rechtwinklig zum Zwischenbereich der Folie, so wird der den Lichtempfänger erreichende Lichtfluß eine maximale Intensität aufweisen. Verläuft die Folie im Zwischenbereich jedoch in einen Winkel größer als 900 hierzu, so erreicht den Lichtempfänger mit steigendem Winkel ein zunehmend geringerer Lichtfluß. Der vom Lichtempfänger aufgenommene Lichtfluß und seine als Meßwert abgegebene Intensität ist ein direktes Maß für die Lage der Ablöselinie.