DE3941120A1 - Verfahren und anordnung zum regeln der geschwindigkeit eines anlagenteils einer extrusionsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Transportgeschwindigkeit eines Anlagenteils einer Extrusionsanlage für Elastomere und/oder Kunststoffe in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines vorgeschalteten oder nachgeordneten Anlagenteils, wobei ein auf den Anlagenteilen zu transportierendes strangförmiges Gut zwischen den betreffenden, jeweils getrennt angetriebenen Anlagenteilen einen Durchhang bildet und durch eine Verringerung des Durchhangs eine Verringerung der Transportgeschwindigkeit des nachgeordneten Anlagenteils gegenüber dem vorgeschalteten bzw. eine Erhöhung der Transportgeschwindigkeit des vorgeschalteten Anlagenteils gegenüber dem nachgeordneten Anlagenteil bewirkt wird und wobei der Durchhang des Gutes von einer Sensor-Einheit erfaßt wird.

Bei einer dem Extruder als dem eigentlichen Kern jeder Extrusionsanlage oder -linie vorgeschalteten Transporteinrichtung zum Transport von Mischungsstreifen und zum Füttern des Extruders könnte statt von der Transportgeschwindigkeit auch von der Zuführgeschwindigkeit die Rede sein. Sofern der Extruder selbst das vorgeschaltete Anlagenteil darstellt, ist statt der Transportgeschwindigkeit die Extrusions- oder Austrittsgeschwindigkeit zu verwenden. Als Elastomere kommen insbesondere Kautschukmischungen in Frage.

Die Bezeichnung "Sensor-Einheit" umfaßt dabei sowohl sog. Reflexions-Sensoren, die je einen in einem Gehäuse zusammengefaßten Sender und Empfänger für elektromagnetische Wellen, wie sichtbares und unsichtbares Licht, oder Schallwellen aufweisen als auch kapazitive Sensoren.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einer Sensor-Einheit und einer mit dieser verbundenen Steuerung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Steuerung ausgangsseitig mit dem Antrieb des zu regelnden Anlagenteils verbunden ist, die Anlagenteile einen Abstand voneinander zur Bildung einer Schleife des auf ihnen zu transportierenden strangförmigen Gutes aufweisen und die Sensor-Einheit auf die unterste Stelle der Schleife gerichtet ist.

Bei der Extrusion von Profilen aus Elastomeren und/oder Kunststoffen ist die exakte Geschwindigkeitsregelung der Anlagenteile eine wesentliche Voraussetzung für eine gleichbleibende Profilqualität. Die Geschwindigkeitsregelung wird sowohl bei der auf den Extruder folgenden Transportstrecke, bei auf diese folgenden Einheiten der Extrusionsanlage bzw. -linie als auch bei Förderstrecken, die zur Beschickung des Extruders mit Material dienen, angewandt.

Dabei wird die Transportgeschwindigkeit der auf den Extruder folgenden Transportstrecke an die Austrittsgeschwindigkeit des Stranges bzw. Profiles aus dem Extrusionskopf angepaßt und die Transportgeschwindigkeit von auf die Transportstrecke folgenden Einheiten geregelt, um sie auf die Geschwindigkeit einer vorgeschalteten Einheit abzustimmen. Bei Förderstrecken, die zur Beschickung des Extruders mit Material dienen, wird die Zuführgeschwindigkeit vorgeschalteter Einheiten an die Geschwindigkeit einer nachfolgenden Einheit, insbes. der Extrusions- bzw. Durchsatzgeschwindigkeit des Extruders selbst angepaßt.

Es ist bekannt, die Transportgeschwindigkeit eines Anlagenteils einer Extrusionslinie anhand des Durchhangs des Extrudats zwischen aufeinanderfolgenden, getrennt angetriebenen Anlageteilen, z. B. Transportbändern, zu regeln und zur Bestimmung des Durchhangs eine sog. Tänzerrolle einzusetzen. Dabei läuft das Extrudat in Form einer Schleife um eine Rolle, die am freien Ende eines schwenkbaren Hebels gelagert ist. Die Rolle wird durch eine leichte Kraft an den Scheitelpunkt der Schleife gedrückt. Der sich dabei einstellende Winkel des Hebels wird als Maß des Schleifendurchhangs gewertet. Durch ein Potentiometer wird der jeweilige Winkel in ein elektrisches Signal umgesetzt, das die Transport- oder Abzugsgeschwindigkeit des nachgeordneten Anlagenteils je nach Winkellage unverändert läßt, erhöht oder verringert.

Der Nachteil des bekannten Verfahrens ist, daß, konstruktiv bedingt, Kräfte von der Rolle auf das Extrudat ausgeübt werden, die das Extrudat, insbesondere wenn es noch nicht vollständig vernetzt ist und es sich um Profile mit kleinen Abmessungen handelt, der Querschnitt des Extrudats verändert wird.

Daneben ist es bekannt, den Durchhang des Extrudats durch einen innerhalb eines senkrecht zur Transportrichtung ausgerichteten Lichtvorhang zu bestimmen. Ein solcher Lichtvorhang wird durch einen waagerechten Lichtstrahl erzeugt, der periodisch in vorgebbarer Taktzeit, z. B. alle 2,5 ms zwischen zwei Höhenmarken pendelt, von denen je einer über und einer unter dem durchhängenden Extrudat liegt. Dabei entspricht das von einer Elektronik ausgewertete Signal der Höhe, bei der der Lichtstrahl unterbrochen wird, also der Höhe des Schleifendurchhangs. Diese bekannte Lösung ist jedoch relativ aufwendig.

Darüber hinaus ist es bekannt, den Schleifendurchhang des Extrudats durch reflektierte elektromagnetische Wellen (z. B. sichtbares und unsichtbares Licht), Schallwellen oder kapazitiv zu bestimmen. Dabei gelangen die elektromagnetischen bzw. Schallwellen von einem Sender auf den durchhängenden Extrudatstreifen, werden dort reflektiert und in einem Empfänger in ein elektrisches Signal zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit umgesetzt. Das Empfangssignal ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen Empfänger und Meßobjekt und damit - bei feststehendem Sender und Empfänger - abhängig vom Durchhang des Streifens.

In einem Gehäuse zusammengefaßte Sender und Empfänger für elektromagnetische Wellen oder Schallwellen sind unter der Bezeichnung Reflexions-Sensoren bekannt. Bei einem kapazitiven Sensor wird ein elektromagnetisches Wechselfeld aufgebaut, wobei sich dessen Kapazität zwischen den beiden Elektroden je nach Lage des durchhängenden Kautschukstreifens im Feld ändert. Diese Änderung wird elektronisch ausgewertet, wobei die Intensität des reflektierten Signals bzw. die Kapazität der Elektroden als Steuergröße zur Regelung der Abzugsgeschwindigkeit herangezogen wird.

Nachteilig ist jedoch dabei, daß z. B. die Reflexion und damit das Signal nicht nur von der Entfernung eines Körpers sondern auch von dessen physikalischen Eigenschaften, z. B. seiner Oberfläche und/oder seiner übrigen Beschaffenheit, abhängt. Wird z. B. bei der Kautschukextrusion ein häufiger Material- oder Profilwechsel vorgenommen, so wird die Oberflächenbeschaffenheit verändert, so daß solche Regelverfahren und Einrichtungen nicht zufriedenstellend einsetzbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das bzw. die mit einfachen Mitteln sicherstellt, daß weder nachteilige Einwirkungen auf das Extrudat ausgeübt werden noch Ungenauigkeiten durch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit oder andere physikalische Gegebenheiten auftreten.

Diese Aufgabe wird, soweit sie das Verfahren betrifft, dadurch gelöst, daß zur Erfassung des tatsächlichen Durchhangs des zu transportierenden Gutes eine weitere, gegenüber dem zu transportierenden Gut in der Höhe einstellbaren Sensor-Einheit herangezogen wird und als Signal zur Steuerung des Antriebs des in der Geschwindigkeit anzupassenden Anlagenteils die Differenz aus den Ausgangssignalen beider Sensor-Einheiten verwendet wird, wobei die weitere Sensor-Einheit in ihrer Höhe derart eingestellt wird, daß beide Ausgangssignale gleich sind, wenn der Schleifendurchhang des Gutes seine Sollage einnimmt.

Durch das Vorsehen einer weiteren Sensor-Einheit ist es möglich, eine Vergleichsmessung vorzunehmen. Die Störeinflüsse, wie z. B. die Oberflächenbeschaffenheit des zu transportierenden Gutes, können an beiden Meßstellen als gleich angesehen werden, so daß beide Sensor-Einheiten, wenn sie gleiche Abstände zu dem zu transportierenden Gut aufweisen, gleiche Ausgangssignale abgeben. Stellt man die weitere Sensor-Einheit, wenn sich die Schleife des durchhängenden Teils des zu transportierenden Gutes in der Sollage befindet, so ein, daß ihr Abstand zu dem zu transportierenden Gut gleich dem Abstand der ersten Sensor-Einheit ist, so ergeben sich bei beiden Sensor-Einheiten gleiche Ausgangssignale. Beim Bilden der Differenz beider Ausgangssignale ergibt sich für den Fall, daß die Schleife des Gutes in der Sollage hängt, Null, so daß die Abzugsgeschwindigkeit unverändert bleibt. Störeinflüsse werden somit durch die Vergleichsmessung ausgeschaltet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Während das eine Ausgangssignal in jedem Fall von einer Sensor-Einheit entnommen wird, die senkrecht auf die unterste Stelle des Schleifendurchhangs des zu transportierenden Gutes gerichtet ist, wird das andere Ausgangssignal bei einer bevorzugten Ausführung von einer Sensor-Einheit entnommen, die senkrecht auf den jeweils in einer Transportebene verlaufenden Teil des Gutes gerichtet ist.

Sofern die Unterbringung einer Sensor-Einheit im Bereich einer Transportebene eines Anlagenteils Schwierigkeiten bereitet, ist nach Anspruch 3 vorgesehen, das andere Ausgangssignal einer Sensor-Einheit zu entnehmen, die senkrecht von der gegenüberliegenden Seite auf dieselbe Stelle der Schleife gerichtet ist. Diese Maßnahme hat zudem den Vorteil, daß sich bei der Bildung der Differenz beider Ausgangssignale ein größerer Unterschied herausstellt, da sich beide Ausgangssignale bei einer Änderung der Lage des Durchhangs der Schleife gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen ändern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Durchhangs eines Profilstrangs und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind zwei Transportbänder 1, 2 gleich hoch und mit einem Abstand zueinander hintereinander angeordnet. Beide Transportbänder weisen einen eigenen (nicht dargestellten) Antrieb auf, der beispielsweise auf die jeweils rechte Umlenkrolle 3, einwirkt. Über beide Transportbänder 1, 2 läuft ein aus Kautschukmischungen extrudierter Profilstrang 5, der zwischen den beiden Bändern in Form einer Schleife über eine auch als Durchhang bezeichnete Höhendifferenz d durchhängt. Beide Bänder 1, 2 weisen die gleiche Sollgeschwindigkeit v₀₁ = v₀₂ = v₀ auf. Ist die tatsächliche Geschwindigkeit v₂ des nachgeordneten Transportbandes 2 größer als die tatsächliche Geschwindigkeit v₁ des vorgeschalteten Transportbandes 1, so verringert sich die Höhendifferenz d der Schleife. Ist v₂ kleiner als v₁, so vergrößert sich die Höhendifferenz d.

Über einem der Transportbänder, dem Transportband 1, befindet sich ein erster, senkrecht auf den Profilstreifen 5 gerichteter Reflexions-Sensor S₁, der durch eine Verstelleinrichtung 7 auf einen Abstand l₁ über dem Profilstrang 5 eingestellt ist.

Mittig zwischen den Bändern 1, 2 befindet sich ein weiterer, gleichartiger Reflexions-Sensor S₂, der in einem Abstand l₀ über dem Niveau des auf den Bändern 1, 2 liegenden Profilstrangs 5 fest angeordnet und ebenfalls senkrecht ausgerichtet ist. Zu dem unteren Scheitelpunkt 8 der Schleife des durchhängenden Profilstrangs 5 weist der Sensor S₂ einen Abstand l₂ = l₀ + d₀ auf, wobei d₀ den Sollwert der Höhendifferenz d der Schleife bedeutet. Durch die Gleichartigkeit der Reflexions-Sensoren S₁, S₂ und die gleiche Oberflächenbeschaffenheit an beiden Stellen des selben Profilstrangs werden bei gleich großen Abständen l₁ = l₂ gleiche Ausgangssignale U₁ = U₂ in den Reflexions-Sensoren S₁, S₂ erzeugt.

Beide Reflexions-Sensoren S₁, S₂ sind ausgangsseitig mit einer elektrischen bzw. elektronischen Steuerung 10 verbunden. Ausgangsseitig ist die Steuerung 10 wiederum mit dem Antrieb der Antriebsrolle 4 des Transportbandes 2 verbunden, dessen Transportgeschwindigkeit v₂ an die Transportgeschwindigkeit v₁ des vorgeschalteten Bandes 1 angepaßt werden soll.

In der Steuerung 10 wird die Differenz beider Ausgangssignale U₁, U₂ gebildet und als Steuersignal U_D = (U₁-U₂) zur Steuerung der Transportgeschwindigkeit v₂ des nachgeordneten Bandes 2 herangezogen.

Entspricht der Durchhang d des Profilstrangs 5 seinem Sollwert d₀, so sind die Ausgangssignale U₁ und U₂ bei den beschriebenen Abständen l₁ = l₂ = l₀ + d₀ gleich groß und die Steuerspannung U_D = U₁-U₂ = 0. Die Abzugs- oder Transportgeschwindigkeit v₂ bleibt in diesem Fall unverändert.

Wird der Schleifendurchhang d größer als sein Sollwert d₀, so wird l₂ < l₁. Da die Ausgangssignale U₁, U₂ umgekehrt proportional den Abständen l₁, l₂ sind, wird U₂ < U₁ und demgemäß U_D = U₁-U₂ < 0. Die positive Steuerspannung erhöht die Transportgeschwindigkeit v₂ des nachgeschalteten Bandes 2 und die Schleife bzw. der Durchhang d des Strangprofils 5 verkleinert sich, bis der Sollwert des Durchhangs wieder erreicht ist.

Bei zu großer Abzugsgeschwindigkeit v₂ des Bandes 2 wird der Schleifendurchhang d kleiner als sein Sollwert d₀. Demgemäß wird l₂ < l₁ und die Steuerspannung U_D negativ. Dies führt dazu, daß die Abzugsgeschwindigkeit v₂ verringert wird und sich der Durchhang d wieder bis zum Erreichen seines Sollwertes d₀ vergrößert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird der Schleifendurchhang d mit seiner untersten Stelle 8 von einem ersten, mittig zwischen den Transportbändern 11, 12 und senkrecht über dem Profilstrang 5 angeordneten Reflexions-Sensor S₁₁ und einem weiteren, unterhalb der Transportbänder 11, 12 fest angeordneten, senkrechten Reflexions-Sensor S₁₂ erfaßt. Dabei ist der obere, zu dem unteren koaxial angeordnete Reflexions-Sensor S₁₁ durch eine Verstelleinrichtung 17 in der Höhe einstellbar. Der obere Sensor S₁₁ wird so eingestellt, daß er zu dem in seiner Sollage befindlichen Profilstrang 5 den gleichen Abstand l₁₁ aufweist wie der untere: l₁₁ = l₁₂.

Ist die Dicke des Profilstranges 5 gegenüber dem Abstand l₁₁ bzw. l₁₂ der Reflexions-Sensoren S₁₁, S₁₂ vom Profilstrang 5 vernachlässigbar klein, so ergibt sich die einzustellende Höhe bzw. der Abstand L′ des oberen Reflexions-Sensors S₁₁ von der Transportfläche bzw. -ebene 20 der Transportbänder 11, 12 in Abhängigkeit von dem festen Abstand L des unteren Reflexions-Sensors S₁₂ gegenüber der Transportebene 20 und dem Sollwert d₀ des Schleifendurchhangs des Profilstreifens 5 zu

L′ = L-2d₀.

Entspricht der Schleifendurchhang seiner Sollstellung, so ist der Abstand l₁₁, l₁₂ beider Reflexions-Sensoren S₁₁, S₁₂ vom Scheitelpunkt 8 des Schleifendurchhangs gleich groß, dementsprechend sind auch beide Ausgangssignale U₁₁, U₁₂ gleich und die Steuerspannung U_D′ als Differenz der Ausgangssignale ist Null. Die Abzugs- oder Transportgeschwindigkeit v₁₂ bleibt somit unverändert.

Ändert sich der Schleifendurchhang gegenüber seinem Sollwert d₀, so verändern sich die Abstände l₁₁, l₁₂ beider Reflexions-Sensoren S₁₁, S₁₂ zum Scheitelpunkt 8 und dementsprechend deren beiden Ausgangssignale: Wird der Schleifendurchhang größer als sein Sollwert d₀, so vergrößert sich der Abstand l₁₁ und gleichzeitig verkleinert sich der Abstand l₁₂. Damit nimmt die Signal- bzw. Ausgangsspannung U₁₁ ab, während die Ausgangsspannung U₁₂ ansteigt. Die Steuerspannung U_D′ wird positiv und ist, da sich die Veränderung des Schleifendurchhangs auf die Ausgangssignale beider Sensoren auswirkt, im wesentlichen doppelt so groß wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Die positive Steuerspannung führt zu einer Vergrößerung der Abzugsgeschwindigkeit v₁₂ und damit wieder zu einer Verkleinerung des Schleifendurchhangs d bis zum Sollwert d₀.

Ist der Durchhang d kleiner als der Sollwert d₀, so entsteht ein negatives Steuersignal U_D, das wiederum doppelt so groß ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und das zu einer Verringerung der Abzugsgeschwindigkeit v_I2 und damit zu einer Angleichung des Schleifendurchhangs d an den Sollwert d₀ führt.

Wird ein Profilstreifen aus Kautschuk extrodiert, so können Reflexions-Sensoren insbes. solcher Art verwendet werden, die im Infrarot-Bereich arbeiten. Bei gleichen Abständen der Sensoren vom Profilstreifen 5 ergeben sich gleiche Ausgangssignale und somit eine Signal- oder Steuerspannung U_D = 0, und zwar unabhängig von Farbe und Reflexionsgrad des Profilstreifens und sonstiger Umgebungseinflüsse.

In gleicher Weise kann die Geschwindigkeit des vorgeschalteten Bandes 1 bzw. 11 in Abhängigkeit vom Durchhang der Schleife geregelt werden, in dem eine Steuerspannung U_D = 0 die Geschwindigkeit unverändert beläßt, eine positive Steuerspannung die Geschwindigkeit verringert und eine negative Steuerspannung sie erhöht.

Claims (6)

1. Verfahren zum Regeln der Transportgeschwindigkeit eines Anlagenteils einer Extrusionsanlage für Elastomere und/oder Kunststoffe in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines vorgeschalteten oder nachgeordneten Anlagenteils, wobei ein auf den Anlagenteilen zu transportierendes strangförmiges Gut zwischen den betreffenden, jeweils getrennt angetriebenen Anlagenteilen einen Durchhang bildet und durch eine Verringerung des Durchhangs eine Verringerung der Transportgeschwindigkeit des nachgeordneten Anlagenteils gegenüber dem vorgeschalteten bzw. eine Erhöhung der Transportgeschwindigkeit des vorgeschalteten Anlagenteils gegenüber dem nachgeordneten Anlagenteil bewirkt wird und wobei der Durchhang des Gutes von einer Sensor-Einheit erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des tatsächlichen Durchhangs des zu transportierenden Gutes (5) ein Ausgangssignal (U₂, U₁₂) von einer senkrecht auf die unterste Stelle (8) des Schleifendurchhangs des zu transportierenden Gutes (5) gerichteten Sensor-Einheit (S₂, S₁₂) und ein anderes Ausgangssignal (U₁, U₁₁) von einer weiteren Sensor-Einheit (S₁, S₁₁) herangezogen wird und daß als Signal (U_D, U_D′) zur Steuerung des Antriebs (3, 4) des in der Geschwindigkeit anzupassenden Anlagenteils (3, 4) die Differenz aus den Ausgangssignalen (U₁, U₂; U₁₁, U₁₂) beider Sensor-Einheiten (S₁, S₂; S₁₁, S₁₂) verwendet wird, wobei die weitere Sensor-Einheit (S₁, S₁₁) in ihrer Höhe gegenüber dem zu transportierenden Gut derart eingestellt wird, daß beide Ausgangssignale (U₁, U₁₁; U₂, U₁₂) gleich sind, wenn der Schleifendurchhang (d) des Gutes (5) seine Sollage (d₀) einnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sensor-Einheit (S₁) zur Entnahme des anderen Ausgangssignals (U₁) senkrecht auf den jeweils in einer Transportebene (20) verlaufenden Teil des Gutes (5) gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sensor-Einheit (S₁₁) zur Entnahme des anderen Ausgangssignals (U₁₁) senkrecht von der gegenüberliegenden Seite auf dieselbe Stelle (8) des zu transportierenden Gutes (5) gerichtet wird.

4. Anordnung mit einer Sensor-Einheit und einer mit dieser verbundenen Steuerung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Steuerung ausgangsseitig mit dem Antrieb des zu regelnden Anlagenteils verbunden ist, die Anlagenteile einen Abstand voneinander zur Bildung einer Schleife des auf ihnen zu transportierenden strangförmigen Gutes aufweisen und die Sensor-Einheit auf die unterste Stelle der Schleife gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ausgangsseitig mit einer weiteren, senkrecht auf das zu transportierende Gut (5) gerichteten und in der Höhe verstellbaren Sensor-Einheit (S₁; S₁₁) ausgerüstet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sensor-Einheit (S₁) im Bereich eines der Anlagenteile (1, 2) angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sensor-Einheit (S₁₁) der ersten Sensor-Einheit (S₁₂) in der senkrechten Ebene durch die tiefste Stelle (8) der Schleife des zu transportierenden Gutes (5) diametral entgegengesetzt angeordnet ist.