DE69207040T2

DE69207040T2 - Regelungssystem zur Herstellung von Schaumgummi im CV-Verfahren

Info

Publication number: DE69207040T2
Application number: DE69207040T
Authority: DE
Inventors: Takanori Kawamura; Kibatsu Shinohara
Original assignee: Kinugawa Rubber Industrial Co Ltd
Current assignee: Kinugawa Rubber Industrial Co Ltd
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-03-25
Also published as: JPH0739128B2; EP0505988B1; EP0505988A1; DE69207040D1; ES2039333T3; DE505988T1; US5328348A; US5385463A; JPH04301427A; ES2039333T1

Description

Hintergrund der Erfindung

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine kontinuierliche Vulkanisierstraße für Schaumgummimaterialien, wie etwa Rohschaumgummimaterialien mit Treibmitteln, und insbesondere ein automatisches Steuersystem, welches wahlweise die Ausgangsleistung einer durch einen Mikrowellenvulkanisator erzeugten Mikrowelle steuert, welcher bei einer kontinuierlichen Vulkanisierstraße zum Herstellen eines stranggepreßten Schaumgummiprodukts verwendet wird, welches als Dichtung, wie etwa ein Kraftfahrzeug-Dichtungsstreifen zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einer Tür geeignet ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Seit geraumer Zeit werden verschiedene kontinuierliche Vulkanisierstraßen zum Heizen und Schäumen von Rohgummimaterialien, wie etwa Naturgummi, Ethylen-Propylen-Gummi oder dergleichen konzipiert und entwickelt. Die kontinuierliche Vulkanisierstraße umfaßt im allgemeinen einen Extruder zum Vorformen eines Schaumgummimaterials mittels Strangform- oder Strangpreßverfahren, ein primäres Heizsystem mit einem Heißluftvulkanisator für das äußeren Erwärmen des vorgeformten Schaumgummimaterials und einem Mikrowellenvulkanisator zum inneren Erwärmen des vorgeformten Schaumgummimaterials, so daß das vorgeformte Schaumgummimaterial vorgeschäumt und vorvulkanisiert wird, sowie ein sekundäres Heizsystem, wie etwa einen Heißluftvulkanisator oder einen Heißpreßvulkanisator zum abschließenden Erwärmen des vorgeschäumten Gummimaterials, ein Kühlbecken zum Abkühlen des abschließend vulkanisierten und geschäumten Gummimaterials und mehrere Rollenförderer in der Produktionsstraße, um das Schaumgummiprodukt zu transportieren.
Bei einer derartigen bekannten kontinuierlichen Vulkanisierstraße für Gummimaterialien wird die erwünschte Außenabmessung des stranggepreßten und stranggeschäumten Schaumgummiproduktes manuell eingestellt, indem die Bedienungsperson die Außenabmessung des Endproduktes durch einen Profilprojektor mißt und die Betriebsbedienungen der Produktionsstraße manuell verändert, wenn die ermittelte Abmessung ein vorgegebenes, auf einer akzeptablen Außenabmessung beruhendes Bewertungskriterium des stranggepreßten Gummiproduktes nicht erfüllt.
Bei einer weiteren bekannten kontinuierlichen Vulkanisierstraße zum Herstellen eines stranggepreßten Gummischlauches mit einer einfachen ringförmigen Form wird eine optische Meßeinrichtung eingesetzt, um Änderungen der Außenabmessung des Gummiproduktes zu überwachen, wobei die Drehgeschwindigkeit einer Extrudierschraube in einem Extruder und die Drehgeschwindigkeit eines Motors in einem Rollenfärderer gesteuert werden. Die Extrudiergeschwindigkeit wird entsprechend einer Vulkanisiergeschwindigkeit des Gummimatenals verändert. Eine derartige bekannte kontinuierliche Vulkanisierstraße mit einer Steuereinrichtung, welche sowohl die Extrudiergeschwindigkeit als auch die Fördergeschwindigkeit des Gummiendproduktes automatisch steuert, ist in der zweiten japanischen Patentveröffentlichung (Tokko) Showa 56-5178 offenbart.
Bei der oben zuerst beschriebenen Vulkanisierstraße ist das manuelle Einstellen der Betriebsbedingungen problematisch. Zusätzlich ist eine geschulte Bedienungsperson erforderlich, um die Betriebsbedingungen der Produktionsstraße schnell und präzise einzustellen.
Bei der oben beschriebenen zweiten Vulkanisierstraße kann das Gummiprodukt entsprechend einer Extrudiergeschwindigkeitsänderung und einer auf einer Rollengeschwindigkeitsänderung des Rollenförderers basierenden Zugänderung während des Betriebes der die beiden Geschwindigkeiten ändernden Steuereinrichtung - Extrudiergeschwindigkeit und Fördergeschwindigkeit - lokal verformt werden, wenn die durch die optische Meßeinrichtung gemessene Außenabmessung das Bewertungskriterium nicht erfüllt, sofern das Gummiprodukt einen extrem verformten, komplizierten Querschnitt aufweist.
Das Dokument JP-A-2,292,015 beschreibt eine variable Steuerung der Schraubenumdrehungsgeschwindigkeit eines Extruders, so daß die Abmessung einer von einem Extruder extrudierten Spritzform derart eingestellt wird, daß sie sich innerhalb eines vorgegebenen akzeptablen Abmessungsbereiches befindet. Vor dem Extruder sind eine optische Abmessungs-Meßeinheit und eine Mikrowellenheizeinheit angeordnet, deren Ausgangsleistung während dem Extrudieren konstant gehalten wird. Wenn eine Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Extrudierschraube durchgeführt wird, kann die Außenabmessung des Gummiproduktes, wie etwa eines Schaumgummis, welcher einen dichten Gummi darstellt, in geeigneter Form eingestellt werden. Jedoch kann die Steuerung der Schraubengeschwindigkeit Änderungen der Expansionsrate (Härte) eines Kautschukproduktes (sponge rubber product) weder einstellen noch kompensieren, da dieses Produkt eine niedrigere Dichte wie Schaumgummi (foam rubber) hat.
Das Dokument US-A-4,832,885 offenbart eine wärmeformende Einrichtung mit einem wärmeformenden Ofen, welcher an dessen Auslaß oder Abführende mit einer Formstation verbunden ist, die eine Gußform oder thermoformende Presse aufweist. Bei dieser Einrichtung wird ein wärmeverformbarer Schaum in das Einführende des thermoformenden Ofens zugeführt und durch Heizelemente erwärmt. Die Temperatur der Heizelemente wird auf einem vorgegebenen Niveau durch geeignete Steuerung mittels Stromzuführung zu den Heizelementen gehalten, um den Kunststoffschaum auf ein vorgegebenes bestimmtes Temperaturniveau zu erwärmen, bevor die thermoplastische Schaumschicht in die Formstation gefördert wird. Wenn jedoch der zum Erwärmen des Gummimaterials dienende wärmeformende Ofen zur Steuerung der Außenabmessung des Gummimaterials eingesetzt wird, ist viel Zeit erforderlich, um eine notwendige Änderung des Gummimaterials zu erzielen, da das Gummimaterial eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Somit zeigt ein derartiges Heizsystem ein schlechtes Ansprechverhalten gegenüber der Steuerung der Außenabmessung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein automatisches Steuersystem für eine kontinuierliche Vulkanisierstraße für Schaumgummimaterialien zu schaffen, welche eine akzeptable Außenabmessung eines Schaumgummiproduktes in zuverlässiger Weise liefern kann.
Die Aufgabe wird durch ein Steuer- bzw. Regelsystem zum automatischen Steuern einer kontinuierlichen Vulkanisier straße für Schaumgummimaterialien gelöst, mit einem Extruder zum Vorformen des Schaumgummimaterials; einer primären Heizeinrichtung, welche stromabwärts des Extruders zum primären Heizen des vorgeformten Schaumgummimaterials angeordnet ist; einer sekundären Heizeinrichtung zum abschließenden Heizen des Schaumgummimaterials stromabwärts der primären Heizeinrichtung; einer Sensoreinrichtung zum Überwachen einer gesteuerten Variablen, welche zu einer Außenabmessung eines mit der Vulkanisierstraße hergestellten Schaumgummiproduktes in Beziehung steht; einer Unterscheidungseinrichtung zum Bestimmen, ob die gesteuerte Variable innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums liegt, das durch bestimmte obere und untere Grenzen eines zulässigen Schaumgummiprodukts definiert wird; einer arithmetischen Einrichtung zum Ableiten eines Abweichungsumfanges der gesteuerten Variablen von dem Kriterium, um ein den Abweichungsumfang anzeigendes Signal zu erzeugen; wobei die primäre Heizeinrichtung eine Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung zum inneren Heizen des Schaumgummimaterials aufweist; und einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung einer durch die Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Mikrowelle derart, daß die Ausgangsleistung der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung erhöht wird, so daß ein Ausdehnungsverhältnis des vorgeformten Schaumgummimaterials zunehmend kompensiert wird, wenn die gesteuerte Variable kleiner als die untere Grenze ist, und daß die Ausgangsleistung der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung verkleinert wird, um das Ausdehnungsverhältnis abnehmend zu kompensieren, wenn die gesteuerte Variable die obere Grenze übersteigt.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfaßt ein Steuersystem zum automatischen Steuern einer kontinuierlichen Vulkanisierstraße für Schaumgummimaterialien, eine Sensoreinrichtung zum Überwachen einer Temperatur in einem Heizsystem zum Erwärmen eines Schaumgummimaterials, eine Unterscheidungseinrichtung zum Bestimmen, ob die überwachte Temperatur sich innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums befindet, welches durch bestimmte obere und untere Temperaturgrenzen definiert wird, wobei die Grenzen mit oberen und unteren Grenzen einer akzeptablen Außenabmessung eines Schaumgummiproduktes in Beziehung stehen, eine arithmetische Einrichtung zum Ableiten einer Abweichungstemperatur der überwachten Temperatur, welche von dem Kriterium abweicht, um ein die Abweichungstemperatur anzeigendes Signal zu erzeugen, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung einer durch eine in dem Heizsystem eingesetzten Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Mikrowelle entsprechend dem die Abweichungstemperatur anzeigenden Signal, welches von der arithmetischen Einrichtung erzeugt wird. Die Steuereinrichtung steuert die Ausgangsleistung der Mikrowelle derart, daß die Ausgangsleistung entsprechend der Abweichungstemperatur linear zunimmt, wenn die überwachte Temperatur kleiner als die untere Temperaturgrenze ist, und die Ausgangsleistung entsprechend der Abweichungstemperatur linear abnimmt, wenn die überwachte Temperatur die obere Temperaturgrenze übersteigt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm, welches eine kontinuierliche Vulkanisierstraße zum Herstellen eines extrudierten Schaumgummiproduktes darstellt, wobei die Straße durch eine Steuereinrichtung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels automatisch gesteuert wird.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches eine Steuerprozedur der Steuereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels darstellt.
Fig. 3 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm, welches eine Beziehung zwischen einer steuerbaren Ausgangsleistung einer Mikrowelle, welche durch einen in einem primären Heizsystem der Straße vorgesehenen Mikrowellenvulkanisator erzeugt wird, und einer tatsächlich erfaßten Außenabmessung des Schaumgummiproduktes darstellt.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches eine kontinuierliche Vulkanisierstraße zum Herstellen eines extrudierten Schaumgummiproduktes darstellt, wobei die Straße durch eine Steuereinrichtung eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels automatisch gesteuert wird.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, welches eine Steuerprozedur der Steuereinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Erstes Ausführungsbeispiel:
In Fig. 1 ist eine Produktionssstraße für ein stranggepreßtes Schaumgummiprodukt dargestellt. Die Straße wird generel zum Herstellen von Gummiprodukten, wie etwa einem stranggepreßten Schaumgummiprodukt oder einem mehrfach stranggepreßten, teilweise mit einem Schaumgummianteil ausgebildeten Schaumgummiprodukt, beispielsweise einem Kraftfahrzeug- Dichtungsstreifen verwendet. Die kontinuierliche Vulkanisierstraße umfaßt einen Extruder 7 zum Vorformen eines Schaumgummimaterials durch Strangformen oder Pressen, ein primäres Heizsystem 8 mit einem Heißluftvulkanisator zum äußeren Erwärmen des vorgeformten Schaumgummimaterials und einen Mikrowellenvulkanisator 12 zum inneren Erwärmen des vorgeformten Schaumgummimaterials, sowie ein sekundäres Heizsystem 9, etwa einen Heißluftvulkanisator oder einen Warmpreßvulkanisator zum abschließenden Erwärmen des vorgeschäumten Gummimaterials, welches durch das primäre Heizsystem 8 geschäumt wurde, ein Kühlbecken 10 für das Abkühlen des abschließend vulkanisierten und geschäumten Gummimatenals, und erste und zweite Rollenförderer 11, welche in der Nähe des Straßenauslasses angeordnet sind, um das stranggepreßte Schaumgummiprodukt zu transportieren. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Steuer- bzw. Regeleinrichtung 5 angeordnet ist, um die Außenabmessung des Gummiproduktes automatisch innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums zu halten, welches durch bestimmte obere und untere Grenzen definiert ist. Die Eingangsanschlüsse der Steuereinrichtung 5 sind mit einem ersten Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 13 zum Überwachen einer ersten Bewegungsgeschwindigkeit des Gummimaterials ungefähr auf halbem Weg zwischen dem primären und sekundären Heizsystem 8 und 9 und einem zweiten Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 15 zum Überwachen einer zweiten Bewegungsgeschwindigkeit des Gummimaterials kurz nach dem Kühlbecken 10 verbunden. Zusätzlich ist der weitere Eingangsanschluß der Steuereinrichtung 5 mit einer Außenabmessung-Meßeinrichtung 1 verbunden, welche zwischen einem Paar der Rollenförderer 11 angeordnet ist, um die Außenabmessung des Gummiproduktes zu überwachen. Vorzugsweise kann eine optische Meßeinrichtung zum Überwachen der Außenabmessung des Gummiprodukts eingesetzt werden. Der Ausgangsanschluß der Steuereinrichtung 5 ist mit einem Mikrowellenvulkanisator 12 zum Steuern der durch den Vulkanisator erzeugten Mikrowelle verbunden. Nachfolgend wird der Betrieb der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 5 entsprechend dem Flußdiagramm von Fig. 2 detailliert beschrieben.
Der Betrieb der Steuereinrichtung 5 startet mit Schritt 1. Anschließend werden im Schritt 2 die gemessenen Daten durch die Meßeinrichtung 1 in einem vorgegebenen Überwachungszyklus ausgelesen. Beispielsweise können die oben genannten gemessenen Daten einen Querschnitt des stranggepreßten Gummiproduktes, eine Außenumfangslänge des Produktes, eine Breite des Produktes im Querschnitt, eine Länge des Produktes im Querschnitt oder dergleichen darstellen. Beim ersten Ausführungsbeispiel überwacht die Meßeinrichtung 1 zwei Werte, nämlich die äußere Breite des Gummiproduktes im Querschnitt und die äußere Länge des Produktes. Die Steuereinrichtung leitet die Quadratwurzel des Produktes aus Breite und Länge als gemessenes Data ab.
Im Schritt 3 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die gemessenen Daten sich innerhalb eines vorgegebenen anormalen, außerhalb liegenden Wertebereiches befinden. Wenn die Antwort im Schritt 3 positiv ist (JA), d.h. die gemessenen Daten sich innerhalb des anormalen Wertebereiches befinden, wird mit Schritt 4 fortgefahren, wobei die gegenwärtigen Daten gelöscht werden und anschließend zu Schritt 2 zurückgesprungen wird. Wenn die Antwort im Schritt 3 negativ (NEIN) ist, d.h. die gemessenen Daten sich außerhalb des anormalen Wertebereiches befinden, ermittelt die Steuereinrichtung in umgekehrter Weise, daß die gemessenen Daten normale gemessene Daten sind. Anschließend werden im Schritt 5 die normalen gemessenen Daten in Speichern der Steuereinrichtung abgespeichert. Wenn die Anzahl der aufeinanderfolgend in den Speichern gespeicherten normalen gemessenen Daten eine bestimmte Anzahl erreicht, leitet die Steuereinrichtung einen Mittelwert dieser Anzahl an aufeinanderfolgend gespeicherten normalen gemessen Daten im Schritt 5 ab.
Im Schritt 6 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmten, ob der Mittelwert sich innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums befindet, welches durch bestimmte obere und untere Grenzen definiert ist. Wenn die Antwort im Schritt 6 positiv ist, wird wiederum zu Schritt 2 zurückgesprungen. Wenn andererseits die Antwort im Schritt 6 negativ ist, wird mit Schritt 7 fortgefahren, wobei die Steuereinrichtung einen Abweichungsumfang µ der Mittelwertabweichung vom Kriterium ableitet und eine Steuerrichtung zum Kompensieren der Ausgangsleistung der Mikrowelle bestimmt, welche durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugt wird, so daß die Ausgangsleistung der Mikrowelle in zunehmender Richtung kompensiert wird, wenn der Durchschnittswert kleiner als die untere Grenze der Außenabmessung des Produktes ist, während die Ausgangsleistung in abnehmender Richtung kompensiert wird, wenn der Durchschnittswert die obere Grenze der Aussenabmessung übersteigt. Der Abweichungsumfang µ des Durchschnittswertes wird derart abgeleitet, daß ein Minimalwert aus zwei Absolutwerten ausgewählt wird, nämlich ein erster Absolutwert aus der Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der oberen Grenze und ein zweiter Absolutwert aus der Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der unteren Grenze, wodurch der gewählte Absolutwert kleiner als der andere Absolutwert ist. Mit anderen Worten die Ausgangsleistung der Mikrowelle wird durch die Steuereinrichtung 5 mit einem minimalen Kompensationswert β wirkungsvoll gesteuert.
Wie aus den Schritten 3 bis 7 ersichtlich, umfaßt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 5 eine erste Schaltung zum Unterscheiden, ob die überwachten Außenabmessungsdaten sich innerhalb eines vorgegebenen anormalen, außerhalb liegenden Wertebereiches oder innerhalb eines vorgegebenen normalen Wertebereiches befinden, sowie eine zweite Schaltung zum Ableiten eines Durchschnittswertes einer bestimmten Anzahl an aufeinander- folgend überwachten normalen Außenabmessungsdaten, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgend überwachten normalen Außenabmessungsdaten die vorgegebene Anzahl erreicht, so daß in zuverlässiger Weise eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung 5 verhindert wird, und schließlich eine arithmetische Schaltung zum Vergleichen des Durchschnittswertes mit den oberen und unteren Grenzen, um den von dem Kriterium abweichenden Abweichungsumfang der Außenabmessung abzuleiten.
Anschließend wird im Schritt 8 der Kompensationswert β der Mikrowellenausgangsleistung basierend auf dem ausgewählten Absolutwert bestimmt, welcher dem Abweichungsumfang µ zwischen dem Durchschnittswert und der oberen oder unteren Grenze entspricht. Danach stellt im Schritt 9 die Steuereinrichtung 5 ein Steuersignal basierend auf dem Kompensationswert β der Mikrowellenausgangsleistung bereit.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird der Kompensationswert β der Mikrowellenausgangsleistung aus der folgenden Gleichung abgeleitet.
β = (µ x A) + B
wobei β den Kompensationswert der Mikrowellenausgangsleistung bezeichnet, welcher durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugt wird, µ den Abweichungsumfang des Durchschnittswertes bezeichnet, welcher vom Kriterium der Außenabmessung des Schaumgummiproduktes abweicht, und A und B Konstanten bezeichnen.
Anschließend wird im Schritt 10 ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein erwünschtes Zeitintervall verstrichen ist, bevor ein nachfolgendes Steuersignal von neuem durch die Steuereinrichtung im Anschluß an das vorher erzeugte Steuersignal ausgegeben wurde oder nicht, so daß das Steuersignal zum erwünschten Zeitintervall basierend auf der Arbeitsgeschwindigkeit der Straße ausgegeben wird. Wie allgemein bekannt weicht die Förder- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit des Gummimaterials, welche an einem Meßpunkt gemessen wurde, aufgrund der instabilen Zusammensetzung des noch nicht fertiggestellten Gummimaterials beträchtlich von derjenigen an einem anderen Meßpunkt ab. Somit wird die Arbeitsgeschwindigkeit basierend auf den ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeitsdaten bestimmt, welche jeweils durch den ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 13 und 15 geliefert werden.
Wenn die Antwort im Schritt 10 positiv ist, d.h. das erwünschte Zeitintervall noch nicht verstrichen ist, kehrt die Prozedur wiederum zu Schritt 2 zurück. Wenn andererseits die Antwort im Schritt 10 negativ ist, d.h. das erwünschte Zeitintervall verstrichen ist, wird im Schritt 11 die durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugte Mikrowellenausgangs leistung in Abhängigkeit von dem gegenwärtigen Steuersignal verändert. Obiges erwünschtes Zeitintervall wird derart bestimmt, daß die Strecke zwischen Mikrowellenvulkanisator 12 und Meßeinrichtung 1 durch die Arbeitsgeschwindigkeit der Straße geteilt und zusätzlich eine Konstante C zu dem geteilten Wert hinzuaddiert wird.
Im Schritt 12 ist ein Zyklus der Steuerprozedur beendet und ein neuer Zyklus wird wiederum im Schritt 1 begonnen.
Aus der Prozedur von Schritt 10 ist ersichtlich, daß ein neuer Steuerbetrieb gehemmt oder gestoppt wird, bis das erwünschte Zeitintervall basierend auf der Arbeitsgeschwindigkeit verstrichen ist, d.h. bis die Meßeinrichtung 1 eine Außenabmessung des Werkstückes gemessen hat, welche durch eine veränderte Heiztemperatur des primären Heizsystems 8 beeinflußt wurde, wobei die Temperatur aufgrund des vorherigen Steuerbetriebes verändert wird.
Fig. 3 zeigt Testergebnisse, welche durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung gesichert wurden. Im Test wurden 19,45 mm und 18,75 mm als obere und untere Grenzen der Außenabmessung des Gummiproduktes verwendet, während die Mikrowellenausgangsleistung zwischen einer maximalen Ausgangsleistung von 0,70 kw und einer minimalen Ausgangsleistung von 0,60 kw variierte. Wie aus Fig. 3 ersichtlich wurde die Außenabmessung des Gummiproduktes derart gesteuert, daß sie innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums gehalten wurde, welches durch die oberen und unteren Grenzen definiert ist, so daß die Ausgangsleistung von 0,60 kw auf 0,70 kw zunimmt, wenn die Außenabmessung des Gummiproduktes kleiner als die untere Grenze ist, und die Ausgangsleistung von 0,70 kw auf 0,60 kw abnimmt, wenn die Außenabmessung des Gummiproduktes größer als die obere Grenze ist.
Die Außenabmessung des Gummiproduktes wird vorteilhafterweise exakt innerhalb eines akzeptablen Kriteriums gehalten, da das Expansionsverhältnis bzw. die Expansionsrate des stranggepreßten Schaumgummiprodukts bei einer Änderung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des stranggepreßten Gummimaterials und einer Temperaturänderung des stranggepreßten Gummimaterials variiert, wenn die Vulkanisiergeschwindigkeit konstant gehalten wird.

Zweites Ausführungsbeispiel:

Die Gummiproduktionsstraße des zweiten Ausführungsbeispiels ähnelt derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen, welche im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwendet wurden, für die entsprechenden Elemente für das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel verwendet. Die Gummiproduktionsstraße des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich dadurch von dem ersten Ausführungsbeispiel, daß die Außenabmessung-Meßeinrichtung 1 durch eine Temperaturerfassungseinrichtung 14 ersetzt ist, und daß die ersten und zweiten Bewegungsgeschwindigkeitsdetektoren 13 und 15 bei der Straße gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wegfallen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Produktionssstraße für ein stranggepreßtes Gummiprodukt. Die Straße umfaßt einen Extruder 7 zum Vorformen eines Gummimaterials durch Strangformen oder -pressen, ein primäres Heizsystem 8 mit einem Heißluftvulkanisator zum äußeren Erwärmen des vorgeformten Gummimatenals, um ein vorgeschäumtes oder vorvulkanisiertes Gummimaterial zu erzeugen, und einen Mikrowellenvulkanisator 12 zum inneren Erwärmen des vorgeformten Gummimaterials, ein sekundäres Heizsystem 9, etwa einen Heißluftvulkanisator oder einen Wärmepreßvulkanisator zum abschließenden Erwärmen des vorgeschäumten Gummimaterials, welches durch das primäre Heizsystem 8 geschäumt wurde, ein Kühlbecken 10 zum Abkühlen des abschließend vulkanisierten und geschäumten Gummimatenals, sowie erste und zweite Rollenförderer 11, welche in der Nähe des Straßenauslasses angeordnet sind, um die stranggepreßten Schaumgummiprodukte zu fördern. Wie in Fig. 4 deutlich erkennbar ist die erfindungsgemäße Steuer- bzw. Regeleinrichtung 50 angeordnet, um die Außenabmessung des Gummiproduktes automatisch innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums zu halten, welches durch vorgegebene obere und untere Grenzen definiert ist. Der Eingangsanschluß der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 50 ist mit einem Temperaturdetektor 14 verbunden, welcher in dem primären Heizsystem 8 zum Überwachen der Temperatur in dem primären Heizsystem angeordnet ist, deren Temperatur im wesentlichen derjenigen des vorgeschäumten Gummimaterials entspricht, welches durch das primäre Heizsystem 8 verarbeitet wurde. Andererseits ist der Ausgangsanschluß der Steuereinrichtung 50 mit dem Mikrowellenvulkanisator 12 zum Steuern der hierdurch erzeugten Mikrowellenausgangsleistung verbunden. Der Betrieb der Steuereinrichtung 50 wird nachfolgend entsprechend dem Flußdiagramm von Fig. 5 detailliert beschrieben.
Der Betrieb der Steuer- der Regeleinrichtung 50 beginnt mit dem Schritt 101. Anschließend werden im Schritt 102 gemessene Temperaturdaten durch den Temperaturdetektor 14 basierend auf einem vorgegebenen Überwachungszyklus ausgelesen. Die Erfinder machen darauf aufmerksam, daß beim zweiten Ausführungsbeispiel die Temperaturdaten mit der Außenabmessung des stranggepreßten Gummiproduktes korrelieren. Wie nachfolgend detailliert beschrieben unterscheidet sich die Steuereinrichtung 50 des zweiten Ausführungsbeispiels von der Steuereinrichtung 5 des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, daß die Steuereinrichtung 50 die durch durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugte Mikrowellenausgangsleistung ausschließlich aus den Temperaturdaten bestimmt, welche vom Temperaturdetektor 14 abgeleitet wurden.
Im Schritt 103 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die gemessenen Temperaturdaten innerhalb eines vorgegebenen anormalen, außerhalb liegenden Wertebereiches liegen. Wenn die Antwort im Schritt 103 positiv ist, d.h. die gemessenen Temperaturdaten innerhalb des anormalen Wertebereiches liegen, werden die gegenwärtigen Temperaturdaten im Schritt 104 gelöscht und anschließend mit Schritt 102 fortgefahren. Wenn umgekehrt die Antwort im Schritt 103 negativ ist, d.h. die gemessenen Temperaturdaten außerhalb des anormalen Wertebereiches liegen, bestimmt die Steuereinrichtung, daß die gemessenen Temperaturdaten einen normalen gemessenen Wert darstellen. Anschließend werden im Schritt 105 die normalen gemessenen Daten in Speichern der Stuereinrichtung abgespeichert. Wenn die Anzahl der aufeinanderfolgend in den Speichern gespeicherten normalen gemessen Daten eine vorgegebene Anzahl erreicht, leitet die Steuereinrichtung einen Durchschnittswert deiser Anzahl an fortlaufend gespeicherten normalen gemessenen Daten im Schritt 105 ab. Im Schritt 106 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmten, ob der Durchschnittswert innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums liegt, welches durch bestimmte obere und untere Temperaturgrenzen definiert ist. Wenn die Antwort im Schritt 106 positiv ist, wird wiederum mit dem Schritt 102 fortgefahren. Wenn andererseits die Antwort im Schritt 106 negativ ist, leitet die Steuereinrichtung im Schritt 107 einen Abweichungsumfang µ' des Durchschnittswertes ab, welcher vom Kriterium abweicht, und bestimmt eine Steuerrichtung zum Kompensieren der durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugten Mikrowellenausgangsleistung, so daß die Mikrowellenausgangsleistung in einer zunehmenden Richtung kompensiert wird, wenn der Durchschnittswert kleiner als die untere Temperaturgrenze ist, während die Ausgangsleistung in abnehmender Richtung kompensiert wird, wenn der Durchschnittswert die obere Temperaturgrenze übersteigt. Der Abweichungsumfang µ' des Durchschnittswertes wird derart abgeleitet, daß ein Minimalwert aus zwei Absolutwerten ausgewählt wird, nämlich ein erster Absolutwert aus der Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der oberen Temperaturgrenze und ein zweiter Absolutwert aus der Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der unteren Temperaturgrenze, wobei der ausgewählte Absolutwert kleiner als der andere Absolutwert ist. Mit anderen Worten die Mikrowellenausgangsleistung wird durch die Steuereinrichtung 50 mit einem minimalen Kompensationswert β' wirkungsvoll gesteuert.
Aus den Schritten 103 bis 107 ist ersichtlich, daß die Steuereinrichtung 50 eine erste Schaltung zum Unterscheiden, ob die überwachten Temperaturdaten innerhalb eines vorgegebenen anormalen, außerhalb liegenden Temperaturbereiches oder innerhalb eines vorgegebenen normalen Temperaturbereiches liegen, und eine zweite Schaltung zum Ableiten eines Durchschnittswertes einer vorgegebenen Anzahl an aneinanderfolgend überwachten normalen Temperaturdaten aufweist, wenn die Anzahl an aufeinanderfolgend überwachten normalen Temperaturdaten die vorgegebene Anzahl erreicht, so daß auf zuverlässige Weise eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung 50 verhindert wird, sowie eine arithmetische Schaltung zum Vergleichen des Durchschnittswertes mit den oberen und unteren Temperaturgrenzen, um den vom Kriterium abweichenden Abweichungsumfang der Temperatur herzuleiten.
Anschließend wird im Schritt 108 der Kompensationswert β' der Mikrowellenausgangsleistung basierend auf dem ausgewählten Absolutwert entsprechend dem Abweichungsumfang µ' zwischen dem Durchschnitt und der oberen oder unteren Grenze bestimmt.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird der oben dargestellte Kompensationswert β' der Mikrowellenausgangsleistung aus der folgenden Gleichung ermittelt.
β' = (µ' x A') + B'
wobei β' den Kompensationswert der durch den Mikrowellenvulkanisator 12 erzeugten Mikrowellenausgangsleistung darstellt, µ'den Abweichungsumfang des Durchschnittswertes bezeichnet, welcher vom Kriterium der im primären Heizsystem 8 erfaßten Temperatur abweicht, und A' und B' Konstanten bezeichnen.
Anschließend stellt im Schritt 109 die Steuereinrichtung 50 ein Steuersignal basieren auf dem Kompensationswert β' der Mikrowellenausgangsleistung bereit und erzeugt das Steuersignal für den Mikrowellenvulkanisator 12. Hierdurch wird die Mikrowellenausgangsleistung in geeigneter Form variiert und in Abhängigkeit vom Steuersignal im Schritt 110 kompensiert. Im Schritt 111 wird ein Zyklus der Steuerprozedur beendet und ein neuer Steuerzyklus im Schritt 101 wiederum begonnen.
Da die im zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten unteren und oberen Temperaturgrenzen experimentel korrelierend zu akzeptablen oberen und unteren Grenzen der Außenabmessung des Gummiproduktes bestimmt werden, ist es von Vorteil, lediglich eine in einem primären Heizsystem erfaßte Temperatur als Steuerparameter für eine akzeptable Außenabmessung des Gummiproduktes einzusetzen.
Da ferner der Steuerbetrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf die Unterbrechung der Prozedur entsprechend Schritt 10 verzichtet, bei welcher ein neuer Steuerbetrieb verhindert wird, bis das erwünschte Zeitintervall basierend auf der Arbeitsgeschwindigkeit verstrichen ist, wird der Steuerbetrieb des zweiten Ausführungsbeispiels mit einem vorgegebenen Überwachungszyklus wiederholt. Somit kann das zweite Ausführungsbeispiel ein besseres Ansprechverhalten der Außenabmessungs-Steuerung des Gummiproduktes als das erste Ausführungsbeispiel liefern.
Wie oben dargestellt vereinfacht die erfindungsgemäße Steuereinrichtung die Herstellung eines komplizierten stranggepreßten Schaumgummis, wie etwa eines Kraftfahrzeugdichtungsstreifens, da die Expansionsrate eines stranggepreßten Schaumgummiproduktes automatisch steuerbar ist, indem eine Mikrowellenausgangsleistung variiert wird, welche durch einen in einem primären Heizsystem befindlichen Mikrowellenvulkanisator erzeugt wird. Während oben die bevorzugten Ausführungsbeispiele zum Durchführen der Erfindung beschrieben wurden, ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten und beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, sondern Veränderungen und Modifikationen aufweisen kann, ohne den Schutzumfang dieser Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche beschrieben, zu verlassen.

Claims

1. Steuersystem zum automatischen Steuern einer kontinuierlichen Vulkanisierstraße für Schaumgummimaterialien, mit:

- einem Extruder (7) zum Vorformen des Schaumgummimaterials;

- einer primären Heizeinrichtung (8), welche stromabwärts des Extruders (7) zum primären Heizen des vorgeformten Schaumgummimaterials angeordnet ist;

- einer sekundären Heizeinrichtung (9) zum abschließenden Heizen des Schaumgummimaterials stromabwärts der primären Heizeinrichtung;

- einer Sensoreinrichtung zum Überwachen einer gesteuerten Variablen, welche zu einer Außenabmessung eines mit der Vulkanisierstraße hergestellten Schaumgummiproduktes in Beziehung steht;

- einer Unterscheidungseinrichtung zum Bestimmen, ob die gesteuerte Variable innerhalb eines vorgegebenen Kriteriums liegt, das durch bestimmte obere und untere Grenzen eines zulässigen Schaumgummiprodukts definiert wird;

- einer arithmetischen Einrichtung zum Ableiten eines Abweichungsumfanges der gesteuerten Variablen von dem Kriterium, um ein den Abweichungsumfang anzeigendes Signal zu erzeugen;

- wobei die primäre Heizeinrichtung (8) eine Mikrowellen- Erzeugungseinrichtung (12) zum inneren Heizen des Schaumgummimaterials aufweist; und

- einer Steuereinrichtung (5) zum Steuern der Ausgangsleistung einer durch die Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Mikrowelle derart, daß die Ausgangsleistung der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung erhöht wird, so daß ein Ausdehnungsverhältnis des vorgeformten Schaumgummimaterials zunehmend kompensiert wird, wenn die gesteuerte Variable kleiner als die untere Grenze ist, und daß die Ausgangsleistung der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung verkleinert wird, um das Ausdehnungsverhältnis abnehmend zu kompensieren, wenn die gesteuerte Variable die obere Grenze übersteigt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hemmeinrichtung zum Verhindern eines neuen Steuervorganges durch die Steuereinrichtung vor Ablauf eines gewünschten Zeitintervalles.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwünschte Zeitintervall auf der Basis der Arbeitsgeschwindigkeit der kontinuierlichen Vulkanisierstraße und eines Abstands zwischen der Sensoreinrichtung und der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung in der Weise bestimmt wird, daß der Abstand durch die Arbeitsgeschwindigkeit dividiert und zu dem dividierten Wert ein vorgegebener konstanter Wert hinzugefügt wird.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung (12) einen Mikrowellenvulkanisierer zum inneren Erwärmen des Gummimaterials aufweist.

5. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine optische Meßanordnung (1) aufweist, welche zum Überwachen der Außenabmessung eines Schaumgummiproduktes angeordnet ist, welches durch die kontinuierliche Vulkanisierstraße erzeugt wird.

6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine Temperaturerfassungseinrichtung aufweist, welche zum Überwachen einer Temperatur in der primären Heizeinrichtung angeordnet ist.

7. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) die Ausgangsleistung der Mikrowelle derart steuert, daß die Ausgangsleistung proportional zum Abweichungsumfang linear erhiht wird, wenn die überwachte gesteuerte Variable kleiner als die untere Grenze ist und die Ausgangsleistung proportional zum Abweichungsumfang linear verringert wird, wenn die überwachte gesteuerte Variable die obere Grenze übersteigt.

8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung eine erste Schaltung zum Unterscheiden, ob die überwachten gesteuerten Variablendaten innerhalb eines vorgegebenen abnormalen, außerhalb liegenden Wertebereiches oder innerhalb eines vorgegebenen normalen Wertebereiches liegen, sowie eine zweite Schaltung zum Ableiten eines Mittelwertes einer bestimmten Zahl von fortlaufend überwachten normal gesteuerten Variablendaten aufweist, wenn die Zahl der fortlaufend überwachten normal gesteuerten Variablendaten die bestimmte Zahl erreicht, um eine Fehlfunktion des Steuersystems zu verhindern, und wobei die arythmetische Einrichtung den Mittelwert mit den oberen und unteren Grenzen vergleicht, um den Abweichungsumfang aus der von dem Kriterium abweichenden gesteuerten Variablen abzuleiten.