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DE3002903C2 - Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage - Google Patents

Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage

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DE3002903C2
DE3002903C2 DE3002903A DE3002903A DE3002903C2 DE 3002903 C2 DE3002903 C2 DE 3002903C2 DE 3002903 A DE3002903 A DE 3002903A DE 3002903 A DE3002903 A DE 3002903A DE 3002903 C2 DE3002903 C2 DE 3002903C2
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Hartmut Dipl.-Ing. Upmeier
Gerhard 4540 Lengerich Winkler
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Windmoeller and Hoelscher KG
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Description

gebildet werden.
daß aufgnihd der Korrekturbefehle entsprechend der Abweichung (4J1) eine Abkühlung der Teniperiersektoreri (χκ). wenn der Bezügsextfertiweft ein Dickcnniäxihiilm ist, oder eine Erwäritiurig der Kühlsektöreri (Χκ) erfolgt; w'cfiri der Bezugsextremwert ein Öickenmintrhühi ist, und
daß riäch einigen Meß- und R>geizyklen die aus nachfolgenden Messungen ermittelte« Differenzen der mittleren Öickenverteilürig der einzelnen Foliensektoren fa) zur mittleren Foliendicke von den zuvor ermittelten Abweichurlgen {Δι,) abgezogen oder zii diesen hirizüaddiert werden und daß die so gebildeten Werte ein rieües Maß für den KörrekturbefeHl bilden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der korrekturbefehle relativ zu den Abweichungen etwa für alle Temperiersektoren (χκ), denen Föliensektoren fxF) zugeordnet sihd, deren hiittlere Dickenverteilungen unter der mittleren Föilendlcke liegen, bis zu dem Temperiersektor (χκ), der dem Fdliensektör (χή mit der der mittle'reh Folietidicke (sm) entsprechenden Dickenverteilung entspricht, überpröpörtiöHal und etwa begiritiend mit dieserfi TertipeHersektor für die Temperiersektoreri (χκ), die Foliensektoren (χή mit über der mittleren Foliendicke liegenden Dickenverteilungen zugeordnet sind, unterpröp'ortional ansteigt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die den Fdliensektoren (xf) mit Dünnstellen zugeordneten Terriperiersektoren (χκ) gekühlt und die den Foliensektoren (xi) mit Dickstellen zugeordneten Temperiersektoren (χκ) erwärmt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfölienextruderanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
ίο Aus der DE-AS 21 40 194 ist bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Rihgspältdüse eines Extruders bekannt, die in getrennt regulierbare Temperiersektoren aufgeteilt ist, mit denen sich bei der Extrusion von Kunststoffen nach dem in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahren die Dickehtoleränzverteilung über den Umfang des Extrüdats beeinflussen laßt Die Foliensektoren, über die die Öickentoleranzen gemessen worden sind, verlagern sich jedoch infolge von Dünn- und
Dickstellen in Umfangsrichtung, so daß sie zu ihrer Beeinflussung nicht ohne weiteres iagerichtig den mit Stellgliedern versehenen Teniperiersektoren des Düsenrings zugeordnet werden können.
Nach einem aus der DE-OS 29 47 293 bekannten älteren Vorschlag wird das Problem der lagerichtigen Zuordnung dadurch gelöst, daß d-jr Foliensektor mit einem Dickenmaximum bzw. einem Dickenminimum ziir" Bestimmung des diesem zugeordneten Korrektursektors am Düsenring als Iagerichtig extrudiert angenommen wird. Zuvor wurden Foliensektoren gleicher Querschnittsfläche gebildet, die der Reihe nach den folgenden Korrektursektofen zugeordnet werden. Zur Erzielung vergleichrriäßigter Dickentoleranzen wurden die Stellglieder entsprechend den gemessenen Abweichungen so lange beaufschlagt, bis die Umfangslängen der querschriittsfiächengleichen Foliensektoren gleich lang sind. Nach dem in der DE-OS 29 47 293 beschriebenen Verfahren lassen sich Abweichungen von der Dickentoleranz der Folien schnell ausregeln, weil eine direkte Zuordnung aller Dick- und Dünnstellen der extrudierten Folie zu den entsprechenden Temp'eriersektbren des Düsenrings erfolgt, so daß auf diese mit bhmittelbarer Wirkung zur Einstellung der Föliensektoren mit Dick- oder Dünristellen auf die mittlere
·« Föliendicke eingewirkt werden kann. Dieses Regelverfahreri läßt sich zwar durch den Einsatz von Mikroprozessoren durchführen, es ist denrioch wegen des beträchtlichen Rechenaufwandes und der im wesentlichen gleichzeitigen Beaufschlagung sämtlicher Temperiersektoren verhältnismäßig aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Verfahreri zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfölienextruderanlage zu schaffen, bei dem die Foliensektoren, über die die Dickentoleranzen gemessen worden sind, auch unter Berücksichtigung der Verlagerung der Foliensektoren in Umfangsrichtung infolge von Dünn- und Dickstellen dert mit Stellgliedern versehenen Korrektursektoren des Düsenrings, aus ' denen diese extrudiert worden Sind, lagerichtig zugeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs t angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt dadurch eine wesentliche Vereinfachung ein, daß alle F'oliensektoren, deren mittleren Dickenverteilungen geringer oder größer sind als die des Foliensektors mit dem Dickenmaximum bzw. Dickenminimum als relative
Dünn- bzw. Dickstellen aufgefaßt werden.
Zweckmäßigerweise wird bei der Regelung von dem Foliensektor mit dem Dickenminimum ausgegangen, weil von diesem am ehesten angenommen werden kann, daß es lagerichtig, also ohne seitliche Verdrängung durch die unterschiedlichen Dickenverteilungen über den Foiienumfang, aus dem zugeordneten Temperiersektor am Düsenring extrudiert worden ist. Auch wenn die anschließenden Foliensekioren den anschließenden Temperiersektor-jn nicht voll lagerichtig zugeordnet worden sind, so ziehen sich die verdrängten Foliensektoren in dem Maße zunehmend in ihre den entsprechenden Kühlsektoren zugeordneten richtigen Lagen hin, in dem durch die Regelung die Dünnsteüen beseitigt werden. Mit der Beseitigung der Dünnstellen werden aber auch die Dickstelien nach und nach abgebaut, so daß sich als Ergebnis der Regelung ein der mittleren Dicke weitgehend entsprechendes Dickenprofil einstellt.
Das gleiche Ergebnis wird in etwa auch erzielt, wenn von der Behandlung des Dickenmaximums durch zusätzliche Erwärmung ausgegangen wird.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung des erfinviungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 ist sichergestellt, daß die Extremwerte der Toleranzabweichungen zu Beginn der Regelung besonders stark zurückgeführt werden, so daß sich schnell ein der mittleren Dicke entsprechendes Dickenprofil einstellt. Mit dem Abbau der Extremwerte gehen auch die überproportional großen Stellbefehle zurück, bis sich nach Einstellung eines der mittleren Dicke entsprechenden Dickenprofils etwa gleichmäßige Temperaturverhältnisse einstellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Blasfolienanlage mit Einrichtungen zum Erfassen der Dickeniolcran/.en in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verknüpfung zwischen der Dickenmeßvorrichiung und den Stellgliedern ccr Kühlsektoren am Düsenring und
Fig.3 eine quantitative Darstellung der Zuordnung der einzelnen Foliensektoren zu den Kühlsektoren am Düsenring.
Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anlage fördert die Strangpresse 1 die zu verarbeitende thermoplastische Schmelze über den Anschluß 2 in den Folienbl3skopf 3 mit dem Kühlring 4, der die Schmelze zu dem Folienschlauch 5 ausformt. In der Höhe der Folienerstarrungslinie 6 ist eine schematisch angedcutete Folienkalibriervorrichtung 7 angeordnet, die den Durchmesser des Folienschlauches 5 und damit die Breite der Nachgelegten Foiienbahn bestimmt. Mittels der Flachlegeplatten 8 wird der Folienschlauch 5 flachgelegt, durch die Abzugswalzen 9 und die nachfolgenden reversierenden Walzen abgezogen und als flachgelegte Folienbahn 10 über die Leitwalzen 11 dem stationären Wickler 12 zugeführt und aufgewickelt.
Vorzugsweise oberhalb der Kalibriervorrichtung 7 ist der Meßkopf 14 an einer Ringtraverse 15 angeordnet, eo wobei der Bewegungspfeil 16 die Meßbewegung um ±360° darstellt. Um Rückwirkungen der Folienverdrallung infolge des reversierenden Abzugs auf das Meßergebnis zu vermeiden, wird die reversicrende Bewegung kurz vor oder während der Messung angehalten. Diese Unterbrechung der reversierenden Drehung kann in Kauf genommen werden, da die Reversicrgeschwindigkeil 16 des Meßkarussells 14, 15 um ein Vielfaches größer ist als die Reversiergeschwindigkeit 13 der reversierenden Abzugsvorrichtung 8, 9. Zur Messung des Dickentoleranzprofils wird die Reversierbewegung des Abzugs 8, 9 kurzfristig angehalten und nach einer kurzen Wartezeit, die je nach Abzugsgeschwindigkeit der Folie größer oder kleiner sein kann und die zum Abbau des Verdrallwinkels der Folienblase dient, wird das Meßkarussell 14, 15 in Umlauf versetzt. Anschließend wird die reversierende Abzugsvorrichtung 8, 9 wieder in Betrieb genommen. Durch diese Unterbrechung des reversierenden Abzugs 8, 9 wird die Wickelqualität nennenswert nicht verschlechtert zumal bei Annäherung der Foliendickentoleranzen gegen Null auf jeglichen reversierenden Abzug 8, 9 zur Verteilung von Foiiendick- und -dünnstellen verzichtet werden könnte.
Eine die einfache Foliendicke ermittelnder Meßkopf 14 kann beispielsweise auch in einer der Flachlegeplatten 8 an der angedeuteten Stelle 14' oder hinter den reversierend°n Abzugswalzen 9 an einem Randbereich der nachgelegten Foiienbahn 10 als i/leßsystem 14" angeordnet werderr. wobei im letzten Fo," tiic doppelte Foliendicke gemessen wird, die mit hinreichender Genauigkeit als Dickenmeßwert für die einfach liegende Folienbahn 10 benutzt werden kann. Das Meßsignal des drehend Angeordneten Meßkopfes 14 wird über die Meßleitung 17 mit der die Reversierbewegung ermöglichenden Kabelschleife 17' zu dem Dickenprofilanzeigeschrahk 18 geleitet und auf dem Dickentoleranzdiagramm 19 dargestellt.
Das Dickenmeßsignal kann als elektrischer Wert über die Anschlußleitung 20 einem Mikroprozessor 21 zugeführt werden, der die Meßsignale entsprechend umformt und die Stellbefehle über die Anschlußleitungen 22', 22" ... 22" den Stellgliedern 23' ... 23" für die Temperiersektoren λ*zuleitet.
Nach einem Umlauf des Meßkarussells 14,15 werden entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren λ\ Foliensektoren x> abgeteilt und die Teil-Mittclwer:c s\ gebildet. Die Werte s"', werden im Meßwertspeicher 21' des Mikroprozessors 2( gespeichert. Durch die Zentraleinheit (CPU) des Mikroprozessors 21 werden diese Teil-Mittelwerte J', auf die Linie bezogen, deren Abstand von der 0%- oder sm-Linie. also der Linie, die dem mittleren Foliendurchmesser entspricht, durch den Wert l'Xma* gebildet wird. In Fig.3 trifft dies für den Korrektursektor 5 zu, der durch Einkreisung hervorgehoben ist. Durch den Mikroprozessor 21 wird sodann die Differenz
gebildet und im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 gespeichert. Diese Werte stellen im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 ebenfalls den Verlauf der Toleranzkurve 19 des Dickenprofils in Stufenform gemäß den Teil-Mittelwerten T\ in Umkehrung dar. Es ergibt sich also ein auf eine 0-Linie bezogenes Prcfil, das den Ausgangspunkt für die Ermittlung der Korrekturbefehle für die Stellglieder 23'... 23" bildet.
Durch den Mikroprozessor 21 werden die Differenzen ΔΊ, an den Stellen J\<s„, überproportional vergrößert und an den Dickstellen mit s\ > s,„ unterproportional umgebildet. Diese Werie werden im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 als umgerechnete Teil-Mittelwerte ~s"\ gespeichert und als Stellbefehle nach dem erste.; Mcßzyklus direkt an die den entsprechenden Foliensekioren zugeordneten Korrektur- oder Kühlsektorcn va, weitergegeben, leder
Meßzyklus wird durch den Umlauf des Meßkarussells 14,15 bestimmt.
Der dem Foliensektor mit der absoluten loliendickstelle zugeordnete Kühlsektor 5 erhiilt somit keinen Kühlbefehl, während der dem Foliensektor mit der absoluten Toleranzdünnstelle zugeordnete Kühlseklor 10 den größten Kühlbefehl erhiilt.
Durch die Umlaufzeit des Meßkarussells 14, 15 ergibt sich eine gewisse Zcitkonstante, so daß es /weckmäßig ist. nach mehreren Meß- und Regelzyklcn. also nach mehreren Meßkarussellumläufen. das Regelverfahren dem bereits verbesserten Diekentoleranzprofil anzupassen. Hierzu werden die Dickentoleranzabweichungen nicht mehr auf die Extremwerte, sondern auf die Mittelwertlinie (0% bzw. 5,,,) bezogen und die jetzt noch festgestellten Toleranzabweichungen als kleine Korrekturschritte dem Arbeitsspeicher zuaddiert bzw. von diesem subtrahiert. Ohne komplizierten Regelalgorith- ~iü3 ergib! sich dadurch ein quasi sieliges Regelverha!- ten, das seine meßtechnische Zeitkonstante durch die Umlaufzeit des Meßkarussells 14,15 erhält.
Durch Definition der Bezugslinie durch den Meßsektor mit dem Toleranz-Maximum wird somit unter Einsatz des Prinzips der Sektorenkühlung der gesamte Toleranzbereich unmittelbar erfaßt und in wenigen Schritten gegen 0 gebracht. — Es gilt hierbei auch die Umkehrung des zuver beschriebenen Verfahrens mit Einsatz nur der Sektorenheizung und Definition dci Bezugslinie auf den Sektor mit dem Toleranz-Minimum Ebenso gilt die Kombination beider Verfahren dadurch daß als Bezugslinie auch beim ersten Meßkarussell-Um
j lauf die Meßwerte J\ auf den Mittelwert s„, bezogen werden, wobei auch hier die Teil-Mittelwerte bei den Toleranz-Dünnstellen überproportional umgerechnet bei den Dickstellen untcrproportional umgerechnet und in den Arbeitsspeicher als Teil-Mittelwerte ?'", übernommen werden. — Insbesondere bei dem letzteren Verfahren werden entweder das l'rin/ip der Heiz/Kühl-Sektoren oder getriebemolorbetätigte Stellvorrichtungen zur Anwendung gebracht.
Das Regelvcrfahren berücksichtigt nicht die seitlicht Verschiebung der Zwischen-Meßsektorcn gegenübei den Dünn- bzw. Dickstellen; durch die Toleranzprofil· Umkehr in den Arbeitsspeicher wird jedoch mit reehl guter Genauigkeit schon im ersten Verfahrensschritt die pnfloüjtiiTp "sipllunu Hrr Tpmnnrier- b7w. Korrrklnnu'ktoren X1, erreicht, zumal die nachfolgenden Mcßkarus sell-Umläufe mit den daraus resultierenden kleiner Korrekturschritten die dabei aufgetretene Meßwert Abweichung schnell schrittweise gegen 0 bringen Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei Dickentoleran zen nahe 0% die Foliensektoren .v/ zunehmenc lagerichtig zu den Temperiersektoren χ κ liegen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Regelung der Foliehdicke λπ einer Blasfolieriexirüderanlage mit einem in mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren aufgeteilten Düsenring, wobei der Mengendurchsatz durch die Temperatur des jeweiligen Temperiersektors geändert werden kann, bei dem die Foiiendikken über den Folienumfang geniesseh und entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren diesen Foliensektoren zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der"Folienselaorfx;) mit Dickenmaximiim oder Dickenminimurii zur Bestimmung des diesem zugeordneten Temperiersektors (χκ)-ατη Düsenring als lagerichtig extrudiert angenommen wird und die folgenden ümfahgslängengleicheh Foliehsektoren (Xf) der Reihe nach den diesem folgenden Terriperiersefcipreh (χκ) zugeordnet werden,
daß die Größe eier aus den Messungen der Teil-Mittelwerte ß\) Ober die einzelnen Foliensektoren (xp) abgeleiteten Korrekturbefehle für die Stellglieder (23'...23") der Temperiersektoren (xK) auf den Föliensektbr (*>) mit dem Dickenmaximum oder -minimum in der Weise bezogen wird,
daß der diesem zugeordnete Temperiersektor (x*) keinen Körrekturbefehl erhält und die korrekturbefehle der arideren Temperiersektoren (xK) durch die jeweilige Abweichung (ΔΤΚ) der mittleren Dickeriverteilui'j* der diesem zugeordneten Foliensektoreh (xf) von dem BezugSe*tremwert der mittleren Dickenverteilung
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