AT322025B - Messeinrichtung zur bestimmung der wandstärke von kunststoffummantelungen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke von in Extrusionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen von elektrischen Kabeln während des Herstellungsvorganges. 



   Die Bestimmung der Wandstärke von Kunststoffummantelungen während der Extrusion erfolgt derzeit über eine Messung der Durchmesser, wenn das zu ummantelnde Material kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei der Herstellung kunststoffisolierter elektrischer Leiter von kreisförmigem Querschnitt ist diese Art der Wandstärkenbestimmung der Isolierschicht in der betrieblichen Praxis üblich und führt, wenn die Abmessungen der Leiter genau definiert sind, zu befriedigenden Ergebnissen. 



   Es kann aber nicht allgemein angenommen werden, dass derartige Voraussetzungen in jedem Fall einer betriebsmässigen Herstellung von Kunststoffummantelungen vorliegen. Bei der Bestimmung der Wandstärke durch betriebliche Messung der Linearabmessungen treten bei der Herstellung kunststoffisolierter elektrischer Leiter von sektorförmigem Querschnitt, wie sie für Starkstromkabel benötigt werden, grosse Schwierigkeiten auf. 



   Während in manchen Fällen eine Bestimmung der Wandstärke durch indirekte Verfahren, beispielsweise durch   Umfangsmessung   im Falle sektorenförmiger Leiter nicht möglich scheinen könnte, ist sie in der technischen Praxis dennoch kaum mit hinreichender Genauigkeit im Betrieb durchführbar. Die Ursachen hiefür liegen einerseits in der leichten Deformierbarkeit der Kunststoffhülle, die sich während des Ummantelungsvorganges in Bewegung befindet, anderseits darin, dass die Messung zur Differenzbildung von Linearabmessungen vor und nach der Ummantelung notwendigerweise an zwei räumlich getrennten Orten erfolgen muss.

   Die Unsicherheit, mit der die genannte Methode daher behaftet ist, führt zur Notwendigkeit der Einhaltung eines Sicherheitsabstandes bei der Einhaltung eines Mittelwertes für die Wandstärke der Kunststoffummantelung und damit zu unnötig erhöhtem Materialverbrauch. 



   Es steht somit fest, dass die Bestimmung der Wandstärke von in Extrusionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen mit Hilfe der üblichen betrieblichen Verfahren bei Abweichen der zu ummantelnden Profile von bestimmten einfachen Formen praktisch nicht durchführbar ist, so dass oft zu unwirtschaftlichen Überdimensionierungen der Ummantelung übergegangen werden muss, falls ein bestimmter Mindestwert oder Mittelwert der Wandstärke nicht unterschritten werden darf. 



   Eine durch die USA-Patentschrift Nr. 3, 286, 302 (Doering) bekanntgewordene Einrichtung zur Optimierung einer Kunststoff-Folienerzeugung weist eine radioaktive Messeinrichtung zur Messung der Dicke der erzeugten Folie auf. Solche Durchstrahlungsmesseinrichtungen sind aber für die Messung der Wandstärke von Kabelummantelungen praktisch wertlos, da die Kabelseele aus Metall bei unregelmässigen Querschnittsformen sehr komplizierte Bewegungsmechanismen für Strahler und Messvorrichtung erfordern würde. 



   Der zur Umgehung aller aufgezeigten Schwierigkeiten führende erfindungsgemässe Schritt liegt darin, der Messung ein neuartiges Prinzip zugrunde zu legen, u. zw. die Herstellung einer einfachen Beziehung zwischen dem aus dem Gewicht ermittelten Volumen des Ummantelungsmaterials und dessen Länge. Ist die gesamte Umfangslänge des ummantelten Materials bekannt, ergibt sich bei beliebiger Form unmittelbar die   Querschnittsfläche   der Ummantelung. Bei bekannter Querschnittsfläche ergibt sich die Wandstärke der Ummantelung direkt aus dem Volumen des Ummantelungsmaterials geteilt durch die Gesamtlänge des ummantelten Materials. 



   Die Erfindung besteht demgemäss darin, dass eine Messvorrichtung für die Menge des von der Extrusionsmaschine innerhalb einer vorwählbaren Zeit oder für eine vorwählbare Länge des zu ummantelnden Materials aufgenommenen Ummantelungsmaterials, eine Messvorrichtung für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials und eine mit diesen Messvorrichtungen verbundene Auswerteeinrichtung sowie eine Ableseeinrichtung vorgesehen sind. 



   In der technischen Praxis bestehen auch bei komplizierten Querschnittsformen keine Schwierigkeiten, die Querschnittsfläche einmalig zu ermitteln, ebensowenig bestehen Probleme hinsichtlich der Messung der Länge des ummantelten Materials. Die Menge des von der Extrusionsmaschine aufgenommenen Materials ist zunächst jene Grösse, deren Ermittlung auf betriebstechnisch einfachem Weg zu erfolgen hat. 



   Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass als Messvorrichtung für das Ummantelungsmaterial eine Waage vorgesehen ist, deren Lastarm einen Fülltrichter für das Ummantelungsmaterial trägt und deren Kraftarm mit einem Messwertgeber verbunden ist. Durch die Verwendung der Waage wird erreicht, dass nicht das Schüttvolumen des Extrusionsmaterials, sondern sein wahres Volumen als Messwert zur Verfügung steht. 



   Als Messwertgeber wird vorteilhaft ein piezoelektrischer Messwertgeber oder ein mit der Ablesevorrichtung der Waage mechanisch verbundener elektro-optischer Impulsgeber vorgesehen. 



   Die Längenmessung des ummantelten Materials kann auf verschiedene, dem Fachmann an sich naheliegende Massnahmen erfolgen. Angesichts der besonderen Aufgabenstellung, die an das Messverfahren gestellt wird, das nicht allein für die Messung an ummantelten Drähten, die etwa auf Trommeln aufgewickelt werden, geeignet sein soll, sondern ebenso für die Längenmessung von Profilen beliebiger Querschnittsform, ist erfindungsgemäss ein Rollrad vorgesehen, welches entweder vor oder nach der Ummantelung an das ummantelte Material angepresst ist und einen Messwertgeber, vorzugsweise eine dynamoelektrische Spannungsquelle oder einen rotierenden magnetelektrischen Impulsgeber, beispielsweise bestehend aus einer Suchspule mit Luftspalt, an dem ein zugespitzter oder dachförmiger Dauermagnet vorbeibewegt wird, antreibt.

   Es wird dadurch für eine festlegbare 

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 Längeneinheit des Materials ein Spannungsimpuls erzeugt, der erfindungsgemäss einer Impulszähleinrichtung zugeführt wird. 



   Nach Ablaufen einer bestimmten Anzahl von Impulsen ergibt sich aus der Gewichtsdifferenz der im Fülltrichter befindlichen Extrusionsmaterialmenge, die beispielsweise als Spannungsdifferenz am Ausgang des piezoelektrischen Messwertgebers oder als Impulszahl gespeichert zur Verfügung steht, auf einfache Weise die Wandstärke der Umhüllung. Es ist aber ebenso einfach möglich, das Impulszählwerk für die Länge vom Messwertgeber für das Füllgewicht ein-und abschalten zu lassen, so dass auch in diesem Fall die Impulszahl ein Mass für die Wandstärke der Ummantelung darstellt. 



   Da es ohne technische Schwierigkeiten möglich ist, auch kleine Gewichtsdifferenzen zu erfassen, kann die erfindungsgemässe Einrichtung während kurzer Zeitspannen mit hinreichender Genauigkeit angewendet werden, so dass eine quasikontinuierliche Messmethodik zur Verfügung steht. 



   Ein Ausführungsbeispiel einer   erfmdungsgemässen   Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine Anwendung zur Ummantelung elektrischer Drähte in einer Extrusionsmaschine zum Gegenstand hat. 



   Es bedeuten darin --1-- das zu ummantelnde, das bereits ummantelte   Material, --2-- einen   Spritzkopf mit einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen   Extrusionsmaschine,--3--einen   flexiblen Verbindungsteil aus Gewebeschlauch zwischen einem Fülltrichter --4-- für das Kunststoffmaterial und dem Einlaufkanal der   Extrusionsmaschine,-5-einen   Messwertgeber für das Gewicht des   Fülltrichters--4-.   Mit--6--ist ein Messwertgeber für die Länge des ummantelten Materials,   mit--7-eine   Auswerteeinheit und mit--8--eine Ableseeinrichtung bezeichnet. Ein   Rollrad --9-- ist   mit dem   Messwertgeber --6--   
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Die Funktionsweise der dargestellten Anordnung wird bei einer Betrachtung der Zeichnung deutlich.

   Das blanke, zu ummantelnde Material--l--bewegt sich in Pfeilrichtung durch den   Spritzkopf --2-- einer   Extrusionsmaschine, wobei dieser Extrusionsmaschine von dem periodisch, beispielsweise manuell, nachfüllbaren   Fülltrichter --4-- über   den Verbindungsteil--3--Kunststoffmaterial zugeführt wird. Das   Material-l--   wird im   Spritzkopf-2--umpresst   und tritt dann als ummanteltes Material aus diesem aus.

   Der   Fülltrichter --4-- ist   über den   Waage balken --10-- mit   einem beispielsweise piezoelektrischen Messwertgeber   --5--   verbunden, dessen Ausgangssignal aus Impulsen besteht, deren zeitlicher Abstand durch an sich bekannte elektronische Hilfsmittel aus der gewichtsanalogen Spannung derart gewonnen wird, dass nach 
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 bzw.Rollrad--9--, welches in mechanischer Verbindung mit einem   Messwertgeber--6--für   die Materiallänge steht.

   Dieser Messwertgeber --6-- kann sowohl elektromechanisch durch umlaufende Kontakte als auch elektromagnetisch durch ein mit dem Rollrad verbundenes und mit diesem umlaufendes Magnetsystem, welches an mit Verstärkern und Impulsformern verbundenen Suchspulen mit Eisenkern und Luftspalt vorbeibewegt wird, Spannungsimpulse abgeben, deren jeder dem Durchlauf einer vorwählbaren Materiallänge entspricht.

   
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 Materiallänge sind mit einer   Auswerteeinheit --7-- verbunden.   In dieser Auswerteeinheit wird mit an sich bekannten Mitteln die Aufgabe gelöst, Zählwerke, beispielsweise elektronische oder elektromagnetische   tmpulszähleinrichtungen   für die verbrauchte Kunststoffmenge und für die ummantelte Materiallänge derart miteinander elektrisch zu verbinden, dass beide Zählwerke zugleich anlaufen, wobei eines der beiden auf eine vorgegebene Impulszahl eingestellt ist und nach deren Ablauf das andere, gleichartig aufgebaute Zählwerk stillsetzt, so dass dessen Stand also entweder der für eine vorgegebene Materiallänge benötigten Kunststoffmenge oder der von einer vorgegebenen Kunststoffmenge ummantelten Materiallänge entspricht, woraus auf einfache Weise die Wandstärke der Ummantelung resultiert.

   Es ist naheliegend, durch die mit der Auswerteeinheit--7-verbundene Ableseeinrichtung--8-, deren Stand nach dem Gesagten ein direktes Mass für die gemittelte Wandstärke der Ummantelung während der Messdauer darstellt, durch entsprechende schaltungstechnische Massnahmen innerhalb der Auswerteeinheit--7--, die eine stetige Wiederholung des Messvorganges bewirken und durch Integration der Impulsfolge eines Messvorganges mit anschliessender Rückstellung oder durch Mittelwertbildung eine direkte Ablesung der Wandstärke der erzeugten Ummantelung zu erzielen, wenn die Zeitkonstante des Messinstrumentes durch entsprechende Hilfskreise gross gegenüber der Ablaufdauer des einzelnen Messvorganges ist. 



   Die   Auswerteeinheit --7-- kann   durch dem Fachmann geläufige Massnahmen als Regeleinrichtung ausgestaltet werden, die auf die Geschwindigkeit des ummantelten oder zu ummantelnden Drahtes und auf die Zufuhr des Ummantelungsmaterials oder auf eine dieser beiden Grössen wirkt. Im Hinblick auf den einfachen Zusammenhang zwischen diesen beiden Grössen bringt die technische Realisierung einer solchen Regeleinrichtung, wie auch die Praxis erwiesen hat, keine Schwierigkeiten mit sich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Messeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke von in Extrusionsmaschinen hergestellten Kunststoffummantelungen von elektrischen Kabeln während des Herstellungsvorganges, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass eine Messvorrichtung für die Menge des von der Extrusionsmaschine innerhalb einer vorwählbaren Zeit oder für eine vorwählbare Länge des zu ummantelnden Materials aufgenommenen Ummantelungsmaterials, eine Messvorrichtung für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials und eine mit diesen Messvorrichtungen verbundene Auswerteeinrichtung sowie eine Ableseeinrichtung vorgesehen sind. EMI3.1 Messwertgeber für die Waage ein mit der Ablesevorrichtung der Waage mechanisch verbundener elektro-optischer Impulsgeber vorgesehen ist.

   EMI3.2 Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials ein Rollrad vorgesehen ist, welches an das Material angepresst ist und einen Messwertgeber antreibt. EMI3.3 Messwertgeber für die Länge des Materials eine Suchspule mit Luftspalt, an dem ein mit dem Rollrad verbundener, umlaufender Dauermagnet mit zugespitzten oder dachförmigen Enden vorbeibewegt wird, vorgesehen ist. EMI3.4 Messwertgeber für die Länge des Materials ein mit dem Rollrad verbundener, umlaufender elektromechanischer Impulsgeber vorgesehen ist.

   9. Messeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, EMI3.5 Auswerteeinrichtung je eine Impulszähleinrichtung für die Menge des Ummantelungsmaterials und für die Länge des ummantelten oder zu ummantelnden Materials vorgesehen ist, wobei beide Zählwerke zu Beginn des Zählvorganges zugleich anlaufen und eines der beiden auf eine vorgegebene Impulszahl eingestellt ist und nach deren Ablauf das andere Zählwerk stillsetzt. EMI3.6 eine mit dem jeweils eingeschalteten Zählwerk verbundene elektromechanische oder elektronische Zahlenanzeigeeinrichtung vorgesehen ist. EMI3.7 Auswerteeinheit eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, welche die Vorschubgeschwindigkeit des ummantelten oder zu ummantelnden Drahtes und die Zufuhr des Ummantelungsmaterials oder eine dieser beiden Grössen steuert.