DE4018050A1 - Vorrichtung zur regelung des aussendurchmessers eines stranges, insbesondere eines kabels - Google Patents

Vorrichtung zur regelung des aussendurchmessers eines stranges, insbesondere eines kabels

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Außendurchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kabel werden üblicherweise in der Form hergestellt, daß der Leiter durch einen Extruder gezogen wird, der auf den Leiter eine Iso­ lationsschicht aufbringt. Nach dem Extrudieren wird das Kabel oder der Strang durch eine Kühlstrecke geleitet und gekühlt. Zum Beispiel aus Gründen der Isolationsfestigkeit muß der auf­ extrudierte Mantel eine Mindestdicke aufweisen. Anderer­ seits wird aus Materialersparnis- aber auch aus Gewichts­ gründen der Durchmesser des Mantels nur so groß gewählt wie erforderlich. Daher ist es notwendig, den Durchmesser des Kabels oder Stranges ständig zu überwachen und eine entsprechende Regelung vorzunehmen, sollte er einen vor­ gegebenen Wert unter- oder überschreiten.
Es ist daher ein Erfordernis, den Kabeldurchmesser perma­ nent zu messen. Der Durchmesser läßt sich ändern, indem die Abzugsgeschwindigkeit des Kabels und/oder die Drehzahl des Extruders verändert werden. Herkömmliche Regelvorrich­ tungen vergleichen den gemessenen Durchmesser mit dem Sollwert, bilden daraus die Soll/Istwert-Differenz, die dann einen Regler versorgt, der die Abzugsgeschwindigkeit der Linie oder die Drehzahl des Extruders verändert, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist.
Es ist auch bekannt, bei Anlagen zur Herstellung von Ka­ beln oder dergleichen das Durchmessermeßgerät zwischen dem Extruder und der für die Durchmessermessung schlecht zu­ gänglichen Kühlstrecke anzuordnen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine schnelle Regelung erzielt werden kann. Nachteilig ist indessen, daß nur der sogenannte Warmdurch­ messer gemessen wird, der sich durch einen spezifischen Schrumpfungsfaktor vom sogenannten Kaltdurchmesser unter­ scheidet. Bei der Herstellung eines Kabels von vorgegebe­ nem Durchmesser kommt es jedoch ausschließlich auf den Kaltdurchmesser an. Es ist daher ebenfalls bekannt, eine Durchmessermeßvorrichtung hinter der Kühlstrecke vorzuse­ hen. Nachteilig ist hingegen eine zum Teil sehr langsame Regelung. Wünschenswert wäre daher eine Vorrichtung, die eine Durchmessermessung zwischen dem Extruder und der Kühl­ strecke vorsieht, die jedoch von einem Ist-Kaltdurchmesser ausgeht, so daß auch als Sollwert der Kaltdurchmesser vor­ gegeben werden kann.
Es ist bekannt, aus dem gemessenen Warmdurchdurchmesser den Kaltdurchmesser zu berechnen, indem der Kern- bzw. Leiterdurchmesser sowie die Schrumpfung des Kunststoffes von Extrusions- auf Raumtemperatur berücksichtigt werden. Hierfür ist jedoch die Vorgabe des Kerndurchmessers erfor­ derlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zu schaffen, bei der Regelung einer ein Kabel extrudierenden Extrusionsanlage auf den Kaltdurchmesser des Kabels regeln zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk­ male des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Oberbegriffs.
Bei der Erfindung werden neben der Durchmessermeßvorrich­ tung, die nahe dem Extruder angeordnet ist, zwei weitere Meßvorrichtungen vorgesehen, von denen eine den Massefluß des Extruders und die andere die Abzugsgeschwindigkeit mißt. Üblicherweise werden vom Massefluß und der Abzugsge­ schwindigkeit entsprechende Signale ohnehin in den Anlagen zur Verfügung gestellt z.B. in Form von Tachospannungen. Die für diese Ausgestaltung der Erfindung vorgesehene Re­ chenstufe rechnet nunmehr aus dem gemessenen Warmdurchmes­ ser, der Abzugsgeschwindigkeit und dem Massefluß sowie aus den an sich bekannten Werten für die Dichte des jeweiligen thermoplastischen Kunststoffes den Materialanteil des Stranges und unter Berücksichtigung der bekannten Schrump­ fungswerte den gewünschten Kaltdurchmesser. In der Ver­ gleichsvorrichtung für die Regelung kann daher unmittelbar ein Kalt-Solldurchmesser eingegeben werden, wenn sie erfin­ dungsgemäß auch den Kalt-Istdurchmesser erhält, der aus dem Warm-Istdurchmesser in der oben beschriebenen Weise errechnet worden ist. Mit Hilfe der Erfindung läßt sich daher der Vorteil einer schnellen Regelung erreichen bei unmittelbarer Berücksichtigung des allein wesentlichen Kaltdurchmessers.
Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Regler eine Rechenstufe vorgeschaltet, die eine durchmesserabhängige Sollwert/Istwert-Differenz erzeugt.
Damit läßt sich für einen großen Durchmesserbereich ein insgesamt stabiles Regelverhalten erzeugen, das im wesentlichen durchmesserunabhängig ist. Es ist daher bei dem Betrieb einer Extruderanlage nicht mehr notwendig, bei dem Übergang zu einem anderen Außendurchmesser eines Ka­ bels die Regelvorrichtung entsprechend anzupassen, was bei herkömmlichen Anlagen stets nur auf Erfahrungsbasis statt­ fand.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Rege­ lungsvorrichtung nach der Erfindung.
Überlicherweise wird ein Leiter in einem Extruder mit Kunst­ stoffmaterial ummantelt zur Bildung eines Kabels. Das Ka­ bel wird im Anschluß durch eine Kühlstrecke hindurchgeführt und abgezogen und von einer Aufwickelvorrichtung aufge­ wickelt, die eine vorgegebene Abzugsgeschwindigkeit für das Kabel erzeugt. Eine erste Durchmessermeßvorrichtung mißt den Außendurchmesser des Kabels relativ unmittelbar im Anschluß an den Extruder. Die bisher beschriebenen Vor­ richtungsteile sind nicht gezeigt. Sie sind allgemein be­ kannt.
Ein Regler 20 dient zur Regelung der Drehzahl des Extru­ ders 11 und/oder der Abzugsgeschwindigkeit des Kabels (im einzelnen nicht dargestellt). Eine Vergleichsvorrichtung 21 erhält einen Solldurchmesser DSoll und einen Istdurch­ messer DIst Warm von der ersten Meßvorrichtung. Das Diffe­ renzsignal DSoll - DIst wird auf eine Rechenstufe 21a ge­ geben, auf die auch der Durchmesserwert DSoll gegeben wird. Die Rechenstufe 21a errechnet aus dem Differenzsignal DSoll - DIst = ΔD und dem Solldurchmesser das Verhältnis ΔD : DSoll. Dieses Signal wird auf den Regler 20 gegeben. Mithin wird die Differenz zwischen Ist- und Solldurchmesser in Abhängigkeit vom Durchmesser modifiziert und auf diese Weise in den Regler gegeben. Damit läßt sich unabhängig vom Außendurchmesser des Kabels 12 jeweils ein stabiles Regelverhalten erzielen. Statt des Durchmessers DSoll kann auch der Durchmesser DIst auf die Rechenstufe 21a gegeben werden.
In eine Rechenstufe 22 wird ein Geschwindigkeitssignal v eingegeben, das zum Beispiel aus den Impulsen einer Längen­ meßvorrichtung gewonnen wird. Zusätzlich wird in die Re­ chenstufe 22 ein Masseflußsignal ϕ eingegeben, das vom Ex­ truder abgeleitet wird (im einzelnen nicht gezeigt). Der Massefluß bestimmt bei vorgegebenem Durchmesser des Lei­ ters und vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit die Quer­ schnittsringfläche des auf dem Leiter sitzenden Mantels und damit auch seines Außendurchmessers. Schließlich wird in die Rechenstufe auch die Schrumpfung
eingegeben. Aus den erwähnten Werten rechnet die Rechen­ stufe 22 den Warmdurchmesser in einen Kaltdurchmesser um, der in der Vergleichsvorrichtung 21 mit dem Kaltsolldurch­ messer verglichen wird. Diese Regelungsmethode ermöglicht eine schnelle Regelung auf den tatsächlich zu erzielenden Kaltdurchmesser.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Regelung des Außendurchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels oder dergleichen, mit einer Meßvorrichtung zur Messung des Durchmessers des aus einem Extruder austretenden Stranges aus Kunst­ stoff, deren Signal in einer Vergleichsvorrichtung mit einem Solldurchmesser verglichen wird und die ein Differenzsignal erzeugt, und einem das Differenzsignal erhaltenden Regler zur Regelung der Drehzahl des Extru­ ders und/oder der Geschwindigkeit, mit der der Strang vom Extruder abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Meßvorrichtung zur Messung des Masse­ flusses des Extruders (11) ein Masseflußsignal (ϕ) er­ zeugt, eine dritte Meßvorrichtung ein der Abzugsge­ schwindigkeit entsprechendes Geschwindigkeitssignal (v) erzeugt und eine Rechenstufe (22) vorgesehen ist, die die Signale der drei Meßvorrichtungen erhält und unter Zugrundelegung der Dichtewerte des Kunststoffes im war­ men und kalten Zustand aus den Durchmessern für den warmen Zustand des Kunststoffes einen Durchmesserwert für den kalten Zustand errechnet, der in der Vergleichs­ vorrichtung (21) mit einem Solldurchmesserwert (DSoll kalt) für den kalten Zustand verglichen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vergleichsvorrichtung (21) und dem Regler (20) eine Rechenstufe (21a) geschaltet ist, auf die das Differenzsignal und das Durchmessersignal oder ein Solldurchmessersignal gegeben wird zur Bildung des Ver­ hältnisses von Differenzsignal zu Istdurchmessersignal bzw. Solldurchmessersignal und die ein mit dem jeweili­ gen Durchmessersignal moduliertes Vergleichssignal er­ zeugt.
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