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Vorrichtung zur Regelung der Stärken bzw.
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Flächengewichte der Schichten einer beschichteten Kordgewebebahn Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Stärken bzw. Flächengewichte
der eine zweiseitig mit plastischem Werkstoff, wie z. B.
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Gummi oder Kunststoff, beschichtete Kordgewebebahn bildenden Schichten
bei deren Herstellung, worin die Schichtstärken od. dgl. die Regelgrößen und die
Walzenspaltweiten von Beschichtungskalandern die Stellgrößen sind.
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Es ist an sich bekannt, Gewebebahnen od. dgl. mit einem Kunststoff,
Gummi oder ähnlichem plastischem Werkstoff in einem B eschichtungskalander zu beschichten.
Ebenso ist die fortlaufende Messung oder Dicke der Stärke des aufzuschichtenden
Werkstoffes und eine Einregelung auf konstante Stärke in einer Zweipunktregelung
bekannt. Ausgehend von diesem Stand der Technik soll mit der Erfindung die Aufgabe
gelöst werden, eine Kordgewebebahn auf ihren beiden Seiten mit Gummi, Kunststoff,
Kautschuk od. dgl. zu beschichten und dabei nach Wahl die Stärke oder das Flächengewicht
der beschichteten Bahn oder das Stärkevelrhältnis der aufzutragenden Schichten auf
vorgegebenen Werten zu halten.
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Die Erfindung geht also aus von einer Vorrichtung zur Regelung der
Stärken bzw. Flächengewichte der eine zweiseitig mit plastischem Werkstoff, wie
z. B.
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Gummi oder Kunststoff, beschichtete Kordgewebebahn bildenden Schichten
bei deren Herstellung, worin die Schichtstärken od. dgl. die Regelgrößen und die
Walzenspaltweiten von Beschichtungskalandern die Stellgrößen sind, und zeichnet
sich aus durch je eine Meßeinrichtung zum Messen der Stärke der einen Gummischicht,
zum Messen der Stärke der anderen Gummischicht oder der Gewebebahn und zum Messen
der Stärke der Gesamtheit aller drei Schichten sowie durch Stellglieder zum Verstellen
der die Stärke der beiden Gummischichten bestimmenden Spaltweiten und ferner dadurch,
daß auf zwei Sollwerte eingeregelt wird, nämlich einmal auf das Verhältnis der Schichtstärken
oder Flächengewichte der beiden Gummischichten und zum anderen auf die Gesamtstärke,
wobei eine Verriegelung vorgesehen ist, die die Einregelung auf die Gesamtstärke
während der Einregelung auf das Verhältnis verhindert. Mit einer solchen Regelvorrichtung
ist es möglich, das Verhältnis der Stärken oder der Flächengewichte zweier Filme
oder Schichten aus Kunststoff oder Kautschuk od. dgl. so nahe wie möglich an einem
vorgegebenen Wert und außerdem die Dicke oder das Flächengewicht des beschichteten
Gewebes nach Verlassen des Kalanders so nahe wie möglich auf einem zweiten vorgegebenen
Wert zu halten. Durch die gegenseitige Verriegelung der beiden Regelvorgänge ist
es möglich, weitgehend dieselben Bau- und Schaltungsteile zu verwenden.
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Mit Vorteil läßt sich der Regler nach der Erfindung auf Vierwalzenkalander
anwenden. Die Meßzellen arbeiten entweder auf dem Rückstreuprinzip oder Durchstrahlungsprinzip.
Vorzugsweise werden kontinuierlich arbeitende, auf ß-Strahlen ansprechende Meßzellen
verwendet, wobei jede der Vorrichtungen aus einer ß-Strahlenquelle, vorzugsweise
Strontium 90 oder Thallium 204, und aus einem entsprechend angebrachten Strahlendetektor,
wie vorzugsweise einer Ionisationskammer, besteht.
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Ebensogut können auch Geigerzähler, Fotovervielfacher oder Fotowiderstände
Verwendung finden.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sollen im folgenden zwei Ausführungsformen
der Erfindung näher beschrieben werden.
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Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Vierwalzenkalanders
in Seitenansicht nebst der zugehörigen Gerätebestückung; F i g. 2 ist ein schematisches
Blockschaltbild eines Vierwalzenkalanders, ähnlich dem in F i g. 1 dar gestellten,
aber mit einer anderen Gerätebestückung.
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Gemäß Fig. 1 besteht ein Vierwalzenkalander aus den zylindrischen
Walzen 2, 3, 4 und 5. Die Walze 3 dreht sich in festen Lagern 6, von denen nur eins
zu sehen ist. Die Walzen 2 und 4 lassen sich auf die Walze 3 zu- oder wegbewegen,
und zwar mittels Leitspindeln 7 und 8, die an den Lagerblöcken 9 und 10 befestigt
sind. Die Leitspindeln können von den Motoren und M3 verstellt werden, da die Lagerblöcke
sich in den S&nlitzen 11 und 12 verschieben lassen. Die Walze 5 ist in ähnlicher
Weise mit Lagerblöcken 13 versehen, die mittels Leitspindeln 15, die vom Motor M2
gedreht werden, in Schlitzen 14 verschiebbar sind. Die Walze 5 kann auf diese Weise
zur Walze 4 hin verschoben oder von ihr weggezogen werden. Die beweglichen Lagerblöcke
und die Leitspindeln sind an beiden Seiten der Kalanderwalzen angebracht. Die Leitspindeln
sind durch Zahnräder so untereinander verbunden, daß sich die beiden Seiten jeder
Walze gleichseitig verschieben.
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Die Kalanderwalzen werden durch eine (nicht eingezeichnete) Antriebsvorrichtung
in Richtung der Pfeile in Drehung versetzt, wobei eine Gewebebahn 16 den Spalt zwischen
den Walzen 3 und 4 passiert.
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Den Spalten zwischen den Walzen 2 und 3 bzw. 4 und 5 werden unvulkanisierte
Gummistreifen 17 und 18 zugeführt, welche in Form von Filmen 19 und 20 auf der Oberfläche
der Walzen 3 und 4 erscheinen und zum Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 transportiert
werden, wo die Filmel9 und 28 auf die Gewebebahn 16 aufgebracht werden. Das so beschichtete
Gewebe 21 verläßt dann den Kalander in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung.
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Durch automatische Betätigung der Stellmotoren M, und M2 ist es möglich,
die Dicken der Filme 19 und 20 getrennt zu steuern und damit sowohl das Verhältnis
der Dicken der beiden Filme, mit denen das Gewebe 16 beschichtet wird, zu beeinflussen
alsauch die Gesamtdicke des beschichteten Gewebes 21. Der Motor M3 ist mit einer
Handverstellung versehen, weil der Spalt zwischen den Walzen 3 und 4 nicht einer
ständigen Steuerung bedarf. Zur Steuerung der Motoren und M2 dient folgende Anordnung:
Über dem Gummifilm 19 bzw. 20 sind Meßgeräte oder -zellen 22 und 23 zur Messung
rückgesteuerter ß-Strahlung angebracht. Die Ausgangssignale der Zellen 22 und 23,
die von der Strahlung herrühren, die von den Gummifilmen, auf deren Rückseite sich
das Metall der Kalanderwalzen befindet, zurückgestreut werden, ist ein Maß für das
Flächengewicht (im folgenden kurz »Gewicht« genannt) des Gummifilmes und darnit
ein Maß für seine Dicke, vorausgesetzt, daß die Mischungszusammensetzung der Filme
konstant bleibt.
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Die Ausgangssignale der Zellen 22 und 23 gehen in Verstärker 24 bzw.
25, und die Ausgänge dieser Verstärker 24 und 25 werden in einem Komparator 26 bezüglich
des Filmgewichtsverhältnisses untereinander verglichen. Der Komparator 26 liefert
ein Ausgangssignal, welches der Abweichung des Verhältnisses der Filmgewichte von
einem vorgegebenen Wert proportional ist, wobei dieses Ausgangssignal positiv oder
negativ ist, je nachdem, ob das Verhältnis des Gewichtes des Filmes 19 zum Gewicht
des Filmes 20 größer oder kleiner ist als das erwähnte vorgegebene Verhältnis. Normalerweise
sollen die Filmgewichte gleich sein.
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Falls es erforderlich ist, die tatsächlichen Gewichte der Gummifilme
zu bestimmen, können die Ausgangssignale bezüglich der Mischungsvariationen mittels
eines Kompensators 27 kompensiert werden.
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Der Kompensator 27 wird von einem ß-Strahlungs-Rückstreumesser 28
betätigt, der auf ein Stück Gummi gerichtet ist, dessen Dicke einen »Sättigungswert«
übersteigt und der ein Ausgangssignal liefert, das ausschließlich von der Mischungszusammensetzung
des Gummis abhängt. Dieses Ausgangssignal kann dazu verwandt werden, die Ausgangssignale
der Zellen22 und 23 zu korrigieren. Falls sich die Gummifilme 19 und 20 in ihrer
Zusammensetzung voneinander -unterscheiden, muß man zwei Einheiten 26 und die dazugehörigen
Einheiten 27 vorsehen, von denen sich je eine vor jeder Gummistreifenzufuhr befindet,
um auf diese Weise das Ausgangssignal jeder Meßzelle zu kompensieren.
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Das Ausgangssignal des Komparators 26 zum Vergleich der Filmgewichte
geht in eine Motorsteuereinheit 29. Diese enthält Schaltelemente, die auf den Betrag
und das Vorzeichen des Ausgangssignals vom Komparator ansprechen und ihrerseits
Signale zur Betätigung der Walzenstelimotoren M1 und M2 liefern, die auf diese Weise
die entsprechenden Abweichungen im Verhältnis der Filmgewichte korrigieren. Die
Motorsteuereinheit 29, die ausführlich in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung
entsprechend der britischen Patentanmeldung 13647/59 vom 22. 4. 1959 beschrieben
ist, liefert ein »Dauersignal«, welches zur Folge hat, daß die Motoren M1 und M2
während einer Periode von kurzer oder langer Dauer laufen, je nachdem, ob die Abweichung
im Verhältnis der Filmgewichte, die korrigiert werden soll, eine kleine oder eine
größere vorgegebene Toleranzgrenze überschreitet.
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Dieses Signal wird den Kontaktgebern (Schützen) Fl, Rl und F2, R2,
die mit den Motoren Ml und M2 verbunden sind, zugeführt, und zwar über einen (noch
zu beschreibenden) Antikoinzidenzschalter 30 und einen Schaltungswähler 31.
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Die Schütze F1 und Rl schalten den Motor Ml so, daß die Walze 2 entweder
auf die Walze 3 zu- oder von ihr wegbewegt wird. Dadurch nimmt das Gewicht des Films
19 entweder ab oder zu. In ähnlicher Weise arbeiten die Schütze F2 und R2 und veranlassen
so den Motor M2, die Walze 5 entweder auf die Walze 4 zu- oder sie von ihr wegzubewegen.
Dadurch nimmt das Gewicht des Films 20 entweder zu oder ab. Die Motorsteuereinheit
29 liefert ein »Richtungssignal«, welches den Schaltungswähler 31 betätigt und diesen
veranlaßt, je nach dem Vorzeichen -des- »Richtungssignals« entweder die Schütze
F1 und R2 oder die Schütze F2 und Rl gleichzeitig einzuschalten und auf diese Weise
die Motoren Ml und M2 in einem solchen Drehsinn in Gang zu setzen, daß entweder
das Gewicht des Films 19 verringert und gleichzeitig das Gewicht des Films 2() erhöht
wird oder daß das Gewicht des Films 1L9 erhöht und gleichzeitig das Gewicht des
Films 20 verringert wird. Diese Schaltungsart gestattet, das Gesamtgewicht des beschichteten
Bandmater,ials 21 konstant zu halten, während das Verhältnis der Gewichte der Filme
19 und 20 geändert werden kann.
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Das Gesamtgewicht des beschichteten Bandmaterials 21 wird mittels
einer ß-Strahlen-Durchstrahlungsvorrichtung 32 gemessen, welche ein Ausgangssignal
liefert,
das über einen Verstärker 33 einer Motorsteuereinheit 34 zugeführt wird. Die Motorkontrolleinheit
34 arbeitet ähnlich wie die Einheit 29.
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Sie liefert »Dauersignale«, welche die Motoren Affl und M2 veranlassen,
kurze oder längerer Zeitabschnitte zu laufen, je nachdem eine Abweichung des Gesamtgewichtes
des beschichteten Bandmiaterials 21 eine untere oder obere vorgegebene Toleranzgrenze
überschreitet. Diese Signale werden den Schützen F1, R" F2, R2 über den Antikoinzidenzschalter
30 und einen Schaltungswähler 35 zugeführt.
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Der Schaltungswähler 35 wird von einem »Richtungssignal« aus der
Einheit34 gesteuert und sorgt dafür, daß die Motoren Mt und M2 entweder die Walzen
2 und 5 auf die Walzen 3 und 4 hin verstellen oder die Walzen 2 und 5 von den Walzen
3 und 4 weg verschieben, je nach dem Vorzeichen des »Richtungssignals«. Der Schaltungswähler
35 wählt auf diese Weise entweder die Schütze F, und F2 zur gemeinsamen Schaltung
aus oder die Schütze Rl und R2. Diese Anordnung gestattet, das Gesamtgewicht des
beschichteten bandförmigen Materials 21 zu ändern, ohne das Gewichtsverhältnis der
Filme 19 und 20 zu beeinflussen.
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Es ist wesentlich, daß die Steuereinheit 34 nicht zur selben Zeit
mit den Schützen Fl, Rl, F2, R2 verbunden ist wie die Einheit 29, und aus diesem
Grund ist der Antikoinzidenzschalter 30 vorgesehen.
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Der Schalter 30 ist ein elektromagnetisch betätigter Schalter mit
zwei Polen und zwei Schaltstellungen, der normalerweise die »Dauersignale« aus der
Steuereinheit 34 auf den Schaltungswähler 35 gibt und verhindert, daß »Dauersignale«
von der Einheit 29 den -Schaltungswähler 31 erreichen. Ein von einem Signal aus
der Einheit 29 betätigter Kippverstärker 36 betätigt den Schalter 30 und verbindet
die Einheit 29 mit der Einheit 31, sobald das Verhältnis der Filmgewichte geändert
werden muß, d. h. sobald das Ausgangssignal des Komparators 26 eine untere vorgegebene
Toleranzgrenze übersdhreitet. Wenn der Schalter 30 in Tätigkeit tritt, wird die
Einheit 34 abgeschaltet, und die Motoren Mi und M2 werden so lange von der Einheit
29 gesteuert, bis das Gewichtsverhältnis der Filme wieder innerhalb der gewünschten
Toleranzgrenze liegt. Wenn der Schalter 30 in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückkehrt,
wird die Steuereinheit 34 mit dem Schaltungswähler 35 verbunden.
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In Fig. 2 ist eine etwas andere Anordnung der Meßzellen zur Messung
des Filmgewichtes dargestellt, zusammen mit zusätzlichen elektronischen Einheiten,
die für diese abgeänderte Anordnung erforderlich sind. Einheiten, die mit den entsprechenden
Einheiten in Fig. 1 identisch sind, haben das gleiche Bezugszeichen wie in Fig.
1.
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Die Anordnung nach Fig. 2 wurde für solche Fälle entwickelt, bei
denen vor der Walze 4 zu wenig Platz zur Anbringung einer ß-Strahlen-Rückstreumeßzelle
besteht, so daß also die direkte Messung des Gewichtes des Films 20 unmöglich ist.
Das Gewicht des Films 19 (W2) wird in gleicher Weise gemessen wie beim vorhergehenden
Beispiel, und zwar mittels der Zelle 22 und des Verstärkers 24, dessen Ausgangssignal
bezüglich Schwankungen der Mischungszusammensetzung mittels des Kompensators 27
kompensiert wird.
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Eine mit ß-Strahlen arbeitende Durchstrahlungsmeßzelle 37 mißt das
Gewicht (Wi) des Gewebes 16.
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Das Ausgangssignal der Zelle 37 wird einer Addiereinheit 39 über einen
Verstärker 38 zugeleitet.
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In der Addiereinheit 39 werden die Signale, die den Gewichten Wi
und W2 entsprechen, addiert, und das resultierende Signal wird einer Subtrahiereinheit
40 zugeleitet.
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Die Subtrahiereinheit 40 subtrahiert das Signal aus der Einheit 39
(W1 + W2) von einem Signal W4, welches von der Verstärkereinheit 33 zur Bestimmung
des Gesamtgewichtes geliefert wird, und speist das resultierende Signal W3 in den
Filmgewichtskomparator 26 ein.
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Das Gesamtgewicht W, ist gleich W1 + W2 plus dem Gewicht des Films
20, und mithin entspricht W3, welches gleich W4- (W1 + W2) ist, dem Gewicht des
Films 20. Der restliche Teil der Apparatur ist identisch mit den in F i g. 1 gezeigten
Teilen.
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Das oben beschriebene Steuersystem ist ebenfalls anwendbar auf einen
Dreiwalzen-Tandemkalander, wobei an den Instrumenten am ersten Kalander eine entsprechende
Zeitkonstante einstellbar sein muß, die den Transport des Gewebes von einem Kalander
zum anderen berücksichtigt. Im letzteren Fall dient ein Satz von drei Kalanderwalzen
zur Beschichtung der einen Gewebeseite mit Gummi und der andere Satz von drei Walzen
zur Beschichtung der anderen Gewebeseite mit Gummi.
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Das oben beschriebene Steuersystem läßt sich nicht nur auf Kalander
anwenden, sondern auch auf andere Vorrichtungen zur Herstellung oder Beschichtung
von bandförmigen Materialien, wie z. B. Streichmaschinen, bei welchen die Dicke
des auf eine Gewebebahn aufgebrachten Gummifilms durch die Anderung der Stellung
des Abstreichmessers relativ zum Gewebe gesteuert wird.