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Verfahren und Vorrichtung zum Messen der mittleren Foliendicke in
einem Streckenintervall eines bewegten Folienbandes Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum fortlaufenden Messen der mittleren
Foliendicke in einem Streckenintervall eines bewegten Folienbandes, bei der das
Folienband voneiner ersten auf eine zweite Vorratsrolle umgespult wird und wobei
man während des Umspulens die Foliendicke ermittelt.
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Folien, z.B. für Kondensatoren, sollen bekanntlich eine möglichst
gleichmäßige Dicke aufweisen. Größere Abweichungen und Schwankungen in der Dicke
der Folien führen zu entsprechend großen Streuungen der Kapazitäten oder sogar zum
Ausschuß. Es ist daher dienlich, vor dem Wickeln der Kondensatoren die einzelnen
Vorratsrollen auf ihre Maßhaltigkeit in Bezug Xauf ihre Dicke zu messen. Die Vorratsrolle
wird nach dem. Prüfen mit einer, die mittlere Foliendicke nennenden Beschriftung
versehen und abgelegt. Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Foliendicke sind
vielfach bekannt. Die Dickenmessung kann durdimechanische Mittel oder auch beriünrungslos,
z.B. kapazitiv oder durch elektromagnetisch arbeitende Detektoren, optische Meßfühler
u.dgl.
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erfolgen. Derartige Verfahren besitzen Jedoch den Nachteil, daß sie
bei extrem dünnen Folien, von beispielsweise 5 /um, nicht mehr zuverlässig arbeiten.
Dieser Umstand ist u.a. darauf zurückzuführen, daß die extrem dünnen Folien bei
hoher Durchzugsgeschwindigkeit unter dem Einfluß der mitgeführten Luft flattern
oder Schlierfalten bilden. In diesem Falle versagen die bekannten Taster oder Fühler,unter
oder zwischen denen die Folie geführt wird0 Bei der Anwendung dieser bekannten Dickenmeßvorriohtungen
zum Messen von dünnen Kondensatorfolien ist man daher gezwungen,
mit
verhältnismäßig niedriger Wickelgeschwindigkeit zu arbeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur fortlaufenden digitalen elektronischen Messung der mittleren Dicke in einem
Streckenintervall eines bewegten dünnen Folienbandes zu schaffen, wobei die Meßgeschwindigkeit
vergleichsweise gegenüber den bekannten Verfahren hoch sein soll. Ausgehend von
einem Verfahren zum Ermitteln der durchschnittlichen Foliendicke eines bewegten
Folienbandes, bei der das Folienband von einer ersten auf eine zweite Vorratsrolle
umgespult wird und wobei man während des Umspulens die Foliendicke ermittelt,cbesteht
das erfindungs gemäße Verfahren darin, daß man das Folienband während des Umspulens
über- eine Meßrolle führt und dabei die Teilumdrehungen einer der Vorlatsrollen
sowie der Meßrolle in Impulse umwandelt und diese Impulse Zählern zuführt und ferner
aus der Änderung der aus den Zählraten ermittelten Windungslängendifferenz während
einer oder mehrerer Umdrehungen einer der Vorratsrollen die mittlere Foliendicke
des über die Meßrolle geführten Folienbandes ermittelt.
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Das erfinderische Verfahren arbeitet ohne Anwendung von sog.
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"Dicken-Meßköpfen" und ist auch bei hohen Wickelgeschwindigkeiten
von extrem dünnen Folien anwendbar. Ein Reißen der Folien ist nicht zu befürchten;
ein Flattern der Folie während des M-eßvorganges führt nicht zu Fehlmessungen.
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Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens unter Verwendung einer
Umspulvorrichtung, bestehend aus einer die Folienvo'rratsrolle aufnehmenden Ablaufhaspel
und einer motorisch angetriebenen Aufwickelhaspei, besteht gemäß der Erfindung darin,
daß zwischen der Ablauf- und Aufwickelhaspel eine vom Folienband angetriebene Meßrolle
gelagert ist, wobei entweder die Aufwickelhaspel mit einer proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Vörratsrolle angetrIebenen Impulsscheite eines erstenImpulsgebers und
die
Meßrolle mit einer Impulsscheibe eines zweiten Impulsgebers gekoppelt ist und die
Signalleitungen der beiden Impulsgeber an Jeweils einem Zähler einer Zählschaltung
anliegen, deren Ausgänge mit einer, die Foliendicke laufend ermittelnden Rechenschaltung
verbunden sind.
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Die so geschaffene Vorrichtung zum Messen der Foliendicke ist in ihrem
Aufbau einfach und arbeitet zuverlässig. Die Ermitt lang der Foliendicke erfolgt
hierbei derart, daß bei jedem Umlauf oder bei mehreren ganzzahligen Umläufen der
Vorratsrolle die Längenänderung des Folienbandes durch die mitgeführte Meßrolle
bestimmt wird. Die Längenänderung bei einem Umlauf der Vorratsrolle ist bei einem
auf der Vorratsrolle aufgewickelten Band eine unmittelbare Funktion der Foliendicke.
Der Durchmesser der Meßrolle ist bekannt. Die Anzahl der Umdrehungen der Meßrolle
wird laufend ermittelt. Anhand dieser Größen ist die mittlere Dicke des Folienbandes
in jeweils einem Meßintervall auf digitalem Wege errechenbar. Berücksichtigt man,
daß auch bei den bekannten. eßvorrichtung.en zum Ermitteln der durchschnittlichen
Foliendicke eines Folienbandes, zwist en der Abwickelhaspel und der Aufwickelhaspel
Leit- oder Führungsrollen für das Folienband angeordnet sind, so arbeitet-die nach
der Erfindung gebildete Vorrichtung ohne zusätzliche Taster, Meßköpfe oder Fühler.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Auf einer Aufwickelhaspel 1 ist auf einem Wickeldorn 2 eine aus einem
Folienband 3 bestehende Vorratsrolle 4 gelagert. Der Wickeldorn 2 steht mit einem
Impulsgeber 5, bestehend aus einer Impulescheibe 5' und einem Abtastelement 6, in
Verbindung. Derartige Impulsgeber sind in mannigfachen Ausführungsformen bekannt
und nicht Gegenstand der Erfindung. Das von der Aufvrickelhaspel 1 mittels der Abwickelhaspel
7 abgezogene Folienband 3 läuft über eine Meßrolle 8, die ebenfalls mit einem aus
einer
Impulsscheibe 9 und einem Abtastelement 10 bestehenden Impulsgeber
11 verbunden ist. Der Impulsgeber 5 liefert z.B. bei einer vollen Umdrehung 100
Impulse v, wo hingegen der Impulsgeber 11 bei einer Umdrehung 1000 Impulse u liefert.
Mit der Aufwickelhaspel ist ein Signalgeber, z.B. ein Permanentmagnet 12, verbunden,
der bei jeder vollen Umdrehung an einen Fühler 13 ein Signal a auslöst.
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Zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung diene nachfolgende Ableitung:
Der Außendurchmesser der Vorratsrolle ist mit D und der Durchmesser einer beliebigen
Windung des Wickelkernes, im nachfolgenden Kerndurchmesser genannt, mit D' und die
Foliendicke mit F bezeichnet. Ist Z die Windungszahl, so ergibt sich der Außendurchmesser
der Vorratsrolle D = D' + 2 FZ. Der Außendurchmesser der Vorratsrolle 4 ist auch
durch die Windungslänge W bei einer Umdrehung der Haspel gegeben, nämlich durch
die Beziehung W wobei W eine veränderliche Größe ist. Die Umfangslänge U des Wickelkernes
2 ist bekannt; es folgt somit das Maß der Windungslängendifferenz L von Kernumfangslänge
und jeweiliger Windungslänge W' B = W' -aus dem Vorstehenden ist die Foliendicke
F bestimmbar
Die Windungslangendifferenz ändert sich von Windung zu Windung; und zwar um die
Größe lt'
daraus ergibt sich diæ Foliendicke F
Die Größe lt' ist also für F bestimmend. Dieser Wert ist sehr
klein
und daher nicht mit ausreichender Auflösung digital erfaßbar. Die Windungszahl Z
der Voratsrolle läßt sich dagegen ohne Schwierigkeiten bei z.B. 100 Impulsen/Umdrehung
mit hoher Genauigkeit bestimmen. Anstelle von Lt wird daher ein ganzzahliges Vielfaches
dieser Größe gesetzt und im nachfolgenden mit Änderungsgöße Lo bezeichnet.
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Die Vorrichtung besitzt einen Zähler 16, an dem die Änderungsgröße
Lo vorgewählt wird. Ist die vorgewählte Änderungsgröt0 erreicht, so wird der ihm
zugeordnete Windung szahlwert festgestellt. Dieser Windungszahlwert ist mit ZD.
bezeichnet; er steht in folgender Beziehung zu lt Lo = L'.
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Die sich für die Foliendicke F ergebende Beziehung ist somit
Die Meß- und Auswerteschaltung Die Teilwindungszahl ZD wird durch den Impulsgeber
5 an der Aufwickelhaspel ermittelt. Diese so gemessenen Impulse werden dem Zähler
14, zugeführt. mittels des Impulsgebers t1 an der Meßrolle 8 wird die Windungslänge'
L ermittelt. Die Anzahl der der Windungslänge L entsprechenden Impulse u werden
Zählem 15 und 16 zugeleitet. Die Messung und Auswertung der Meßergebnisse erfolgt
digital über Dualzähler, sowie mittels binär verschlüsselter Dezimalzähler und Zeitstufen.
Der Zähler 15 zählt die der Windungslänge W' entsprechenden Impulse. Er wird daher
einmal pro Vorratsrollenumdrehung auf Null zurückgesetzt. Das Rücksetzen erfolgt
mittels des Umdrehungszählers 12, 13 an der Aufwickelhaspel durch ein Signal a.
Eine Vorwahlschaltung 17 für den Zähler 16 wird zu Beginn der Messung auf die Kernumfangslänge
U der Abwickelhaspel eingestellt. Wenn der vorgewählte Wert U@erreicht ist, wird
der Windungslängen-Differenzzähler 16 gestartet, der nunmehr jeweils den Rest der
verbleibenden W'tImpulse vom Zähler 15, also den Wert L, zählt. Der Zähler 16 ist
auf, den Wert Lo
an der Vorwahlschaltung 18 fest eingestellt, d.h.
der Zähler 16 wird so lange nach -jeder Umdrehung der Abwickelhaspel 1 durch. die
vom Fühler 12, 13 gelieferten Impulse auf Nall zurückgesetzt und bei Erfüllung der
Vorwahl U wieder gestartet, bis während eines Durchlaufes die vorgewählte gazxz
zahlige Änderungsgröße Lo erreicht ist. Beim Erreichen des Wertes Lo wird über die
Vorwahlschaltung 18 das Signal b ausgelöst. Durch das Signal b wird der Zähler 14
zur Ermittlung des Windungszahlwertes Z@ angehalten. Gleichzeitig werden ein Zählratenspeiclier
(ZD) 19, in dem die Zählraten des Zählers 14, sowie ein Speicher 20, ül dem die
Z>hlraten L lt = - U gespeichart sind, gelöscht. Nach dem Löschen der Speicher
erfolgt das erneute Setzen des Speichers 19 mit einer gewissen Verzögerung, verursacht
durch eine Zeitstufe 21.
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Nachdem der Wert ZD gespeichert ist, wird der Zähler 14 über eine
Zeitstufe 22 auf Null, zurückgesetzt. Er wird erst wieder gestartet, wenn der über
das Signal b vom Lo-Zähler vorbereitete Gatterschalter 23 vom Umlaufzähler 12, 15
einen Schaltimpuls a erhält, d.h. mit dem Beginn einer neuen Windung.
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-Der Speicher 20 (W' -, U) wird über eine vom Signal b sorbereitete
Gatterschaltung 24 beim Eintreffen des nächsten Signalimpulses a und damit ebenfalls
bei Beginn einer neuen Windung, wieder gesetzt. Dieser gesetzte Wert ist gleich
der Impulszahl der letzten Windungslänge W und' ist der neue Vorwahlwert des Zählers
16. Durch die gegebene zyklische Erneuerung der Bezugsgrößen zur Ermittlung der
Änderungsgröße Lo wird bewerkstelligt, daß anstelle des Wertes W', welcher einer
ständigen Änderung unterworfen ist, eine konstante Änderungsgröße Lo gesetzt werden
kann und ferner daß durch mögliche Wickelzugschwankungen bedingte Pehler bei der
Bestimmung von W und L weitgehendst ausgeschlossen werden.
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Der vom Speicher 19 ausgegebene Wert gelangt in eine Recherschaltung
25, die aus den vorgenannten Werten die Foliendicke ermittelt. Die Reohenschaltung
wird beispielsweise üoer einen Impulsgenerator 26 mit Zählimpulsen beaufschlagt.
Mit dem Rechner kann fernerhin eine Ziffernanzeige 27 und/oder ein Schreiber bzw.
Drucker 28 verbunden sein.
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Die dargestellte Vorrichtung kann fernerhin zur Ermittlung des Verhältnisses
zwischen Istwert und Sollwert der Foliendicke ausgelegt sein.
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3 Patentansprüche 1 Figur