DE102006019445A1

DE102006019445A1 - Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage und kunststoffverarbeitende Anlage

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Publication number: DE102006019445A1
Application number: DE102006019445A
Authority: DE
Inventors: Manfred Stark; Harald Pohl
Original assignee: Maag Pump Systems Textron GmbH
Current assignee: Maag Pump Systems GmbH
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-10-25
Also published as: WO2007121696A1; EP2010367A1

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage beschrieben, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder (10), eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzpumpe (14), eine Filtereinrichtung (16) und ein Werkzeug (18) aufweist. Um einen konstanten Volumenstrom auch dann aufrechterhalten zu können, wenn eine Volumenänderung zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem Werkzeug (18) eintritt, wird vorgeschlagen, bei Auftreten einer Volumenänderung eine Volumensteuereinrichtung zu aktivieren, welche die Fördermenge der Fördervorrichtung (14) derart beeinflußt, daß die Volumenänderung ausgeglichen wird. Die Volumensteuereinrichtung enthält einen Regelkreis, welcher den Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder, eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe, eine Filtereinrichtung und ein Werkzeug aufweist.
Kunststoffe werden beispielsweise in Extrusionslinien verarbeitet, wobei als Zuführeinrichtung ein Extruder zum Einsatz kommt, mit Hilfe dessen ein nachgeschaltetes Werkzeug kontinuierlich und gleichförmig mit einer polymeren Schmelze aus Kunststoff versorgt wird. Für den kontinuierlichen Betrieb können Fördervorrichtungen als volumetrisch fördernde Aggregate eingesetzt werden, um einen konstanten Volumenstrom zu erzeugen. Diese werden benötigt, um ein Produkt innerhalb gegebener Toleranzen herstellen zu können. Der Betrieb mit einer Fördervorrichtung, beispielsweise einer Zahnradpumpe, bietet Vorteile gegenüber einem Betrieb ohne Pumpe, da die Betriebsstabilität und Handhabbarkeit der Anlage verbessert werden können. Als Herstellungsprodukte eines kontinuierlichen Extrusionsprozesses kommen Folien, Rohre, Profile, Flachfolien, Platten und dergleichen in Betracht.
Sind die Ausgangsmaterialien verschmutzt und/oder werden hohe Anforderungen an die Reinheit der Kunststoffschmelze gestellt, so wird die Schmelze durch eine Filtereinrichtung geleitet, die zwischen Extruder und Werkzeug angeordnet ist. Die Filtereinrichtung kann insbesondere abhängig von der Verschmutzung der Filter einen erheblichen, teilweise nicht linearen Druckabfall zur Folge haben, der den vom Extruder aufgebrachten Förderdruck häufig so stark vermindert, daß eine zusätzliche Fördervorrichtung im Schmelzestrom angeordnet wird, die einen ausreichenden Schmelzendruck für das Werkzeug bereitstellt. Eine derartige Extrusionslinie wurde beispielsweise durch die EP 1 208 956 B1 offenbart.
Als Filtereinrichtung können beispielsweise zwei unterschiedliche Typen von Siebwechslern für den kontinuierlichen Betrieb eingesetzt, die während des Betriebs der Anlage in der Lage sind, die verschmutzten Filter, die auch als Siebe bezeichnet werden, zu wechseln, insbesondere auszutauschen, oder zu reinigen, ohne den Materialfluß zu unterbrechen.
Bei der Verarbeitung nicht verschmutzter oder nur wenig verschmutzter Neuware wird ein Siebwechsler eingesetzt, der während der kontinuierlichen Produktion einen Austausch von verschmutzten Sieben, hierbei kann es sich auch um Siebpakete handeln, ermöglicht ( DE 35 27 173 C1 ). Dabei wird auf der Materialeintrittsseite der Schmelzestrom beispielsweise in zwei Ströme (Kanäle) aufgeteilt und zu zwei Sieben geleitet. Nach dem Durchströmen der Siebe werden die beiden getrennten Ströme der polymeren Schmelze zum Materialaustritt wieder vereinigt. Zum Wechseln eines verschmutzten Siebes wird zunächst ein das Sieb tragender Siebbolzen mit Hilfe eines Hydraulikzylinders oder manuell axial aus dem Gehäuse geschoben. Dadurch wird gleichzeitig der entsprechende Kanal abgesperrt und die Produktion läuft über das andere Sieb weiter. Nachdem das verschmutzte Sieb gegen ein neues Sieb ausgetauscht wurde, wird der Siebbolzen wieder in das Gehäuse zurückgefahren. Um die Siebkavitäten, in welche das neue Sieb eingelegt wurde, wieder mit Material (Schmelze) zu füllen und die dort enthaltene Luft herauszudrücken, ist es zweckmäßig, daß beim Zurückschieben des Siebbolzens bestimmte Entlüftungspositionen eingestellt werden, bei denen die Luft und ein Teil der Schmelze durch Entlüftungsnuten abfließen kann.
Wird Material mit größeren Verschmutzungsanteilen eingesetzt, so z.B. Recycling-Material, so kann vorzugsweise ein kontinuierlich arbeitender Rückspül-Siebwechsler verwendet werden. Diese Anwendung profitiert von einem selbstreinigenden Rückspülsystem. Im automatisierten Spülzyklus wird die Verschmutzung aus dem Sieb, bzw. dem Siebpaket, mit einem rückwärtigen Strom der filtrierten Schmelze ausgewaschen, indem ein Teil der gefilterten Schmelze umgeleitet und zur Rückseite des Siebes geführt wird. Damit löst sich die Verschmutzung aus dem Sieb oder Siebpaket und wird ins Freie befördert. Der Rückspülvorgang läßt sich bis zum Siebverschleiß wiederholt ausführen, was eine hohe Standzeit der Siebe zur Folge hat. Auch hierbei ist ein kontinuierlicher Betrieb möglich, wenn der Schmelzestrom auf wenigstens zwei Ströme (Kanäle) aufgeteilt und zu wenigstens zwei Sieben oder Siebpaketen geleitet wird. Eine derartige Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids geht aus der EP 0 798 098 B1 hervor.
Bei Siebwechslern kann es nachteilig sein, daß bei Inbetriebnahme eines ausgewechselten Siebes zu viel Material aus dem Schmelzestrom entnommen wird, wodurch die normale Arbeit der Maschine beeinträchtigt wird.
Es sind Rückspülsiebwechsler bekannt, an die ein Reservoir angeschlossen ist, welches in der Lage ist, Schmelze aufzunehmen und zu gegebener Zeit wieder abzugeben. Das Reservoir kann nach Art eines Hydraulikspeichers ausgebildet sein. Während des kontinuierlichen Betriebs der Anlage wird ein kleiner Teilstrom der gefilterten Schmelze in das Reservoir abgeleitet, bis dieses gefüllt ist. Dabei muß der abgeleitete Teilstrom im Verhältnis zum Hauptstrom sehr gering gehalten werden, um den Schmelzehauptstrom beim Füllen des Reservoirs wenig zu stören und einen möglichst konstanten Schmelzehauptstrom gewährleisten zu können. Zum Rückspülen eines Siebes wird keine Schmelze aus dem Produktionsprozeß entnommen. Vielmehr wird die Rückseite des rückzuspülenden Siebes mit dem Reservoir verbunden, welches gespeicherte Schmelze abgibt, die das Sieb durchströmt und dieses reinigt. Auf diese Weise kann das Reservoir einen Schmelzeverlust beim Rückspülen ausgleichen. Da das Reservoir nur relativ langsam gefüllt wird, sind die Siebwechselintervalle entsprechend lang. Dies kann nachteilig sein, wenn bei stark verschmutztem Ausgangsmaterial ein häufiger Siebwechsel erforderlich ist. Des Weiteren besteht die Gefahr, daß während der langen Reservoirfüllzeiten die polymere Schmelze chemisch abgebaut wird und vercrackt. Damit steht für das Rückspülen keine saubere Schmelze zur Verfügung mit der Folge einer unzureichenden Reinigung des Filters.
Sowohl beim Siebaustausch als auch beim Rückspülen verschmutzter Siebe ist es erforderlich, Material aus dem Prozeß zu entnehmen. Beim Siebaustausch müssen die Siebkavitäten, in welche neue Siebe eingelegt wurden, mit Material aufgefüllt werden und die enthaltene Luft herausgedrückt werden. Beim Rückspülen wird ein Teil des rückwärtigen, die Schmutzfracht tragenden Schmelzestromes ins Freie geleitet, so daß er am Werkzeug für die Herstellung der Produkte nicht mehr zur Verfügung steht.
Bei dem geschilderten Siebaustausch ebenso wie beim Rückspülen der Siebe wird der konstante Volumenstrom durch die Materialentnahme gestört. Der eintretende Volumenverlust führt zu einem Druckverlust am Extruderwerkzeug, was sofort eine Verschlechterung der Produktqualität (z.B. Schwankungen der Produktdicke) zur Folge hat. Dies kann von einem Unterschreiten der Toleranzgrenzen bis hin zu Produktionsunterbrechungen und Fehlproduktionen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit der besonders wirksam die zuvor beschriebene Störung eines konstanten Volumenstroms vermieden wird, eine hohe Produktqualität gewährleistet werden kann und ein zügiger Siebwechsel bzw. eine zügige Rückspülung ohne den vorstehend beschriebenen Problemen möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage nach der Lehre eines der Ansprüche 1 bis 19 sowie durch eine entsprechende Anlage nach der Lehre eines der Ansprüche 20 bis 29 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Steuerung einer kontinuierlich kunststoffverarbeitenden Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder, eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe, eine Filtereinrichtung und ein Werkzeug aufweist.
Als Zuführeinrichtung kommen beispielsweise Schneckenextruder oder Doppelschneckenextruder in Betracht. Die Fördervorrichtung ist vorzugsweise ein volumetrisch förderndes Aggregat, beispielsweise eine Pumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, die auf eine durch die Bedienungsperson vorgebbare konstante Drehzahl einstellbar ist und einen konstanten Volumenstrom erzeugt. Als Filtereinrichtung kann beispielsweise der zuvor beschriebene Siebwechsler, der bei Verschmutzung einen Austausch der Siebe erfordert, oder ein Rückspül-Siebwechsler verwendet werden. Bei dem Extrusionswerkzeug kann es sich um ein entsprechendes Werkzeug zur Herstellung von Folien, Rohren, Profilen, Flachfolien, Platten und dergleichen und um eine Flachfoliendüse handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret genannten Extruder, Pumpen, Siebwechsler und Extrusionswerkzeuge beschränkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Volumenänderung, d. h. bei einer zeitlichen Änderung der Durchtrittsmenge des Schmelzestromes zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug, eine Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiviert wird und eingreift. Die Änderung der Durchtrittsmenge des Schmelzestromes tritt vornehmlich bei einem Schmelzeverlust an einer Stelle zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug auf. Sie kann durch einen manuell oder automatisch erzeugten Eingriff in den Produktionsprozeß erfolgen. Sie tritt vornehmlich bei einem Siebwechsel, unabhängig davon, ob der Siebwechsel ein Austausch der Siebe oder ein Rückspülen der Siebe ist, ein, bei welchem dem Produktionsprozeß Schmelze entzogen wird. Die Volumensteuerung oder Volumenregelung beeinflußt die Fördervorrichtung, um die Volumenänderung auszugleichen. wird beispielsweise bei einem zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug angeordneten Siebwechsler ein Sieb ausgetauscht oder rückgespült, was zu einem Volumenverlust führt, so wird die Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiv. Die Volumensteuerung oder Volumenregelung vergrößert den Volumenstrom und gleicht den Volumenverlust aus, indem sie beispielsweise die Drehzahl einer als Zahnradpumpe ausgebildeten Fördervorrichtung erhöht und damit die Fördermenge steigert.
Ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Volumensteuerung oder Volumenregelung würde der eintretende Volumenverlust zum sofortigen mehr oder weniger großen Druckverlust am Werkzeug führen, was eine Verschlechterung der Produktqualität oder gar eine Produktionsunterbrechung zur Folge haben kann. Durch die Erfindung läßt sich der Volumenverlust kompensieren, indem die Fördermenge der Fördervorrichtung (Pumpe) derart angepaßt wird, daß der Druck und damit auch das Fördervolumen vor dem Werkzeug konstant gehalten wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung läßt sich ein konstanter Volumenstrom vor dem Werkzeug insbesondere dann aufrechterhalten, wenn infolge eines Siebaustausches oder einer Siebrückspülung Material aus dem Volumenstrom entnommen wird. Folglich kann die Produktqualität auf einem hohen Niveau aufrechterhalten und eine Produktionsunterbrechung infolge eines Eingriffs in den Siebwechselprozeß ausgeschlossen werden. Maßnahmen, die den Siebwechselprozeß verzögern, beispielsweise eine langsame Entlüftung der jeweiligen Siebkammer, sind nicht erforderlich, so daß der Siebwechsel oder eine Rückspülung zügig erfolgen kann. Nachteilige Folgen durch einen verlangsamten oder unterbrochenen Schmelzestrom können daher vermieden werden. Diese Vorteile treten insbesondere dann auf, wenn als Werkzeug eine Flachfoliendüse vorgesehen wird, so daß die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Folien eine sehr enge Toleranz, insbesondere auch Dickentoleranz, besitzen.
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist bei Extrusionslinien besonders vorteilhaft anwendbar, bei denen Extruder eingesetzt werden, die nicht in der Lage sind, hohe Drücke zu erzeugen, um die Schmelze zuverlässig durch die Filtereinrichtung zu drücken. Derartige Extruder werden beispielsweise bei der Verarbeitung von Recycling-Material verwendet, wo das Material schonend homogenisiert und zur Entfernung von Restfeuchtigkeit entgast werden muß. In diesem Fall ist es von besonderem Vorteil, hinsichtlich der Förderrichtung der Schmelze vor der Filtereinrichtung eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Pumpe und vorzugsweise eine Zahnradpumpe, anzuordnen, durch welche der Druck der aus dem Extruder austretenden Schmelze weiter erhöht wird, so daß der Druck nunmehr ausreicht, um die Schmelze durch die Filtereinrichtung zu drücken und das Werkzeug sachgerecht und kontinuierlich sowie druck- und volumenkonstant mit Schmelze zu versorgen.
Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirkungsvoll dort anwendbar, wo die Filtereinrichtung wenigstens einen Siebwechsler enthält, welcher während des Siebwechsels, insbesondere des Siebaustausches oder Rückspülens, einen Volumenverlust im Schmelzestrom verursacht.
Bevorzugt werden zwei Arten von Siebwechslern eingesetzt. Beim Verarbeiten von Neuware wird insbesondere ein sogenannter kontinuierlicher Siebwechsler eingesetzt, der es während des Be triebs der Anlage ermöglicht, Siebe auszutauschen, ohne den Materialfluß zu unterbrechen.
Beim Verarbeiten von Material mit größerem Verschmutzungsanteil (z.B. Recycling) wird vorzugsweise ein Rückspül-Siebwechsler verwendet. Dieser hat die Möglichkeit, mittels Umleitung von gefilterter Schmelze die verschmutzten Siebe von der Rückseite her zu spülen und damit die Verschmutzung aus bzw. auf den Sieben ins Freie zu befördern. Hierbei kann eine höhere Standzeit der Siebe erreicht werden, die davon abhängt, wie viele Rückspülvorgänge möglich sind, bis das Sieb verschlissen ist.
Der Siebwechsel kann bei den beiden genannten Varianten automatisch erfolgen, indem beispielsweise der Druckanstieg über den Sieben, bzw. Siebplatten, welcher einen Hinweis auf den Verschmutzungsgrad der Siebe gibt, gemessen und als eine den Siebwechsel in Gang setzende Größe verwendet wird. Beim Vorliegen eines Siebwechselsignals führt eine Siebwechselsteuerung das Rückspülen nach einem vorgebbaren Programm durch. Automatische Siebrückspülsteuerungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Bei Verwendung eines Austauschsiebwechslers wird der Siebaustausch in der Regel manuell durch die Bedienungsperson vorgenommen.
Ebenso kann der Siebwechsel nach einer vorgegebenen Zeit manuell oder automatisch signalisiert und entsprechend manuell vorgenommen werden.
Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, geht sowohl beim Austauschen als auch beim Rückspülen verschmutzter Siebe Schmelzevolumen verloren. Um den Volumenverlust auszugleichen, wird während des Siebwechsels bzw. Rückspülens erfindungsgemäß eine Volumensteuerung aktiviert. Die Volumensteuerung kann darin bestehen, daß bei einem Siebwechsel die Fördermenge der Fördervorrichtung automatisch um Werte erhöht wird, die durch vorherige Versuche beim Siebaustausch oder Rückspülen ermittelt wurden.
Um eine weitere Steigerung der Produktqualität sowie der Produktionssicherheit und die Einhaltung enger Toleranzgrenzen bei dem Volumenstrom zu ermöglichen, schlägt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Werkzeugeinlaufdruck des Fördermediums (polymeren Schmelze) erfaßt und zur Einstellung (Steuerung oder Regelung) des durch die Fördervorrichtung geförderten Volumenstroms herangezogen wird.
Als Werkzeugeinlaufdruck wird der Druck der polymeren Schmelze bezeichnet, der vor dem Werkzeug herrscht und zwar an einer Stelle zwischen dem Werkzeug und einer stromauf des Werkzeugs liegenden Komponente der Anlage, insbesondere an einer Stelle zwischen einer dem Werkzeug vorgelagerten Filtereinrichtung und dem Werkzeug.
Es hat sich herausgestellt, daß sich bei ansonsten konstanten Verfahrensbedingungen durch das Drucksignal der jeweilige Schmelzedurchfluß sehr gut abbilden läßt. Ein Siebwechsel bzw. ein Rückspülen erfolgt relativ rasch, so daß die Zeitspanne, in der ein Volumenverlust auftreten kann, begrenzt ist und somit die Volumenregelung nur für relativ kurze Zeit aktiviert werden muß. Es kann davon ausgegangen werden, daß sich während des relativ kurzen Aktivierungsintervalls der Volumensteuerung oder der Volumenregelung die Verfahrensbedingungen der Produktion (Temperatur, Viskosität der Schmelze u.a.), die sich auf den Produktionsprozeß und die Produktqualität auswirken könnten, nicht wesentlich ändern. Ein konstanter Druck vor dem Werkzeug ist daher ein Indikator für einen konstanten Volumenstrom, während Druckschwankungen an dieser Stelle einen relativ sicheren Hinweis auf Schmelzedurchflußschwankungen geben.
Die Verwendung eines Schmelzedrucksignals für die Volumensteuerung oder Volumenregelung ist von besonderem Vorteil, weil die Druckmessung an beliebiger Stelle des Schmelzestroms auf einfache, bekannte Weise erfolgen kann, während eine direkte Durchflußmengenmessung in der Regel bei polymeren Schmelzen für die Praxis ausscheidet.
Zur Einstellung des Volumenstroms kann der Werkzeugeinlaufdruck entweder in einer Volumensteuerung ausgewertet werden, welche beispielsweise bei Unter- oder Überschreiten bestimmter Druckwerte entsprechende Signale an die Fördervorrichtung abgibt, um den Volumenstrom zu erhöhen oder abzusenken. Vorzugsweise wird jedoch eine Volumenregelung mit einem geschlossenen Regelkreis verwendet, bei dem der Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße herangezogen wird, welche durch die Fördervorrichtung in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umgewandelt wird. Bei der Verwendung eines derartigen Regelkreises kann der Werkzeugeinlaufdruck in engen Grenzen konstant gehalten werden, was den Schmelzestrom verstetigt und sich vorteilhaft auf die Produktqualität und Produktionssicherheit auswirkt.
Die Volumensteuerung oder Volumenregelung mit Hilfe des werkzeugeinlaufdrucks erfolgt im wesentlichen nur während des Auftretens eines Volumenverlustes, also relativ kurzzeitig. Ein Langzeiteingriff unter Verwendung eines Drucksignals ist nicht zweckmäßig, da sich während längerer Zeiten Parameter der Schmelze (beispielsweise die Viskosität) ändern können und dann ein vorhersehbarer Zusammenhang zwischen Druck und Volumenstrom nur noch bedingt vorhanden ist.
Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig und auch bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung nur für kurze Zeitintervalle anzuwenden. Sie wird automatisch aktiviert, wenn durch einen Eingriff in den Produktionsprozeß ein Volumenverlust erzeugt wird. Bevorzugte Zeitintervalle liegen dabei zwischen 10 Sekunden und 10 Minuten, insbesondere zwischen 1 Minute und 5 Minuten.
Ein Volumenverlust tritt insbesondere bei einem Siebwechsel (Austausch oder Rückspülen) ein. Beim automatisch durchgeführten Siebwechseln ist es von besonderem Vorteil, die Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung in Abhängigkeit des automatisch ablaufenden Siebwechselprozesses vorzunehmen. Damit kann gewährleistet werden, daß bei einem Siebwechsel die Volumensteuerung oder Volumenregelung vollautomatisch aktiviert wird, ohne daß die Bedienungsperson in den Prozeß eingreifen muß. Selbstverständlich können diese Vorgänge auch zumindestens teilweise manuell ausgeführt werden.
Zweckmäßigerweise beeinflussen sich der Siebwechselprozeß und die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung gegenseitig. Nach der Einleitung eines automatischen Siebwechselprozeß wird in diesen eingegriffen, indem der Siebwechselprozeß kurz bevor ein Volumenverlust zu erwarten ist für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt (angehalten) wird. Innerhalb dieser Zeitdauer wird die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert.
Sofern die Filtereinrichtung einen Rückspülsiebwechsler enthält, an den ein Reservoir zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß nachdem die Volumenregelung aktiviert wurde und bevor der Rückspülvorgang einsetzt das Reservoir mit Schmelze gefüllt wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck mit der Aktivierung der Volumenregelung ein Siebbolzen des Rückspülsiebwechslers in eine Stellung gefahren werden, in welcher er einen Schmelzedurchtritt vom Schmelzehauptstrom zum Reservoir zuläßt. Das Befüllen des Reservoirs kann verhältnismäßig zügig erfolgen, weil die Schmelze, die zum Befüllen des Reservoirs aus dem Hauptschmelzestrom abgezweigt wird, durch die Volumenregelung ausgeglichen wird. Das schnelle Füllen des Reservoirs hat zur Folge, daß im Bedarfsfall mit kurzen Rückspülintervallen gearbeitet werden kann. Nachdem das Reservoir gefüllt ist, erfolgt automatisch die Rückspülung des Siebes, in dem der Siebbolzen weiter in eine Stellung gefahren wird, in der das Reservoir mit der sauberen Rückseite des Siebes verbunden wird und die verschmutzte Siebeintrittsseite mit einem Schmelzeabflußkanal verbunden wird. Infolge dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das Reservoir erst kurz vor dem Rückspülen relativ schnell mit Schmelze gefüllt, so daß die Verweilzeit der Schmelze im Reservoir kurz ist und ein chemischer Abbau und ein Vercracken der polymeren Schmelze vermieden wird.
Zur Überwachung des Siebwechselprozesses kann an dem Siebbolzen des Siebwechslers ein Weggeber angeordnet sein, dessen Si gnale Aufschluß über die Siebbolzenstellung und damit auch über einen kurz bevorstehenden Volumenverlust geben.
In vorteilhafter Weise werden insbesondere während des Aussetzens des Siebwechselprozesses die Anfangswerte der Volumenregelung eingestellt, indem vor dem Ingangsetzen der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der momentane Werkzeugeinlaufdruck während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer ermittelt wird. Der Wert wird als Sollwert bei der folgenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung übernommen. Bedingt durch diese Sollwertangleichung wird nach der Übernahme des Sollwertes der Ausgang des Volumenreglers an die aktuellen Bedingungen stoßfrei aktiv geschaltet.
Nach der Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung verfährt der Siebbolzen weiter in vorprogrammierte Positionen, um einen Siebaustausch oder eine Rückspülung vorzunehmen.
Hierbei wird durch das Entlüften oder Rückspülen der Siebe ein Produktvolumen aus dem Förderprozeß entnommen. Der Volumenverlust wird durch die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ausgeglichen, so daß insbesondere Druck- und Volumenstromschwankungen am Werkzeug wirksam verhindert werden.
Die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung sollte nur dann aktiviert werden, wenn zuvor für eine bestimmte Zeitdauer konstante Bedingungen vorlagen. Insbesondere sollten für einen wählbaren Zeitraum keine Änderungen an der Produktionsdrehzahl der Pumpe vorgenommen worden sein, da es erforderlich ist, daß der Produktionsprozeß stabil läuft, bevor und während die Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiv wird.
Nach seiner Aktivierung steuert der Volumenregler das Fördervolumen der Fördervorrichtung (z.B. die Drehzahl der Zahnradpumpe) und regelt den durch den Volumenverlust verursachten Druckeinbruch aus. Dabei wird der Druck insbesondere als Hilfsgröße zur Mittelung des Volumenstroms verwendet. Die Verwendung der Druckgröße ist von besonderem Vorteil, weil keine zuverlässigen, preiswerten direkten Volumenmesser für Kunststoffschmelzen verfügbar sind.
Durchmessungen im Sinne der Erfindungen decken nicht nur einzelne Druckmessungen sondern auch die Messungen von Differenzdrücken ab.
Die Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung kann grundsätzlich für eine vorgebbare Zeitspanne aufrechterhalten und dann wieder aufgehoben werden. Die Zeitspanne muß dabei so gewählt werden, daß der Volumenverlust mit Sicherheit beendet ist. Dies erfordert eine zusätzliche Sicherheitszeitspanne. Es ist jedoch anzustreben, die Aktivierungsphase möglichst kurz zu halten, damit sich Änderungen der Verfahrensbedingungen (z.B. Viskosität der Schmelze) nicht nachteilig auswirken. Es ist daher von Vorteil, nicht nur den Beginn, sondern auch das Ende der Aktivierungsphase an den den Volumenverlust auslösenden Prozeß anzupassen. Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt daher vor, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung automatisch deaktiviert wird, sofern ein Eingriff in den Produktionsprozeß, durch den eine Durchsatzänderung geschieht, beendet ist. Tritt der Volumenverlust beispielsweise bei einem Siebwechsel ein, insbesondere wenn ein Sieb ausgetauscht (beim Entlüften) oder rückgespült wird, so kann ein Signal der Siebwechselsteuerung, welches das Ende des Siebwechsels markiert, herangezogen werden, um die Volumenregelung zu deaktivieren.
Vorzugsweise wird beim Deaktivieren der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ein Regler für die Fördervorrichtung stoßfrei geschlossen, indem eine Übergabe an einen vor der Aktivierung vorhandenen Drehzahlregler der Fördervorrichtung erfolgt. Dies bedeutet beispielsweise, daß eine als Fördervorrichtung verwendete Pumpe, insbesondere Zahnradpumpe, nach der Deaktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wieder mit dem vor der Aktivierung herrschenden Produktionswert (Drehzahl) fördert.
In einem normalen Produktionsprozeß, bei dem kein Volumenverlust zu erwarten ist, ist die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung nicht aktiviert. Es ist von Vorteil, in diesem Betriebszustand die Fördervorrichtung bei einem konstanten För dervolumen zu betreiben. Dieses konstante Fördervolumen wird zweckmäßigerweise durch die Bedienungsperson mittels einer Bedienungseinrichtung vorgegeben.
Als Fördervorrichtung kann eine Pumpe dienen, beispielsweise eine pulsationsarme Zahnradpumpe, die als volumetrisch förderndes Aggregat konstanter Drehzahl einen konstanten Volumenstrom liefert. Vorzugsweise wird die Pumpe im Normalbetrieb, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist und die Volumenregelung nicht aktiviert ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl eingestellt. Die Bedienungsperson kann bei diesem gesteuerten Betrieb die gewünschten Drehzahl und damit das gewünschte Produktionsvolumen einstellen.
Es ist von Vorteil, den Druck vor der Fördervorrichtung zu erfassen und zur Einstellung der Fördermenge der Zuführeinrichtung heranzuziehen. Ist insbesondere die Zufuhreinrichtung ein Extruder und die Fördervorrichtung eine Zahnradpumpe, so kann der Schmelzeneinlaufdruck am Eintritt der Zahnradpumpe erfaßt und als Regelgröße für die Extruderdrehzahlregelung herangezogen werden. Dies hat zur Folge, daß das Fördervolumen der Zuführeinrichtung den Anforderungen der Fördervorrichtung folgt, sofern das Fördervolumen (z.B. die Drehzahl der Zahnradpumpe) der Fördervorrichtung geändert wird. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl bei einem Normal betrieb (kein Volumenverlust) als auch bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wirksam sein.
Um die Bedienungsperson auf Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozeß aufmerksam zu machen, schlägt eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Werkzeugeinlaufdruck gemessen wird und bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlaufdrucks ein Signal ausgelöst wird. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein akustisches und/oder optisches Signal handeln.
Grundsätzlich kann die Bedienungsperson jederzeit in den Extrudierprozeß eingreifen und beispielsweise die Pumpendrehzahl verändern, um die Produktionsgeschwindigkeit einzustellen. Für eine fehlerfreie Funktion der Volumenregelung ist es jedoch Voraussetzung, daß während der aktivierten Volumenregelung keine Sollwertänderungen der Fördervorrichtung durch die Bedienungsperson vorgenommen werden. Andernfalls wäre die Regelgröße, nämlich der Schmelzedruck am Einlauf des Werkzeugs, nicht mehr brauchbar. Um nachteilige Folgen einer Fehlbedienung auszuschließen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß bei einem Eingriff durch die Bedienungsperson während eines Siebwechsels (beispielsweise während eines Siebaustauschs oder einer Rückspülung) der Siebwechsel gestoppt und die Volumenregelung beendet wird.
Beispielsweise wird bei einem Eingriff durch die Bedienungsperson, der während eines Siebaustauschs erfolgt, der entsprechende Siebbolzen gestoppt und ein Warnsignal erzeugt. Ein schnelles Einfahren des Siebbolzens in seine mittlere Position sollte nicht erfolgen, da möglicherweise noch Lufteinschlüsse vorhanden sind, die zu erheblichen Produktionsstörungen führen könnten. Die Bedienungsperson hat dann die Möglichkeit mittels wohlüberlegter Handmanipulationen den Vorgang zu beenden ohne daß ein Produktionsabbruch oder Folgestörungen auftreten.
Wird hingegen durch die Bedienungsperson ein Eingriff während eines aktiven Rückspülvorganges vorgenommen, so wird der Spülvorgang abgebrochen und der Siebbolzen zurück in seine Mittellage gebracht. Der Rückspülvorgang wird hierdurch zwar verkürzt. Es kann jedoch ausgeschlossen werden, daß Fehlbedienungen durch die Bedienungsperson zu nennenswerten Produktionsstörungen führen. Die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wird abgebrochen und in den gesteuerten Normalbetrieb (kein Volumenverlust) überführt.
Werden als Filtereinrichtung Bolzensiebwechsler verwendet, so wird der Siebbolzen üblicherweise automatisch gemäß vorbestimmter Programmvorgaben zu Positionen bewegt, die für die Prozessabläufe Rückspülen und Entlüften gemäß der vorliegenden Siebbolzengeometrie vorgegeben sind. Diese vorgegebenen Positionen der Filtereinrichtung hängen üblicherweise nicht von wechselnden Produktionsverhältnissen ab. Bestimmte Produktionsverhältnisse, wie höhere Drücke, höhere Temperaturen und geringere Viskositäten der Schmelze, können zu einem Volumenverlust führen, der durch die verwendete Fördervorrichtung (Pumpe) nicht mehr ausgeglichen werden kann, so daß es trotz der Volumenregelung zu einer Verminderung der Fördermenge am Werkzeugeintritt kommt. Um diesem nachteiligen Effekt vorzubeugen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung die Positionierung der Siebbolzen in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers vorgenommen wird, d.h. die Positionierung der Siebbolzen wird bei Erreichen eines vorgebbaren Regelausschlags der Volumenregelung gestoppt oder verlangsamt und erst wieder fortgesetzt, wenn sich der Regelausschlag verringert hat. Die oben genannten vorgegebenen Positionen der Filtereinrichtung dienen dabei lediglich als "Sicherheitsendschalter", d.h. als maximal zulässige Auslenkstellungen.
Durch diese Vorgehensweise können Volumenverluste aufgrund wechselnder Drücke, Temperaturen und Viskositäten auch dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kompensiert werden, wenn die Leistungsfähigkeit der Fördervorrichtung nicht ausreicht, um Volumenverluste bei einem normalen, durch die Volumenregelung nicht beeinflußten Siebwechsel auszugleichen.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn nicht, wie soeben beschrieben, die Positionierung des Siebbolzens in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers erfolgt, sondern wenn umgekehrt der Siebbolzen zum Zweck der Entlüftung von Siebkavitäten nach einem vorgebbaren Programm automatisch in vorbestimmbare Positionen verfahren wird und der Volumenregler hierauf reagiert und einen Volumenverlust durch Erhöhung der Drehzahl der Zahnradpumpe ausgleicht. Dabei wird der Siebbolzen nicht sofort in eine maximale Rückspülstellung gefahren, sondern zunächst in eine sogenannte Vorflutposition gebracht, in der lediglich eine geringe Überschneidung zwischen dem das rückzuspülende Sieb aufnehmenden Verbindungskanal und dem zugehörigen Abflußkanal gegeben ist. Die Überschneidung kann beispielsweise einige Zehntel Millimeter betragen. Nach einem Zeitprogramm wird dann der Siebbolzen in eine oder mehrere weitere Stellungen mit zunehmender Überschneidung verfahren. Die jeweiligen Siebbolzenpositionen werden empirisch für das jeweilige Filter derart ermittelt, daß der in den Positionen auftretende Schmelzeverlust den Volumenregler nicht überfordert und der Volumenregler den Schmelzeverlust jederzeit ausgleichen kann.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine kunststoffverarbeitende Anlage, die vorrangig der Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren dient.
Die erfindungsgemäße Anlage besteht wenigstens aus einer Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einem Extruder, einer Fördervorrichtung, insbesondere einer Schmelzepumpe, einer Filtereinrichtung und einem Werkzeug. Die kunststoffverarbeitende Anlage ist erfindungsgemäß durch eine Volumensteuervorrichtung oder eine Volumenregelvorrichtung gekennzeichnet, welche bei einer zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug auftretenden Volumenänderung der polymeren Schmelze, insbesondere eines Volumenverlustes, aktivierbar ist, wobei die Volumensteuervorrichtung oder Volumenregelvorrichtung mit der Fördervorrichtung in Verbindung steht und diese beeinflußt, um eine Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der Fördervorrichtung vorzunehmen, welche die Fördermenge einstellt und die Volumenänderung ausgleicht.
Damit ermöglicht es die erfindungsgemäße Anlage, daß ein konstanter Volumenstrom auch dann aufrechterhalten wird, wenn infolge eines Siebwechsels oder einer Siebrückspülung Material aus dem Volumenstrom entnommen wird. Es stellen sich auch hier die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorstehend beschriebenen Vorteile ein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage enthält die Filtereinrichtung einen Rückspülsiebwechsler, an den ein Reservoir zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist. Das Reservoir dient dazu, einen Schmelze teilstrom aus dem Produktionsprozeß aufzunehmen und diesen zum Rückspülen von Sieben zu verwenden. Das Befüllen des Reservoirs und die Entnahme von Schmelze zum Zwecke des Rückspülens kann durch Verschieben eines Siebbolzens erfolgen. Dabei wird beispielsweise durch Verschieben des Siebbolzen das rückzuspülende Sieb aus seiner Produktionsstellung, d. h. aus dem Schmelzestrom, gefahren werden. Der Siebbolzen erreicht dann zunächst eine vorgebbare Position, in der eine Verbindung zwischen dem gefilterten Schmelzehauptstrom und dem Reservoir hergestellt und das Reservoir mit Schmelze gefüllt wird. Dabei gleicht die Volumenregelung den Schmelzeverlust im Schmelzehauptstrom aus. Nach dem Füllen des Reservoirs wird der Siebbolzen in eine weitere vorgebbare Position gefahren, in welcher eine Verbindung zwischen dem Reservoir und der sauberen Seite des Siebes hergestellt wird und die verschmutzte Seite des Siebes mit einem Abflußkanal in Verbindung steht. In dieser Stellung erfolgt die Rückspülung des Siebes, ohne den Schmelzehauptstrom zu beeinträchtigen. Nach erfolgter Siebrückspülung wird der Siebbolzen zurück in die Produktionsstellung des Siebes gefahren.
Andere Bauformen als der zuvor beschriebene Bolzensiebwechsler, so zum Beispiel Rückspülsiebwechesler oder Siebwechsler mit einem Siebrad, sind gleichwertig zu betrachten, da sie im Prinzip identische Funktionsabläufe aufweisen.
Es ist von besonderem Vorteil, einen ersten Drucksensor zur Erfassung des Werkzeugeinlaufdruckes des Fördermediums vorzusehen, welcher über eine Signalleitung mit der Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung verbunden ist. Die Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung nimmt aufgrund der Drucksensorsignale eine Einstellung des durch die Fördervorrichtung geförderten Volumenstroms vor. Diese Maßnahme ermöglicht eine weitere Steigerung der Produktivität und die Einhaltung enger Toleranzgrenzen hinsichtlich des Volumenstrom, wie es bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem entsprechenden Verfahren erläutert wurde.
Um den Volumenstrom bei einem nicht vorhersehbaren oder nicht gleichbleibenden Verlauf des Volumenverlustes aufrechterhalten zu können, ist es von Vorteil, wenn die Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung einen geschlossenen Regelkreis enthält. Der Regelkreis verwendet insbesondere den Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße und wandelt diese durch die Fördervorrichtung in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung um. Hierdurch wird gewährleistet, daß insbesondere auch im Verlauf eines Siebwechsels der Volumenstrom konstant gehalten wird.
Beim Übergang vom Normalbetrieb (kein Volumenverlust) in den Betrieb mit Volumensteuerung bzw. Volumenregelung, bei dem ein Volumenverlust ausgeglichen wird, sollen möglichst keine Schwankungen des Volumenstroms auftreten. Es ist daher von Vorteil, einen Mittelwertbildner vorzusehen, der während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor der automatischen Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung den gemessenen momentanen Werkzeugeinlaufdruck mittelt. Der hierbei gewonnene Mittelwert wird bei der sich anschließenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung als Sollwert übernommen. Dies ermöglicht einen stoßfreien Übergang in die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt wurde, ist es von Vorteil, als Fördervorrichtung eine Pumpe und vorzugsweise eine Zahnradpumpe zu verwenden. Die Pumpe ist im Normalbetrieb der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl einstellbar.
Wie des Weiteren bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt wurde, ist es ebenso von Vorteil, den Druck vor der Fördervorrichtung zu erfassen und zur Einstellung der Fördermenge der Zuführeinrichtung heranzuziehen. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein zweiter Drucksensor vorgesehen.
Um die Betriebssicherheit der kunststoffverarbeitenden Anlage zu erhöhen, ist es des Weiteren zweckmäßig, den Werkzeugeinlaufdruck durch einen ersten Drucksensor zu überwachen. Der Drucksensor steht mit einer Signaleinrichtung, insbesondere einer akustischen und/oder optischen Signaleinrichtung, in Verbindung. Bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlaufdrucks und/oder einer Fehlbedienung durch die Bedienungsperson wird ein Signal ausgelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Anlage sowie weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen kunststoffverarbeitenden Anlage,
2 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen Rückspülsiebwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung,
3 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen Rückspülsiebwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und mit dynamischer Siebbolzenpositionierung,
4 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen Siebaustauschwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und
5 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen Siebaustauschwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und mit dynamischer Siebbolzenpositionierung.
In 1 ist eine kunststoffverarbeitende Anlage dargestellt, bei der in Schmelzeflußrichtung der polymeren Schmelze nacheinander eine als Schneckenextruder 10 ausgebildete Zuführeinrichtung, ein Sicherheitsfilter 12, eine als Zahnradpumpe 14 ausgebildete Fördervorrichtung, eine Filtereinrichtung 16 und ein Werkzeug 18, beispielsweise eine Flachfoliendüse, angeordnet sind.
Der Schneckenextruder 10 weist eine Füllvorrichtung in Form eines Trichters 20 auf, über den das noch aufzuschmelzende Fördermedium, das beispielsweise zu Beginn des Extrusionsprozesses aus einem Kunststoffgranulat besteht, der oder den Schnecken des Schneckenextruders 10 zugeführt wird. Im Schneckenextruder 10 wird das Granulat erhitzt, aufgeschmolzen und in Richtung des Sicherheitsfilters 12 gefördert. Je nach den Eigenschaften des Fördermediums ist eine nicht näher dargestellte Entgasungsvorrichtung im Schneckenzylinder des Schneckenextruders 10 vorgesehen.
Bei der Zahnradpumpe 14 handelt es sich um eine pulsationsarme Zahnradpumpe, die als volumetrisch förderndes Aggregat konstanter Drehzahl einen konstanten Volumenstrom liefert. Die der Pumpe 14 nachgeordnete Filtereinrichtung 16 kann beispielsweise als Rückspül-Siebwechsler und/oder als Siebwechsler für einen Siebaustausch ausgebildet sein. Die Filtereinrichtung 16 ist so ausgestaltet, daß auch während der Rückspülung oder eines Siebaustausches ein ununterbrochener Schmelzestrom zum Werkzeug gefördert wird.
Sofern ein Rückspül-Siebwechsler zum Einsatz kommt, kann an diesen ein Reservoir 21 zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen sein, was in 1 durch gestrichelte Linien angedeutet wurde.
Ein erster Drucksensor 22 mißt den Schmelzedrück (beispielsweise 100 bar), der zwischen der Filtereinrichtung 16 und dem Werkzeug 18 herrscht. Ein zweiter Drucksensor 24 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 30 bis 50 bar), der zwischen dem Sicherheitsfilter 12 und der Zahnradpumpe 14 herrscht. Ein dritter Drucksensor 26 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 140 bar), der zwischen der Zahnradpumpe 14 und der Filtereinrichtung 16 herrscht. Ein vierter Drucksensor 28 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 50 bar), der zwischen dem Schneckenextruder 10 und dem Sicherheitsfilter 12 herrscht.
Die Drucksignale der vier Drucksensoren 22, 24, 26, 28 werden an eine Extruder-Steuereinheit 30 übertragen. Die Extruder-Steuereinheit 30 steuert den Schneckenextruder 10 und die Zahnradpumpe 14. Über ein Extruder-Bedienfeld 32, welches mit der Extruder-Steuereinheit 30 in Verbindung steht, kann eine Bedienungsperson Steuersignale vorgeben, um den Betrieb des Schneckenextruders 10 und der Zahnradpumpe 14 zu beeinflussen, um beispielsweise deren Drehzahl und damit deren Fördermenge vorzugeben.
Für den Normalbetrieb, bei dem kein Siebaustausch und auch keine Siebrückspülung erfolgt, stellt die Bedienungsperson einen konstanten Schmelze- oder Volumenstrom ein. Wegen der Verwendung der Zahnradpumpe 14 ist die Pumpendrehzahl im wesentlichen proportional zum geförderten Schmelzedurchsatz durch die Anlage. Zur Konstanthaltung des Volumenstroms stellt die Bedienungsperson daher über das Extruder-Bedienfeld 32 eine Solldrehzahl für die Zahnradpumpe 14 ein. Die Extruder-Steuereinheit 30 gibt entsprechende Signale an eine Pumpensteuerung 34 ab, welche den Antrieb 36 der Zahnradpumpe 14 ansteuert, um die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 bei der vorgegebenen Solldrehzahl konstant zu halten (Drehzahlregelung). Wegen der konstant gehaltenen Drehzahl liefert die Zahnradpumpe 14 einen konstanten Volumenstrom, was die geforderte Produktqualität sicherstellt. Der dritte Drucksensor 26, der den Schmelzefluß am Ausgang der Zahnradpumpe 14 erfaßt, dient als Kontrollorgan, um Störungen zu melden.
Der Einlaufdruck der Zahnradpumpe 14 wird durch den zweiten Drucksensor 24 erfaßt. Die Extruder-Steuereinheit 30 regelt die Drehzahl des Schneckenextruder 10 derart, daß der Einlaufdruck der Zahnradpumpe 14 konstant gehalten wird. Diese Regelung kann in allen nachfolgend beschriebenen Betriebsweisen aufrechterhalten werden. Damit wird die Drehzahl des Schneckenextruders 10 an die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 angepaßt, und reagiert bei Änderungen der Zahnradpumpendrehzahl auf einen dadurch hervorgerufenen größeren oder kleineren Schmelzebedarf.
Eine Siebwechsel-Steuereinheit 38 steuert automatisch den Siebwechsel (Siebaustausch oder Siebrückspülung). Über ein Siebwechsel-Bedienungsfeld 40 kann die Bedienungsperson den Siebwechsel beeinflussen, um beispielsweise einen Siebwechsel auszulösen, den Siebwechsel abzubrechen oder einen Ver schmutzungsgrad der Filtereinrichtung 16 einzustellen, bei dem ein Siebwechsel automatisch ausgelöst wird.
Bei einem Siebwechsel kommunizieren die Siebwechsler-Steuereinheit 38 und die Extruder-Steuereinheit 30 über die Datenleitung 42 miteinander. Die Kommunikation dient vor allem dazu, zwischen einer Drehzahlregelung der Zahnradpumpe 14 und einer Volumenregelung 39 der Zahnradpumpe 14 umzusteuern.
Im Folgenden werden anhand der 2 bis 5 verschiedene Funktionsabläufe für einen Rückspülsiebwechsler und einen Siebaustauschwechsler beschrieben. Dabei werden für gleiche Schritte die selben Bezugszeichen verwendet.
Anhand der 2 wird ein vollautomatischer Ablauf einer Schrittkette "Rückspülen" erläutert, bei der ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 erfolgt. Als Filtereinrichtung 16 kann dabei beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie in EP 0 798 098 B1 beschrieben wurde.
Gemäß 2 läuft im Steuerprogramm eine Schrittkette ab. Zunächst steht kein Siebwechsel an und die Zahnradpumpe 14 wird wie beschrieben drehzahlgeregelt. In Schritt 100 wird geprüft, ob Startbedingung für einen Siebwechsel erfüllt sind. Als Startbedingung kann beispielsweise eine manuelle Anwahl durch die Bedienungsperson, ein Überschreiten eines voreingestellten Siebvordrucks, ein Überschreiten eines Differenzdruckschwellwertes oder ein Überschreiten eines Zeitlimits dienen. Der Differenzdruck wird dabei aus den Meßwerten des ersten und dritten Drucksensors 22, 26 ermittelt. Er steigt mit dem Verschmutzungsgrad der Siebe der Filtereinrichtung 16.
Bei Vorliegen einer Startbedingung wird in Schritt 110 das Hydraulikaggregat des Siebwechslers gestartet.
In Schritt 120 wird dasjenige Sieb bzw. diejenige Rückspülöffnung ausgewählt, mit der die Rückspülung begonnen wird. Für den Fall, daß die Filtereinrichtung 16 zwei hydraulisch verschiebbare Kolben mit jeweils zwei Sieben aufweist, ist für jedes der vier Siebe eine Rückspülöffnung vorhanden. Bei dem Rückspülprozeß werden nacheinander alle Siebe in einer bestimmten Reihenfolge rückgespült. Ein Rückspülprozeß wird vorzugsweise mit dem Sieb begonnen, daß an zweiter Stelle nach dem in einem vorherigen Rückspülprozeß zuletzt gespülten Siebes folgt. Das bedeutet, daß das Sieb, mit dem der Rückspülprozeß begonnen werden sollte, sofern man die Reihenfolge strickt einhält, zunächst übersprungen wird und als letztes rückgespült wird. Hierdurch wird erreicht, daß Ungenauigkeiten im Spüleffekt nach Ablauf diverser Zyklen ausgeglichen werden.
Infolge des nachfolgenden Schritts 130 wird der Kolben, der das rückzuspülende Sieb trägt, nicht sofort in die Rückspül stellung gefahren. Er wird zunächst in eine Stellung verfahren, bei welcher der das rückzuspülende Sieb aufnehmende Verbindungskanalbereich gerade noch nicht mit dem zugehörigen Abflußkanal kommuniziert. Die Siebwechsler-Steuereinheit 38 führt nun eine Mittelwertbildung des durch den ersten Drucksensor 22 erfaßten Einlaufdrucks des Werkzeugs 18 durch und aktiviert den Volumenregler. Die Extruder-Steuereinheit 30 übernimmt den ermittelten Druckregelwert und addiert diesen Wert der Regelung der Zahnradpumpe 14 zu. Durch die Mittelwertbildung erfolgt eine Angleichung der beiden Regelarten, so daß ein stoßfreier Übergang erfolgt. Bei der volumenregelung wird der vom Drucksensor 22 erfaßte Druck als Regelgröße und die Zahnradpumpe 14 als Stellgröße verwendet. Dies hat zur Folge, daß der Druck des ersten Drucksensors 22 konstant gehalten wird.
Wie bereits erwähnt, ist im normalen Betrieb, d.h. dann, wenn keine Siebrückspülung erfolgt, die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 ein Maß für den jeweiligen Anlagendurchsatz bzw. Volumenstrom an polymerer Schmelze. Es obliegt der Bedienungsperson, einen Drehzahlsollwert festzulegen und einzustellen. Während der Siebrückspülung erfolgt kurzzeitig eine Umschaltung der Zahnradpumpensteuerung von der Drehzahlregelung auf eine Volumenregelung. Bei der Volumenregelung wird aus dem Druckwert des Drucksensors 22 ein geeigneter Drehzahlwert gebildet. Zu Beginn der Umschaltung wird der aus dem Druckwert gebildete Drehzahlwert an den zuvor herrschenden, "alten." Drehzahlsollwert derart angeglichen, daß beim Übergang zwischen den beiden Regelarten ein stoßfreier Übergang erfolgt. Treten in Folge des Siebrückspülens Volumenverluste auf, so ändert sich der durch den Drucksensor 22 gemessene Druck und damit auch der zugehörige Drehzahlsollwert. Der Wert der Drehzahländerung wird auf den "alten" Drehzahlsollwert aufsummiert (Addierwert) und der Addierwert wird als aktueller Drehzahlsollwert für die Volumenregelung verwendet.
In Schritt 140 wird ein Überwachungsalgorithmus aktiviert, der prüft, ob ein Abbruchkriterium vorliegt, welches eine Unterbrechung der Rückspülung erfordert. Ein Abbruchkriterium liegt beispielsweise vor, wenn die Bedienungsperson die Solldrehzahl der Zahnradpumpe 14 ändert, um beispielsweise die Schmelzeflußmenge zu verändern. Ein solcher Eingriff hätte jedoch zur Folge, daß sich auch die vom ersten Drucksensor gewonnenen Regelgröße ändert. Die Volumenregelung arbeitet folglich bei einer Änderung der Solldrehzahl nicht mehr fehlerfrei. Stellt der Überwachungsalgorithmus während des Eingriffs der Volumenregelung 39 das Vorliegen eines Abbruchkriteriums fest, so wird nach Möglichkeit der Regeleingriff gesteuert abgebrochen und der Siebwechsler in seine normale Produktionsstellung gefahren. Nach Ablauf einer Wartezeit, während der keine weitere Änderung erfolgt, wird der Vorgang erneut mit Schritt 100 gestartet. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Warnsignal an die Bedienungsperson ausgegeben werden, so daß diese von Hand den Siebwechselvorgang beenden kann.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist und kein Abbruchkriterium festgestellt wurde, wird durch Schritt 150 der Siebbolzen in seine vorprogrammierte Rückspülstellung gefahren. Auftretende Druckänderungen, die durch den Volumenverlust beim Rückspülen am ersten Drucksensor 22 auftreten, werden durch die Siebwechsler-Steuereinheit 38 in Kombination mit der Extruder-Steuereinheit 30 ausgeregelt.
Schritt 160 legt eine programmierbare Rückspülzeit fest.
Nach Ablauf der Rückspülzeit des Schritts 160 wird infolge des Schritts 170 der Siebbolzen in seine normale Produktionsstellung zurückgefahren. Der Volumenregler schließt automatisch, sobald kein Volumenverlust nach dem Schließen der Rückspülöffnung mehr auftritt. Nach der Deaktivierung des Volumenreglers wird die Drehzahlreglung aktiviert. Dabei wird die Pumpendrehzahl wieder auf die "alte" Solldrehzahl eingestellt, weil der zuvor genannte Addierwert jetzt wieder Null ist. Durch die Verwendung des Addierwertes kann sichergestellt werden, daß nach Beendigung des Volumenregeleingriffs die "alte" Solldrehzahl wieder anliegt. Somit kann garantiert werden, daß der Anlagendurchsatz vor und nach der Siebrückspülung gleichbleibt und durch den Volumenregeleingriff nicht dauerhaft und unerwünscht verändert wird.
Schritt 180 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, während der sich der Produktionsprozeß beruhigen kann.
Schritt 190 führt den Algorithmus zu Schritt 100 zurück und startet den Rückspülvorgang für das nächste Sieb bis alle Siebe der Filtereinrichtung 16 rückgespült sind. Nach erfolgtem Ablauf für alle Rückspülvorgänge wird die Bereitschaft für einen erneuten Start des Rückspülvorgangs aktiviert.
3 zeigt einen vollautomatischen Funktionsablauf einer Schrittkette "Rückspülen" für einen Rückspülsiebwechsler, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 und zusätzlich eine dynamische Siebbolzenpositionierung erfolgt.
Die Schritte 100, 110, 120, 130, 140, 160, 170, 180 und 190 des in 3 dargestellten Funktionsablaufs entsprechen den anhand der 2 erläuterten Schritten 100, 110, 120, 130, 140, 160, 170, 180 und 190 und werden hier nicht erneut abgehandelt. Der Funktionsablauf der 3 weicht jedoch von dem Schritt 150 der 2 ab. Der unterschiedliche Schritt wird in 3 mit Schritt 151 bezeichnet und im folgenden erläutert.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist und kein Abbruchkriterium festgestellt wurde, wird durch Schritt 151 der Siebbolzen in eine vorprogrammierte Rückspülstellung gefahren. Dabei wird der Siebbolzen jedoch nicht sofort in seine Position verfahren, in welcher der Verbindungskanalbereich, der das rückzuspülende Sieb aufnimmt, den zugehörigen Abflußkanal voll überdeckt (maximale Rückspülstellung, Sicherheitsendschalter), wie es bei Schritt 150 der 2 der Fall ist. Vielmehr wird der Siebbolzen dynamisch gesteuert in seine unter den herrschenden Produktionsbedingungen maximale Rückspülstellung gefahren. Dabei werden auftretende Druckänderungen, die durch den Volumenverlust beim Rückspülen am ersten Drucksensor 22 auftreten, durch die Siebwechsler-Steuereinheit 38 ausgeregelt. Bei Erreichen eines vorgewählten Schwellwertes des Regelausgangs wird die Siebbolzenbewegung gestoppt. Hierdurch wird erreicht, daß die Positionierung des Siebbolzens immer nach den Möglichkeiten der Prozeßkomponenten stattfindet. Dies ermöglicht einen gesteuerten Abfluß an Rückspülmenge, der die Zahnradpumpenleistung nicht überfordert. Durch diese Maßnahmen werden Variationen im Prozeß, wie z.B. wechselnde Drücke, Temperaturen und Viskositäten kompensiert. Zusätzlich wird immer der maximal mögliche Spüleffekt erreicht, da die Rückspülmenge unter den jeweils herrschenden Bedingungen maximiert wird. Die dynamisch gesteuerte Einstellung der Siebwechslerpositionen wird erheblich vereinfacht bei gleichzeitig verbes serter Qualität der Positionierung in Bezug auf die Effektivität bei der Erfüllung der Aufgabe.
4 zeigt einen vollautomatischen Funktionsablauf einer Schrittkette "Siebwechseln" für einen Siebaustauschwechsler, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 erfolgt.
Der Schritt 200 entspricht im wesentlichen dem Schritt 100 der 2. Es ist jedoch hier zu beachten, daß der Wechsel der Siebe einen durch die Steuerung unterstützten manuellen Eingriff erfordert, so daß der eigentliche Ablauf immer durch einen Bedienereingriff gestartet wird.
Bei Vorliegen einer Startbedingung wird in Schritt 210 das Hydraulikaggregat des Siebwechslers gestartet.
Schritt 220 fährt den Siebbolzen in eine vorprogrammierte Siebwechselstellung. Je nach Bauart des Siebwechslers sind mindestens zwei Siebe vorhanden. Die Reihenfolge sowie Art und Weise des Siebwechselns ist von dieser Bauart abhängig und hier nicht von Belang. Wichtig ist hier lediglich, daß die Siebaufnahme (Kavität) nach außen gefahren wird, damit sie zugänglich wird und die Siebe ausgewechselt werden können. Bei Siebwechslern mit vier Kavitäten können gleichzeitig zwei Kavitäten in von Außen zugängliche Stellungen gefahren werden, um den Eingriff des Siebwechselns effektiver zu gestalten. Als Siebaustauschwechsler kommt beispielsweise eine Filtereinrichtung in Betracht, wie sie in der DE 35 27 173 C1 beschrieben ist.
Wenn die Siebwechselstellung erreicht ist, reinigt die Bedienungsperson die von außen zugänglichen Siebkavitäten und tauscht die Siebe aus. Nach Beendigung dieser Tätigkeit wird gemäß Schritt 230 das Wiedereinfahren des Siebbolzens durch die Bedienungsperson gestartet.
Infolge des nachfolgenden Schritts 240 wird der Kolben, der das ausgetauschte Sieb trägt, nicht sofort in seine normale Produktionsstellung gefahren. Dies hätte nämlich zur Folge, daß Lufteinschlüsse in der Kavität zum Werkzeug gelangen könnten und den Produktionsprozeß stören. Vielmehr wird der Siebbolzen in eine oder mehrere Entlüftungspositionen gefahren, in welcher die Kavitäten entlüftet werden. Hierbei tritt ein Volumenverlust auf, der durch die Volumenregelung ausgeglichen wird. Schritt 240 stoppt den Siebbolzen kurz bevor er eine Entlüftungsposition erreicht hat. Die Siebwechsler-Steuereinheit 38 übernimmt den momentanen Wert des Drucksensors 22 und bildet daraus den Sollwert der Volumenregelung. Die Extruder-Steuereinheit 30 addiert den ermittelten Volumensteuerwert auf den vorhandenen Drehzahlsollwert der Zahnradpumpe 14 auf und gibt diesen als neuen Sollwert an die Zahnradpumpe 14 weiter. Somit ist die Drehzahlregelung auf Volumenregelung umgeschal tet. Durch die Mittelwertbildung erfolgt eine Angleichung der beiden Regelarten, so daß ein stoßfreier Übergang erfolgt. Bei der Volumenregelung wird der durch den Drucksensor 22 erfaßte Druck als Regelgröße verwendet und die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 laufend so angepaßt, daß der Druck des ersten Drucksensors 22 konstant gehalten wird. Die Zahnradpumpe 14 bildet somit die Stellgröße für die Volumenregelung.
Wie bereits erwähnt, ist im normalen Betrieb, d.h. dann, wenn kein Siebaustausch erfolgt, die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 ein Maß für den Anlagendurchsatz bzw. Volumenstrom. Es obliegt der Bedienungsperson, einen Drehzahlsollwert festzulegen und einzustellen. Während des Siebaustauschs erfolgt kurzzeitig eine Umschaltung der Zahnradpumpensteuerung von der Drehzahlregelung auf eine Volumenregelung. Bei der Volumenregelung wird aus dem Druckwert des Drucksensors 22 ein geeigneter Drehzahlwert gebildet. Zu Beginn der Umschaltung wird der aus dem Druckwert gebildete Drehzahlwert an den zuvor herrschenden, "alten" Drehzahlsollwert per Mittelwertrechnung derart angeglichen, daß beim Übergang zwischen den beiden Regelarten ein stoßfreier Übergang erfolgt. Treten in Folge des Siebaustauschs Volumenverluste auf, so ändert sich der durch den Drucksensor 22 gemessene Druck und damit auch der zugehörige Drehzahlsollwert. Der wert der Drehzahländerung wird auf den "alten" Drehzahlsollwert aufsummiert (Addierwert) und der Addierwert wird als aktueller Drehzahlsollwert für die Volumenregelung verwendet.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist, wird durch Schritt 250 der Siebbolzen in seine vorprogrammierte Entlüftungsstellung gefahren. In die Siebkavitäten einfließende Schmelze erzeugt einen Druckabfall am ersten Drucksensor 22, welcher durch die Volumenregelung der Pumpendrehzahl kompensiert wird.
Nach Beendigung der Entlüftung bzw. der Befüllung der Siebkavitäten mit polymerer Schmelze wird der Siebbolzen gemäß Schritt 260 in seine Produktionsstellung zurückgefahren. Bevor er diese erreicht, tritt kein Volumenverlust mehr auf und muß auch dementsprechend nicht ausgeglichen werden. Der Volumenregler schließt automatisch. Nach der Deaktivierung des Volumenreglers wird die Drehzahlreglung aktiviert. Dabei wird die Pumpendrehzahl wieder auf die "alte" Solldrehzahl eingestellt, weil der zuvor genannte Addierwert jetzt wieder Null ist. Durch die Verwendung des Addierwertes kann sichergestellt werden, daß nach Beendigung des Volumenregeleingriffs die "alte" Solldrehzahl wieder anliegt. Somit kann garantiert werden, daß der Anlagendurchsatzwert an polymerer Schmelze vor und nach dem Siebaustausch gleichbleibt und durch den Volumenregeleingriff nicht dauerhaft verändert wird.
Schritt 270 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, während der sich der Produktionsprozeß stabilisieren bzw. beruhigen kann.
Schritt 190 führt den Algorithmus zu Schritt 200 zurück und startet den Siebwechselvorgang für einen zweiten und weitere Siebbolzen, sofern vorhanden.
5 zeigt einen vollautomatischen Funktionsablauf einer Schrittkette "Siebwechseln" für einen Siebaustauschwechsler, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 und zusätzlich eine dynamische Siebbolzenpositionierung erfolgt.
Die Schritte 200, 210, 220, 230 und 240 des in 5 dargestellten Funktionsablaufs entsprechen den anhand der 4 erläuterten Schritten 200, 210, 220, 230 und 240 und werden hier nicht erneut abgehandelt. Der Funktionsablauf der 5 weicht jedoch von dem Schritt 250 der 4 ab. Der unterschiedliche Schritt wird in 5 mit Schritt 251 bezeichnet und im folgenden erläutert.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist, wird durch Schritt 251 der Siebbolzen in Richtung seiner vorprogrammierten Entlüftungsstellung gefahren. Dabei wird der Siebbolzen jedoch nicht sofort in seine Position verfahren, in welcher eine maximale Verbindung zwischen der Siebkavität und der Umgebung hergestellt wird, wie es bei Schritt 250 der 4 der Fall ist. Vielmehr wird der Siebbolzen dynamisch gesteuert in seine unter den herrschenden Produktionsbedingungen maximale Entlüftungsstellung gefahren. Dabei werden auftretende Druckänderungen, die durch den Volumenverlust beim Entlüften bzw. Befüllen der Kavität am ersten Drucksensor 22 auftreten, durch die Siebwechsler-Steuereinheit 38 ausgeregelt. Bei Erreichen eines vorgewählten Schwellwertes des Regelausgangs wird die Siebbolzenbewegung gestoppt. Hierdurch wird erreicht, daß die Positionierung des Siebbolzens immer nach den Möglichkeiten der Prozeßkomponenten stattfindet. Dies ermöglicht einen gesteuerten Abfluß an Schmelze, der die Zahnradpumpenleistung nicht überfordert. Durch diese Maßnahmen werden Variationen im Prozeß, wie z.B. wechselnde Drücke, Temperaturen und Viskositäten kompensiert. Zusätzlich wird immer die minimal mögliche Entlüftungszeit erreicht, da die Entlüftung unter den jeweils herrschenden Bedingungen maximiert wird. Die dynamisch gesteuerte Einstellung der Siebwechslerpositionen wird erheblich vereinfacht bei gleichzeitig verbesserter Qualität der Positionierung in Bezug auf die Effektivität bei der Erfüllung der Aufgabe.
Nach Beendigung der Entlüftung bzw. Befüllung der Siebkavität wird der Siebbolzen gemäß Schritt 260 in seine Produktionsstellung gefahren. Bevor er diese erreicht, schließt der Volu menregler automatisch, da kein Volumenverlust mehr auftritt und auszugleichen ist. Der Volumenregler wird deaktiviert und die Drehzahlreglung wird aktiviert. Dabei wird die Pumpendrehzahl wieder auf das "alte" Niveau eingestellt, da der zuvor genannte Addierwert Null ist.
Schritt 270 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, während der sich der Produktionsprozeß stabilisieren bzw. beruhigen kann.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder (10), eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe (14), eine Filtereinrichtung (16) und ein Werkzeug (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Volumenänderung der polymeren Schmelze zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem Werkzeug (18) eine Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiviert wird, welche die Fördervorrichtung (14) beeinflußt, um die Volumenänderung auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Förderrichtung die Filtereinrichtung (16) der Fördervorrichtung (14) nachgeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler, insbesondere für einen Siebaustausch oder das Siebrückspülen, enthält, der derart ausgebildet ist, daß beim Siebwechseln ein Volumenverlust auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck der polymeren Schmelze erfaßt und zur Einstellung des durch die Fördervorrichtung (14) geförderten Volumenstroms herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße verwendet wird, welche durch die Fördervorrichtung (14) in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umgewandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert, insbesondere automatisch aktiviert wird, sofern durch einen Eingriff in den Produktionsprozeß ein Volumenverlust erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung in Abhängigkeit eines Siebwechselprozesses, insbesondere eines automatisch ablaufenden Siebaustausches oder Siebrückspülens, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Siebwechselprozeß, insbesondere in den automatisch ablaufenden Siebwechselprozeß, eingegriffen wird, wobei der Siebwechselprozeß kurz bevor ein Volumenverlust zu erwarten ist für eine vorbestimmte Zeitdauer angehalten wird, und daß innerhalb dieser Zeitdauer die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Rückspülsiebwechsler enthält, an den ein Reservoir (21) zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist, und daß nach der Aktivierung der Volumenregelung und bevor der Rückspülvorgang einsetzt das Reservoir (21) mit Schmelze gefüllt wird, welche für den nachfolgenden Rückspülvorgang verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor dem Ingangsetzen der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der momentane Werkzeugeinlaufdruck ermit telt wird und durch Mittelwertbildung stoßfrei als Sollwert bei der hierauf folgenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung übernommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung automatisch deaktiviert wird, sofern ein Eingriff in den Produktionsprozeß, durch den ein Volumenverlust erzeugt wird, beendet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Deaktivieren der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ein Regler für die Fördervorrichtung stoßfrei geschlossen wird, indem eine Übergabe an einen vor der Aktivierung vorhandenen Drehzahlregler der Fördervorrichtung (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem normalen Produktionsprozeß, bei dem kein Volumenverlust zu erwarten ist, die Fördervorrichtung (14) bei einem konstanten Fördervolumen betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer als Fördervorrichtung dienenden Pumpe (14) die Pumpe (14) im Normalbetrieb der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck vor der Fördervorrichtung (14) erfaßt und zur Einstellung der Fördermenge der Zuführeinrichtung (10) herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck gemessen wird und bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlaufdrucks ein Signal ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Eingriff durch die Bedienungsperson während eines Rückspülvorganges der Vorgang automatisch gestoppt und gegebenenfalls die Volumenregelung beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung die Positionierung der Filtereinrichtung (16), insbesondere eines Siebbolzens, in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung einen Siebbolzen enthält, der zum Zweck der Entlüftung von Siebkavitäten und gegebenenfalls des Rückspülens nach einem vorgebbaren Programm automatisch in vorbestimmbare Positionen verfahren wird.
Kunststoffverarbeitende Anlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit wenigstens einer Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einem Extruder (10), einer Fördervorrichtung, insbesondere einer Schmelzepumpe (14), einer Filtereinrichtung (16) und einem Werkzeug (18), dadurch gekennzeichnet, daß eine Volumensteuervorrichtung oder eine Volumenregelvorrichtung (39), welche bei einer zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem Werkzeug (18) auftretenden Volumenänderung der polymeren Schmelze aktivierbar ist, vorgesehen ist, wobei die Volumensteuervorrichtung bzw. die Volumenregelvorrichtung (39) mit der Fördervorrichtung (14) in Verbindung steht und diese beeinflußt, um eine Volumensteuerung bzw. eine Volumenregelung vorzunehmen, welche die Fördermenge einstellt und die Volumenänderung ausgleicht.
Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Förderrichtung die Filtereinrichtung (16) der Fördervorrichtung (14) nachgeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler enthält, der beim Siebwechseln einen Volumenverlust verursacht.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler, insbesondere einen Rückspülsiebwechsler, enthält, an den ein Reservoir (21) zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Drucksensor (22) zur Erfassung des Werkzeugeinlaufdrucks vorgesehen ist und daß der erste Drucksensor (22) über eine Signalleitung mit einer Extruder-Steuereinheit (30) verbunden ist, wobei eine Siebwechsel-Steuereinheit (38) aufgrund der Drucksensorsignale über eine Kommunikationsleitung (42) eine Einstellung des durch die Fördervorrichtung (14) geförderten Volumenstroms vornimmt.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung (39) einen geschlossenen Regelkreis enthält, welcher den Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße verwendet und diese durch die Fördervorrichtung (14) in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umwandelt.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwertbildner vorgesehen ist, der während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor der automatischen Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung den erfaßten momentanen Werkzeugeinlaufdruck per Mittelwertbildung angleicht, wobei der Mittelwert als Sollwert bei der sich hieran anschließenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung stoßfrei übernommen wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördervorrichtung eine Pumpe (14) vorgesehen ist, die im Normalbetrieb der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl einstellbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Drucksensor (24) vorgese hen ist, der den Druck vor der Fördervorrichtung (14) erfaßt, wobei das Drucksignal zur Einstellung der Fördermenge der Zuführeinrichtung (10) herangezogen wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Drucksensor (22), der den Werkzeugeinlaufdruck mißt, und eine Signaleinrichtung vorgesehen sind, und daß bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlaufdrucks und/oder einer Fehlbedienung ein Signal ausgelöst wird.