DE102008013347A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines extrudierten Hohlkörpers mittels dessen Wanddickenprofils - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von extrudierten Schlauchabschnitten aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere von Vorformlingen zum Blasformen, mittels einer Extrudiermaschine vorgestellt. Die Extrudiermaschine umfasst eine Extrusionsdüse, eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von extrusionsrelevanten Parametern und eine Steuerung zum Erzeugen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Ansteuern der Extrusionsdüse. Die Extrusionsdüse weist ein Düsenmundstück und einen in dem Düsenmundstück angeordneten Düsenkörper auf, das Düsenmundstück und der Düsenkörper bilden gemeinsam eine ringförmige Düsenöffnung aus, wobei die Querschnittsfläche der Düsenöffnung mittels einer Bewegung des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks veränderbar ist. Das Herstellungsverfahren umfasst das Eingeben eines Wanddickenprofils des extrudierten Schlauchabschnitts mittels der Eingabeeinrichtung, das Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Bewegen des Düsenkörpers oder des Düsenmundstücks auf Basis des Wanddickenprofils mittels der Steuerung, das Ansteuern der Extrusionsdüse mit dem Steuersignal und das Bewegen des Düsenkörpers oder des Düsenmundstücks in Abhängigkeit des Steuersignals zum Einstellen der längenabhängigen Wandstärke des extrudierten Schlauchabschnitts.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Herstellen eines extrudierten Schlauchabschnitts aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere eines Vorformlings zum Blasformen, mittels einer Extrudiermaschine. Dabei umfasst die Extrudiermaschine eine Extrusionsdüse, eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von extrusionsrelevanten Parametern und eine Steuerung zum Ansteuern der Extrusionsdüse.
  • Zum Herstellen eines Blasformkörpers wird in einer Extrudiermaschine zunächst ein im Wesentlichen zylindrischer Vorformling extrudiert, der in einem sich daran anschließenden Arbeitsgang in einer Blasform auf den gewünschten Außendurchmesser gebracht wird. Bei der Herstellung des Vorformlings ist es daher erforderlich, der späteren Gestalt des herzustellenden Gegenstandes durch Ausbildung unterschiedlicher Wandstärken Rechnung zu tragen, damit das Endprodukt auch dann eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, wenn es über seine Länge unterschiedliche Durchmesser hat. Dies wird in einem Extruder üblicherweise dadurch erreicht, indem der im Mundstück oder Auspresskopf der Extrusionsdüse angeordnete Düsenkörper oder Dorn axial verschiebbar gelagert ist. Durch den verschiebbaren Düsenkörper ist der im Wesentlichen ringförmige Düsenspalt zwischen dem Mundstück und dem Düsenkörper veränderbar. Um ein gewünschtes Wandstärkenprofil des Vorformlings zu erhalten, muss der Düsenkörper während der Extrusion des Vorformlings nach einer bestimmten Bewegungsfunktion im Düsenmundstück hin und her bewegt werden.
  • Das Wanddickenprofil des extrudierten Schlauchabschnitts ist der Verlauf oder das Profil der Wandstärke des Vorformlings entlang seiner Länge, wobei sich im Verhältnis zum relativ konstanten Außendurchmesser eines herkömmlichen Extrusionsvorgangs ausschließlich oder zumindest hauptsächlich der Innendurchmesser des Schlauchabschnitts verändert. Um über die Länge des extrudierten Schlauchabschnitts bzw. Vorformlings ein solches Wanddickenprofil zu erreichen, muss der Düsenspalt der Extrusionsdüse diskret verändert werden.
  • Zum Verändern des Düsenspalts und damit auch der Querschnittsfläche der ringförmigen Düsenöffnung der Extrusionsdüse wird üblicherweise der Düsenkörper durch eine Maschinensteuerung angesteuert. Dabei bewegt sich der Düsenkörper entsprechend eines in der Maschinensteuerung hinterlegten Düsenspaltprofils. Das Düsenspaltprofil startet nach dem Abschneiden eines vorhergehenden Schlauchabschnitts bei einem ersten Profilpunkt. Von dem ersten Punkt ausgehend werden zeit- oder ausstoßabhängig die weiteren sich kontinuierlich anschließenden Profilpunkte angesteuert. Dabei ändert sich mit der Bewegung des Düsenkörpers die Querschnittsfläche der Düsenöffnung entsprechend dem verwendeten Düsenspaltprofil und beeinflusst so die Wanddicke des extrudierten Schlauchabschnitts. Wenn das komplette Düsenspaltprofil in der Maschinensteuerung abgelaufen ist, wird der extrudierte Vorformling abgeschnitten und der Extrusionsvorgang beginnt von vorne.
  • Bei kontinuierlich extrudierenden Maschinen kann das Düsenspaltprofil abhängig von der Zeit ablaufen. Demgegenüber kann bei Extrudiermaschinen mit einem Speicherkopf, bei der das Kunststoffmaterial aus einem vom Extruder gefüllten Materialspeicher mit einem Einspritzkolben ausgestoßen wird, der Füllstand des Materialspeichers bzw. die Position des Einspritzkolbens mittels eines Wegaufnehmers gemessen werden und damit das Düsenspaltprofil abhängig vom Ausstoßweg des Einspritzkolbens ablaufen.
  • Die sich im Extrusionsverfahren ergebende Länge des Schlauchabschnitts oder Vorformlings ist zunächst einmal abhängig von der Förderleistung des Extruders bzw. von dem Ausstoß des Einspritzkolbens sowie vom durchschnittlichen Düsenspalt der Extrusionsdüse. Darüber hinaus beeinflussen auch die Materialquellung und die Materialdehnung durch das Eigengewicht des extrudierten Schlauchabschnitts die sich bei der Extrusion des Schlauchabschnitts ergebende Länge. Das Wanddickenprofil des Schlauchabschnitts ist somit neben dem in der Maschinensteuerung ablaufenden zeit- oder ausstoßabhängigen Düsenspaltprofil auch von der Materialquellung des thermoplastischen Kunststoffs und dessen Materialdehnung durch das Eigengewicht abhängig.
  • Aus der Form des herzustellenden Blasformkörpers ergibt sich abhängig von der gewünschten Wandstärke des blasgeformten Hohlkörpers und der Schlauchdehnung beim Blasformen ein notwendiges Wanddickenprofil des extrudierten Schlauchabschnitts. Dieses wird zumeist zeichnerisch aus der Hohlkörperform des gewünschten Blasformkörpers ermittelt. Aus dem Wanddickenprofil wird unter Berücksichtigung der Förderleistung des Extruders ein Düsenspaltprofil ermittelt, wobei die Erfahrung der Maschinenführer sowie die Erkenntnisse aus entsprechenden Extrusionsversuchen mit der jeweiligen Extrudiermaschine die wesentliche Grundlage der Umsetzung sind. Die Berücksichtigung der Materialquellung und der Materialdehnung durch das Eigengewicht des Körpers sowie die Feinjustierung des Düsenspaltprofils erfordern zumeist mehrere Extrusionsversuche mit einer anschließenden Vermessung des Wanddickenprofils des extrudierten Schlauchabschnitts bzw. der Wandstärke des Blasformkörpers, um so die komplexen Abhängigkeiten in dem eingegebenen Düsenspaltprofilen zu berücksichtigen.
  • Aus der EP 344 342 A1 ist eine elektrische Steuereinrichtung eines Extruders bekannt, die die Bewegung des Dorns in einer Extrusionsdüse steuert, wobei die Steuereinrichtung bei einer Überschreitung eingestellter Grenzwerte eine Nachstellung der Grundspaltwerte und Sollwerte selbsttätig ausführt. Aus der DE 10 2006 018 883 A1 ist eine weitere Extrudiermaschine zum Herstellen von Vorformlingen zum Blasformen bekannt, bei der die Position eines Düsenkörpers im Mundstück der Extrusionsdüse in Abhängigkeit des Wegs des Spitzkolbens gesteuert wird, wobei synchron auch eine mit der Extrusionsdüse zusammenwirkende Ziehvorrichtung bewegt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Schlauchabschnitts der eingangs genannten Art bereitzustellen, das die Programmierung der Extrusionssteuerung beschleunigt und die Anzahl der notwendigen Extrusionsversuche zum Feinjustieren reduziert.
  • Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Schlauchabschnitts aus einem thermoplastischen Kunststoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das Wanddickenprofil des extrudierten Schlauchabschnitts mittels der Eingabeeinrichtung eingegeben wird und ein zeit- oder ausstoßabhängiges Steuersignal zum Bewegen des Düsenkörpers auf Basis des Wanddickenprofils durch die Steuerung berechnet wird.
  • Dabei werden die wesentlichen Extrusionsparameter, die eine Verzerrung des Wanddickenprofils über der Länge des Schlauchabschnitts gegenüber dem Düsenspaltprofil (über der Zeit bzw. dem Ausstoßweg) rechnerisch durch die Steuerung kompensiert. Dem Bediener wird durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit gegeben das Wanddickenprofil direkt in Abhängigkeit der Schlauchlänge einzugeben. Je nachdem ob die Extrudiermaschine über eine kontinuierliche Materialförderung oder über einen Materialspeicher verfügt, aus dem das Kunststoffmaterial der Extrusionsdüse gesteuert zugeführt wird, kann das berechnete Düsenspaltprofil in der Steuerung zeit- oder ausstoßabhängig ablaufen und einen Schlauchabschnitt mit dem eingegebenen Wanddickenprofil herstellen.
  • Nach dem derzeitigen Stand der Technik muss ein Bediener einer Extrudiermaschine insbesondere die sich aus der Förderleistung des Extruders und dem durchschnittlichen Düsenspalt ergebende Schlauchlänge berücksichtigen, um das gewünschte Wanddickenprofil des Schlauchabschnitts zu erreichen. Dabei erfordert die zumeist geschätzte Umsetzung und ein zeit- oder ausstoßwegabhängigen Düsenspaltprofil viel Erfahrung und Finderspitzengefühl. Durch die Verlagerung dieser Umsetzung in die Steuerung der Extrudiermaschine kann insbesondere die Produktoptimierung beschleunigt werden. Auch bei der Herstellung von Produktvarianten beschleunigt die automatisierte Berechnung der zeit- und ausstoßabhängigen Signale die Optimierung und reduziert den Ausschuss. Soll beispielsweise an einem Hohlkörper die Wandstärke an einer einzelnen Stelle erhöht werden, wird bei herkömmlichen Extrusionsverfahren an dem zeit- oder ausstoßabhängigen Düsenspaltprofil an einer abgeschätzten Position die Querschnittsfläche der Düsenöffnung vergrößert. Dadurch verschieben sich auf dem Schlauch alle nachfolgenden Profilpunkte, wobei sich zumeist auch die Länge des extrudierten Schlauchabschnitts verändert. Um dies auszugleichen muss wiederum die Förderleistung oder -zeit angepasst werden, wodurch sich der Bereich der geänderten Stelle verkürzt oder verlängert und sich die nachfolgenden Punkte auf dem Schlauch verschieben, was dann durch weitere Änderungen ausgeglichen werden muss. Demgegenüber ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine automatisierte Berechnung des zeit- und ausstoßabhängigen Signals in Abhängigkeit des eingegebenen Wanddickenprofils, bzw. der Änderung der Wanddicke an einer Position entlang der Schlauchlänge.
  • Bevorzugt kann die Extrusionsdüse mit einer konstanten Fördermenge des thermoplastischen Kunststoffs versorgt werden und die Steuerung die konstante Fördermenge und die jeweilige Querschnittsfläche der ringförmigen Düsenöffnung zum Berechnen des zeitabhängigen Steuersignals berücksichtigen. Hierbei wird berücksichtigt, dass bei einer konstanten Fördermenge pro Zeiteinheit die Schlauchlängenzunahme sich umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche der Düsenöffnung verhält. Dieser Zusammenhang kann in der Steuerung der Extrudiermaschine zur Berechnung eines zeitabhängigen Steuersignals in Abhängigkeit des Wanddickenprofils genutzt werden, um bei kontinuierlich extrudierenden Maschinen eine rein zeitabhängige Ansteuerung der Extrusionsdüse zu ermöglichen. In komplementärer Weise kann bei Extrudiermaschinen mit einem Ausstoßhub aus einem Materialspeicher die zur Querschnittsfläche der Düsenöffnung um gekehrt proportionale Schlauchlängenzunahme pro mm Ausstoßhub in die Steuerung integriert werden, um ein Ausstoßabhängiges Steuersignal zu berechnen, mit dem beispielsweise Speicherkopfmaschinen zeitunabhängig angesteuert werden können.
  • Eine Modifikation des Verfahrens sieht vor, dass das Berechnen des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals auf Basis des Wanddickenprofils die Materialdehnung des extrudierten Schlauchabschnitts berücksichtigt. Da die Schlauchlänge des extrudierten Schlauchabschnitts auch von der Materialdehnung des Schlauchs nach dem Austritt aus der Extrusionsdüse abhängig ist, verbessert die Berücksichtigung der Materialdehnung die Umrechnung des Wanddickenprofils in ein Düsenspaltprofil, bzw. in die notwendige Bewegung des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks zum Verändern der Querschnittsfläche der Düsenöffnung. Um die Materialdehnung des extrudierten Schlauchabschnitts möglichst genau bei der Berechnung des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zu berücksichtigen, kann bevorzugt auch die Abhängigkeit der Materialdehnung von dem momentanen Gewicht des Schlauchabschnitts, von der Wandstärke des Wandabschnitts und/oder von den temperaturabhängigen Eigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs berücksichtigt werden.
  • Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass das Berechnen des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals die Materialquellung des extrudierten Schlauchabschnitts berücksichtigt. Je nach eingesetztem thermoplastischen Kunststoffs, beeinflusst die Materialquellung die sich bei der Extrusion des Schlauchabschnitts ergebende Schlauchlänge. Daher ist es besonders bei stark quellenden Materialien von Vorteil die Materialquellung des extrudierten Schlauchabschnitts bei der Berechnung des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals auf Basis des Wanddickenprofils zu berücksichtigen, um von der Eingabe eines Wanddickenprofils möglichst ohne zusätzliche Optimierungsschritte in der Steuerung der Extrudiermaschine zu einer geeigneten Düsenspaltansteuerung zu gelangen. Über die Ansteuerung der Extrusionsdüse ist dann ohne oder nur mit wenigen Zwischenschritten ein extrudierter Schlauchabschnitt mit dem gewünschten Wanddickenprofil herstellbar. Um die Materialquellung des thermoplastischen Kunststoffs in dem extrudierten Schlauchabschnitt möglichst optimal beim Berechnen des Steuersignals zu berücksichtigen, kann die Abhängigkeit der Materialquellung vom Materialdruck in der Extrusionsdüse und/oder von den temperaturabhängigen Materialeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs in das Berechnen des Steuersignals mit einfließen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Steuereinrichtung für eine Extrudiermaschine zum Herstellen von extrudierten Schlauchabschnitten aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere von Vorformlingen zum Blasformen, mit einer Extrusionsdüse, einer Eingabeeinrichtung zum Eingeben von extrusionsrelevanten Parameter und einer Steuerung zum Berechnen eines Steuersignals. Die Extrusionsdüse weist dabei ein Düsenmundstück und einen in dem Düsenmundstück angeordneten Düsenkörper auf. Das Düsenmundstück und der Düsenkörper bilden gemeinsam eine ringförmige Düsenöffnung aus, wobei mittels dem Steuersignal die Querschnittsfläche der Düsenöffnung durch eine Bewegung des Düsenkörpers oder des Düsenmundstücks steuerbar ist, um die Wandstärke des Schlauchabschnitts einzustellen. Erfindungsgemäß ist die Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines Wanddickenprofils des Schlauchabschnitts und der Regler zum Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Bewegen des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks auf Basis des Wanddickenprofils ausgebildet. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Steuereinrichtungen für Extrudiermaschinen besitzt die erfindungsgemäße Steuereinrichtung eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines Wanddickenprofils des gewünschten Schlauchabschnitts und eine Steuereinheit zum Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals auf Basis des Wanddickenprofils. Bei herkömmlichen Extrudiermaschinen wird demgegenüber ein zumeist zeitabhängiges Düsenspaltprofil bzw. ein Steuersignal zum Bewegen des Düsenkörpers eingegeben, das üblicherweise auf Basis des gewünschten Schlauchabschnitts mit der Erfahrung und dem Fingerspitzengefühl der Maschinenführer geschätzt wird. Die durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mögliche Automatisierung der Berechnung eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals auf Basis des Wanddickenprofils eines zu extrudierenden Schlauchabschnitts kann die Rüstzeiten bei der Herstellung von Vorformlingen zum Blasformen reduzieren und den sonst notwendigen Ausschuss bei der Optimierung der Ansteuerung des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks verringern. Insbesondere bei der Herstellung von Produktvarianten kann mit der vorliegenden Steuereinrichtung eine deutliche Beschleunigung der Umrüstung erreicht werden, da bei herkömmlichen Verfahren die Änderungen von Details, d. h. der Wandstärke an einer oder wenigen Stellen oftmals zu einer Änderung der gesamten Ansteuerung der Extrusionsdüse führen. Demgegenüber ist bei der vorliegenden Steuereinrichtung lediglich die Änderungen des Wanddickenprofils des gewünschten Schlauchabschnitts einzugeben, wodurch die zugehörige Steuerung zum Berechnen des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals direkt in die Lage versetzt wird ein entsprechendes Steuersignal für die Düsenöffnung zu berechnen.
  • Um bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Schlauchabschnitts aus einem thermoplastischen Kunststoff das Wanddickenprofil des Schlauchabschnitts mittels der Eingabeeinrichtung einzugeben, muss das gewünschte Wanddickenprofil diskretiert werden, um das Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Bewegen des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks mittels der Steuerung zu ermöglichen. Die Unterteilung des Wanddickenprofils in endliche Intervalle ermöglicht dann die abschnittsweise Berechnung des an den einzelnen Profilpunkten, d. h. am Schnittpunkt zwischen zwei benachbarten Intervallen des zu extrudierenden Schlauchabschnitts, für den jeweiligen Extrusionsfortschritt notwendigen Düsenspalts zwischen der Düsenöffnung und dem Düsenkörper. Bei einer Extrudiermaschine mit einem kontinuierlichen Extrusionsvorgang lässt sich mit der vorliegenden Steuerung ein zeitabhängiges Steuersignal berechnen, während bei Speicherkopfmaschinen die den thermoplastischen Kunststoff aus einem Materialspeicher mithilfe eines Einspritzkolbens ausstoßen, auch die Berechnung eines ausstoßabhängigen Steuersignals möglich ist, das mit dem gemessenen Ausstoßweg des Einspritzkolbens korreliert.
  • Über die Bewegung des Düsenkörpers und des Düsenmundstücks verändert sich der Düsenspalt zwischen dem Düsenkörper und dem Düsenmundstück und darüber auch die Querschnittsfläche der ringförmigen Düsenöffnung. Dabei wird beim Berechnen des Steuersignals die Querschnittsfläche (Ringspaltfläche) der ringförmigen Düsenöffnung für die einzelnen Profilpunkte des Wanddickenprofils entsprechend dem folgenden Zusammenhang bestimmt: arx = π·(sx·di + sx 2)wobei:
    • arx
    = Ringspaltfläche an einem Profilpunkt x des Schlauchabschnitts in mm2,
    sx
    = Düsenspalt an einem Profilpunkt x des Schlauchabschnitts in mm,
    di
    = Düseninnendurchmesser in mm.
  • Bei herkömmlichen Extrudiermaschinen ergibt sich der effektive Düsenspalt sx aus dem mechanischen Grundspalt Extrusionsdüse, einem von der Steuerung vorgegebenen Grundspalt, der während der Extrusion nicht unterschritten wird und der üblicherweise der geringsten Wandstärke des extrudierten Schlauchabschnitts zuzuordnen ist, sowie einem dem jeweiligen Profilpunkt zugehöriger Steuerwert, der sich über die Ansteuerung mit dem Steuersignal verändert.
  • Bei kontinuierlich arbeitenden Extrudiermaschinen ist die Fördermenge (üblicherweise angegeben in cm3/s) im Wesentlichen konstant. Bei einer Berücksichtigung dieser Fördermenge in der Berechnung des Steuersignals lässt sich ein zeitabhängiges Steuersignal bestimmen. Ausgehend von einem derartigen zeitabhängigen Steuersignal kann bei Speicherkopfextrusionsmaschinen ein ausstoßabhängiges Steuersignal bestimmt werden, das die Position eines Wegaufnehmers im Materialspeicher oder am Einspritzkolben berücksichtigt. Um die Fördermenge bei dem Berechnen des zeitabhängigen Steuersignals zu berücksichtigen, muss die durchschnittliche Querschnittsfläche der ringförmigen Düsenöffnung über alle Intervalle des Schlauchabschnitts mit folgender Formel bestimmt werden:
    Figure 00080001
    wobei:
    • Aa
    = mittlere Ringspaltfläche der Düsenöffnung in mm2,
    n
    = Anzahl der Profilpunkte (Schlauchintervalle).
  • Ausgehend von der mittleren Querschnittsfläche der Düsenöffnung kann für jedes Schlauchintervall bzw. für jeden Profilpunkt die benötigte Extrusionszeit bestimmt werden. Da der erste Profilpunkt an dem einen Ende des extrudierten Schlauchabschnitts und der letzte Profilpunkt an dem anderen Ende des Schlauchabschnitts gesetzt werden müssen die Extrusionszeiten für den ersten und letzten Profilpunkt separat bestimmt werden, da die für diese Profilpunkte berechneten Signalwerte jeweils nur für eine halbe Intervalllänge als Ansteuerung an die Extrusionsdüse übertragen werden. Für den ersten Profilpunkt ergibt sich folgender Zusammenhang: tp1 = (Te·ar1)/(2·(n – 1)·Aa)wobei:
    • tpx
    = Extrusionszeit für Profilpunkt x in s,
    Te
    = Extrusionszeit für gesamten Schlauchabschnitt in s.
  • Für den zweiten bis vorletzten Profilpunkt ergibt sich für die Extrusionszeit der folgende Zusammenhang: tpx = (Te·arx)/((n – 1)·Aa) für [2 ≤ x ≤ n – 1]
  • Für den letzten Profilpunkt, dessen Signalwert wiederum durch seine Lage am Ende des Schlauchabschnitts nur etwa halb so lange angesteuert wird wie die Profilpunkte zwischen den Endpunkten, ergibt sich eine dem ersten Profilpunkt ähnliche Formel: tpn = (Te·arn)/(2·(n – 1)·Aa)
  • Mithilfe dieser Extrusionszeiten für jeden Profilpunkt kann für die Ansteuerung des Düsenkörpers bzw. des Dorns in der Extrusionsdüse eine zeitabhängige Zuordnung der einzustellenden Querschnittsfläche der Düsenöffnung an den Profilpunkten bestimmt werden. Zu Beginn der Extrusion, d. h. zur Extrusionszeit te = 0, weist die Düsenöffnung der Extrusionsdüse die erste berechnete Querschnittsfläche (ar1) auf. Die Ringspaltfläche für den zweiten Profilpunkt (ar2) ist der Extrusionszeit zugeordnet, die nach der Extrusion des ersten Intervalls des Schlauchabschnitts abgelaufen ist, d. h. te = tp1 + tp2/2. In gleicher Weise ergibt sich für die dritte einzustellende Querschnittsfläche der Düsenöffnung (ar3) ein Extrusionszeitpunkt von te = tp1 + tp2 + tp3/2. Alle folgenden Extrusionszeitpunkte ergeben sich entsprechend.
  • Die zu den verschiedenen Extrusionszeitpunkten bestimmte Querschnittsfläche (arx) der ringförmigen Düsenöffnung zwischen Düsenkörper und Düsenmundstück der Extrusionsdüse (Ringspaltfläche) lässt sich in Abhängigkeit zur Extrusionszeit durch den folgenden Zusammenhang in einen Wert für den Düsenspalt zwischen Düsenöffnung und Düsenmundstück umrechnen:
    Figure 00090001
    wobei:
    • stx
    = Düsenspalt über der Extrusionszeit in mm,
    M
    = mechanischer Grundspalt in mm.
  • Dabei kann die für die jeweiligen Profilpunkte relevante Extrusionszeit (te) die für die korrelierenden Ringspaltflächen an den jeweiligen Profilpunkten bestimmten Extrusionszeit genutzt werden.
  • In ähnlicher Weise kann mit den oben dargestellten Zusammenhängen eine Intervallunterteilung auf Basis der Extrusionszeit zum Herstellen des extrudierten Schlauchprofils vorgenommen werden und jedem equidistanten Zeitwert eine entsprechende Ringspaltfläche oder entsprechenden Düsenspalt zugeordnet werden. Eine Berechnung von zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignalen auf Basis eines eingegebenen Wanddickenprofils mithilfe von equidistanten Zeitwerten kann insbesondere bei Wanddickenprofilen mit großen Unterschieden in der Wanddicke die Abbildung des Wanddickenprofils bei der Ansteuerung der Extrusionsdüse verbessern und ermöglicht so eine schnellere Einstellung und exaktere Abbildung des gewünschten extrudierten Schlauchabschnitts zum Blasformen von Hohlkörpern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 344342 A1 [0008]
    • - DE 102006018883 A1 [0008]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Schlauchabschnitts aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere eines Vorformlings zum Blasformen, mittels einer Extrudiermaschine mit einer Extrusionsdüse, mit einer Eingabeeinrichtung zum Eingeben von extrusionsrelevanten Parametern und mit einer Steuerung zum Erzeugen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Ansteuern der Extrusionsdüse, die Extrusionsdüse weist ein Düsenmundstück und einen in dem Düsenmundstück angeordneten Düsenkörper auf, das Düsenmundstück und der Düsenkörper bilden gemeinsam eine ringförmige Düsenöffnung aus, wobei die Querschnittsfläche der Düsenöffnung mittels einer Bewegung des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks (relativ zueinander) veränderbar ist, das Verfahren umfasst die Schritte: Eingeben eines Wanddickenprofils des extrudierten Schlauchabschnitts mittels der Eingabeeinrichtung, Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Bewegen des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks auf Basis des Wanddickenprofils mittels der Steuerung, Ansteuern der Extrusionsdüse mit dem Steuersignal, und Bewegen des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks in Abhängigkeit des Steuersignals zum Verändern der Querschnittsfläche und Einstellen der längenabhängigen Wandstärke des extrudierten Schlauchabschnitts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Extrusionsdüse mit einer konstanten Fördermenge des thermoplastischen Kunststoffs versorgt wird und die Steuerung die konstante Fördermenge und die jeweilige Querschnittsfläche der ringförmigen Düsenöffnung zum Berechnen eines zeitabhängigen Steuersignals berücksichtigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Berechnen des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals die Materialdehnung des extrudierten Schlauchabschnitts berücksichtigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Berechnen des Steuersignals die Abhängigkeit der Materialdehnung von dem momentanen Gewicht des Schlauchabschnitts oder Hohlkörpers, von der Wandstärke des Schlauchabschnitts und/oder von den temperaturabhängigen Materialeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs berücksichtigt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Berechnen des zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals die Materialquellung des extrudierten Schlauchabschnitts berücksichtigt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zum Berechnen des Steuersignals die Abhängigkeit der Materialquellung vom Materialdruck in der Extrusionsdüse und/oder von den temperaturabhängigen Materialeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs berücksichtigt wird.
  7. Steuereinrichtung für eine Extrudiermaschine zum Herstellen von extrudierten Schlauchabschnitten aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere von Vorformlingen zum Blasformen, mit einer Extrusionsdüse, einer Eingabeeinrichtung zum Eingeben von extrusionsrelevanten Parametern, und einer Steuerung zum Bereitstellen eines Steuersignals, die Extrusionsdüse weist ein Düsenmundstück und einen in dem Düsenmundstück angeordneten Düsenkörper auf, das Düsenmundstück und der Düsenkörper bilden gemeinsam eine ringförmige Düsenöffnung aus, wobei mittels dem Steuersignal die Querschnittsfläche der Düsenöffnung durch eine Bewegung des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks steuerbar ist, um die Wandstärke des Schlauchabschnitts einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines Wanddickenprofils des Schlauchabschnitts ausgebildet ist, und die Steuerung zum Berechnen eines zeit- oder ausstoßabhängigen Steuersignals zum Bewegen des Düsenkörpers und/oder des Düsenmundstücks auf Basis des Wanddickenprofils ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0344342A1 (de) 1988-05-31 1989-12-06 MOOG GmbH Elektrische Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals für die Bewegung des Dorns eines Extruders
DE102006018883A1 (de) 2006-04-24 2007-10-25 Ossberger Gmbh + Co. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchartigen Gegenstands aus thermoplastischem Kunststoff

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