DE102012111117A1 - Extrusion tool for producing tubular preform from plastic melt, has nozzle ring comprising deformable mouth region, and resilient deformable case attached with connection head and projected to bottom of connection head and mouth region - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zur Erzeugung schlauchförmiger Vorformlinge aus einer Kunststoffschmelze. Das Extrusionswerkzeug umfasst einen Dorn, einen Düsenkörper, einen im Düsenkörper schwenkbar gelagerten Düsenring, der den Dorn unter Bildung eines Ringspaltes umgibt, und eine Stelleinrichtung zur Kippverstellung des Düsenrings. Der Düsenring weist einen verformbaren Mundbereich auf. Zur Verstellung des Mundbereichs ist mindestens ein programmgesteuerter Kraftantrieb vorgesehen. The invention relates to an extrusion tool for producing tubular preforms from a plastic melt. The extrusion tool comprises a mandrel, a nozzle body, a nozzle ring pivotally mounted in the nozzle body, which surrounds the mandrel to form an annular gap, and an adjusting device for tilt adjustment of the nozzle ring. The nozzle ring has a deformable mouth area. To adjust the mouth area at least one program-controlled power drive is provided.
Der Dorn oder der Düsenkörper sind axial verstellbar und führen während der Extrusion eines Vorformlings programmgesteuerte axiale Stellbewegungen aus. Dadurch erhalten die aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlinge ein sich in axialer Richtung änderndes Wanddickenprofil. In Umfangsrichtung ist die Breite des Ringspaltes durch eine Verstellung des verformbaren Mundbereiches veränderbar. Mittels einer Programmsteuerung des auf den Mundbereich wirkenden Kraftantrieb ist die Schmelzeverteilung der aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlinge in Umfangsrichtung des Vorformlings veränderbar. Die aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlinge werden einer Blasformkavität einer Schließeinheit zugeführt, in der die Vorformlinge nach dem Schließen der Blasformkavität mittels Blasluft zu einem Kunststoffhohlkörper aufgeweitet werden. Die Vorformlinge können auch einen koextrudierten mehrschichtigen Aufbau aufweisen.The mandrel or the nozzle body are axially adjustable and execute program-controlled axial actuating movements during the extrusion of a preform. As a result, the preforms emerging from the extrusion die receive a wall thickness profile which changes in the axial direction. In the circumferential direction, the width of the annular gap is variable by an adjustment of the deformable mouth area. By means of a program control of the force acting on the mouth region power transmission, the melt distribution of the exiting from the extrusion die preforms in the circumferential direction of the preform is variable. The preforms emerging from the extrusion die are fed to a blow mold cavity of a closing unit in which the preforms are expanded by blowing air to form a hollow plastic body after closing the blow mold cavity. The preforms may also have a coextruded multilayer construction.
Ein Extrusionswerkzeug mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus
Ein Extrusionswerkzeug mit einem kippbeweglich gelagerten Düsenring ist auch aus
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Extrusionswerkzeug anzugeben, dessen Ringspalt in Umfangsrichtung variabel veränderbar ist, wobei alle mit der Kunststoffschmelze in Kontakt kommenden beweglichen Teile des Extrusionswerkzeuges gegenüber feststehenden Teile wirksam abgedichtet sein sollen und die Dichtwirkung unabhängig vom Kippwinkel des Düsenrings ist. Das Extrusionswerkzeug soll ferner einen kompakten und einfachen konstruktiven Aufbau aufweisen.Against this background, the invention has for its object to provide an extrusion die, the annular gap is variably variable in the circumferential direction, all of the plastic melt coming into contact with moving parts of the extrusion tool to be effectively sealed against fixed parts and the sealing effect is independent of the tilt angle of the nozzle ring , The extrusion tool should also have a compact and simple construction.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1.The object of the invention and solution of this problem is an extrusion tool according to
Der Düsenring des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges weist einen Anschlusskopf mit einer kugelkalottenförmigen Außenfläche auf. Der Anschlusskopf ist in einer Lagerschale im Düsenkörper gelagert. An den Anschlusskopf ist eine elastisch deformierbare Hülse angeschlossen, die an der Unterseite des Anschlusskopfes vorsteht und den verformbaren Mundbereich bildet. Die kugelkalottenförmige Außenfläche und die komplementäre Lagerschale im Düsenkörper können aus Metall, Keramik oder einem geeigneten Gleitwerkstoff bestehen. Die Werkstoffpaarung erfüllt eine Abdichtungsfunktion, so dass Elastomerdichtungen an den gegeneinander beweglichen Flächen entbehrlich sind. Die Druckverteilung zwischen der Lagerschale und der kugelkalottenförmigen Außenfläche ist gleichmäßig und von dem Kippwinkel des Düsenrings unabhängig. Die elastisch deformierbare Hülse ist an den Anschlusskopf des Düsenrings unmittelbar angeschlossen und erstreckt sich vorzugsweise bis in den Bereich des Anschlusskopfes.The nozzle ring of the extrusion tool according to the invention has a connection head with a spherical cap-shaped outer surface. The connection head is mounted in a bearing shell in the nozzle body. To the connection head an elastically deformable sleeve is connected, which protrudes on the underside of the connection head and forms the deformable mouth area. The spherical cap-shaped outer surface and the complementary bearing shell in the nozzle body can be made of metal, ceramic or a suitable sliding material. The combination of materials fulfills a sealing function, so that elastomer seals on the mutually movable surfaces are dispensable. The pressure distribution between the bearing shell and the spherical cap-shaped outer surface is uniform and independent of the tilt angle of the nozzle ring. The elastically deformable sleeve is directly connected to the connection head of the nozzle ring and preferably extends into the region of the connection head.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Anschlusskopf als Ring ausgebildet und weist die deformierbare Hülse einen Kragen auf, der in den ringförmigen Anschlusskopf eingesetzt ist. Der mit einem Kragen ausgebildete Anschlussbereich der Hülse behält seine Form bei einer Verformung der elastischen Hülse weitgehend bei, so dass eine problemlose Abdichtung zwischen dem Anschlusskopf und der deformierbaren Hülse gewährleistet ist. Der unterseitig vorstehende Abschnitt der elastisch deformierbaren Hülse ist endseitig nicht abgestützt und daher ohne Zwänge verformbar. Dadurch, dass die deformierbare Hülse in den ringförmig ausgebildeten Anschlusskopf eingreift, resultiert ein besonders kompakter Aufbau. Ferner kann die elastisch deformierbare Hülse separat gewechselt und bei einem Verschleiß oder aus produktionstechnischen Gründen, z. B. bei der Umstellung auf ein anderes Produkt, ausgetauscht werden.According to a preferred embodiment of the invention, the connection head is formed as a ring and has the deformable sleeve on a collar which is inserted into the annular connection head. The connecting region of the sleeve formed with a collar largely retains its shape during a deformation of the elastic sleeve, see above that a trouble-free seal between the connection head and the deformable sleeve is ensured. The underside projecting portion of the elastically deformable sleeve is not supported end and therefore deformable without constraints. The fact that the deformable sleeve engages in the ring-shaped connection head results in a particularly compact construction. Furthermore, the elastically deformable sleeve can be changed separately and in case of wear or production-technical reasons, eg. B. when changing over to another product to be replaced.
Der Anschlusskopf des Düsenrings kann Wellenzapfen aufweisen, die im Düsenkörper drehbar gelagert sind und eine Kippachse des Düsenrings definieren.The connection head of the nozzle ring may have shaft journals which are rotatably mounted in the nozzle body and define a tilting axis of the nozzle ring.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Anschlusskopf des Düsenrings um eine Kippachse beweglich, die parallel zur Kraftwirkungsrichtung des auf die elastisch deformierbare Hülse wirkenden Kraftantriebs ausgerichtet ist. Die Bewegungsrichtung der Kippbewegung des Anschlusskopfes und die Kraftwirkungsrichtung des auf die Hülse wirkenden Kraftantriebes liegen in diesem Fall in zueinander senkrechten Ebenen. According to a preferred embodiment of the invention, the connection head of the nozzle ring is movable about a tilting axis, which is aligned parallel to the direction of action of the force acting on the elastically deformable sleeve power drive. The direction of movement of the tilting movement of the connection head and the force action direction of the force acting on the sleeve power drive are in this case in mutually perpendicular planes.
Die Stelleinrichtung zur Kippverstellung des Düsenrings kann aus einer manuell betätigbaren Einrichtung, beispielsweise einer Stellschraube, bestehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Stelleinrichtung zur Kippverstellung des Düsenrings jedoch einen elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Antrieb auf.The adjusting device for tilt adjustment of the nozzle ring may consist of a manually operable device, for example a set screw. According to a preferred embodiment of the invention, however, the adjusting device for tilt adjustment of the nozzle ring on an electrically, pneumatically or hydraulically actuated drive.
Der Antrieb kann aus einem Drehantrieb bestehen, der durch eine Drehwelle mit dem Anschlusskopf verbunden ist. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die Stelleinrichtung einen von einem Stellantrieb betätigbaren Schwenkhebel aufweist, der in einer um 90° zur Kippachse ausgerichteten Vertikalebene schwenkbeweglich angeordnet und mit dem Anschlusskopf verbunden ist. Die Stelleinrichtung kann ein linear bewegliches Stellelement aufweisen, welches vertikale Stellbewegungen ausführt und mittels eines Gelenks an den Schwenkhebel oder die Drehfalle angeschlossen ist. Das Gelenk kann insbesondere als Kugelgelenk ausgebildet sein.The drive may consist of a rotary drive, which is connected by a rotary shaft to the connection head. A further embodiment of the teaching according to the invention provides that the adjusting device has an actuatable by an actuator pivot lever, which is arranged in a pivotable about 90 ° to the tilt axis vertical plane and connected to the connection head. The adjusting device may have a linearly movable adjusting element, which performs vertical adjusting movements and is connected by means of a hinge to the pivot lever or the rotary latch. The joint may be designed in particular as a ball joint.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante zur Kippverstellung des Düsenrings weist der Anschlusskopf einen Kragen auf, der mit der Stelleinrichtung zur Kippverstellung des Düsenrings verbunden ist. Der Kragen ist vorzugsweise unterhalb der kugelkalottenformigen Außenfläche angeordnet. Zwischen der Kippachse und dem Kraftangriffspunkt an dem Kragen des Anschlusskopfes resultiert ein längerer wirksamer Hebel zur Übertragung eines Drehmomentes. Dadurch reduziert sich die von der Stelleinrichtung aufzubringende Kraft und verbessert sich außerdem durch den entsprechend größeren Stellweg die Genauigkeit der Verstellung. Die Stelleinrichtung zur Kippverstellung des Düsenrings weist vorzugsweise ein bewegliches Stellglied auf, welches um 90° zur Kippachse ausgerichtete horizontale Stellbewegungen ausführt und unter Zwischenschaltung eines Gelenks an den Kragen des Anschlusskopfes angeschlossen ist.According to a further embodiment for tilt adjustment of the nozzle ring, the connection head has a collar which is connected to the adjusting device for tilt adjustment of the nozzle ring. The collar is preferably arranged below the kugelkalottenformigen outer surface. Between the tilt axis and the force application point on the collar of the connection head results in a longer effective lever for transmitting a torque. This reduces the applied force of the actuator and also improves the accuracy of the adjustment by the correspondingly larger travel. The adjusting device for tilt adjustment of the nozzle ring preferably has a movable actuator, which performs aligned by 90 ° to the tilt axis horizontal positioning movements and is connected with the interposition of a joint to the collar of the connection head.
Insbesondere wenn die Bewegungsrichtung der Kippbewegung des Anschlusskopfes orthogonal zur Kraftwirkungsrichtung des auf die Hülse wirkenden Kraftantriebs ausgerichtet ist, verlagert sich der Kraftangriffspunkt des Kraftantriebes in Richtung der Kippbewegung. Diese Relativbewegung muss ausgeglichen werden. Eine erste Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kraftantrieb auf einem Träger angeordnet ist, der kinematisch mit dem Anschlusskopf des Düsenrings verbunden ist und bei einer Kippbewegung des Düsenrings eine entsprechende Ausgleichsbewegung, z. B. eine Schwenkbewegung, ausführt. Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Kraftantrieb an dem Düsenkörper befestigt ist und dass zwischen dem Kraftantrieb und der elastisch deformierbaren Hülse eine Kupplung angeordnet ist, die bei einer Kippverstellung des Düsenrings einen seitlichen Versatz des an der Hülse wirksamen Kraftangriffspunktes bezogen auf die Kraftwirkungsrichtung ausgleicht. Die Kupplung kann einen elastisch deformierbaren Kupplungskörper aufweisen. Gelenkanordnungen sind zum Ausgleich des Versatzes ebenfalls möglich.In particular, when the direction of movement of the tilting movement of the connection head is aligned orthogonal to the direction of action of the force acting on the sleeve power drive, the force application point of the power drive moves in the direction of tilting movement. This relative movement must be compensated. A first embodiment of the invention provides that the power drive is arranged on a carrier which is kinematically connected to the connection head of the nozzle ring and at a tilting movement of the nozzle ring, a corresponding compensating movement, for. B. a pivoting movement, executes. An alternative embodiment of the invention provides that the power drive is attached to the nozzle body and that between the power drive and the elastically deformable sleeve, a clutch is arranged, which at a tilt adjustment of the nozzle ring a lateral displacement of the force acting on the sleeve force application point with respect to the force direction of action balances. The coupling may comprise an elastically deformable coupling body. Joint arrangements are also possible to compensate for the offset.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges sind zur Verstellung der elastisch deformierbaren Hülse zwei Kraftantriebe vorgesehen, wobei die Kraftantriebe unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes an Kraftangriffspunkten, die um 180° zueinander versetzt am Umfang der Hülse angeordnet sind, radial auf die Hülse wirken. Die Kraftantriebe sind vorzugsweise derart mit der Hülse verbunden, dass radiale Druckkräfte und radiale Zugkräfte auf die Hülse übertragen werden können. Die beiden Kraftantriebe sind an eine Programmsteuerung zur Steuerung ihrer Stellbewegung angeschlossen. According to a preferred embodiment of the extrusion tool according to the invention, two power drives are provided for adjusting the elastically deformable sleeve, wherein the power drives act radially on the sleeve directly or with the interposition of a transmission element at force application points, which are arranged offset by 180 ° to each other on the circumference of the sleeve. The power drives are preferably connected to the sleeve so that radial compressive forces and radial tensile forces can be transmitted to the sleeve. The two power drives are connected to a program control to control their positioning movement.
Wenn die beiden Kraftantriebe auf die Hülse gleichgroße Zug- oder Druckkräfte aufbringen, wird die Hülse symmetrisch verformt. Der Querschnitt der Hülse nimmt dabei zumindest in der Ebene, in der die radialen Zug- oder Druckkräfte aufgebracht werden, einen ovalen Querschnitt oder zumindest eine an einer Ellipse angenäherte Grundform ein. Durch entsprechende Steuerung der beiden Kraftantriebe ist es aber auch möglich, dass die Hülse in radialer Richtung durch Betätigung der Kraftantriebe verschwenkt wird. Eine Schwenkbewegung in der Kraftwirkungsrichtung der Kraftantriebe und eine Deformation der elastisch deformierbaren Hülse können auch miteinander kombiniert werden, um die Geometrie des Düsenspaltes während der Extrusion der Vorformlinge stark zu verändern. Durch die Kombination radial angreifender Zugund Druckkräfte, die um 180° versetzt am Umfang der Hülse angreifen, kann die Hülse in Kraftwirkungsrichtung verschwenkt werden. Sofern entgegengesetzt gerichtete radiale Stellbewegungen der beiden Kraftantriebe mit unterschiedlichen Stellwegen ausgeführt werden, kann die Hülse sowohl elastisch verformt als auch gleichzeitig in radialer Richtung seitwärts bewegt bzw. verschwenkt werden. In all diesen Fällen ist eine sehr starke Profilierung der Düsenspaltgeometrie möglich. Hinzukommt die Möglichkeit, die elastisch deformierbare Hülse durch eine Schwenkbewegung des Anschlusskopfes quer zur Kraftwirkungsrichtung der Kraftantriebe zu verlagern. Dadurch sind in zwei Achsrichtungen Einstellungen des Düsenrings relativ zum Dorn möglich. When the two power drives apply equal tensile or compressive forces to the sleeve, the sleeve is deformed symmetrically. The cross section of the sleeve takes on at least in the plane in which the radial tensile or compressive forces are applied, an oval cross section or at least one approximated to an ellipse basic shape. By appropriate control of the two power drives, but it is also possible that the sleeve in the radial Direction is pivoted by pressing the power drive. A pivotal movement in the direction of force of force of the power drives and a deformation of the elastically deformable sleeve can also be combined with one another to greatly change the geometry of the nozzle gap during the extrusion of the preforms. By the combination of radial attacking tensile and compressive forces which act offset by 180 ° on the circumference of the sleeve, the sleeve can be pivoted in the direction of action of force. If oppositely directed radial actuating movements of the two power drives are performed with different adjustment paths, the sleeve can be both elastically deformed and moved simultaneously in the radial direction sideways or pivoted. In all these cases, a very strong profiling of the die gap geometry is possible. Added to this is the possibility to shift the elastically deformable sleeve by a pivoting movement of the connection head transversely to the direction of force action of the power drives. As a result, adjustments of the nozzle ring relative to the mandrel are possible in two axial directions.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges sieht vor, dass die elastisch deformierbare Hülse an mehreren an ihrem Umfang angeordneten Gegenlager abgestützt ist und dass ein Kraftantrieb vorgesehen ist, der unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes auf eine außenliegende Mantelfläche der Hülse drückt. Der Kraftantrieb kann insbesondere an Übertragungselemente angeschlossen sein, die paarweise auf die elastisch deformierbare Hülse wirken. Vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen der Übertragungselemente werden in den Ansprüchen 18 bis 20 beschrieben. A further embodiment of the extrusion tool according to the invention provides that the elastically deformable sleeve is supported on a plurality of abutment disposed on its circumference and that a power drive is provided which presses directly or with the interposition of a transmission element on an outer circumferential surface of the sleeve. The power drive may in particular be connected to transmission elements which act in pairs on the elastically deformable sleeve. Advantageous structural embodiments of the transmission elements are described in
In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass der Dorn einen Dorngrundkörper und ein am Dorngrundkörper schwenkbar angeordnetes Dornendstück aufweist, welches den Ringspalt im Bereich des verformbaren Mundbereichs begrenzt. Der Dorngrundkörper ist fest angeordnet oder axial verstellbar, so dass durch eine Axialverstellung des Dorngrundkörpers oder des den Dorn umgebenden Düsenkörpers die Breite des Ringspaltes während der Extrusion eines Vorformlings verändert werden kann. Durch eine Kippverstellung des Düsenrings und/oder durch eine Verformung der elastisch deformierbaren Hülse kann die Geometrie des Ringspaltes in Umfangsrichtung geändert werden. Durch eine Schwenkbewegung des Dornendstücks ergeben sich weitere und zusätzliche Möglichkeiten, um die Geometrie des Ringspaltes in Umfangsrichtung und damit auch das Wandprofil des aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlings in Umfangsrichtung zu verändern. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass auch an dem Dornendstück eine elastisch deformierbare Hülse angeordnet ist, deren Querschnittsprofil durch Stellelemente veränderbar ist. In a further embodiment, the invention teaches that the mandrel has a mandrel body and a Dornendstück pivotally mounted on the mandrel body, which limits the annular gap in the region of the deformable mouth region. The mandrel body is fixed or axially adjustable, so that the width of the annular gap can be changed during the extrusion of a preform by an axial adjustment of the mandrel body or the nozzle body surrounding the mandrel. By tilting the nozzle ring and / or by deforming the elastically deformable sleeve, the geometry of the annular gap can be changed in the circumferential direction. By a pivoting movement of the Dornendstücks further and additional possibilities for changing the geometry of the annular gap in the circumferential direction and thus also the wall profile of the emerging from the extrusion die preform in the circumferential direction. It is within the scope of the invention that an elastically deformable sleeve is arranged on the Dornendstück whose cross-sectional profile is variable by adjusting elements.
Der Dorngrundkörper weist vorzugsweise eine kugelkalottenförmige Anschlussfläche für das Dornendstück auf, wobei die Anschlussfläche in eine am Dornendstück angeordnete Lagerschale eingreift. Die Anordnung ermöglicht eine wirksame Abdichtung des Endstücks am Dorngrundkörper sowie einen stufenfreien bzw. stetigen Übergang zwischen den Außenflächen des Dorngrundkörpers und den sich anschließenden Flächen des Dornendstücks, welche jeweils den Ringspalt begrenzen. Zur Kippverstellung des Dornendstücks ist eine Stelleinrichtung vorgesehen, die mit einem elektrischen, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Antrieb ausgestattet sein kann.The mandrel main body preferably has a spherical cap-shaped connection surface for the mandrel end piece, wherein the connection surface engages in a bearing shell arranged on the mandrel end piece. The arrangement enables an effective sealing of the end piece on the mandrel body and a stepless or continuous transition between the outer surfaces of the mandrel body and the adjoining surfaces of the Dornendstücks, each of which limit the annular gap. For tilt adjustment of Dornendstücks an adjusting device is provided which can be equipped with an electric, hydraulic or pneumatic actuated drive.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: In the following, the invention will be explained with reference to exemplary embodiments. Show it:
Zum grundsätzlichen Aufbau des in verschiedenen Ausführungsvarianten dargestellten Extrusionswerkzeuges gehören ein Dorn
Der
Der Anschlusskopf
Aus den
Im Ausführungsbeispiel der
In den in den
Die Kraftantriebe
Die
In den in den
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
An den Extrusionswerkzeugen der jeweils mehrere Extrusionswerkzeuge umfassenden Anordnungen können unabhängige Grundeinstellungen vorgenommen werden, wobei im Zuge dieser Einstellungen die Hülsen
Auch in den Ausführungsbeispielen der
Im Ausführungsbeispiel der
Die Übertragungselemente
Der Anschlussbereich
In der Schnittdarstellung der
Die
Die
Die
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102004028100 A1 [0004] DE 102004028100 A1 [0004]
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