DE102018114472A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ablängen eines extrudierten Rohres - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen eines extrudierten Kunststoffrohres (6) mittels einer Trennvorrichtung (5) und um die Extrusionsachse (7) des extrudierten Rohres (6) rotierenden Trenneinheit (8), wobei die Trenneinheit (8) drehbar gelagert ist und das Trennen mit an der Trenneinheit (8) angeordneten Schneidwerkzeugen (9) erfolgt, wobei zum Bewegen der Schneidwerkzeuge (9) Energie übertragen wird.Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Energie von einem feststehenden Außenbereich (I) zu einem beweglichen Innenbereich (II) übertragen wird, wobei die Übertragung der Energie permanent oder zyklisch erfolgt und die übertragene Energie in einem Energiespeicher (12) gepuffert wird, wobei die Entladezeit des Energiespeichers (12) zwischen 2% und 25% des gesamten Trennzyklus liegt.Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Energieübertragung.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen eines extrudierten Kunststoffrohres mittels einer Trennvorrichtung und um die Extrusionsachse des extrudierten Rohres rotierenden Trenneinheit, wobei die Trenneinheit drehbar gelagert ist und das Trennen mit an der Trenneinheit angeordneten Schneidwerkzeugen erfolgt, wobei zum Bewegen der Schneidwerkzeuge Energie übertragen wird, sowie eine entsprechende Vorrichtung dafür.
- Verfahren und Vorrichtungen zum Ablängen von extrudierten Kunststoffrohren sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt zum Beispiel die
DE 102010040967 A1 ein Verfahren zum Ablängen eines extrudierten Kunststoffrohres mittels einer Trennvorrichtung die mindestens einen um die Extrusionsachse des extrudierten Rohres rotierenden Korb mit Schwinge und Halter für ein Schneidwerkzeug, sowie einem daran angeordneten Schneidmesser umfasst, wobei sich der rotierende Korb in Ruhestellung in einer definierten Ausgangsposition befindet und ein Akku an einer Ladestation angedockt ist, wobei ein Schneidimpuls folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge auslöst: Entkoppeln des Akkus von der Ladestation, Rotieren des Korbs um die Extrusionsachse, Einschwenken der Schwinge in Richtung der Mittelachse des Rohres über einen Servoantrieb bis die eingestellte Eintauchtiefe erreicht ist, Zurückführen der Schwinge in die Ausgangsposition, stoppen der Rotation des Korbes, Rückführung des Korbes in die definierte Ausgangsposition, Ankoppeln des Akkus an die Ladestation. - Nachteil dieses Verfahrens ist es jedoch, dass der Akku immer wieder in die Ausgangsposition zum Aufladen zurückgebracht werden muss, eine relativ lange Zeit benötigen, bis sie wieder aufgeladen sind und hier nur eine sehr geringe Zeit verbleibt den Ladevorgang durchzuführen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, daher ein Verfahren anzubieten bei dem diese Nachteile nicht vorliegen und trotzdem eine effiziente Energieübertragung möglich ist. Hierbei soll vor allem erreicht werden, dass der diskontinuierliche Energiebedarf der Trennvorrichtung und damit die benötigten Energiespitzen aufgefangen werden.
- Die Lös u n g der Aufgabe bezüglich des Verfahrens ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Energie von einem feststehenden Außenbereich zu einem beweglichen Innenbereich übertragen wird, wobei die Übertragung der Energie permanent oder zyklisch erfolgt und die übertragene Energie in einem Energiespeicher gepuffert wird, wobei die Entladezeit des Energiespeichers zwischen 2% und 25% des gesamten Trennzyklus liegt.
- Beim Trennen von Rohren wir in der Regel die Trennvorrichtung beim Extrusionsprozess über die axiale Bewegung des Rohres automatisch mitgenommen, ein Energiebedarf ist erst beim eigentlichen Abtrennvorgang von Nöten. Dieser Energiebedarf ist je nach eingesetzter Trennvorrichtung und der Rohrdimension unterschiedlich hoch. Dieser Energiebedarf kann nur mittels relativ großen elektrischen Kontakten übertragen werden.
- Die vorgeschlagene Lösung bietet nun die Möglichkeit über kleine Ströme, z.B. im 24V Bereich, kontinuierlich an den Innenbereich zu übertragen und die Energie in einem Energiespeicher zwischen zu speichem. Beim eigentlichen Trennvorgang kann die zusätzliche Energie aus dem Energiespeicher bereitgestellt werden, um den Trennvorgang durchzuführen. Weiterhin ist es beim Einsatz von 24V nicht erforderlich zusätzlich Sicherheitsmaßnahmen wie, Absicherung gegen einen elektrischen Schlag, vorzuhalten.
- Besonders vorteilhaft ist es wenn als Energiespeicher ein Kondensator eingesetzt wird. Insbesondere spezielle Kondensatoren, wie Goldcaps, auch als Superkondensatoren bezeichnet, eignen sich hier zum Einsatz. Goldcaps sind Kondensatoren die schnell Energie aufnehmen aber auch schnell Energie abgeben können, was für den diskontinuierlichen Energiebedarf beim Schneidvorgang von großem Vorteil ist. Weiterhin sind sie besser als Akkus dazu geeignet viele Lade- und Entlade Zyklen schadlos zu überstehen.
- Zur Energieübertragung werden verschiedene Möglichkeiten bereitgestellt. Die Energie kann berührungslos per Induktion oder auch kapazitiv übertragen werden.
- Die Energie kann somit nach den Verfahren der Nahfeldkommunikation übertragen werden. Hierbei handelt es sich um die Kopplung mittels kapazitiver Felder, magnetischer Induktion (MI), und der magnetischen Resonanz (MR). Die Energie wird also über wenige Zentimeter Abstand übertragen. Es können hier einige Watt bis zu mehreren kW an Leistung übertragen werden.
- Diese berührungslose Energieübertragung hat gegenüber herkömmlichen Schleifleitungen die Vorteile, dass sie absolut wartungsfrei sind, keinen Abrieb haben, keinem Verschleiß ausgesetzt sind und auch noch berührungssicher (keine spannungsführenden Teile) sind. Verschmutzung, Feuchte oder Temperatureinflüsse haben keine Beeinträchtigung.
- Es gibt aber auch Riemen die mit einem Metallkern ausgestattet sind die zur Energieübertragung geeignet sind. Die Energie kann mit Hilfe einer Antriebskette oder einer Zahnradverbindung übertragen werden.
- Auch spezielle Lager werden mit einem Stator im Außenteil und einem Rotor im Innenteil angeboten die zur kontinuierlichen Übertragung der Energie eingesetzt werden können.
- Aber auch der Einsatz der bekannten Schleifkontakte ist weiterhin möglich, diese können dann aber in ihren Abmaßen und der Auslegung der Kontakte, die dieser Last beständig vertragen, minimiert werden, da, wie bereits geschrieben, ein geringer Strom übertragen werden muss.
- Diese Übertragung per Schleifkontakte kann kontinuierlich über einen Schleifring, aber auch zyklisch über Kontaktpunkte erfolgen.
- Die Lös u n g der Aufgabe bezüglich der Vorrichtung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der Trenneinheit derart ausgeführt sind, dass Energie vom Innenring zum Außenring durch Berührung der Wälzkörper übertragbar ist, wobei das Lager mit einem leitfähigem Fluid gefüllt ist, wodurch eine permanente Übertragung von Energie ermöglicht wird.
- Der Wälzkörper hat eine Linien- und keine Punktberührung, wodurch eine Energieübertragung verbessert wird.
- Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wälzkörper zusätzlich noch mit einer elastischen elektrisch leitenden Oberfläche ausgestattet ist, wodurch zusätzlich eine gute Berührung der beiden Linien sichergestellt wird.
- Der mit diesem Verfahren, eventuell unterstützt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchführbare Trennzyklus wird wie folgt beschrieben:
- Der Trennwagen positioniert sich im Einlaufbereich der Trennvorrichtung und synchronisiert sich mit der aktuelle Produktionslinie (Anpassung der Geschwindigkeit etc.), die Klemmeinrichtung klemmt sich an das Rohr, damit die Trennvorrichtung sozusagen mitfahren kann.
- Die Trennwerkzeuge (Trennnstahl, Schneidmesser oder Sägeblätter), es können auch Vorrichtungen zum Fasen des Rohres sein, bewegen sich auf die Mittelachse des Rohre zu, um es dann entsprechend der Vorgaben, z.B. aus der Maschinensteuerung, zu durchtrennen. In diesem Abschnitt des Trennens wird die meiste Energie benötigt die aus dem Energiespeicher abgerufen wird.
- Nach dem Trennvorgang löst die Klemmung wieder die Verbindung zum Rohr, die Trennvorrichtung verfährt wieder in die Ausgangsposition und lädt den Energiespeicher dabei wieder auf. Je nach Extrusionsgeschwindigkeit und der erforderlichen Rohrlänge kann sich eine entsprechend Wartezeit ergeben. Durch die unterschiedlichen Gegebenheiten zu Verweilzeit, Trenngeschwindigkeit, Rohrdurchmesser etc. kann die Entladezeit des Energiespeichers auch unter 25% des Trennzyklus, z.B. bei nur bis zu 10% oder noch geringer bei 2% von diesem liegen.
- Ein Messrad steuert hierbei den gesamten Zyklus und überwacht die laufenden Meter des produzierten Rohres.
- Es ist weiterhin möglich, dass Laden des Energiespeichers an einer Stelle durchzuführen, bis so viel Energie geladen ist, dass der oben beschreiben Trennzyklus komplett mittels der Energieversorgung aus dem Energiespeicher möglich ist.
- In den Zeichnungen wird schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt:
-
1 zeigt eine typische Extrusionslinie -
2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Trennvorrichtung -
3 eine Prinzipskizze -
4 ein Lager über das Energie übertragbar ist -
5 zeigt eine diskontinuierliche Stromabnahme -
6 zeigt eine kontinuierliche Stromabnahme -
1 zeigt eine typische Extrusionslinie, wie sie heute für die Profilextrusion, egal, ob für die Produktion von Fensterprofilen oder Rohren, zum Einsatz kommt. Sie zeigt einen Extruder1 , in dem Kunststoff aufgeschmolzen wird, und kontinuierlich zur Formgebung ins Extrusionswerkzeug2 gefördert wird. Daran schließt sich eine Kalibrier- und Kühlstation3 an, je nach Profil können weitere Kühlstationen eingesetzt werden. Nach den Kühlstationen schließt sich eine Abzugsvorrichtung4 an. Um die Endlosprofile6 auf die gewünschte Länge abzuschneiden ist anschließend eine Trennvorrichtung5 angeordnet. Die Extrusionsachse ist mit Positionsziffer7 unter Bezug genommen. -
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der rotierenden Trenneinheit8 und den daran angeordneten Schneidwerkzeugen9 . Die Trenneinheit8 ist um die Extrusionsachse7 rotierbar. -
3 zeigt schematisch den feststehenden AußenbereichI und den InnenbereichII in dem bewegliche Teile angeordnet sind. Im Innenbereich ist die rotierbare Trenneinheit8 mit der Schneidvorrichtung7 angeordnet. Die Aufnahmescheibe ist über einen Antrieb10 mittels eines Riemens11 um die Extrusionsachse7 rotierbar. Vom feststehenden AußenbereichI muss nun Energie in den InnenbereichII übertragen werden, damit ein Trennvorgang mittels der Schneidwerkzeuge9 ermöglicht wird. Da für den Schneidvorgang eine höhere Energie benötigt wird kann diese über den im InnenbereichII angeordneten Energiespeicher12 und dem elektromechanischen Antrieb18 bereitgestellt werden. -
4 zeigt eine weiter Energieübertragungsmöglichkeit. Hier kann über das Lager13 die Energie mittels der Wälzkörper vom feststehenden Teil - dem Stator14 - auf den beweglichen Teil - dem Rotor15 - übertragen werden. Der Wälzkörper hat eine Linien- und keine Punktberührung, wodurch eine große Energieübertragung ermöglicht wird. Wenn der Wälzkörper zusätzlich noch mit einer elastischen Oberfläche ausgestattet ist, wird zusätzlich noch eine gute Berührung der beiden Linien sichergestellt. -
5 zeigt eine Energieübertragung bei stehendem Rohr6 . Über die Ladepunkte16 und die Schleifringe17 werden bei jedem Kontakt die Energie übertragen und der Enerigepeicher geladen. Symbolisch wird das Rotieren mit dem Pfeil und der LinieX dargestellt. -
6 zeigt eine Variante bei der die Energie direkt mittels Schleifringen übertragen wird. Auch hier steht das Rohr6 und der rotierend Beriech wird mit Y gekennzeichnet. Das Rotieren wird wiederum mittels des Pfeils symbolisiert. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Extruder
- 2
- Extrusionswerkzeug
- 3
- Kalibrier- und Kühltank
- 4
- Abzugsvorrichtung
- 5
- Trennvorrichtung
- 6
- Profil
- 7
- Extrusionsachse
- 8
- rotierende Trenneinheit
- 9
- Schneidwerkzeug
- 10
- Antrieb für
8 - 11
- Antriebsriemen für
8 - 12
- Energiespeicher
- 13
- Lager für
8 - 14
- Stator in
13 - 15
- Rotor in
13 - 16
- Ladepunkt
- 17
- Schleifring
- 18
- elektrisch mechanischer Antrieb
- I
- Außenbereich
- II
- Innenbereich
- X
- rotierender Bereich
I - Y
- rotierender Bereich
II - 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
-
- DE 102010040967 A1 [0002]
Claims (10)
- Verfahren zum Ablängen eines extrudierten Kunststoffrohres (6) mittels einer Trennvorrichtung (5) und um die Extrusionsachse (7) des extrudierten Rohres (6) rotierenden Trenneinheit (8), wobei die Trenneinheit (8) drehbar gelagert ist und das Trennen mit an der Trenneinheit (8) angeordneten Schneidwerkzeugen (9) erfolgt, wobei zum Bewegen der Schneidwerkzeuge (9) Energie übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie von einem feststehenden Außenbereich (I) zu einem beweglichen Innenbereich (II) übertragen wird, wobei die Übertragung der Energie permanent oder zyklisch erfolgt und die übertragene Energie in einem Energiespeicher (12) gepuffert wird, wobei die Entladezeit des Energiespeichers (12) zwischen 2% und 25% des gesamten Trennzyklus liegt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Energie an einen Kondensator als Energiespeicher erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energie induktiv oder kapazitiv übertragen wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass Energie über ein Lager (13) erfolgt in dem ein Stator (10) und ein Rotor (11) zur Energieübertragung angeordnet sind. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass Energieübertragung gekoppelt mit der der Kraftübertragung erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass Energie über in einem Riemen eingebunden Metallteile erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass Energie über Schleifringe erfolgt. - Vorrichtung zum Ablängen eines extrudierten Kunststoffrohres (6) umfassend eine Trennvorrichtung (5) und eine um die Extrusionsachse (7) des extrudierten Rohres (6) rotierenden Trenneinheit (8), wobei die Trenneinheit (8) drehbar gelagert ist und an der Trenneinheit (8) Schneidwerkzeuge (9) angeordneten sind, wobei zum Bewegen der Schneidwerkzeuge (9) Energie übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der Trenneinheit (8) derart ausgeführt sind, dass Energie vom Innenring I zum Außenring II durch Berührung der Wälzkörper übertragbar ist, wobei das Lager mit einem leitfähigem Fluid gefüllt ist wodurch eine permanente Übertragung von Energie ermöglicht wird.
- Vorrichtung nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper mit einer elastischen elektrisch leitenden Oberfläche ausgestattet sind. - Vorrichtung nach
Anspruch 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsketten oder verspannte Zahnräder eingesetzt werden.
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