DE1704467A1 - Anordnung zum Veraendern der Werkstoffverteilung eines fortlaufend erzeugten Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

• Anordnung zum Verändern der Werkstoffverteilung eines fortlaufend erzeugten Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von zur Weiterverarbeitung bestimmten Formkörpern und betrifft im besonderen die Herstellung von sogenannten Vorformlingen mit unterschiedlicher Werkstoffverteilung, die nachfolgend als Hohlkörper im Blasverfahren oder als flächenhafte Körper im Tiefziehverfahren zu Fertigartikeln verarbeitet werden.
• Im allgemeinen hat ein hohler Vorformling, beispielsweise ein Schlauch, eine Uberall gleiche Wanddicke. Daraus folgt, daß ein daraus nachfolgend im Blasverfahren hergestellter iiohlkörper an Stellen mit gegenüber der ursprünglichen Gestalt wesentlich vergrößertem Durchmesser eine kleinere Wandstärke erhält als an Stellen mit in geringerem Umfang vergrößertem Durchmesser. Das gleiche gilt im wesentlichen auch für flächenhafte Körper endlicher Länge, die z. B. im Vakuum-Tiefziehverfahren weiterverarbeitet werden. Da die Festigkeit eines Formkörpers von seiner geringsten Wandstärke an irgendeiner Stelle bestimmt wird, muß die Wandstärke des Vorformlings so bemessen sein, daß die sich nach der Weiterverarbeitung einstellende geringste Wandstärke des Körpers auch an extrem belasteten Stellen ausreichend groß ist. Ein solcher Körper ist jedoch wegen der nicht nötigen Häufung des Werkstoffs an anderen Stellen teurer bzw. unwirtschaftlicher als ein Körper mit überall gleichmäßiger und ausreichender Wandstärke.
• Zur Behebung dieses Mangels ist es für Hohlkörper bereits bekannt, schlauchförmige Vorformlinge mit zonenweise unterschiedlicher Werkstoffverteilung zu erzeugen. Sie sind starkwandiger überall dort, wo der im Blas- oder Reckverfahren herzustellende fertige Körper einen entsprechend größeren Durchmesser bekommen soll. Beim Aufblasen dieses Vorformlings im erwärmten Zustand werden die Zonen großer Wandstärke stärker gereckt als die Zonen geringerer Wandstärke, so daß ein daraus hergestellter Hohlkörper sich durch wesentlich geringere Wandstärkeunterschiede auszeichr, Zur Herstellung schlauchförmiger Vorformlinge mit unterschiedlicher Wandstärke verwendet man am Mundstück einer Strangpresse eine Ringdüse mit veränderlicher Spaltweite. Bei in großen Serien wirtschaftlich auszuführenden Herstellungsverfahren muß die Wandstärkensteuerung in Abhangigkeit von der Ausstoßgeschwindigkeit des Vorformlings in axialer Richtung so gehandhabt werden, daß immer die gleiche, in der Ringdüse der Strangpresse dimensionierte Stelle des Vorformlings an die entsprechende bzw. vorgesehene Stelle der Hohlform gelangt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Steuervorgang üblich, der zwar zur gleichen Zeit wie das Ausstoßen der plastifizierten Masse beginnt, dann aber unabhängig davon weiterläuft. Durch Abstimmen der Ausstoßgeschwindigkeit mit dem Ablauf des Steuervorgangs, bemüht man sich, eine Zuordnung der ausgestoßenen Lange des Vorformlings zu seiner abgestuften Wandstärke zu erreichen. Dieses Verfahren ist ungenau, da Änderungen in der Ausstoßgeschwindigkeit häufig ungleichförmige Verschiebungen der Werkstoffquerschnitte längs der Achse des Vorformlings mit sich bringen.
• An einer anderen bekannten Vorrichtung, bei der der plastifizierte Werkstoff zur Bildung des Vorformlings mittels Kolben aus einer Vorratskammer ausgestoßen wird, verändert man die Wandstärke des Vorformlings in Abhängigkeit vom Ausschiebeweg des Kolbens in gewünschtem Umfang.- Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß eine gegebenenfalls erforderliche Worrektur der Wandstärke des Vorformlings, d.h. eine Veränderung seiner Werkstoffverteilung an bestimmter Stelle, wesentliche Änderungen der Kolbenpresseneinstellung erfordert.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden, die eine Änderung der Wandstärke des Vorformlings unabhängig von seiner Ausstoßgeschwindigkeit und seinem Volumen derart herbeizuführen gestattet, daß die Zonen gleicher Wandstärke bei jedem Ausstoßvorgang wieder im gleichen axialen Bereich des Vorformlings liegen und zur Korrektur örtliche Verdickungen bzw. Schwächungen während des Betriebes leicht einzurichten sind.- Eine Vorrichtung zur Lösung der Aufgabe soll ferner mit einfachen Mitteln auch ein Verschieben der Verdickungen bzw. Schwächungen entlang der Achse des Vorformlings ermöglichen, um sich einer anderen Formgebung des daraus im Blas- oder Tiefziehverfahren herzustellenden Körpers schnell anpassen zu können.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der den Vorformling erzeugenden Düse in Austrittsrichtung und in unterschiedlichem Abstand von der Düse ein oder mehrere Reihen von ausgerichteten, paarweise zusammenwirkenden, zusammen mit Stellgliedern einzelne Schaltkreise bildende Geber- und Empfängerelemente angeordnet sind, wobei der in dem Wirkungsbereich der Geber- und Empfängerelemente eintretende Vorforling deren Schaltkreise öffnet oder schließt und hierdurch zugehörige voreinstellbare Stellglieder betätigt, welche über elektrische, hydraulische oder pneumatische Mittel die Weite des Düsenspaltes verändern.- Für die praktische Ausführung solcher Anordnungen kommen zur Bewegung des die Spaltweite verändernden Elementes vorzugsweise beidseitig hydraulisch beaufschlagbare Kolben und Zylinder in Betracht.
• Eine Anordnung nach der Erfindung ist schematisch in Fig. 1 wiedergegeben. Die Figuren 2 und 3 zeigen besondere räumliche Verteilungen der Geber- und Empfängerelemente vor der Ausstoßdüse des Vorformlings.
• An das Mundstück einer nicht näher dargestellten Strangpresse ist ein Schlauchkopf 1 angeschlossen, in deesen Öffnung 2 der plastifizierte Kunststoff in Pfeilrichtung A eintritt und nach unten umgelenkt wird, so daß er den in der Längsachse des Kopfes heb- und senkbar angeordneten Dorn 3 gleichmäßig umschließt. Dieser Dorn besitzt an seinem unteren Ende eine Kegelfläche 4, die unter Beibehaltung eines ringförmigen Spaltes 5 von einem kegeligen düsenförmigen Mundstück, der Düse 6, umgeben ist. Die Wandstärke des aus dem Ringepalt 5 austretenden schlauchförmigen Vorformlings 7 ist der Weite des Ringspaltes 5 etwa proportional.
• Unterhalb der Düse 6 sind ein oder mehrere Reihen von Lichtquellen 8 und diesen ausgerichtet gegenüberliegend entsprechende Reihen von Photozellen 9 so angeordnet, daß der aus der Düse austretende Vorformling nach und nach die Strahlenbündel zwischen den Lichtquellen 8 und den Photozellen 9 beeinflußt, vorzugsweise unterbricht. Die in den Photozellen 9 dabei auegelösten elektrischen Impulse wirken auf elektromechanische Wirkelemente, z. B. Hubmagnete 10, die so geechaltet sind, daß jeder Photozelle 9 ein bestimmter Hubmagnet 10 zugeordnet ist, so daß jeweils der Hubmagnet gehoben wird, der von der jeweils zuletzt abgedeckten Photozelle erregt wird.- Zur Steuerung der Bewegungen des Dornes 3 bilden folglich die Lichtquellen 8, die Photozellen 9 zusammen mit geeigneten elektromechanischen Wirkelementen, vorzugsweise den Hubmagneten 10, einzelne Schaltkreise, die mittelbar pneumatisch oder hydraulisch den Dorn in axialer Richtung bewegen und die Spaltweite 5 der Düse verändern. Der jeweils erregte Hubmagnet 10 drückt gegen den zugehörigen Anschlag 11 im Balken 12 und hebt diesen gegen die Wirkung einer Feder 13 auf die durch Voreinstellung des Anschlags bestimmte Höhe. Dadurch wird der Hebel 14 gehoben oder geeenkt, und über die Schaltkulisse 20 einer der beiden Kontakte einer Schalterkombination 15 betätigt. Jedem der beiden Schaltzustände ist ein elektromagnetisches Ventil 16 zugeordnet, das im geöffneten Zustand Drucköl entweder in den Raum über oder unter dem Kolben 17 des hydraulischen Zylinders 18 leitet und dabei mit Hilfe eines Gestänges 19 den Dorn 3 des Schlauchkopfes 1 zu einer Hub- oder Senkbewegung veranlaßt, wobei dadurch sich die Weite des Austrittsspaltes 5 der Düse verändert. Sobald der durch die Voreinstellung des jeweils wirksamen Anschlages 11 vorgegebene Hub des Kolbens 17 erreicht ist, kehrt die Schaltkulisse 20 in ihre Mittellage zurück; der zuletzt betätigte Kontakt der Schalterkombination 15 wird wieder frei und die Kolbenbewegung ist beendet.
• Jeder Voreinstellung eines der von den Magneten 10 betätigten Anschläge 11 ist eine beatimmte Einetellung des Dornes 3 und damit eine ganz bestimmte Wanddicke des Vorformlings 7 zugeordnet. Jeweils zusammenwirkende Lichtquellen 8 und Photozellen 9 sind in Richtung der Achse des aus der Düse austretenden Schlauches verstellbar angeordnet, so daß an jeder beliebigen Stelle des Vorformlings 7 eine Wandstärkeänderung eingesteuert werden kann.- Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß ein flächenhafter Körper bzw. ein Blatt in einer Breitschlitzdüse mit der gleichen Anordnung in der Wandstärke verändert werden kann.
• Infolge der endlichen Abmessungen, die handelsübliche Photozellen haben, würde bei einer rein linearen Anordnung der Photozellen 9 der kleinste wählbare Abstand zwischen zwei Wanddickenänderungen am Vorformling 7 gleich dem kleinsten Abstand zweier benachbarter Photozellen sein.- Kürzere Abstände a zwischen zwei Wanddickenänderungen am Vorformling 7 sind jedoch möglich, wenn die Lichtquellen 8 und die Photozellen 9 paarweise in Längsrichtung des Vorformlings zueinander versetzt, beispielsweise gemäß Fig. 2 zickzackförmig oder gemäß Fig. 3 unter Einschließen spitzer Winkel & schraubenlinienförmig angeordnet sind.
• Ohne von der grundsätzlichen, oben beschriebenen Anordnung abzuweichen, können anstelle von Lichtquellen 8 und Photozellen 9 selbstverständlich andere Geber- und Empfängerelemente verwendet werden, deren Zusammenwirken durch den ausfahrenden Vorformling 7 verändert wird, so daß die zusammen mit den Wirkelementen 10 gebildeten Schaltkreise geöffnet oder geschlossen werden. Andere Geber- und Empfängerelemente können z. B. auf der Grundlage von Ultraschall arbeiten.- Es ist ferner auch möglich, die Wirkelemente 10 wahlweise so zu schalten, daß sie entweder bei offenem oder bei geschlossenem Schaltkreis inaktiviert sind.
• Die Übertragung der Bewegung des Balkens 14 auf den Dorn 3 kann auch mit ausschließlich hydraulischen Mitteln so geschehen, daß anstelle der Schaltkulisse 20, der Schalterkombination 15 und der beiden Magnetventile 16 ein hydraulisches Steuerventil mit dem Balken 14 verbunden ist.- Andererseits kann anstelle des hydraulischen Zylinders 18 ein elektrischer Verstellmotor vorgesehen sein, der durch die Schalterkombination 15 zum Vorwärts- und Rückwärtslauf veranlaßt wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche u Anordnung zum Verändern der Werkstoffverteilung eines fortlaufend erzeugten schlauch- oder flächenförmigen Vorformlings aus thermoplastischem Werkstoff durch Verändern des den Querschnitt bestimmenden Düsenspaltes der Auspreßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß vor der den Vorformling erzeugenden Düse in Austrittsrichtung und in unterschiedlichem Abstand von der Düse ein oder mehrere Reihen von ausgerichteten, paarweise zusammenwirkenden, zusammen mit Stellgliedern (10) einzelne Schaltkreise bildende Geber- und Empfängerelemente (8, 9) angeordnet sind, wobei der in dem Wirkungsbereich der Geber- und Empfängerelemente eintretende Vorformling (7) deren Schaltkreise öffnet oder schließt und hierdurch die zugehörigen voreinstellbaren Stellglieder betätigt, welche über hydraulische oder pneumatische Mittel (16, 17, 18) die Weite des Düsenspaltes (5) verändern.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiohnet, daß die Stellglieder (10) mit voreinstellbaren Anschlägen (11) zusammenwirken, deren Einstellung einer bestimmten Öffnungeweite des den Vorformling (7) erzeugenden Düsenspaltes (5) entspricht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geber- und Empfängerelemente (8, 9) paarweise in Richtung der Längsachse des in ihren Werkbereich eintretenden Vorformlings (7) verstellbar sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geber- und Empfängerelemente (8, 9) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   Zeichn.