DE1813421C3 - Vorrichtung zum Steuern der Wandstärke des Kunststoffstranges eines Extruders - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern der Wandstärke des Kunststoffstranges eines ExtrudersInfo
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Description
55
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Wandstärke des Kunststoffstranges eines Extruders,
insbesondere einer Kunststoffblasmaschine, durch Änderung der Spaltbreite des Spritzkopfes des
Extruders in Abhängigkeit von der Länge des ausgetretenen Kunststoffstranges. Zur Erzielung einer gleichmäßigen oder anderen,
bestimmten Wandstärke eines aus einem Kunststoffschlauch geblasenen Hohlkörpers, z. B. einer Flasche,
muß der Wandst8rkenverlauf des Kunststoffschlauches der während des Blasvorganges auftretenden
Reckung des Materials angepaßt werden.
Eine Änderung der Wandstärke des Kunststoffschlauches ist durch Änderung der Spaltbreite des
Spritzkopfes oder unter Ausnutzung des Quelleffektes des thermoplastischen Kunststoffes bei konstanter
Spaltbreite durch Änderung der Extrusiousgeschwindigkeit
bzw. des -druckes durchführbar. Bei Jen bekannten Kunststoffblasmaschinen erfolgt eine Wandstärkenänderung
des Kunststoffschlauches durch Änderung der Spaltbreite des Spritzkopfes, wobei die
die Spaltbreite bestimmende axiale Lage des konischen Domes relativ zum ebenfalls konisch ausgebildeten
Mundstück durch einen in offener Steuerkette gefahrenen Hydraulikzylinder festgelegt wird.
Als Steuerglied für den Hydraulikzylinder dient in bekannter Weise ein programmiertes 7i?it\v.«rk oder
eine Kurvenscheibe.
Ein genau festgelegter Wandstärken ve rl auf des Kunststoffschlauches läßt sich mit diesen bekannten
Steuervorrichtungen nicht erreichen, da durch Fehlen einer Rückmeldung der Lage des Domes und damit
der Spaltbreite eine Lagenkorrektur nicht durchführbar ist. Darüber hinaus fehlt den bekannten
Steuervorrichtungen auch ein Glied zur Beeinflussung
der Zuordnung der Wandstärke zur Länge des Stranges. Die sich daraus ergebende Abweichung
vom vorgegebenen Wandstärkenverlauf erfordert aus Sicherheitsgründen eine Überdimensionierung des
Kunststoffschlauches und damit einen erhöhten Werkstoffverbrauch.
Bei kurvenscheibengesteuerten Plastlfiziereinheiten
für Blasanlagen ist auch schon vorgeschlagen worden, die Kurvenscheibe von einem von einer Kolbenpumpe
beaufschlagten Hydromotor anzutreiben, wobei die Kolbenpumpe mit der Schnecke In Antriebsverbindung
steht. Damit soll der die Wg-sdstärke des ausgetretenen
Extrudates festlegende Öffnungsquerschnitt des Werkzeuges in Abhängigkeit von dem verdrängten
Volumen der Plastifiziereinheit gesteuert werden. Auch bei dieser bekannten Steuerung besteht keine
Möglichkeit, zur Erzielung des geforderten Wandstärkenverlaufes die aus der verschiedenen Kompressibilität
der Plastifiziermasse und der Hydraulikflüssigkeit für den Antrieb der Kurvenscheibe sowie aus
den Leckverlusten des hydraulischen Antriebes sich ergebenden stark geschwindigkeitsabhängigen Störgrößen
zu berücksichtigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Steuerung des Wandstärkenverlaufes
des Kunststoffstranges in genau festlegbaren Grenzen.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die geforderte Abhängigkeit der Wandstärke von
der Länge des Stranges einem Funktionsgenerator einprogrammiert ist, die von einem Längenmeßgerät
ermittelte Länge des aus dem Spritzkopf ausgetretenen Stranges dem Funktionsgenerator als Eingangssignal
zuführbar ist, ein Ausgangssignal des Funktionsgenerators auf Grund der einprogrammierten
Abhängigkeit der Wandstärke von der Länge des Stranges modifizierbar ist und die Spaltbreite des
Spritzkopfes durch das Ausgaingssignal des Funktionsgenerators steuerbar ist.
Gegenüber einer bekannten Regelung zur Konstanthaltung der Dicke von Kunststoffbändern, bei der
die Dicke Regelgröße ist, unterscheidet sich die er-
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ftadungRgemaße Vorrichtung in vorteilhafter Weise
dadurch, daß die zu steuernde Wandstärke des Stranges nicht selbst gemessen wird. Damit wird gegenüber
dieser bekannten Regelung eine wesentliche Vereinfachung der Steuerung erzielt, ohne eine praktisch ins
Gewicht fallende Ungenauigkeit des geforderten Wandstärkenverlaufes in Kauf nehmen zu müssen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Ausgangssignal des Funktionsgenerators mit Kennwerten
des Kunststoffes sowie mit dessen Werten für Druck »° und Temperatur in der Druckkammer des Extruders
und der Extrusionsgeschwindigkeit modifizierbar.
Durch diese Werte wird insbesondere die Quellung des Materials nach Austritt aus dem Spritzkopf des
Extruders berücksichtigt Da die Extrusionsgeschwindigkeit
einen Einfluß auf die Quellung des Materials hat, ist es vorteilhaft, den die Extrusionsgeschwindigkeit
bestimmenden Druck in der Druckzone des Extruders und/oder die Extrusionsgeschwindigkeit des
Stranges durch einen eigenen Regelkreis zu beeinflüssen.
Zur kontinuierlichen Messung uir Länge des
austretenden Stranges wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß ein Infrarotsensor mit
oszillierendem Gesichtsfeld im Bereich des Spritz- *5
kopfes des Extruders angeordnet ist. Als Antriebselement für den Extrusionskolben dient vorteilhafterweise
ein hydraulischer DifFentialzylir.der, dessen dem Extrusionskolben abgewandter Kolbenraum mit
einem Speicher und dessen dem Extrusionskolben zugewandter Kolbenstangenraum mit einer im geschlossenen
Kreis arbeitenden Regelpumpe gekoppelt ist, wobei zwischen dem Kolbeiiraum und dem
Kolbenstangenraum des hydraulischen Differentialzylinders ein Druckmeßgerät für die Druckkammer
angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Mit 1 ist die den Spritzkopf bildende Druckkammer bzw. Druckzone der KunststofFblasmaschine
bezeichnet, in die der plastifizierte Kunststoff von dui
Förderschnecke 3 eingeführt wird. An der Druckkammer 1 ist ein Differentialzylinder 26 angeordnet,
an dessen Kolbenstange 25 ein Extrusionskolben 4 befestigt ist, der den Kunststoff durch den vom
Dorn 6 und Mundstück 7 gebildeten Spalt 5 preßt. Der Extrusionskolben 4 ist in einem zylindrischen
Ansatz 4a der Druckkammer 1 dichtend geführt. Der Kolbenraum 27 des DifTerentialzylinders 26 steht
über die Leitung 35 mit dem Druckspeicher 28 und der Kolbenstangenraum 29 über die Leitung 43 mit
der Rcgelpumpe 30 in Verbindung, und zur Schließung des hydraulischen Kreises ist die Regclpumpe
30 über die Leitung 34 mit dem Druckspeicher 28 verbunden. Zur Absicherung des hydraulischen
Kreises ist in der Leitung 35 ein Druckbegrenzungsventil 39 und in der Leitung 43 ein Druckbegrenzungsventil
40 angeordnet. In der Leitung 35 zwischen Druckspeicher 28 und Kolbenraum 27 des
Differcntiaizylinders 26 ist zur Steuerung der Druckbeaufschlagung
des Kolbenraumes 27 durch den Druckspeicher 28 ein aufstcuerbares Rückschlagventil
45 vorgesehen. Eine über die Druckleitung 38 mit Rückschlagventil 37 in die Leitung 34 einspeisende
Pumpe 36 dient zur Deckung der Leckölverluste fi5
sowie zur Spülung des hydraulischen Kreises. Die Pumpen 30 uno 36 werden gemeinsam von einem
Motor 33 angetrieben. Der die Austrittsgesclnviiidigkeit
des Kunststoffes aus dem Spalts der Druckkammer
I bestimmende Förderstrom der Regelpumpe 30 wird von dem aus einer Kolben-Zyltiiderejnheit
bestehenden, mit der Regelpumpe 30 gekoppelten Verstellglied 32 verstellt, wobei die Verstellbewegung
des VerstellgHedes 32 von einem Servoventil 31 angesteuert
wird, dessen Arbeitsleitungen 31 a, 316 mit
den betreffenden Zylinderräumen 32 a, 32 b des \erstellgliedes
32 verbunden sind.
Der zur Veränderung des Spaltes S in axialer Richtung anstellbare Dorn 6 ist an der Kolbenstange
8 eines von einer Kolben-Zylindereinheit gebildeten Verstellgliedes 11 befestigt. Die Verstellbewegung
des VerstellgHedes 11 wird von dem Servoventil 10 über die Arbeitsleitungen 10 a, 10 ft,
die mit den Zylinderräumen 11a, 11 b in Verbindung stehen, bewirkt.
Den Servoventilen 10, 31 werden die Signale von dem Funktionsgenerator 17 über die Leitungen 16,
16a, 23, 23a und den Yerp,!eichsgliedern 15, 24 zugeführt. In dem Funktionsgenerator 17 sind die
Signale in Abhängigkeit von uer austretenden Länge des Stranges aus dem Spalt 5 der Druckkammer 1,
unter gleichzeitiger Berücksichtigung des Druckes in der Druckkammer 1, der Austrittsgeschwindigkeit
des Stranges aus dem Spalt 5, der Temperatur des Kunststoffes in der Druckkammer 1 sowie der molukularen
Beschaffenheit des Kunststoffes, einprogrammiert.
Die Erfassung der Länge des aus dem Spalt 5 austretenden Stranges erfolgt mit Hilfe eines in Doppelpfeilrichtung
19 abtastenden Infrarotsensors 18. Die jeweilige Länge des Stranges wird dem Funktionsgenerator
vom Infrarotsensor 18 als Signal 20 eingespeist. Der in der Kamme:· 1 wirkende Druck wird
aus dem Differenzdruck des Kolben- und Kolbenstangcnraumes 27, 29 des Diiferentialzylinders mit
Hilfe des zwischen den Leitungen 35 und 43 angeordneten Druckmeßgerätes 44 ermittelt und als
Signal 22 dem Funktionsgenerator 17 zugeleitet.
Die Austrittsgeschwindigkeit des Strange;, aus dem Spalt 5 ergibt sich aus der Stellung der die Arbeitsgeschwindigkeit des DifTerentialzylinüers 26 bestimmenden
Regelpumpe 30 und der Stellung des Domes 6. Die vom Ist-Wert-Geber 41 erfaßte Stellung
der Regelpumpe 30 und die vom Ist-Wert-Geber 13 erfaßte Stellung des Domes 6 wird deshalb gleichzeitig
als Analogsignal 46 und 48 für die Austrittsgeschwindigkeit in den Funktionsgenerator 17 eingegeben.
Die Temperatur des in der Druckkammer 1 befindlichen Kunststoffes wird mit bekannten Meßgeräten
gemessen und als analoges Signal 47 dem Funktionsgenerator zugeführt. Die die Beschaffenheit
des Kunststoffes berücksichtigende Konstante wird als Signal 21 in den Funktionsgenerator einprogrammiert.
Die vom Funktionsgenerator 17 zunächst den Verglcichglicdern 15, 24 ziigeführten, die Soll-Werte
bildenden Signale in den Leitungen 16, 23 werden mit den Ist-Wert-Signalen 14, 4?, der Ist-Weri-Geber
13, 41 verglichen und das jeweilige Diffcrenzsignal der Lcit'ingen 16a, 23a verstärkt und den Servoventilen
10, 31 zur entsprechenden Verstellung der Versteiiglieder It, 32 zugeführt. Der Wandstärkenvcrlauf
des Stranges wird somit durch das in den Funktionsgenerator 17 eingegebene Programm eindeutig
bestimmt.
Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausfiih-
gsbcispiei gebunden. Es ist auch denkbar, in benler
Weise die Förderschnecke gleichzeitig als islatorisch wirkenden Kolben auszubilden, ferner
Druck mit bekannten Meßgeräten unmittelbar )der an der Druckkammer zu erfassen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Steuern der Wandstärke
des Kunststoffstranges eines Extruders, insbesondere
einer Kumtstoffblasmascbine, durch Ändeder
Spaltbreite des Spritzkopfes des Extruders to Abhängigkeit von der Länge des ausgetretenen
Kunststoffstranges, dadurch gekennzeichnet, daß die geforderte Abhängigkeit der Wandstärke
von der Länge des Stranges einem Funktionsgenerator (17) einprogrammiert ist, die von
einem Längenmeßgerät ermittelte Länge des aus dem Spritzkopf ausgetretenen Stranges dem Funktionsgenerator
(17) als Eingangssignal (20) zufuhrbar
ist, ein Ausgangssignal des Funktionsgenerators (17) auf Grund der einprogrammierten
Abhängigkeit der Wandstärke von der Länge des Stranges modifizierbar ist und die Spaltbireite (5)
des Spritzkopfes durch das Ausgangssignal des Funktionsgenerators steuerbar isL
2. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Funklionsgenerators
(17) mit Kennwerten des Kunstttoffes sowie mit dessen Werten für Druck und
Temperatur in der Druckkammer (1) des Extraders und der Extmsionsgeschwindigkeit modifitierbar
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der
Druckzone des Extruders und/oder Extrusionsgeschwindigkeit des Stranges regelbar sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu kontinuierlichen
Messung der Länge des Stranges ein Infrarotsensor (18) mit oszillierendem Gesichtsfeld im
Bereich des Spritzkopfes des Extruders angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen in bekannter Weise
über einen Differentialzylinder (26) hydraulisch betätigbaren Extrusionskolben (4), wobei der
Kolbenraum (27) des Differentialzylinders (26) mit einem Druckspeicher (28) und der Kolbenstangenraum
(29) mit einer im geschlossenen Kreis arbeitenden Regelpumpe (30) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolbenraum
(27) und dem Kolbenstangenraum (29) des hydraulischen Differentialzylinders (26) ein Druckmeßgsrät
(44) für die Druckkammer (1) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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Family
ID=5715610
Family Applications (1)
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