DE1900532A1

DE1900532A1 - Verfahren und Anordnung zum Veraendern der Werkstoffverteilung eines aus einer Auspressvorrichtung austretenden Vorformlings aus thermoplastischem Werkstoff

Info

Publication number: DE1900532A1
Application number: DE19691900532
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dieter Boes; Dr-Ing Franz Foerster; Volker Lohrbaecher; Heinz Merkel; Manfred Richter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1969-01-07
Filing date: 1969-01-07
Publication date: 1970-08-20

Description

Verfahren und Anordnung zum Verändern der Werkstoffverteilung eines aus einer Auspreßvorrichtung austretenden Vorformlings aus thermoplastischem Werkstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Verändern der Werkstoffverteilung von aus einer Auspreßvorrichtung austretenden, schlauch- oder flächenförmigen Vorformlingen aus thermoplastischem Kunststoff, die nachfolgend als Hohlkörper im Blasverfahren oder als flächenhafte Körper im Tiefziehverfahren zu Fertigartikeln verarbeitet werden.
Im allgemeinen haben die im Extrusionsverfahren erzeugten Vorformlinge, bedingt durch eine starre Werkzeugkonstruktion, eine überall gleiche Dicke. Die nachfolgend im Blas- oder Tiefziehverfahren aus einem derart geformten Vorformling erzeugten Hohlkörper weisen demzufolge an den Stellen maximaler Reckung bedingt durch die größten Fertigteildurchmesser die geringsten Wandstärken auf.
Da die Fertigteileigenschaften bei kunststoffgerechter Verarbeitung und gleichem Werkstoff von den Stellen geringster Wandstärke bestimmt werden, muß die Wandstärke des Vorformlings so bemessen sein, daß die Wandstärke nach der Weiterverarbeitung des Vorformlings an den Stellen maximaler Reckung noch groß genug ist, um den zu erwartenden Beanspruchungen standzuhalten. Ein solches Vorgehen fahrt jedoch zu einer unnötigen Häufung des Werkstoffs an anderen Stellen und ist daher gegenüber einem Körper mit überall gleichmäßiger und gerade ausreichender Wandstärke unwirtschaftlich und teuer. Ein solcher Fall liegt z.B. vor, wenn der Boden eines Hohlkörpers besonders starr ausgeführt werden soll und es dadurch zu einer unnötigen Anhäufung von Werkstoff in der Mantel- und Halszone kommt.
Zur Behebung dieses Mangels ist es zur Herstellung von Hohlkörpern gleichbleibender Wandstärke oder mit Verdickungen an vorbestimmten Stellen bereits bekannt, einen Schlauch mit unterschiedlicher, auf den späteren Formkörper abgestimmter Werkstoffverteilung zu extrudieren, indem man einer Strangpresse eine Ringdüse mit veränderlicher Spaltweite vorschaltet. Mundstück und Dorn der Ringdüse sind dabei so ausgeführt, daß durch axiale Verstellung des Mundstücks oder Dorns sich je nach Bewegungsrichtung der Düsenspalt vergrößert oder verkleinert. Die Axialbewegung wird entweder direkt oder indirekt über eine Hebelübersetzung, beispielsweise durch Betätigung eines hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Arbeitszylinders hervorgerufen. Bei in großen Serien wirtschaftlich auszuführenden Herstellungsverfahren muß die Steuerung des Düsenspaltes derart gehandhabt werden, daß immer die gleiche, in der Ringdüse dimensionierte Stelle des Vorformlings an die entsprechende bzw.
vorgesehene Stelle der Hohlform kommt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Steuervorgang üblich, bei dem die Veränderung des Düsenspaltes über Zeitglieder erfolgt. Durch Abstimmen der Ausstoßgeschwindigkeit mit dem Ablauf des Steuervorgangs bemüht man sich, eine Zuordnung der ausgestoßenen Länge des Vorformlings zu der Wandstärke zu erreichen. Dieses Verfahren ist aber zeitaufwendig und ungenau. Veränderungen der Temperatur oder der Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze erfordern die Neueinstellung der Zeitglieder, um Verdickung oder Schwächung des Schlauches wieder an die gewünschten Stellen zu setzen.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung, bei der der plastifizierte Werkstoff mittels eines Kolbens oder einer kolbenartig bewegten Schnecke ausgestoßen wird, verändert man die Wandstärke des Vorformlings in Abhängigkeit vom Kolbenhub. Voraussetzung für die Durchführung des Steuerungsvorganges ist jedoch, daß das plastifizierte Material vor dem Ausstoßen aus der Ringdüse aufgestaut wird, um dann gleichzeitig mit dem Ausschubvorgang den hubabhängigen Steuerungsvorgang mittels einer Kurvenscheibe auszulösen.
Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß eine Veränderung der Werkstoffverteilung des Vorformlings an bestimmten Stellen eine Veränderung an der Kurvenscheibe bzw. deren Neuanfertigung bedingt. Auch eine Änderung des Artikelgewichtes erfordert bai sonst gleicher Form des Hohlkörpers eine neue Kurvenscheibe oder eine andere Übersetzung zwischen Kolbenhub und Drehwinkel der Kurven Scheibe.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren unci eine Anordnung zu finden, die eine Änderung der Wandstärke des Vorformlings unabhängig von seiner Ausstoßgeschwindigkeit und seinem Volumen derart herbeizuführen gestattet, daß die örtlichen Verdickungen und Schwächungen bei jedem Ausstoßvorgang wieder im gleichen axialen Bereich des Vorformlings liegen. Ferner soll die axiale Verschiebung der Verdickungen und Schwächungen am Vorformling den Erfordernissen des Fertigteils entsprechend ohne langwierige Einrichtearbeit vorgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Verändern der Werkstoffverteilung eines aus einer Auspreßvorrichtung austretenden schlauch- oder flächenförmigen Vorformlings aus thermoplastischem Werkstoff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Veränderung der Werkstoffverteilung in Abhängigkeit von der wahren Länge des austretenden Vorformlings erfolgt und diese wahre Länge durch Abtasten des Endes des Vorformlings laufend ermittelt wird.
Die Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei das Verändern der Werkstoffverteilung des aus der Auspreßvorrichtung austretenden Vorformlings durch Verändern des den Querschnitt bestimmenden Düsenspaltes der Auspreßvorrichtung vorgenommen wird, zeichnet sich dadurch aus, daß vor der den Vorformling erzeugenden Düse ein Geber- und ein Empfängerelement gegeneinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei mindestens ein Element in Achsrichtung des ausgepreßten Vorformlings beweglich angeordnet ist und das Geber- und das Empfängerelement zusammen mit einem Stellglied einen Schaltkreis bilden, wobei der austretend Vorformling den Schaltkreis öffnet bzw. schließt und durch Betät@@ ag des Stellgliedes das bzw. die Geber- und/oder Empfängerelement an der Un terkante des Vorformlings mitbewegt, daß die Be@egung, des Ste@ des als Filhrungsgröi33e einem die Größe des Düsenspait @estimm@rden Sollwertgeber zugeführt wird und dieser S@ilwe@t üb@ @nen R@ @@r die Verstellung des Düsenspaltes auslös@ Das @@ @@@t ka@@ beispielsweise als bandförmige, parallel @@r @hg, des V@ formlings angeordneten Strahlungsqueile au@ge @@ das d@@ gegenüberliegende Empfängerelement in A@@ @@@@@t o@for @ng beweglich und punktförmig ange@@@lnet @ @ @nget. @t sein, daß Geber- und Empfäng@@elem@@@ @lie@ @d und synchron in A@@ ri@@ @@ @@ @@@.
Eine Anordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch wiedergegeben und im folgenden näher beschrieben.
An das Mundstück einer nicht näher dargestellten Strangpresse 1 ist ein Schlauchkopf 2 als Auspreßvorrichtung angeschlossen, in dessen Eintrittlöffnung l9 der plastifizierte Kunstrrtoff eintritt, nach unten umgelenkt und über einen feststehenden, mittels eines Halteringes 20 im Schlauchkopf befestigten Dorn 3 gleichmäßig auf den Umfang des zwischen dem Dorn 3 und dem Gehäuse des Schlauchkopfes 2 gebildeten Ringspaltes verteilt wird. Der Dorn 3 ragt bis in eine an der Austritt seite des Schlauchkopfes 2 axial verschiebbar angeordnete Düse 7 hinein, wobei eine am Ende des Dornes 3 vorgesehene Kegelfache 5 einer entsprechend kegelig ausgebildeten Düsenmündung 6 gegenüberliegt. Der plastifizierte Kunststoff tritt aus der Düse 7 als schlauchförmiger Vorformling 4 aus.
Unterhalb der Düse i ist parallel zur Längsachse des aus der Düse austretenden Vorformlings 4 eine bandförmige Lichtquelle 8 und dieser ausgerichtet gegenüberliegend eine Photozelle 9 angeordnet. Die Photozelle 9 kann mittels eines über zwei Rollen 21 und 22 geführten und von einem Stellmotor 11 angetriebenen Transportbandes 23 in Richtung der Längsachse des aus der Düse 7 austretenden Vorformlings 4 verschoben werden. Die bewegliche Photozelle 9 kann beispielsweise mit Hilfe einer vorgesetzten Sammellinse auf die parallel zur Achse der Photozelle 9 einfallenden, von der bandförmigen Lichtquelle 8 ausgehenden Lichtstrahlen ausgerichtet werden. Lichtquelle 8, Photozelle 9 und Stellmotor 11 bilden einen Schaltkreis, der von dem aus der Düse 7 austretenden Vorformling beeinflußt wird. Wird der Strahlengang zwischen der Lichtquelle 8 und der Photozelle 9 durch den sich nach unten bewegenden Vorformling 4 unterbrochen, so wirkt der von der Photozelle 9 ausgehende elektrische Impuls auf einen Schalter 10, der den Stellmotor 11 in Bewegung setzt und die Photozelle 9 solange dem an der Photozelle 9 vorbeigleitenden Vorformling 4 mit höherer Geschwindigkeit nachführt, bis die Photozelle die Unterkante des Vorformlings passiert hat. Auf diese Weise wird fortwährend die Unterkante des Vorformlings 4 abgetastet, wobei der Stellung der Photozelle 9 und damit der wahren augenblicklichen Länge des Vorformlings eine definierte Stellung des Stellmotors ll zugeordnet ist. Der Stellmotor wiederum kann beispielsweise mit einem Potentiometer 12 gekoppelt sein, dessen abgreifbare Spannung der Länge des Vorformlings 4 proportional ist. Diese Proportionalspannung wird einem die Größe des DIsenspaltes in Abhängigkeit von der augenblicklichen Länge des Vorformlings 4 bestimmenden Sollwertgeber 14 als Führungsgröße 24 zugeführt. Der jeweils im Sollwertgeber 14 bestimmte Sollwert 25 für die Größe des Düsenspaltes wird einem Regler 13 zugeführt, der den Sollwert 25 mit dem im Weggeber 18 ermittelten Istwert 26 der Düsenspaltstellung vergleicht und mit Hilfe der raums gebildeten Stellgröße 27 oder 28 eine Verstellung des Düsenspaltes herbeiführt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist die Düse 7 im Schlauchkopf 2 axial verschiebbar angeordnet und mit Hilfe von durch den Schlauchkopf 2 hindurchgeführten Zugankern 29 mit einem Stellrahmen 17 verbunden. Auf den Stellrahmen 17 ist ein Hydraulikzylinder 15 aufgesetzt und mit dem Stellrahmen 17 verbunden, während ein im Hydraulikzylinder 15 angeordneter Kolben 16 mittels einer durch den Stellrahmen 17 hindurchgeführten Kolbenstange 30 mit dem Schlauchkopf 2 fest verbunden ist. Wird der Hydraulikzylinder 15 über die Leitungen 32 oder 33 beispielsweise mit Drucköl beaufschlagt, so verändert sich gegenüber dem feststehenden Kolben 16 die Stellung des Hydraulikzylinders 15, wobei diese Bewegung über den Stellrahmen 17 und die Zuganker 29 auf die Düse 7 übertragen wird und eine Verstellung des Düsenspaltes auslöst.
Der Istwert 26 der Düsenspaltstellung kann mit Hilfe des Weggebers 18 beispielsweise induktiv am Stellrahmen 17 ermittelt und dem Regler 13 zugeführt werden. Die Versorgung der Leitungen 32 und 33 mit Drucköl kann über eine Hauptleitung 31 und in diese eingesetzte Magnetventile 34 erfolgen, wobei die Verstellung der Magnetventile 34 von den von der Meßeinrichtung 13 ausgehenden Stellgrößen 27 und 28 vorgenommen wird.
Ohne von der grundsätzlichen, oben beschriebenen Anordnung abzuweichen, können anstelle der Lichtquelle 8 und der Photozelle 9 auch andere Geber- und Empfängerelemente verwendet werden, deren Zusammanwirken durch den ausgepreßten Vorformling 4 verändert wird, so daß der zusammen mit dem Stellmotor 11 gebildete Schaltkreis geöffnet oder geschlossen wird. Andere Geber- und Empfängerelemente können z.B. auf der Grundlage von Ultraschall arbeiten. Schalter 10 und Stellmotor 11 können wahlweise so geschaltet sein, daß sie entweder bei offenem oder geschlossenem Schaltkreis inaktiviert sind.
Die Übertragung der Stellgröße 27, 28 auf die Düse 7 kann anstatt über den Hydraulikzylinder 15 auch mit Hilfe eines elektrischen Verstellmotors vorgenommen werden, der von der Stellgröße 27, 28 zum Vorwärts- oder Rückwärtslauf veranlaßt wird.
Anstelle einer Veränderung des Düsenspaltes kann eine Veränderung der Werkstoffverteilung des Vorformlings mit Hilfe der Längenmessung bei festem Düsenspalt auch durch eine Änderung des aus der Düse austretenden Mengenstromes vorgenommen werden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den zum bekannten Stand der Technik zählenden Methoden zur Veränderung der Werkstoffverteilung eines aus einer Auspreßvorrichtung austretenden Vorformlings ist insbesondere darin zu sehen, daß die Veränderung der Werkstoffverteilung durch Messung. der wahren Länge des Vorformlings von Veränderungen der Eigenschaften des ausgepreßten thermoplastischen Materials unabhängig ist. Ferner können Änderungen der Wandstärke des Vorformlings bzw. eine axiale Verlegung der Verdickungen oder SchwCichungen der Wandstärke auf einfache Weise durch Verstellung des Sollwertgebers berücksichtigt werden, ohne Änderungen an der Längenmeßeinrichtung vornehmen zu müssen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verändern der Werkstoffverteilung eines aus einer Auspreßvorrichtung austretenden schlauch- oder flächenförmigen Vorformlings aus thermoplastischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Werkstoffverteilung in Abhängigkeit von der wahren Länge des Vorformlings (4) erfolgt und diese Länge durch Abtasten des Endes des Vorformlings laufend ermittelt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, wobei das Verändern der Werkstoffverteilung des aus der Auspreßvorrichtung austretenden Vorformlings durch Verändern des den Querschnitt bestimmenden Düsenspaltes der Auspreßvorrichtung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der den Vorformling (4) erzeugenden Düse (7) ein Geber-(8) und ein Empfängerelement (9) gegeneinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei mindestens ein Element (8, 9) in Achsrichtung des ausgepreßten Vorformlings beweglich angeordnet ist und das Geber- und das Empfängerelement zusammen mit einem Stellglied (11) einen Schaltkreis bilden, wobei der austretende Vorformling den Schaltkreis öffnet bzw. schließt und durch Betätigung des Stellgliedes das bzw. die Geber- und/oder Empfängerelemente an der Unterkante des Vorformlings mitbewegt, daß die Bewegung des Stellgliedes als Führungsgröße (24) einem die Größe des Düsenspaltes bestimmenden Sollwertgeber (14) zugeführt wirc und dieser Sollwert über einen Regler (13) die Verstellung des Düsenspaltes auslöst.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberelement (8) als bandförmige, parallel zur Längsachse des Vorformlings angeordnete Strahlungsquelle ausgebildet ist und das ihr gegenüberliegende Empfängerelement (9) in Achsrichtung des Vorformlings (4) beweglich angeordnet und punktförmig ausgebildet ist.

4. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Geber-(8) und Empfängerelement (9) punktförmig ausgeführt sind und synchron in Achsrichtung des Vorforrnlings (4) bewegt werden.

Zeichn.

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