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Vorrichtung zum Regeln der Wandstärke des Extrudates von Kunst 8 toffmaschinen
Zusatz zum Patent... (Patentanmeldung P 18 13 421.9) Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Beeinflußung der Wandstärke des Extrudates von Kunststoffmaschinen
insbesondere Kunststoffblasmaschinen durch Regelung der Spaltbreite des Spritzkopfes
in Abhängigkeit von der ausgetretenen Länge des Extrudates, wobei die von einem
Längenmeßgerät ermittelte Länge des aus dem Spritzkopf ausgetretenen Extrudates
als Signal einem Funktionsgenerator zugefUhrt wird, in dem die Wandstärke in Abhängigkeit
von der Länge des Extrudates einprogrammiert ist und die austretenden Signale des
Funktionsgenerators einem die Spaltbreite des Spritzkopfes der Kunststoffmaschine
beeinflußenden Regelkreis zugeführt werden entsprechend Patent... (Patentanmeldung
P 18 13 421.9).
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Zur kontinuierlichen#Erfassung der Länge des aus dem Spritzkopf der
Kunststoffmaschine austretenden Extrudates wird nach dem Hauptpatent... (Patentanmeldung
P 18 13 421.9) die Verwendung eines an sich bekannten Infrarotsensors mit oszillierendem
Gesichtsfeld im Bereich des Spritzkopfes des Extrudates vorgeschlagen.
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Einen funktionsgerechten Einbau eines oszillierenden Infrarotstrahlers
lassen die konstruktiven Gegebenheiten im Bereich des Spritzkopfes der Kunststoffmaschine
sowie deren betriebliches Verhalten nicht immer z, Der Erfindung liegt deshalb die
Aufgabe
zugrunde, die Längenerfassung des dem Spritzkopf verlassenden
Extrudates weitgehend unabhängig von der konstruktiven Ausbildung der Xunststoffmaschine
insbeßondere In deren Spritzkopfbereich und unabhängig von deren betriebliches Verhalten
vornehmen zu können und dartberhinaus die Anzahl der an der Regelung des Wandstärkenverlaufes
des ExtrudatesbeteiligtenMittel auf ein Minimum zu beschränken.
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Nach der Erfindung wird dies durch Verwendung einer an sich bekannten
dem austretenden Extrudat folgenden Nachlaufsteuereinrichtung erzielt, wobei der
Antrieb der Nachlaufsteuerung von einem mittels Servoventil gesteuerten hydraulischen
Antrieb gebildet ist und der mit dem hydraulischen Antrieb gekoppelte den Extrudatanfang
abtastende Sucherkopf, dem Servoventil die Lagedifferenz zwischen Extrudat und hydraulischem
Antrieb als Regelgröße zufUhrt. Anstelle einer auf hydraulischer Basis arbeitenden
Nachlaufsteuerung wäre es denkbar, eine elektrische Nachlaufsteuerung zur Erfassung
der Extrudatlänge einzusetzen. Aus dynamischen Gründen ist jedoch die Nachlaufgeschwindigkeit
elektrischer Nachlaufsteuerungen begrenzt, besonders, wenn sich die Masse der bewegten
Teile durch direkten Anbau weiterer Meßeinrichtungen vergrößert.
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Als Sucherkopf fUr die hydraulische Nachlaufsteuerung wird vorteilhafterweise
eine Lichtschranke oder ein Infrarotdetektor eingesetzt. Bei Verwendung eines Infrarotdetektors
als Sucherkopf>wird die Lage des Extrudatanfanges durch dessen Wärmestrahlung
gemessen.
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Dadurch erUbrigen sich Reflektoren und Strahlungsqaellen wie sie bei
Verwendung einer Lichtschränke erforderlich sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung führt ein mit dem servogesteuerten
hydraulischen Antrieb der Nachlaufsteuerung gekoppelter Signalgeber den ein Maß
der Extrudatlänge bildenden zurUckgelegten.Weg des hydraulischen Antriebes der Nachlauf
steuerung als Istwertsignal der Extrudatlänge dem Funktionsgenerator zu.
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Vorteilhafterweise ist der Signalgeber als elektrisches Potentiometer
ausgebildet. Anstelle eines elektrischen Ubertragungses glied sind auch mechanische
oder hydraulische Übertragungsglieder für das dem Funktionsgenerator zuzuführenden
Istwertsignal der Extrudatlänge einsetzbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet bei Verwendung eines
mechanischen Gliedes des Funktionsgenerators zur Festlegung des andstärkenverlafs
des Extrudates, die Nachfolgesteuerung einen Teil des Funktionsgenerator, wobei
das den Wandstärkenverlauf des Extrudates bestimmende mechanische Glied mit dem
hydralischen Antrieb eine Funktionseinheit bildet. Das mechanische Glied des Funktionsgenerators
wird vorteilhafterweise von einer mit einem opto-elektrischen System zusammenwirkenden
den Wandstärkenverlauf des Extrudates entsprechenden graphischen Darstellung gebildet,
wobei das elektrische Signal des opto-elektrischen Systemsüber einen Verstärker
unmittelbar dem Steuerorgan des Verstellantriebes zur Beeinflußung der Spaltbreite
des Spritzkopfes der Kunststoffmaschine zugeführt wird. Der hydraulische Antrieb
der Nachlaufsteuerung ist mit Vorteil als #olben-Zylinder-Einheit
ausgebildet,
wobei am beweglichen Teil die den Sollwert der Wandstärke des Extrudates bildende
graphische Darstellung angebracht ist und das mit der graphischen Darstellungen
zusammenwirkende opto-elektrische System ortsfest angeordnet ist.
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Die graphische Darstellung des Wandstärkenverlaufes wird in einfacher
Weise auf eine am beweglichen Teil der Kolben-Zylinder-Einheit befestigten Platte
aufgebracht. Die graphische Darstellung besteht aus einem auf eine transparente
Platte aufgebrachten opaken Streifen oder Strich oder aus einem transparenten Streifen
oder Strich auf eine opake Platte.
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Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der graphischen Darstellung
besteht darin, daß die Platte in Bewegungsrichtung in eine opake und transparente
Fläche aufgeteilt ist, wobei der Verlauf der Begrenzungslinie zwischen den beiden
Flächen den geforderten Wandstärkenverlauf des Extrudates entspricht. Durch die
graphische Darstellung des geforderten Wandstärkenverlaufs des Extrudates in Verbindung
mit einem opto-eleltrischen Systan läßt sich eine erforderliche Änderung des Wandstärkenverlaufes
in einfacher Weise durchführen. Dies hat besondere Bedeutung, wenn beim Blasen eines
neuen Werkstückes der günstigste Wandstärkenverlauf des Extrudates zunächst ermittelt
werden muß. Vorteilhafterweise wird das optoelektrische System von einem optischen
Potentiometer oder einer quer zum Verlauf der graphischen Darstellung verschiebbar
angeordneten und über eine RUckführungseinrichtung mit dem Anstellantrieb zur Beeinflußung
der Spaltbreite des Spritzkopfes der Kunststoffmaschine
gekoppelten
Lichtschranke gebildet.
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Bei Verwendung einer Lichtschranke steht deren optische Achse normal
auf der den Wandstärkenverlauf des Extrudates be#mmenden graphischen Darstellung.
Weicht die optische Achse der Lichtschranke von dem Verlauf der graphischen Darstellung
ab, gibt die Lichtschranke ein der Größe der Abweichung entsprechendes Signal über
einen Verstärker unmittelbar an das Steuerorgan des Anstellantriebes zur Beeinflußung
der Spaltbreite des Spritzkopfes ab. Der damit verbundene Verstellweg des Anstellantriebes
wird über die Rückführungseinrichtung der Lichtschranke zu deren entsprechenden
Nachstellung zugeführt. Die Rückführungseinrichtung kann aus mechanischen oder hydraulischen
Mitteln bestehen.
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Durch die Verwendung der Lichtschranke zur Abtastung der graphischen
Darstellung in Verbindung mit einer mechanischen oder hydraulischen Rckführngseinrichtung
ist die Regelung der Spaltbreite des Spritzkopfes in Abhängigkeit der Extrudatlänge
mit geringem technischen Aufwand durchführbar. Für eine große Anzahl von Formgebungen
der Werkstücke reicht ein einem Polygonzug entsprechender Wandstärkenverlauf des
Extrudates aus. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen,
daß das durch die Stellung des hydraulischen Antriebes der Nachlaufsteuereinrichtung
vorliegende Istwertsignal der Extrudatlänge als elektrisches Signal einem elektronischen
Eingabegerät zugeführt wird, in dem in Abhängigkeit vom Istwert der Extrudatlä#ge
ein einem Polygonzug entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird, wobei jeder Stützpunkt
des Polygonzuges durch jeweils zwei Potentiometer
festgelegt ist.
Die Anzahl der Potentiometerpaare bestimmt hierbei die Anzahl der Polygonstützpunkte.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau des Spritzkopfes einer Kunststoffmaschine
mit einer mit einem optischen Potentiometer kombinierten Nachlaufsteuerung, Fig.
2 den schematischen Aufbau des Spritzkopfes einer Kunststoffmaschine mit einer mit
einer Lichtschranke mit Rückführungseinrichtung kombinierten Nachlaufsteuerung,
Fig. 3 ein Schaubild der Lichtschranke nach Fig. 2 Fig. 4 die Draufsicht eines elektronischen
Eingabegerätes zur Festlegung der Wandstärke und Fig. 5 das Schaubild eines mit
dem Eingabegerät nach Fig. 4 erzeugten Polygonzuges.
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In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Spritzkopf der nicht näher dargestellten
Kunststoffblasmaschine bezeichnet. 2 bezeichnet das aus dem Spritzkopf 1 augetretende
Extrudat. Am Spritzkopf 1 ist ein Hydraulikzylinder 3 mit durchgehender Kolbenstange
4 a, 4 b (Fig. 1) mittels Streben 5/befestigt. Die untere Kolbenstangenhälfte 4
b trägt einen Bügel 6 an dem eine Lichtquelle 7 mit Signalgeber und ein in einem
Rohr 8 angeordneter Reflektor 9 befestigt sind.
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Vom Signalgeber der Lichtquelle 7 führt eine Signalleitung lo zu einem
Verstärker 11 und von diesem eine Signalleitung 12 zu einem Servoventil 13s dessen
Arbeitsleitungen A und B mit den Zylinderräumen 14 und 15 in Wirkverbindung stehen.
Sobald der Extrudatanfang
2 a in den Bereich des Strahlenbündels
16 eindringt, gibt der Signalgeber über den Verstärker 11 ein entsprechend großes
Signal an das Servoventil 13 ab. Durch das damit verbundene Aufsteuern des Servoventils
13 wird die mit dem Zylinderraum 14 in Verbindung stehende Arbeitsleitung A mit
der Druckmittelleitung P und die zum Zylinderraum 15 führende Arbeitsleitung B mit
der Tankleitung T verbunden, so daß sich der Kolben 17 mit Kolbenstange 4 a, 4 b
und der von der Lichtquelle 7 und dem Reflektor 9 gebildete Sucherkopf im gleichen
Sinne wie das Extrudat bewegt. Die Größe des dem Servoventil zugeführten Signals
bestimmt den Steuerspalt des Servoventils und damit die Geschwindigkeit des Kolbens
17. Da die Größe des vom Signalgeber des Suscherkopfes dem Servoventil weitergeleiteten
Signals von der Eintauchtiefe des Extrudatanfanges 2 a in das Strahlenbündel 16
bestimmt ist, taucht bei einem Voreilen des Extrudates gegenüber dem Kolben 17 und
damit des Sucherkopfes, der Extrudatanfang 2 a weiter in den Strahlenbündel 16 ein.
Die Folge davon ist eine Verstärkung des Signals des Signalgebers des Sucherkopfes
und damit ein weiteres Aufsteuert des Servoventils verbunden mit einer Erhöhung
der Geschwindigkeit des Kolbens 17. Umgekehrt verhält es sich bei einem Nacheilen
des Extrudatanfanges gegenüber dem Kolben 17 bzw. des Sucherkopfes. Durch diese
Regelung entspricht die vom Kolben 17 bzw. der Kolbenstange 4 a, 4 b zurückgelegte
Strecke der Länge des aus dem Spritzkopf 1 austretenden Extrudates und zwar ab dem
Zeitpunkt des Eintauchens des Extrudates in das Strahlenbündel 16 des aus Lichtquelle
7 und Reflektor 9 gebildeten Sucherkopfes. An der Kolbenstange 4 a, 4 b ist eine
außerhalb des Zylinders
3 verlaufende Verbindungsstange 18 befestigt,
an der eine Platte 19 mit einem transparenten und opaken Flächenteil 20 a, befestigt
20 b1ist.. Die Platte 19 bewegt sich gemeinsam mit dem Kolben 17 und Kolbenstange
4 a, 4 b. Der Verlauf der Trennungslinie 22 zwischen dem transparenten und opaken
Flächenteil der Platte 19 entspricht dem Wandstärkenverlauf des Extrudates. Der
die Wand stärke des Extrudates bestimmende Ringspalt 23 des Spritzkopfes 1 der Kslnststoffblasmaschine
muß deshalb entsprechend dem Verlauf der Trennungslinie 22 verändert werden. Das
Signal für den nicht gezeigten Regelkreis zur Veränderung des Ringspaltes des Spritzkopfes
1 entsprechend dem Verlauf der Trennungslinie 22 bewirkt nach Fig. 1 ein über der
Platte 19 ortsfest angeordnetes optisches Potentiometer 21 in Verbindung mit einer
sich unterhalb der Platte 19 erstreckenden ebenfalls ortsfest angeordneten Lichtquelle.
Die Platte 19 bewegt sich bei Betätigung des Kolbens 17 unter dem optischen Potentiometer
vorbei, wobei dem Verlauf der Trennungslinie 22 entsprechende Signale von dem optischen
Potentiometer dem Steuerteil zur Beeinflußung des Ringspaltes 23 des Spritzkopfes
1 zugeführt werden.
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Das optische Potentiometer 21 besteht aus einer Anzahl lichtempfindlicher
Elemente. Diese lichtempfindlichen Elemente wie Foto dioden oder Fotoelemente werden
über je eine Verstärkerstufe so zusammengeschaltet, daß die gesamte Anordnung infolge
der Beleuchtungsunterbrechung durch den opaken Flächenteil 20 b der Platte 19 ein
Signal abgibt, dessen Größe dem Ort der Beleuchtungsunterbrechung auf der Platte
19 entspricht.
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In Fig. 2 wird der Verlauf der Trennungslinie 22 zwischen transparentem
und opakem Flächenteil 20 a, 20 b der Platte 19 von einer Lichtschranke 24 abgetastet.
Die Lichtschranke 24 ist auf einem Aufnahmetisch 25 befestigt, der auf am Hydraulikzylinder
3 befestigten Führungen 26 quer zur Bewegungsrichtung der Verbindungsstange 18 mit
Platte 19 verschiebbar angeordnet ist. Der Aufnahmetisch 25 ist über ein Hebelgestänge
27 mit der aus dem Zylinderraum 28 des Anstellzylinders 29 zur Beeinflußung der
Breite des Ringspaltes 23 des Spritzkopfes 1 herausgeführten Verlängerung 30 des
Kolbens 31 gekoppelt. Das von der Lichtschranke 24 erzeugte elektrische Signal wird
über die Leitung 32 dem Verstärker 33 und von dort unmittelbar dem als Servoventil
ausgebildeten Steuerorgan 34 für den Anstellzylinder 29 zugeführt.
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In der gezeigten Stellung der Lichtschranke 24 liegt ihrioptisclhe
Achse 24 a genau auf der Trennungslinie 22 zwi#schen transparen,em und opake Flächenteil
20 a, 20 b der Platte 19. Mit Austritt des Extrudates 2 aus dem Spritzkopf 1 bewegt
sich der Kolben 17 des Hydraulikzylinders 3 der Nachlauf steuerung in Richtung des
Pfeiles 35.und über die Verbindungsstange 18 auch die Platte 19. Sobald die Trennungslinie
22 zwischen transparentem und opakem Flächenteil 20 a, 20 b der Platte 19 außerhalb
der optischen Achse 24 a der Lichtschranke 24 gelangt, gibt letztere ein elektrisches
Signal über die Leitung 32 und den Verstärker 33 an das als Servoventil ausgebildete
Steuerorgan 34 -für den Anstellzylinder 29 ab. Die damit verbundene Yerstellung
des Anstellzylinders 29 wird über die mit dem Kolben 31 verbundene Verlängerung
30 und die von dem Hebelgestänge 27 gebildete Rückfübrungseinrichtung
auf
den Aufnahmetisch 25 der Lichtschranke 24 über-22 tragen, wobei sich dieser in Richtung
der Trennungslinie/verschiebt. Gemäß dem Schaubild nach Fig. 3 gibt die Lichtschranke
24 ein negatives Signal S ab, wenn sich der opake Flächenteil 2o b in ihrem Bereich
befindet und ein positives Signal, wenn sich de#r transparente Flächenteil 20 a
der Platte in ihrem Bereich befindet. Die Größe des Signals S ist von der Entfernung
W der optischen Achse 24 a der Lichtschranke 24 von der Trennungs--linie 22 abhängig.
Das elektrische Signal S kann als Spannung (V) oder als Stromstärke A vorliegen.
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Bei einem polygonartigen Verlauf der Wandstärke des Extrudates entsprechend
dem Schaubild nach Fig. 5 wird die Länge des aus dem Spritzkopf der Kunststoffblasmaschine
austretenden Extrudates einem elektronischen Eingabegerätes G (Abb. 4) als elektrisches
Signal E zugeführt. Das elektrische Signal E für die jeweilige Länge des ausgetretenen
Extrudates wird über einen mit der Kolbenstange 4 a, 4 b gekoppelten nicht dargestellten
elektrischen Potentiometer dem Eingabegerät G zugeführt. Im Eingabegerät G wird
ein einem Polygon-/PZ zug entsprechendes Ausgangssignal A erzeugt, daß dem Regelkreis
zur Veränderung des Ringspaltes des Spritzkopfes 1 zur Beeinflußung der Wandstärke
des Extrudates zugeleitet wird. Die einzelnen Stützpunkte PO bis P5 des Polygonzuges
P Z (Fig. 5) werden durch jeweils zwei einander zugeordnete Potentiometer Mos Moo>
M1> M2^ M22 M22> M3> M33 M4, M44, Mg, M55 auf dem Eingabegerät G eingestellt,
wobei mit dem einen der Sollwert Wider
Wandstärke des Extrudates
und mit dem anderen der zugeordnete Sollwert Ls der Extrudatlänge eingestellt wird.
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Die zur Festlegung des Polygonzuges P Z nicht erforderlichen Potentiometerpaare
werden dadurch wirkungslos gemacht, daß der zur Einstellung des Sollwertes Ls der
Extrudatlänge bestimmte Potentiometer auf einen Wert eingestellt wird, der größer
als der Maximalwert der Extrudatlänge ist.
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Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele
gebunden, insbesondere ist es auch möglich, die den Wandstärkenverlauf bestimmende
graphische Darstellung ortsfest anzuordnen und den die graphische Darstellung abtastenden
Sollwertgeber wie das optische Potentitometer oder die Lichtsbhranke mit dem hydralischen
Zylinder der Nachlaufsteuereinrichtung zur Erfassung der Extrudatlänge zu einer
Bewegungseinheit zu vereinigen.