DE2617510B2 - Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zur Herstellung von Hartschaumplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zum Herstellen von Hartschaumplatten in Formen, wobei aufgrund von Steuersignalen der Mischkopf die Komponenten mischt und in die Form füllt und bei Unterbrechung des Füllvorganges die Zufuhr von Reinigungsmittel zum Mischkopf ausgelöst wird.

Bei einem bekannten Herstellungsverfahren für Hartschaumplatten in Formen (US-PS 36 21 522) sind Mischkopf und Formen relativ zueinander bewegbar, und es erfolgt eine Steuerung der Materialzufuhr ebenso wie der Bewegung. Diese Vorrichtung arbeitet nach einem festen Programm, das eine Reinigung der Mischkammer des Mischkopfes nach jedem Arbeitsvorgang vorsieht. Damit ist es zwar möglich, zu vermeiden, daß bei Abweichungen vom Normalprogramm, die durch Schwierigkeiten in der Förderung, den Ausfall von Formen, durch Probleme bei der Materialzufuhr etc. entstehen können, der Mischkopf erneut mit aufschäumbarem Material gefüllt wird, das sonst darin härten und zu Ausfällen des Mischkopfes führen würde. Bei fortlaufender Fertigung ohne Unterbrechungen verursacht ein solcher Arbeitsablauf aber erhebliche Materialverluste, die an sich aufgrund der gegebenen Reaktionszeiten der zu verarbeitenden chemischen Materialien nicht erforderlich wären. Außerdem muß das Programm bei Produktionswechseln, also bei Beginn der Herstellung von Platten anderen Materials bzw. anderer Zusammensetzung, völlig neu eingegeben werden, weil verschiedene Materialien unterschiedliche Reaktionszeiten haben und daher bei einem festen Programm jedes Material einen individuellen Arbeitsablauf erfordert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der automatischen Formfüllung mit zwischenzeitlichen Reinigungsvorgängen die durch diese verursachten Materialverluste auf ein Minimum zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zeit nach Beendigung eines Füllvorganges automatisch fortlaufend gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, bei dessen Überschreiten ein Signal für den nächsten Füllvorgang unterdrückt und die Reinigungsmittelzufuhr ausgelöst wird. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die tatsächlich zwischen zwei Arbeitsvorgängen verstreichende Zeitspanne ermittelt, wodurch eine wesentlich wirtschaftlichere Arbeitsweise

-^r> speziell bei der Massenherstellung von Hartschaumpiatten möglich ist Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist gewährleistet, daß der Abgabevorgang für die Chemikalien individuell in Abhängigkeit vom Vorhandensein einer auszuschäumenden Form erfolgt und eine Reinigung des Mischkopfes bei Leerlauf durch die im vorgegebenen Takt arbeitende Steuerung erst dann vorgenommen wird, wenn tatsächlich die Gefahr der Reaktion der Reaktionskomponenten im Mischkopf besteht Mit anderen Worten findet eine automatische Reinigung der Mischkammer erst statt, wenn eine bestimmte Sicherheitszeitspanne überschritten wird, also nicht mehr nach jedem Arbeitsvorgang, so daß man eine wesentlich höhere Variabilität in der Arbeitsweise erzielt So wird erheblich an Material gespart, und zudem läßt sich das Verfahren besonders vorteilhaft in Fällen einsetzen, in denen eine kontinuierliche Form, beispielsweise zur Herstellung von bandartig angeordneten Platten, verwendet wird. Bei solchen Vorrichtungen sieht man bisher eine Steuereinrichtung zur Beendigung der Materialabgabe für solche Fälle vor, in denen Fehlfunktionen festgestellt werden. Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, durch die fortlaufende Zeitmessung eine Reinigung der Mischkammer erst nach Überschreiten eines bestimmten Zeitwertes erfolgen zu lassen, wobei sich diese Siche^rheitszeitspanne aus der Aushärtezeit des Materials ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht einer Fertigungsstraße zum Herstellen von Hartschaumplatten unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Teil von Fig. 2 in verändertem Maßstab,

Fig.3 einen Teilschnitt entlang der Linie IH-IiI der F i g. 2, in verändertem Maßstab, und

Fig.4 ein Steuerschema für die Steuerschrittfolge beim automatischen Betrieb der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Fertigungsstraße.

Zum Herstellen einer Verkleidung aus äußeren starren Beschichtungen und innerem Hartschaum werden die Beschichtungen anfänglich in einer im wesentlichen parallelen Anordnung zusammengesetzt, und zwar an einer in F i g. 1 gezeigten Aufbaustation 10. Wie aus F i g. 3 erkennbar, ist eine obere starre Außenschicht, Materialhaut oder Lage 11 in geeigneter Weise mit einer unteren Außenschicht, Materialhaut oder Lage 16 verbunden, wobei der anfängliche Zusammenbau in beliebiger Weise erfolgen kann. Die vorderen und hinteren Begrenzungen zwischen den Außenschichten II, 16 bilden Stangen 15 aus Hartschaum, die mit den Außenschichten 11,16 in geeigneter Weise verbunden sind. Ebenso ist auch eine kontinuierliche Zuführung der oberen und der unteren Beschichtungen möglich. Dabei können die Beschichtungen aus dem Auslaß eines Walzwerkes oder von Materialrollen zugeführt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der speziellen Herstellung einzelner Verkleidungen aus gesonderten oberen und unteren Platten beschrieben.

Dabei werden, wie in Fi g. 1 gezeigt, die zusammengesetzten oberen und unteren Außenschichten 10,16 an einer Heizstation 17 in üblicher Weise erwärmt.

An einer Füllstation 18 wird ein Mischkopf zwischen die oberen und unteren Außenschichten 11, 16 eingeführt, um schäumbare Chemikalien innerhalb der Formzone abzulegen. Letztere wird von den oberen und

unteren Außenschichten 11, 16 sowie von den Stangen 15 gebildet Sodann tritt die Anordnung in einen Druck- und Härtetunnel 19 ein, der für sich ebenfalls keinen Bestandteil der Erfindung bildet. Dieser Tunnel kann von üblicher Ausbildung sein und einen starren oberen ^r> Endlosförderer 20. einen starren unteren Endlosförderer 21 sowie Seitenbegrenzungen aufweisen. Letztere werden von einem oder mehreren der Förderer o. dgL getragen und dienen zum seitlichen Abschluß des Tunnels. Eine entsprechende Konstruktion ist z. B. in i< > der US-PS 38 24 057 beschrieben.

Die untere Außenschicht 16 wird in den Stationen 10, 17 und 18 in beliebiger Weise gestützt und gefördert Als Beispiel sind in den Stationen 10 und 17 angetriebene Rollen dargestellt, während die Füllstation 18 einen i^r> endlosen Bandförderer aufweist Die Verbindung der oberen und unteren Außenschichten 11, 16 mittels der Stangen 15 kann einen Antrieb für die obere Außenschicht 11 bilden. Eine solche Verbindung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sondern man kann z. B. auch lediglich mit Reibkräften arbeiten, oder es erfolgt ein kontinuierliches Zuführen der oberen und unteren Außenschichten 11,16. In jedem Falle bestehen die Stangen 15 aus Hartschaummaterial und haben im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie der .»■> fertige, ausgehärtete Kern, so daß sie aus Teil im Endprodukt verbleiben können.

An der Füllstation 18 ist eine Schaumablegevorrichtung 22 mit einem Misch- oder Schäumkopf 30 angeordnet, (s. F i g. 1 und 2). Diese ist beispielsweise auf «· einem gebräuchlichen Querschlitten befestigt, um hin- und hergehende Bewegungen in Richtung der Pfeile 23, d. h., parallel zur Förderrichtung, und weitere hin- und hergehende Bewegungen in Richtung der Pfeile 24, d. h., quer zur Förderrichtung, ausführen zu können. Ein s^r> Schalter 25 spricht auf das vordere Ende einer neuen Formanordnung an. Unter Zwischenschaltung einer geeigneten, weiter unten näher beschriebenen Taktoder Zeitsteuerung 33 (s. Fig.3) wird die Schaumablegevorrichtung 22 zum richtigen Zeitpunkt in Förderrichtung, d. h. in Richtung eines der Pfeile 23, bewegt, und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit wie die benachbarte Verkleidung. Gleichzeitig bewegt sich die Schaumablegevorrichtung aus einer zurückgezogenen Lage in den von den Außenschichten 11, J6 gebildeten *^r> Formhohlraum hinein. Die letztgenannte Bewegung erfolgt in Querrichtung, d. h. in Richtung eines der Pfeile 24. Der Schaum wird also entlang einer Linie 26 abgelegt, die parallel direkt neben der vorderen Stange 15 verläuft. Dabei führt man einen oder mehrere ^r>< > Schritte aus. Anschließend stoppt oder verlangsamt man die Bewegung der Schaumablegevorrichtung 22 in Richtung der Pfeile 23, während die Schauntablegevorrichtung 22 mit der gleichen oder einer veränderten Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile 24 hin- und « herwandert. Der Schaum wird also in einem durch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Mischkopf 30 und der Form 11, 15, 16 bedingten zickzackförmigen Muster 27 abgelegt. Wenn der Schalter 25 anzeigt, daß das Ende der Verkleidung erreicht ist, wird der w) Antriebsmechanismus mit entsprechender Zeitverzögerung automatisch erneut in Betrieb genommen, um die Schaumablegevorrichtung 22 wiederum anzutreiben. Durch diese Steuerungen ist sichergestellt, daß die Schaumablegevorrichtung in ihrer zurückgezogenen t>5 Lage verbleibt, bis die nächste Form mit Außenschichten 11, 16 sowie Stangen 15 ankommt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Vorgang wiederholt.

Um ein Durchsinken der Beschichtung 11 im mittleren Bereich zu verhindern, können gemäß F i g. 3 an der Aufbaustation 10 kleine Schaumblöcke 32 in die zentralen Bereiche eingesetzt werden. Sie werden von dem hin- und hergehenden Mischkopf 30 umgeworfen und können als Teil des Endproduktes innerhalb des Formhohlraumes verbleiben. Zu diesem Zweck bestehen die Blöcke 32 im wesentlichen aus der gleichen Zusammensetzung wie die übrigen Teile des Kerns für das Endprodukt

Die Schaumablegevorrichtung 22 umfaßt neben dem Mischkopf 30 einen nicht gezeigten Kreuzschlitten sowie Verschiebemechanismen in Form von Zylindern 37. Ferner ist ein Gehäuse 38 für die Ventilsteuerung und den Antriebsmotor vorgesehen. Zu dem Mischkopf 30 sind eine Mischkammer 31, an deren Einlaß unter bestimmtem Druck öffnende, in der Zeichnung nicht näher bezeichnete automatische Eingangsventile und eine Abgabeöffnung 51 vorgesehen.

Der doppelt wirkende Zylinder 37, der am Boden des Gehäuses 38 befestigt ist, dient dazu, den Mischkopf 30, das Gehäuse 38 und einen weiteren Zylinder 37a in Richtung der Pfeile 23 nach F i g. 1 und 2 hin- und herzubewegen. Der nach F i g. 3 zur lenken Seite am Gehäuse 38 befestigte doppelt wirkende Zylinder 37a sorgt für die hin- und hergehende Bewegung des Gehäuses 38 und des Mischkopfes 30 in Richtung der Pfeile 24 (Fig. 2). Die doppelt wirkenden Fluidzylinder mit über Magnetventile gesteuerten Einlassen wurden lediglich als Beispiele für gebräuchliche, hier in Frage kommende Antriebe gewählt. Im übrigen wurde auf die Darstellung der Kreuzschlitten verzichtet, da diese an sich bekannt sind. Zusätzlich zu dem Schalter 25 nach Fig. 2 sind geeignete Steuerungen vorgesehen, um die hin- und hergehenden Bewegungen zu steuern. Es handelt sich dabei um die bereits genannten Takt- oder Zeitsteuerungen 33, die mit dem Schalter 25 und Grenzschaltern 39 verbunden sind. Diese Steuerungen 33 können bekannte Steuerungstypen sein, die einschließlich ihrer Schaltung für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ohne weiteres verständlich sind, sobald Klarheit über hier beschriebenen Steuerfunktionen und -verfahren selbst herrscht. Die Grenzschalter 39 kann man an vorgewählten Stellen anordnen, um die vollständig zurückgezogene Stellung und die vollständig eingeführte Stellung des Mischkopfes 30 festzulegen oder den Beginn und das Ende der Schaumabgabe zu steuern.

Aus einer geeigneten, vorzugsweise stationären (nicht dargestellten) Quelle werden in an sich bekannter Weise aufschäumbare Reaktionskomponenten (Chemikalien), Lösungsmittel und/oder Druckluft dem Gehäuse 38 zugeführt. Hierfür sind verschiedene Leitungen 44 und Ventile 40, 41, 42, 43 vorgesehen und in der Zeichnung (F i g. 3) angedeutet, ohne daß es im vorliegenden Zusammenhang einer detaillierten Beschreibung dieser Elemente bedarf. Jedenfalls gelangen durch diese Leitungen und Ventile die Materialien zu den gewünschten Zeitpunkten in den Mischkopf 30 bzw. die Mischkammer 31, an deren Eingang die bei vorbestimmtem Druck öffnenden Eingangsventile vorgesehen sind. Ferner trägt das Gehäuse 38 einen elektrischen oder hydraulischen Motor 45, dessen Antriebswelle 46 sich vom Gehäuse 38 aus in den Mischkopf 30 erstreckt. Lediglich der Mischkopf 30 wird, und zwar tatsächlich fast vollständig, in den Formhohlraum zwischen den Außenschichten 11, 16 eingeführt. Das Gehäuse 38, das starr mit dem Mischkopf 30 verhunHpn ist und sich

gemeinsam mit letzterem bewegt, bleibt vollständig außerhalb des Formhohlraumes.

Anhand von F i g. 4 soll der Betätigungsablauf der Ventile zum Mischen der Chemikalien und zum Reinigen der Mischkammer, Abstimmung auf die einzelnen Formhohlräume und auf die hin- und hergehenden Kreuzschlittenbewegungen des Mischkopfes 30 beschrieben werden.

Wenn die entsprechenden Fühler und Steuereinrichtungen anzeigen, daß die vordere Stange 15 einer aus Stangen 15 und Beschichtungen 11, 16 bestehenden Anordnung gerade den in seiner zurückgezogenen Position stehenden Mischkopf 30 passiert, so wird eine Stellung erreicht, die in Fig.4 als panel position »1 vorn« bezeichnet ist. In dieser Stellung werden die Zylinder 37a betätigt, um den Mischkopf 30 aus seiner zurückgezogenen Lage in die voll eingeschobene Position innerhalb des Formhohlraumes zu bewegen, also »quer« zu verschieben. Gleichzeitig wird der Mischkopf 30 in Förderrichtung bewegt, und zwar mit der Fördergeschwindigkeit. Dies ist in F i g. 4 als »Zufuhr« angegeben. Die Abgabeöffnung des Mischkopfes 30 bewegt sich also entlang der Linie 26 gemäß F i g. 2 über die untere Außenschicht. Während dieser Zeitspanne werden die Ventile 40 und 41 geöffnet, um eine erste und zweite aufschäumbare Reaktionskomponente in die mit Mischerwellen 49 ausgestattete Mischkammer 31 einzulassen. Die Eingangsventile zur Mischkammer 31 öffnen sich automatisch, wenn ein vorbestimmter Druckwert erreicht wird. Letzterer liegt unterhalb desjenigen Druckwertes, mit dem die Chemikalien aus den Ventilen 40, 41 austreten. Innerhalb der Mischkammer werden die Chemikalien von den gegenläufig rotierenden Mischerwellen 49 gemischt, bevor sie durch die Abgabeöffnung 51 austreten. Dabei wird also der Motor 45 betrieben, wie es auch in Fig.4 angegeben ist. Die Komponenten werden also in einer einzigen Linie 26 parallel neben der vorderen Stange abgelegt.

Die nächste Stellung entspricht der Zeile »1 KÖRPER« in der Spalte »FORM POSITION«. In dieser Stellung wird der Kopfvorschub »ZUFUHR« abgeschaltet. Es findet also keine Bewegung des Mischkopfes 30 in Förderrichtung statt. Während dieser Periode setzt der Mischkopf 30 seine hin- und hergehende Bewegung quer zur Förderrichtung fort, wobei der Motor 45 betrieben wird und die Ventile 40,41 geöffnet sind. Die gemischten aufschäumbaren Reaktionskomponenten werden also innerhalb des Formhohlraumes entsprechend dem Zickzackmuster 27 abgelegt.

Wenn die Steuerorgane das Ende des Formhohlraumes feststellen, d. h., wenn sie anzeigen, daß sich die ί hintere Stange 15 in der Nähe des Mischkopfes 30 befindet, führt die Abgabeöffnung 51 einen letzten Abgabeschritt 29 durch. Dabei wird der Mischkopf 30 in Förderrichtung mit der gleichen Geschwindigkeit wie' der Formhohlraum bewegt, während der Motor 45

κι arbeitet und die Ventile 40, 41 geöffnet sind. Der Schaum wird entlang der Linie 29 parallel neben der

hinteren Stange 15 abgelegt. Dieser Arbeitsschritt ist in Fig. 7 als»1 ENDE« angegeben.

Direkt im Anschluß hieran wird der Mischkopf 30

i^r) vollständig aus dem Formhohlraum herausgezogen und entgegen der Förderrichtung in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Er wird in dieser Stellung gehalten, bis die Steuerungen die nächste Verkleidung feststellen. Sodann wiederholen sich sämtliche oben beschriebenen

2(i Arbeitsschritte.

Unter bestimmten Umständen kann es zu einer übe^r Gebühr langen Verzögerung zwischen den Formhohlräumen kommen. Eine solche Verzögerung würde die wesentliche Gefahr mit sich bringen, daß es zu einem

2^ri Aushärten der gemischten Reaktionskomponenten innerhalb der Mischkammer 31 kommt oder daß sich in bestimmtem Ausmaße Ablagerungen an den Kammerwänden bilden. In diesem Falle tritt die Takt- oder Zeitsteuerung 33 in Betrieb. Sie kann beispielsweise so

ίο ausgelegt werden, daß sie automatisch 15 Sekunden nach der letzten Abgabe, d. h, nach dem Schließen der Ventile 40,41 wirksam wird. Die Zeitsteuerung 33 öffnet automatisch die Ventile 42, 43 unter Betätigung des Motors 45. Dabei gelangt eine Mischung aus Lösungs-

J5 mittel und Luft durch die druckbetätigten Eingangsventile in die Mischkammer 31, um die Flächen der Eingangsventile, die gegenläufigen Mischerwellen 49, die Kammerwände und die Abgabeöffnung 51 zu reinigen. Dieser Reinigungsvorgang findet statt, wäh-

•to rend der Mischkopf 30 seine stationäre Stellung einnimmt. In dieser Stellung befindet sich die Abgabeöffnung 51 direkt oberhalb einer Sammelrinne 52, so daß die Abfallchemikalien zusammen mit dem Lösungsmittel gesammelt und abgeführt werden können. Eine solche Reinigung des Mischkopfes wird also immer nur dann ausgelöst, wenn zwischen den einzelnen Schaumabgabephasen eine zu lange Verzögerung ermittelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zum Herstellen von Hartschaumplatten in Formen, wobei aufgrund von Steuersignalen der Mischkopf die Komponenten mischt und in die Form füllt und bei Unterbrechung des Füllvorganges die Zufuhr von Reinigungsmittel zum Mischkopf ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß «> die Zeit nach Beendigung eines Füllvorganges automatisch fortlaufend gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, bei dessen Überschreiten das Signal für den nächsten Füllvorgang unterdrückt und die Reinigungsmittelzufuhr ausgelöst wird. '⁵