DE2749894A1

DE2749894A1 - Verfahren zur erwaermung von schnitt-, loch-, stanz-, profilier- oder aehnlichen werkzeugen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2749894A1
Application number: DE19772749894
Authority: DE
Inventors: Horst Berger; Klaus Kalwar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2749894C2

Description

Verfahren zur Erwärmung von Schnitt-,
Loch-, Stanz-, Profilier- oder ähnlichen Werkzeugen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erwärmung von Schnitt-, Loch-, Stanz-, Profilier- oder ähnlichen Werkzeugen und die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei vielen Fertigungsprozessen ist es oft wünschenswert oder sogar erforderlich, die eingesetzten Werkzeuge zu erwärmen, um die gewünschten Ergebnisse erzielen zu können.
Dies gilt insbesondere für die Bearbeitung von Kunststoffen mittels Schnitt-, Loch-, Stanz-, Profilier- oder ähnlichen Werkzeugen.
Bislang erfolgt die Erwärmung der Werkzeuge entweder durch im Werkzeug bzw. Werkzeugträger angeordnete Heizvorrichtungen oder durch indirekte Wärmezuführ von aussen mittels Heizstrahlern oder Warmluftzufuhr.
In beiden Fällen ist es so, daß das ganze Werkzeug und ggf. auch der Werkzeugträger mehr oder weniger angeheizt wird, was einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch zur Folge hat. Ausserdem ist es, falls'überhaupt, zumindest sehr schwierig, eine Regelung der Vorwärmtemperatur der Werkzeuge, insbesondere bei sich ändernden Produktionsgeschwindigkeiten, durchzuführen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, welches eine energiesparende und leicht regelbare Erwärmung der Werkzeuge ermöglichst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug ausschließlich in seinem Arbeitsbereich bzw. in seinen Arbeitsbereichen die zur Erwärmung erforderliche Energie indirekt durch Koronaentladung oder durch ein magnetisches Wechselfeld oder ein elektrisches Wechselfeld zugeführt wird.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß ausschließlich der Arbeitsbereich bzw. die Arbeitsbereiche eines Werkzeuges gezielt erwärmt werden, wodurch eine beträchtliche Energieeinsparung erzielt und weiterhin darin, daß eine genaue und leicht durchführbare Regelung der Werkzeugtemperatur im Arbeitsbereich durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug eine von einem Hochspannungsgenerator gespeiste Elektrode oder ein von im Hochspannungsgenerator erregter Elektromagnet benachbart ist,und daß der Arbeitsbereich bzw. die Arbeitsbereiche des Werkzeuges an der Elektrode vorbei- bzw. durch Magnetfeld des Elektromagneten hindurchgeführt sind.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird der Erfindungsgedanke im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Perforationswalze, deren Nadelspitzen durch Koronaentladung erwärmt werden, Fig. 2 schematische Darstellungen von möglichen und 3 Elektrodenanordnungen zur Erwärmung der Nadelspitzen einer Perforationswalze, Fig. 4 schematische Darstellungen von verschieden-und 6 artig geformten Werkzeugen, die mittels Koronaentladung erwärmt werden, Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erwärmung eines Werkzeuges mittels eines Elektromagneten.
Fig. 8 eine Weiterentwicklung einer Vorrichtung gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erwärmung einer Werkzeugoberfläche, Fig. lo eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und 11 zur 11 zur Erwärmung eines flächenhaften Werkzeuges.
In Fig. 1 ist eine Folienbahn 1 aus Kunststoff gezeigt, die über eine Bürstenwalze 2 geführt ist. Die Folienbahn 1 wird mittels eines Werkzeuges, nämlich einer Perforationswalze 3 perforiert.
Die Perforationswalze 3 ist mit einer Vielzahl von auf ihrem Umfang verteilten Nadeln 4 ausgestatit. Die Nadelspitzen der Nadeln 4 durchdringen beimDrehen der achsparallel gelagerten Bürsten-walze 2 und der Perforationswalze 3 die Folienbahn 1 und bewirken somit die gewünschte Perforation der Folienbahn 1.
Um die Reißfestigkeit der Folienbahn 1 trotz Perforierung möglichst hoch zu halten, werden die Nadelspitzen erwärmt, wodurch beim Durchdringen der Folienbahn im Randbereich der erzeugten Perforationslöcher gewissermaßen Schweißränder entstehen, welche die hohe Reißfestigkeit der perforierten Folienbahn 1 gewährleisten.
Erfindungsgemäß werden die Nadeln 4 bzw. deren Spitzen, also nur die wirklichen Arbeitsbereiche der im gesamten als Werkzeug bezeichneten Perforationswalzen 3 erwärmt, und zwar durch indirekte Energiezufuhr mittels Koronaentladung.
Zu diesem Zweck ist eine mit einem Dielektrikum 5 umgebene Elektrodenwalze 6 vorgesehen, die achsparallel zur Perforationswalze gelagert ist und in vorteilhafterweise gemeinsam mit der Bürstenwalze 2 und der Perforationswalze 3 durch einen einzigen Antrieb 7 angetrieben wird. Die Elektrodenwalze 6 wird von einem Hochspannungsgenerator 8 gespeist.
Erreichen nun die Nadelspitzen der Nadeln 4 während der Drehung der Perforationswalze 3 den kürzesten Abstand zu der Elektrodenwalze 6, so findet die sogenannte Koronaentladung statt, wodurch gezielt den Nadeln 4 bzw. deren Spitzen Energie zugeführt wird, welche zu der gewünschten Erwärmung führt.
Durch eine Regelvorrichtung 9, welcher über eine Meßwertaufnahme lo die Geschwindigkeit der Folienbahn 1 eingegeben wird, kann der Energiebedarf für die Koronaentladung der Produktionsgeschwindigkeit des Perforationssystems angepasst werden.
Da die Energie immer nur dann benötigt wird, wenn die Nadeln 4 im nächsten Abstand zur Elektrodenwalze 6 stehen, kann auf einfache Art und Weise der Hochspannungsgenerator 8 taktweise betrieben werden, wozu ein Initiator 11 vorgesehen ist, der mit an der Stirnfläche der Perforationswalze 3 angeordneten Impulsgebern 12 zusammenwirkt und den Hochspannungsgenerator 8 jedesmal dann einschaltet, wenn die für die Koronaentladung benötigte Energie der Elektrodenwalze 6 zugeführt werden soll.
Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen wird eine gezielte Erwärmung der Nadelspitzen bei geringstem Energieverbrauch sichergestellt.
In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, daß bedarfsweise mehrere Elektrodenwalzen 6 vorgesehen werden können, falls dies für die Erwärmung der Nadeln 4 bzw. deren Nadelspitzen erforderlxh ist.
Ebenso ist es denkbar, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, eine segmentförmige Elektrode 13 vorzusehen, welche von der Perforationswalze 3 durchlaufen wird. Auch hier erfolgt die Erwärmung der Nadelspitzen durch Koronaentladung.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung, daß es möglich ist, durch Koronaentladung die Arbeitsbereiche unterschiedlich geformter Werkzeuge, die in Fig. 4 bis 6 mit den Bezugszeichen 14 bis 17 bezeichnet sind, zu erwärmen.
In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Erwärmung des Arbeitsbereiches eines Werkzeuges 18 durch ein magnetisches Wechselfeld erfolgt. Zwischen den beiden Polen 19 und 20 des Elektromagneten 21 entsteht durch die Erregung der Spule 22 ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld 23. Durch Drehung der Werkzeugwalze 24 werden die Arbeitsbereiche des Werkzeuges 18 durch dieses magnetische Wechselfeld 23 hindurchgeführt und erwärmt.
Die andeutungsweise gezeigte Folienbahn 1, die über die Bürstenwalze 2 geführt wird, wird bei Berührung der Spitzen der Werkzeuge 18 perforiert.
Die Energiezufuhr zur Spule 22 erfolgt über einen Hochspannungsgenerator 8.
Die Intensitätsregelung der Magnetfeldenergie erfolgt in Abhängigkeit von der Produktionsgechwindigkeit, zu welchem Zweck über eine Meßwertaufnahme lo und einer Regelvorrichtung 9 auf den Hochspannungsgenerator 8 eingewirkt wird, ähnlich wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 erfolgt.
Weiterhin ist im Bereich der Spitzen des Werkzeuges 18 ein berührungsloser Temperaturmeßwertaufnehmer 25 angeordnet, der die tatsächliche Temperatur des Arbeitsbereiches des Werkzeuges 18 mißt und der Regelvorrichtung 9 mitteilt.
In der Regelvorrichtung 9 findet nunmehr ein Soll/IstvergleicXunter Ergebnisverwertung der Meßwertaufnahme lo de keschwindigkeit der Folienbahn zur Optimierung der gewünschten Temperatur am Werkzeug 18 statt.
In Fig. 8 ist eine Weiterentwicklung der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung gezeigt, bei der beispielsweise die Erwärmung der Nadeln 4 einer Perforationswalze 3 mittels eines magnetischen Wechselfeldes 23 herbeigeführt wird.
Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl von Magnetspulen 22 vorgesehen, die durch den Hochspannungsgenerator 8 erregt werden. In den Freiräumen zwischen den einzelnen Spulen 22 werden die Nadeln 4 der Perforationswalze 3 hindurchgeführt.
Die Temperaturregelung und die Erfassung der Produktionsgeschwindigkeit geschieht in der schon weiter oben beschriebenen Art und Weise.
In Fig. 9 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, welche die Erwärmung der Oberfläche eines walzenförmigen Werkzeuges 26 ermöglicht. Auch hier sind wieder mehrere Magnetspulen 22 vorgesehen, die bei Erregung durch einen Hochspannungsgenerator 8 ein magnetisches Wechselfeld 23 erzeugen, das zur Erwärmung der Oberfläche des walzenförmigen Werkzeuges 26 führt. Da auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Werkzeuges 26 Magnetspulen 22 vorgesehen sind, die durch zwei verschiedene Hochspannungsgeneratoren 8 erregbar sind, besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Temperaturen an verschiedenen Abschnitten der Oberflächen des Werkzeuges 26 zu erzeugen.
Die Fig. lo und 11 zeigen beispielhaft eine Vorrichtung, welche die Erwärmung der Oberfläche eines flächenhaften Werkzeuges 27 gestattet. Dabei sind mehrere Magnetspulen 22 versetzt zueinander angeordnet und über die Breite des flächenhaften Werkzeuges 27 verteilt, so daß beim Bewegen des flächenhaften Werkzeuges 27 unter den Magnetspulen 22 hinweg durch das magnetische Wechselfeld 23 die gezielte Erwärmung der gesamten Oberfläche des flächenhaften Werkzeuges 27 eintritt.
Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch die Erwärmung einer Breitschlitzdüse oder einer Ringdüse eines Extruders von aussen möglich ist.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Erwärmung von Schnitt-, Loch-, Stanz-, Profilier- oder ähnlichen Werkzeugen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Werkzeug (3, 14 bis 18) ausschließlich in seinem Arbeitsbereich bzw.

in seinen Arbeitsbereichen die zur Erwärmung erforderliche Energie indirekt durch Koronaentladung oder durch ein magnetisches Wechselfeld (23) oder ein elektrisches Wechselfeld zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Koronaentladung bzw. für die Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes (23) oder des elektrischen Wechselfeldes erforderliche Energie in Abhängigkeit von der Produktionsgeschwindigkeit zugeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug (3, 14 bis 18) eine von einem Hochspannungsgenerator (8) gespeiste Elektrode (6, 13) oder ein von dem Hochspannungsgenerator (8) erregter Elektromagnet (21) benachbart ist,und daß der Arbeitsbereich bzw. die Arbeitsbereiche des Werkzeuges (3, 14 bis 18) an der Elektrode (6, 13) vorbei bzw. zwischen den Polen (19, 20) des Elektromagneten (21) hindurchgeführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochspannungsgenerator (8) eine Regelvorrichtung (9) zugeordnet ist, welche über eine Meßwertaufnahme (lo) die Produktionsgeschwenigkeit erfasst und in Abhängigkeit davon die Energiezufuhr zu der Elektrode (6, 13) bzw. dem Elektromagneten (21) steuert.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer des Hochspannungsgenerators (8) durch einen Initiator (11), der mit am Werkzeug (3, 14 bis 18) angeordneten Impulsgebern (12) zusammenwirkt, gesteuert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einer mit einem Dielektrikum (5) versehenen Elektrodenwalze (6) besteht, welche gemeinsam mit einem beispielsweise als Perforationswalze (3) ausgebildeten Werkzeug angetrieben ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug (3, 14 bis 18) mehrere Elektrodenwalzen (6) zugeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) segmentförmig ausgebildet ist, und daß das Werkzeug (3) in dieser segmentförmigen Elektrode (13) drehbar gelagert ist.