DE3427915C1 - Kalibrieraggregat einer Strangpressvorrichtung fuer thermoplastifizierten Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Kalibrieraggregat einer Strangpreßvorrichtung für thermoplastifizierten Kunststoff mit zumindest einer austrittsspaltdefinierenden, verstellbaren Werkzeuglippe, einer Gegenlippe, zumindest einem auf die Werkzeuglippe arbeitenden Stellelement sowie einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Dicke des stranggepreßten Kunststoffes, wobei das Stellelement der Steuer- und/oder Regeleinrichtung angehört. Das Kalibrieraggregat besteht insoweit aus einem Strangpreßwerkzeug und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Das Kalibrieraggregat mag als Breitschlitzdüse zum Strangpressen von Platten und Folien, zum Strangpressen von Profilen, Hohlprofilen, Rohren und Schläuchen oder für die sog. Blasfolienherstellung eingerichtet sein. Im allgemeinen ist ein solches Kalibrieraggregat mit mehreren Stellelementen ausgerüstet, die gereiht angeordnet sind. Aus terminologischen Gründen wird im folgenden stets der Singular Stellelement verwendet.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Kalibrieraggregat (US-PS 39 40 221) handelt es sich um ein Teil einer Strangpreßvorrichtung, welches als Breitschlitzdüse ausgeführt ist. Das Stellelement ist ein Metallbolzen, dessen Kopf ein Gewinde trägt und in eine entsprechende Bohrung eingeschraubt ist, dessen Schaft jedoch durch Ohmsche Wärme eines geeigneten Heizelementes erwärmbar ist. Seine Wärmedehnung bestimmt den Stellweg. Das Heizelement gehört der Steuer- und/oder Regeleinrichtung an. Es erlaubt es, den Bolzenschaft auf eine Temperatur in einen vorgegebenen Temperaturbereich einzustellen und auf dieser zu halten, bis die Steuerung oder Regelung einen anderen Stellweg und damit eine andere Temperatur des Bolzenschaftes verlangt.

Das ist aus mehreren Gründen der Kritik offen. Einerseits erfolgt die Temperaturänderung des Bolzenschaftes aus physikalischen Gründen nur langsam, so daß für die Steuerung bzw. Regelung erhebliche, stellelementbedingte Ausgleichszeiten mit ihren bekannten Nachteilen in Kauf genommen werden müssen, andererseits beeinträchtigen unvermeidbare Temperaturinhomogenitäten des Bolzenschaftes die Genauigkeit der Steuerung bzw. Regelung, zumal sich das Werkzeug insgesamt erwärmt, woraus steuerungstechnisch bzw. regeltechnisch unangenehme Kopplungen resultieren. Im Ergebnis kann das bekannte Kalibrieraggregat nicht ohne weiteres mit den engen Toleranzen arbeiten, die die moderne Praxis verlangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Kalibrieraggregat so weiter auszubilden, daß in bezug auf die Dicke des stranggepreßten Kunststoffes wesentlich engere Toleranzen eingehalten werden können, und zwar ohne Störung durch stellelementbedingte Ausgleichszeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Stellelement ein Feldtranslator verwendet wird. Feldtranslatoren sind als Stellelemente in anderen Bereichen der Technik bekannt. Es mag sich dabei um

25. Piezotranslatoren oder um Magnetostriktionslatoren handeln. Sie arbeiten mit dem bekannten piezoelektrischen oder magnetostriktiven Effekt. Feldtranslatoren sind elektrisch ansteuerbar. Entsprechend einer von außen zugeführten elektrischen Spannung kann sich die Länge eines Piezotranslators um Bruchteile eines Mikrometers bis in den Millimeterbereich hinein verändern. Die maximale Ausdehnung sowie die Kraft, die ein Piezotranslator aufnehmen kann, sind vom Aufbau des Elementes abhängig und können speziellen Anwendungen angepaßt werden. Die Auflösung eines Piezotranslators in bezug auf die Stell wege ist theoretisch unbegrenzt und hängt hauptsächlich von der Konstanz der Umweltbedingungen ab. Jede Spannungsänderung wird bei minimalen Verlusten in eine Linearbewegung umgesetzt. Piezotranslatoren dienen hauptsächlich zum Positionieren mit extremer Genauigkeit, und zwar für Stellwege bis 1000 μΐη, bei Einstellgenauigkeiten bis fünf Nanometer/Volt. Sie dienen auch zur Feinjustierung von schweren Maschinenteilen und für schnelle Positionsänderungen im μβ-ΒεΓεϊση. Sie dienen auch der Schwingungsanregung. Entsprechend liegen die Verhältnisse bei Magnetostriktionslatoren. Vorzugsweise arbeitet die Erfindung mit Piezotranslatoren. Entsprechend liegen die Verhaltnisse bei magnetostriktiv arbeitenden Feldtranslatoren. Feldtranslatoren sind als Stellelemente bei Kalibrieraggregaten des beschriebenen Aufbaus bisher nicht eingesetzt worden, ihre Verwendung führt jedoch zu einer überraschenden Verbesse-. rung der Toleranzen ohne störende, stellelementbedingte Ausgleichszeiten. Die Toleranzverbesserung macht eine Größenordnung und mehr aus und war nicht zu erwarten. Die Feldtranslatoren können im Rahmen der Erfindung unmittelbar oder über ein Getriebe arbeiten.

Im allgemeinen ist bei einem gattungsgemäßen Strangpreßaggregat die austrittsspaltdefinierende Werkzeuglippe gegen die Wirkung elastischer Rückstellkräfte verstellbar sowie mit definierten Eigenfrequenzen schwingungsfähig. Daraus könnten Schwierigkeiten resultieren, wenn der Feldtranslator dynamisch angesteuert wird. Auch in diesem Falle kann jedoch erfindungsgemäß ohne Schwierigkeiten und ohne Störung der steuerungstechnischen bzw. regeltechnischen Zusammenhänge durch Schwingungserscheinungen mit

3 4 .

einem Feldtranslator als Stellelement gearbeitet wer- Piezotranslatorkammer 14 kann zusätzlich gekühlt sein, den, obwohl ein Feldtranslator seinerseits ein schwin- Man erkennt ohne weiteres, daß für die Herstellung von gungsfähiges System mit Resonanzfrequenzen darstellt. Flachprofilen größerer Breite die spaltregulierte Werk-Dazu lehrt die Erfindung eine besondere, durch Einfach- zeuglippe 6, gleichsam in der Richtung senkrecht zur heit und Funktionssicherheit ausgezeichnete Maßnah- 5 Zeichenebene, in Abschnitte aufgeteilt sein kann, wobei me, nämlich, daß der Feldtranslator mit der Maßgabe die Abschnitte einzeln jeweils an einen Piezotranslator verwendet wird, daß dessen Resonanzfrequenz unter- 9 angeschlossen sind. Das gilt auch für die Herstellung halb der tiefsten Eigenfrequenz der Werkzeuglippe liegt von runden Profilen oder von Profilen mit runden Berei- und daß die Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine chen, wobei entsprechend die spaltregulierende Werk-Steuersignalfolge ausgelegt ist, deren Signalfolgefre- 10 zeuglippe 6 in Sektoren aufgeteilt sein kann und diese quenz unterhalb der Resonanzfrequenz des Feldtransla- Sektoren einzeln an einen Piezotranslator 9 angeschlostors liegt. Eine weitere Ausbildung der Erfindung, der im sen sind.

Vergleich mit dem Stand der Technik (US-PS 29 38 231) Für die Gegenlippe 7 ist ein Stellmotor 16 vorgese-

keine selbständige Bedeutung zukommt, ist dadurch ge- hen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Steuerkennzeichnet, daß auch die Gegenlippe mittels Feld- 15 und/oder Regeleinrichtung 2 für steuerungsbedingte translator und mit Hilfe der Steuer- und Regeleinrich- oder regelungsbedingte Stellwege im Bereich zwischen tung verstellbar ist. Es versteht sich, daß der Feldtrans- 0,05 und 0,3 mm auf den Piezotranslator 9, für größere lator so angeordnet wird, daß er eine störende Tempe- Stellwege auf den Stellmotor 16 der Grobeinstellvorraturbeeinflussung nicht erfährt. Das kann über wärme- richtung 8 arbeitet. — Angedeutet wurde, daß die Steudämmende Maßnahmen geschehen. Es versteht sich 20 er- und/oder Regeleinrichtung 2 eine Dickenmeßvorfernerhin, daß ein Feldtranslator mehrere Resonanzfre- richtung 17 mit einem Meßkopf 13 aufweist, der im Bequenzen aufweisen kann. Insoweit bezieht sich die obige reich des bereits »eingefrorenen« Kunststoffes 3, das Aussage auf alle Resonanzfrequenzen. heißt z. B. hinter der Frostlinie angeordnet ist. Die aus-

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ledig- trittsspaltdefinierende Werkzeuglippe 6 ist gegen die lieh ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung 25 Wirkung elastischer Rückstellkräfte verstellbar. Folgausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Kali- lieh ist sie mit definierten Eigenfrequenzen schwinbrieraggregat, welches mit einem Piezotranslator oder gungsfähig. Das stört nicht, weil der Piezotranslator 9 so als Feldtranslator arbeitet, in einem Schnitt durch das ausgewählt ist, daß seine Resonanzfrequenz unterhalb Strangpreßwerkzeug sowie mit einer Steuer- und/oder der tiefsten Eigenfrequenz dieser Werkzeuglippe 6 liegt Regeleinrichtung. 30 und weil die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 2 für

Die in der Figur dargestellte Strangpreßvorrichtung eine Steuersignalfolge ausgelegt ist, deren Signalfolgebesteht im grundsätzlichen Aufbau aus einem Kalibrier- frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz bzw. Resoaggregat 1 und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung nanzfrequenzen des Piezotranslators 9 liegt.

2 und ist für das Strangpressen von thermoplastifizier-

lern Kunststoff 3 bestimmt. Das ausschnittsweise darge- 35 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

stellte Kalibrieraggregat 1 besitzt einen Austrittsspalt 4
im Werkzeugkörper 5, der eine spaltregulierende Werkzeuglippe 6 und eine spaltbegrenzende Gegenlippe 7
aufweist. Der Austrittsspalt 4 ist (im Ausführungsbeispiel, aber nicht notwendig) mit Hilfe einer mechani- 40 ·
sehen Grobeinsteil vorrichtung 8 auf eine vorgegebene
Spaltbreite einstellbar. Die spaltregulierende Werkzeuglippe 6 ist an zumindest ein Stellelement 9 angeschlossen, welches der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 2 für die Dicke des stranggepreßten Kunststoffes 45
angehört. Die Gegenlippe 7 ist als verstellbares Bauteil
ausgeführt und die Grobeinstellvorrichtung 8 arbeitet
auf die Gegenlippe 7. Als Stellelement für die Werkzeuglippe wurde im Ausführungsbeispiel ein Piezotranslator 9 verwendet. Die Anordnung ist so getroffen, 50
daß die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 2 für eine
Feineinstellung mit einem Stellweg im Bereich zwischen
0,05 und 0,3 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 bis 0,2 mm,
eingerichtet ist. Die Gegenlippe 7 ist über einen elastisch verformbaren Gegenlippensteg 10 an den Werk- 55
zeugkörper 5 angeschlossen und gegen elastische Rückstellkräfte grobeinstellbar. Die Grobeinstellvorrichtung
8 besitzt zumindest einen im Werkzeugkörper 5 gelagerten Stößel 11, der mittels Exzenterstelltrieb 12 betätigbar ist. Ähnlich arbeitet der Piezotranslator 9 auf eine 60
Werkzeuglippe 6, die über einen elastisch verformbaren
Werkzeuglippensteg 13 an den Werkzeugkörper 5 angeschlossen und gegen elastische Rückstellkräfte verstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Piezotranslator 9 in einer wärmeisolierten Piezotranslatorkammer 65
des Werkzeugkörpers 5 angeordnet, aus der ein Stößel 15 des Piezotranslators 9 herausgeführt ist, der auf
die spaltregulierende Werkzeuglippe 6 einwirkt. Die

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kalibrieraggregat einer Strangpreßvorrichtung für thermoplastifizierten Kunststoff mit zumindest einer austrittsspaltdefinierenden, verstellbaren Werkzeuglippe, einer Gegenlippe, zumindest einem auf die Werkzeuglippe arbeitenden Stellelement sowie einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Dicke des stranggepreßten Kunststoffes, wobei das Stellelement der Steuer- und/oder Regeleinrichtung angehört, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellelement ein Feldtranslator (9) verwendet wird.

2. Kalibrieraggregat nach Anspruch 1, wobei die austrittsspaltdefinierende Werkzeuglippe gegen die Wirkung elastischer Rückstellkräfte verstellbar sowie mit definierten Eigenfrequenzen schwingungsfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldtranslator (9) mit der Maßgabe verwendet wird, daß seine Resonanzfrequenz unterhalb der tiefsten Eigenfrequenz der Werkzeuglippe (6) liegt und daß die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) für eine Steuersignalfolge ausgelegt ist, deren Signalfolgefrequenz unterhalb der Resonanzfrequenz des Piezotranslators (9) liegt.

3. Kalibrieraggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Gegenlippe (7) mittels Feldtranslator und mit Hilfe der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) verstellbar ist.