DE3619005A1 - Vorrichtung zum ausformen extrudierbarer metallischer oder nichtmetallischer werkstoffe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aus­ formen extrudierbarer metallischer oder nichtmetallischer Werkstoffe zu im Querschnitt kreis- oder kreisringförmigem langgestrecktem Gut, insbesondere zur Formgebung der konzentrischen Hülle elektrischer Kabel, bei der die den Fließspalt begrenzenden Werkzeuge gegeneinander verschieb- und feststellbar sind.

Bei einer solchen Ausformung der Werkstoffe in die kreis- oder kreis­ ringförmige Querschnittsform kommt es vor allem auf einen zentrischen Masseaustritt aus dem sog. Spritzkopf z. B. eines Extruders an. Durch die unterschiedlichen Material-Durchflußmengen entsprechend der jewei­ ligen Drehzahl des Extruders, durch die jeweilige thermische Einstellung am Spritzkopf und am Extruder und nicht zuletzt durch die unterschied­ lichen Werkstoffe selbst, etwa Gummi, Polyvinylchlorid oder Polylethylen, hart oder weich, wenn man allein die nichtmetallischen Werkstoffe be­ trachtet, ist es äußerst schwierig, die Extrusionseinrichtung so zu gestalten oder einzustellen, daß die extrudierte Masse immer zentrisch austritt.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, hat man bereits eine Fülle unterschiedlicher Ausführungsformen für eine zentrische Einstellung des Spritzgutes entwickelt. Da sind zum einen die sog. selbstzentrierenden Spritzköpfe, die so gearbeitet sind, daß sie für eine bestimmte Durch­ flußmenge das gespritzte Material zentrisch aus dem Spritzkopf aus­ treten lassen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß das Einrichten vor Fertigungsbeginn sehr aufwendig ist und daß die Genauigkeit der Ein­ stellung durch Verschleiß allmählich nachläßt. Hinzu kommt, daß ein zentrischer Masseaustrag oft nur über eine gewisse Durchflußmenge er­ reichbar ist und solche Spritzköpfe auf thermische Veränderungen sehr empfindlich reagieren.

Andere Ausführungsformen sehen eine Zentriermöglichkeit vor, wobei die Werkzeuge des Spritzkopfes so genau wie möglich gebaut und zusammenge­ fügt werden und eine jeweilige Nachzentrierung vor der Extrusion vorge­ nommen wird. So ist es beispielsweise bekannt (DE-OS 22 57 938), den Ring­ spalt zwischen Dorn und Mundstück einer Spritzvorrichtung zum Ummanteln elektrischer Kabel mittels einer über gegeneinander versetzte Schrauben verstellbaren Blende zu verändern. Gängige Ausführungsformen sehen auch eine gegenseitige Verstellung von Nippel und Mundstück mit Hilfe von Verstell- und Festhalteschrauben vor. Müssen die Formwerkzeuge auf diese Weise nachgestellt werden, bedeutet dies einen Ausfall an Produktions­ zeit, außerdem geht Material verloren und die Genauigkeit der Einstellung ist von der Geschicklichkeit des Bedienungspersonals abhängig. Da die Verstellschrauben und die Festhalteschrauben oft gegeneinander arbeiten, ist nicht zu vermeiden, daß bei Verstellungen der Formwerkzeuge sprung­ hafte Veränderungen im Ringspalt zwischen den formgebenden Werkzeugen auftreten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die den Fließspalt be­ grenzenden Werkzeuge kontinuierlich auch während des Betriebes ein- oder nachzustellen, ohne auf die besondere Geschicklichkeit des Bedienungs­ personals angewiesen zu sein.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das verschieb- und feststellbare Werkzeug von einem konzentrischen Ring umgeben ist, der mit seiner Innenfläche unmittelbar oder über ein Zwischenelement auf das Werkzeug einwirkt und mit der hierzu konzentrischen Außenfläche dreh­ bar gelagert ist, und daß der Ring zweigeteilt ist, wobei die Teilungs­ ebene exzentrisch zwischen der konzentrischen Innen- und Außenfläche ver­ läuft. Eine Verdrehung der durch die Teilungsebene gebildeten Einzelringe gegeneinander bewirkt durch die sich gegenüberstehende äußere exzentrische Fläche des inneren Einzelringes und die innere exzentrische Fläche des äußeren Einzelringes eine stufenlose kontinuierliche Verstellung bei­ spielsweise des Mundstückes eines Extruders, wenn der konzentrische Ring das Mundstück oder den Mundstückhalter umgibt, oder des zum Mund­ stück konzentrischen inneren Nippels, wenn dieser Nippel bzw. der Nippel­ halter von dem zweigeteilten konzentrischen Ring umschlossen ist. Unab­ hängig davon, ob das Mundstück oder der Nippel oder sogar beide Werk­ zeuge nach der Erfindung verstellbar sind, ist wesentlich, daß durch Ver­ drehen der Einzelringe jede beliebige Lage der den Fließspalt begren­ zenden Werkzeuge eingestellt werden kann, wobei die maximale Abweichung von der Mittellage durch die gewählte Exzentrizität der Einzelringe be­ stimmt ist.

In Durchführung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft er­ wiesen, wenn die durch die Teilungsebene gebildeten Einzelringe jeweils getrennt in Umfangsrichtung von außen antreibbar sind. Auf diese Weise kann die Lage der den Fließspalt für die extrusionsfähige Masse begren­ zenden Werkzeuge ständig oder nur vor Betriebsbeginn beim Einrichten neu eingestellt oder korrigiert werden.

Zweckmäßig kann es in Weiterführung der Erfindung auch sein, daß zum Antrieb der Einzelringe zusätzliche, in Achsrichtung neben den Einzel­ ringen angeordnete zentrische Führungsringe verwendet werden, die selbst von außen antreibbar sind. Zu diesem Zweck können die zentrischen Führungs­ ringe vorteilhaft Antriebsmittel in Form von Zahnrädern aufweisen. In diese Zahnräder können entsprechende Antriebsritzel eingreifen, etwa von Verstellmotoren, die in Weiterführung der Erfindung eine vorteilhafte Anwendung finden können.

Zur Kraftübertragung von den Führungsringen auf die exzentrischen Einzel­ ringe weisen diese vorteilhaft stirnseitig quer zur Ausformrichtung ver­ laufende Führungsnuten zur Aufnahme von an den zugekehrten Stirnseiten der zentrischen Ringe angeodneten Mitnahmestiften auf. Eine andere vorteil­ hafte Möglichkeit ist die, den jeweils inneren der exzentrischen Einzel­ ringe schwimmend am Führungsring zu lagern.

Unabhängig von der Wahl des Antriebs der exzentrischen Einzelringe von außen ergibt sich eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung dadurch, daß bei einer Einrichtung mit stirnseitig angeflanschter Frontplatte diese quer zur Ausformrichtung zweigeteilt ist. Diese Teilung hat den Vorteil, daß man eine getrennte Montage der gesamten Frontplatte durchführen kann, und zwar unabhängig vom Spritzkopf eines Extruders bei­ spielsweise, und daß man hierdurch die exzentrischen Einzelringe besser, d. h. genauer fassen kann.

Die Verstellung oder Neueinstellung der formgebenden Werkzeuge erfolgt im Innern des Spritzkopfes beispielsweise, und ist daher für das Be­ dienungspersonal erst als Wirkung am ausgeformten Produkt erkennbar. Um dem Bedienungspersonal die Verstellung oder Neueinstellung zu er­ leichtern und Korrekturen außen sichtbar bzw. die Notwendigkeit einer Korrektur außen erkennbar zu machen, ist nach einem weiteren Erfindungs­ gedanken die Veränderung der Stellung der Einzelringe zueinander nach außen auf eine Schablone oder einen Monitor übertragbar.

Eine solche Möglichkeit kann in Weiterführung der Erfindung noch dazu eingesetzt werden, daß die Abweichung der Querschnittsform des Gutes von einem Sollwert als Maß für die Verschiebung der Werkzeuge gegeneinander automatisch eine Verdrehung der Einzelringe gegeneinander bewirkt. Schließ­ lich kann man dazu übergehen, die Verdrehung der Einzelringe programmge­ steuert in Abhängigkeitvon den Abmessungen des jeweiligen Fertigungsloses durchzuführen. Die Erfindung liefert zudem eine baulich formschlüssige Konstruktion, deren Teile motorisch überwacht werden könnne. Außerdem sind handelsübliche Rechner zuschaltbar, die Daten speichern und die Er­ gebnisse entsprechend ermitteln sowie auswerten. An den exzentrischen Ringen sind zweckmäßig, etwa an den Stirnflächen, Markierungen angebracht, die nach Verdrehung der Einzelringe gegeneinander die jeweilige Stellung der Werkzeuge im Spritzkopf zueinander einwandfrei erkennen lassen.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 4 als Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellten Spritzköpfe für die Kunststoff- oder Gummiver­ arbeitung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen solchen Spritzkopf 1, an den stirnseitig die Frontplatte 2 angeflanscht ist. In dieser Frontplatte 2 ist der Mundstückhalter 3 gelagert, das zugehörige Mundstück ist mit 4 bezeichnet. Der Fließkanal 5 für das auszuformende Material wird einer­ seits gebildet durch den Mundstückhalter 3 und das Mundstück 4, zum anderen durch den Nippelhalter 6 bzw. 7 sowie den Nippel 8, der mit einer Bohrung 9 zum Hindurchführen des Leiters 10 eines elektrischen Kabels dient, wenn z. B. die Leiterisolierung 11 aufextrudiert werden soll.

Um hier die Zentrizität des Leiters 10 innerhalb der umgebenden Isolierung 11 von vornherein exakt einstellen bzw. im laufenden Betrieb ggf. notwen­ dige Korrekturen vornehmen zu können, ist der konzentrische Ring 12 vor­ gesehen. Dieser Ring 12 mit seiner Außenfläche 13 und der hierzu konzen­ trischen Innenfläche 14 besteht, wie insbesondere aus der Fig. 2 ersicht­ lich, aus den beiden durch die Teilungsebene 15 exzentrischen Einzelringen 16 und 17.

Wird der konzentrische Ring 12, wie in der Fig. 1 dargestellt, in der Frontplatte 2 so gelagert, daß sich die Innenfläche 14 auf dem Mund­ stückhalter 3 abstützt, dann erfährt der Mundstückhalter 3 eine Bewegung oder Verschiebung aus der ursprünglichen Lage heraus, sobald die Einzel­ ringe 16 und 17 gegeneinander verdreht werden. Wie die Fig. 2 veranschau­ licht, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Exzentrizität so groß, daß eine Verstellung oder Verschiebung der Mitte stufenlos um 1±8 mm in jeder Richtung erfolgen kann.

Anstatt eine Verschiebung des Mundstückhalters zu bewirken, ist es selbst­ verständlich auch möglich, einen zweigeteilten Ring konzentrisch zum Nippel­ halter 6 bzw. 7 anzuordnen, oder sogar Mundstück- und Nippelhalter ver­ stell- oder verschiebbar entsprechend der Erfindung auszuführen.

Der innere Einzelring 17 ist mit seiner Fläche 14 auf der Oberfläche des Mundstückhalters 3 gegen Verdrehen sicher gehalten. Bei Antrieb des äußeren Einzelringes 16 in Umfangsrichtung erfolgt dann die Verschiebung des Mund­ stückhalters 13 in jede beliebige Lage. Die Gleit- und Dichtflächen 18 und 19 haben die Aufgabe, daß die Bewegungsmöglichkeit des Mundstückhalters 3 gewährleistet ist, sie sorgen aber auch dafür, daß die zu extrudierende Masse nicht aus dem Fließkanal austritt.

Damit die Einzelringe 16 und 17 gegeneinander verschoben werden können, sind zusätzliche zentrische Ringe 20 und 21 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden diese Ringe durch Zahnräder 22 und 23 in die gewünschte Stellung bewegt, beispielsweise mit Hilfe der beiden Antriebs­ motoren 24 und 25. Am Umfang verteilt angeordnete Schrauben 26 dienen der Befestigung der Frontplatte 2 am Spritzkopf 1.

Die Fig. 3 zeigt noch einmal die Anordnung der exzentrischen Einzelringe 16 und 17 sowie der dem Antrieb dieser Ringe dienenden zentrischen Ringe 20 und 21. Im dargestellten Fall ist der Einzelring 17 schwimmend am zen­ trischen Ring 21 angebracht.

Abweichend von den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist in der Fig. 4 eine Anordnung dargestellt, bei der die Frontplatte, die stirnseitig mittels der Schrauben 26 an dem Spritzkopf 27 angeflanscht ist, in die beiden Einzelplatten 28 und 29 unterteilt ist. Diese Unterteilung hat den Vorteil, daß eine getrennte Montage der gesamten Frontplatte 28/29 unabhängig vom Spritzkopf 27 durchgeführt werden kann. Die zur Verschiebung des Mundstückhalters 30 verwendeten Ringe sind besser, d. h. genauer, zu fassen. Das gilt sowohl für die exzentrischen Einzelringe 31 und 32 als auch für die Antriebs- oder Führungsringe 33 und 34. Die hier mögliche exaktere Führung und Fassung gilt selbstverständlich auch für den Mund­ stückhalter 30 mit seinen Gleit- und Dichtflächen 35 und 36. Der zusammen mit dem Mundstückhalter 30 bzw. dem Mundstück 37 den Fließkanal 38 bil­ dende Nippelhalter ist mit 39 und der stirnseitig eingesetzte Nippel mit 40 bezeichnet.

Unabhängig von der Ausbidlung der Frontplatte ist für die Erfindung wesent­ lich, daß die exzentrischen Einzelringe von außen angetrieben werden und so je nach Einstellung ständig oder nur beim Einrichten in ihrer Lage zu­ einander veränderbar sind. Dabei kann die Bewegung der Einzelringe zu­ einander über einen Rechner gesteuert werden, d. h. die Abweichungen vom Sollwert z. B. der Zentrizität eines in einer Isolierhülle befindlichen Leiterseiles oder von Ungleichmäßigkeiten in der Wanddicke eines rohr­ förmigen Gebildes, sowie das Maß der Verstellung werden in einen Rechner gegeben, der so programmiert ist, daß durch schnelles kurzfristiges Drehen der Ringe der gewünschte Ausgleich, d. h. die Rückführung auf den Soll­ wert erfolgt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Ausformen extrudierbarer metallischer oder nicht­ metallischer Werkstoffe zu im Querschnitt kreis- oder kreisring­ förmigem langgestrecktem Gut, insbesondere zur Formgebung der kon­ zentrischen Hülle elektrischer Kabel, bei der die den Fließspalt begrenzenden Werkzeuge gegeneinander verschieb- und feststellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das verschieb- und feststell­ bare Werkzeug von einem konzentrischen Ring umgeben ist, der mit seiner Innenfläche unmittelbar oder über ein Zwischenelement auf das Werkzeug einwirkt und mit der hierzu konzentrischen Außenfläche drehbar gelagert ist, und daß der Ring zweigeteilt ist, wobei die Teilungsebene exzentrisch zwischen der konzentrischen Innen- und Außenfläche verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Teilungsebene gebildeten Einzelringe jeweils getrennt in Umfang­ richtung antreibbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Einzelringe zusätzliche, in Achsrichtung neben den Einzel­ ringen angeordnete zentrische Führungsringe dienen, die selbst von außen antreibbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrischen Führungsringe Antriebsmittel in Form von Zahnrädern aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der zentrischen Führungsringe Verstellmotoren dienen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der jeweils innere der Einzelringe schwimmend am Führungsring gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei der zu­ mindest ein Teil der den Fließspalt begrenzenden Werkzeuge durch eine in Ausformrichtung stirnseitig angeflanschte Frontplatte ge­ halten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte quer zur Ausformrichtung zweigeteilt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einzelringe stirnseitig quer zur Ausform­ richtung verlaufende Führungsnuten zur Aufnahme von an den zuge­ kehrten Stirnseiten der zentrischen Ringe angeordneten Mitnahme­ stiften aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Veränderung der Stellung der Einzelringe zu­ einander nach außen auf eine Schablone oder einen Monitor übertrag­ bar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abweichung der Querschnittsform des Gutes von einem Sollwert als Maß für die Verschiebung der Werkzeuge gegen­ einander automatisch eine Verdrehung der Einzelringe gegeneinander bewirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ drehung der Einzelringe programmgesteuert in Abhängigkeit von den Abmessungen des jeweiligen Fertigungsloses erfolgt.